片煙加料篩分工序過程優化研究與應用

林敏，溫延，劉興樂，王芳

湖北中煙工業有限責任公司武漢卷煙廠，武漢市東西湖區金銀湖辦事處環湖路51號 430048

制絲加料工序是卷煙生產的重要環節，加料工序的工藝任務是依據產品配方設計的要求，對配方原料和模塊準確、均勻地施加料液，使得料液充分被煙葉吸收。加料對于發揮煙葉原料潛質、改善煙葉不良缺陷以及提高料液有效利用率和制絲生產效率等都有直接的影響[1-10]。在制絲生產過程中，由于貯存或運輸等原因，松散回潮后的煙片中會有一定量的煙灰以及碎葉片，目前，在片煙加料篩分工序常采用振動篩分機對葉片進行篩選，將6 mm以下的煙片篩出不進入加料工序中，經皮帶輸送機在加料設備出口與加料處理的葉片進行混合，送入儲葉柜中，然后經過后續工序加工。若6 mm以下煙灰及碎煙末進入到加料工序中，容易影響加料均勻性及加料質量。因此，片煙加料篩分工序的研究也越來越受到人們的重視[11-15]。

肖春菊等對篩網結構進行了改進，改變了網孔形狀，擴大了篩網孔徑，保證了篩分暢通，提高了篩分效率[11]；岳先領等將加料機前的振篩網孔徑由6 mm加大至12.5 mm，使篩出的12.5 mm以下的游離煙片不經過加料工序而直接與加料后的大葉片混合進入貯葉柜，基本消除了葉片料液斑點，達到了既提高工藝加工質量又降低消耗的目的[12]；馬秀舫等在槽體后部增加吹管，清潔網板的網孔，去除槽體上的煙末結塊，保證煙草物料質量[13]；朱東風改變篩網孔徑，解決振動篩分機篩網網孔在運行過程中堵塞，造成篩分效率下降、卷煙端部落絲量和煙支含末率超標等問題；趙亞攀設計的多層網面多自由度新型振動篩分機，融合了傳統振動篩分機與新型篩分機的優勢，結構新穎合理，安裝角度、振動篩篩面傾角與篩面軌跡、拋擲強度、振動幅值等工作參數都達到較好的配合，篩分效率較高，篩分效果明顯[14]；馬魯豪等對傳統篩分機構進行了結構上的創新改進,加入初步篩分裝置，提高了篩分裝置的自動化程度及其篩分效率，同時，該設備通過移動一體化設計，其工作適應能力強,主要適用于臨時性、工作周期短、工作地點不斷變化的場合[15]。

目前，采用的振動篩分機設備不便于保養，長期運行后將導致篩分效率大大降低，影響加料的均勻性及加料質量。因此，本文設計了篩分取樣雙用途振動篩分機，同時對現有加料篩分工序路線進行了優化，有利于提高保養效率，同時實時監測篩分情況，保障加料的均勻性，實現制絲加料工序過程質量的提升。

1 加料篩分工序過程質量的優化

1.1 新型振動篩分機設計

新型振動篩分機通過改變篩網板的狀態，實現篩分和取樣雙用途。主要結構包括支腿、機架、彈片、槽體、篩網板、落料斗、振動機構。篩網板有兩層，第一層篩網板分為三個篩網板組成，依次排列且可轉動安裝在槽體內，第一個篩網板和第三個篩網板能夠逆時針開啟，第二個篩網板能夠順時針開啟，第一個篩網板、第二個篩網板、第三個篩網板與水平面的呈最大夾角a時對應的高度大于物料被振動篩分機拋灑的最大高度，落料斗位于靠近出料口位置。

1.1.1 篩分功能分析

將三塊篩網板都合上，即篩網板與水平面的夾角為0度，物料經進料端進入振動篩分機內，在輸入物料的過程中，振動篩分機的第一層篩網板不斷地進行篩分，將小于第一層篩網板孔徑的物料篩入第二層篩網上，第二層篩網板將小于其孔徑的物料篩除，如圖1所示。

1.1.2 取樣功能分析

將中間位置的篩網板打開，前后兩端篩網板合上，物料進入振動篩分機后，經第一篩網板，到第二篩網板的位置落下，經落料斗落下，實現取樣，如圖2所示。本振動篩分機的篩網板便于清洗，有利于提高保養效率。

2 加料篩分工序路線優化

2.1 改進前加料工序路線

物料在經過新型振動篩分機，將小于6 mm的葉片篩出，不經加料工序處理，直接經皮帶輸送機輸送至加料設備出口處。大于6 mm的葉片經加料工序處理，由加料設備出口送出，與小于6 mm的葉片混合，送入儲葉柜。當需要檢測煙葉時，人工從皮帶輸送機取樣檢測，如圖3所示。

2.2 改進后加料工序路線

物料在經過新型振動篩分機，將小于6 mm的葉片篩出，不經加料工序處理，再經新型振動篩分機，將小于1 mm的煙灰及碎葉片篩除，大于1 mm的煙葉經皮帶輸送機輸送至加料設備出口處。將大于6 mm的葉片經加料工序處理，由加料設備出口送出，與大于1 mm，小于6 mm的葉片混合，送入儲葉柜。當需要檢測煙葉時，應用新型振動篩分機取樣功能實施檢測，如圖4所示。

圖2 新型振動篩分機取樣時的結構示意圖Fig.2 The diagram of the new vibrating screen classifier when sampling

3 試驗結果與分析

圖3 改進前加料工序路線Fig.3 The strip casing and sieving process before optimization

圖4 改進后加料工序路線Fig.4 The strip casing and sieving process after optimization

將新型振動篩分機應用在加料工序路線中，如圖5所示。第一級篩分機為雙層篩網機構，圓孔直徑分別為15 mm，6 mm。第二級篩分機為單層篩網機構，圓孔直徑為1 mm。經過生產跟蹤，新型振動篩分機易于保養，篩網網孔基本保持通暢。通過改進實施，維護效果比改進前大為改觀，新型振動篩分機篩網的應用將保養時間由原來1 h，需維修工協助，縮短至0.5 h，操作人員即可完成保養工作，降低了勞動強度，提高了保養效率。在生產過程中能夠實現篩灰、取樣功能，同時可實時監測篩分情況，保障篩分效果。

為保證在篩分設備通透、篩分可靠的情況下，篩出的物料量的穩定，且結構比例的穩定，對振動篩分機深度保養清潔后，記錄同一個牌號的片煙加料工序路線改進前、后連續生產時各批次篩分效果情況，如下表1所示。

圖5 新型振動篩分機實物圖Fig.5 The picture of real product of the new vibrating screen classifier

表1 改進前、后數據統計表Tab.1 The statistical table before and after optimization

由表1可知：1）改進后6 mm以下碎片及煙末量有了顯著提升，這是由于新型振動篩分機第一層篩網板為活動式結構，相比于普通振動篩分機，新型振動篩分機的第一層和第二層篩網板更加便于保養清潔，有利于保障篩分機篩網通暢；2）改進后的加料工序路線將小于1 mm的煙灰及碎葉片進行有效篩除，提高了1 mm以下煙末篩分率；3）改進后加料機筒壁粘附碎片量更加穩定，這是由于新型振動篩分機易于清潔保養，篩網板良好的清潔狀態保證了篩分率，與原設備工況相比，減少了進入加料筒內的碎片量。

4 結論

通過設計雙用途振動篩分機，同時對現有加料篩分工序路線進行優化，優點如下：

1）新型振動篩分機便于保養清潔，有利于保障篩分機篩網通暢，同時降低了勞動強度，提高了保養效率。

2）能夠實時監測篩分情況，實現篩灰取樣雙用途；

3）由于新型振動篩分機篩網板便于清潔保養，通孔率高，使得6 mm以下煙末有效篩分率更加穩定，保持在90%左右，保證了篩分效果的穩定；

4）與原設備工況相比，篩分效果的穩定使得進入加料筒內的碎片量減少了，改進后加料機筒壁粘附碎片量更加穩定。