復烤機回潮段環形多噴嘴霧化裝置的設計應用

李文俊，馬文海，王子云

（云南省紅塔集團楚雄卷煙廠，云南楚雄 675000）

葉片復烤工序使煙葉經過干燥、冷卻、回潮三個階段，以調整煙片含水率，去除青雜氣，殺死病蟲害，便于后續醇化和儲存。片煙復烤回潮后水分控制不均勻直接導致成品水分變異系數波動較大，進而影響片煙成品裝箱水分。復烤車間的復烤機回潮區采用高壓霧化水配合軸流風機產生循環風對煙葉進行加濕的方式來控制復烤機的出口水分。

1 存在問題

由于葉片復烤采用低溫慢烤的加工模式，回潮段多采用軸流風機產生風力，配合汽水混合噴嘴產生直噴蒸汽對回潮區內葉片進行加溫加濕。通過加壓泵控制的汽水混合噴嘴的模式受原水軟硬、水壓大小的影響，水的霧化顆粒大、噴射后易形成水滴，無法保證水分噴射區域的均勻性，導致沿氣流加熱回潮的隧道寬度方向上的水分偏差超標，霧化效果較差，甚至會增加水漬煙產生風險，無法滿足物料均質化加工要求。而且在現有設計中回潮段沒有考慮到空間的合理布局，噴嘴安裝的位置不能完全覆蓋到煙片，導致網帶上煙片的水分吸收不均勻，時常需要對飽和蒸汽和水的混合噴嘴噴射量進行調整控制，這樣各個參數間相互干擾、交叉影響的現象普遍存在，導致加工過程中煙葉含水率和溫度質量指標、加工后煙葉感官質量波動較大的問題。

為解決上述問題，構思了一種“分區多點噴射”的理念，并對各區的水霧化管路及噴嘴進行重新布局單獨控制，進行優化組合，重新設計噴射空間。設計了一種環形多噴嘴霧化裝置，改進原有的霧化水效果進行霧化噴射，形成更為科學合理的多點噴射模式。使其控制更精準，使各個目標參數可根據出口煙葉含水率進行分區動態調整，從而獲得更為穩定的煙葉加工質量和感官質量。

2 環形多噴嘴霧化裝置的設計

本研究所采用的技術方案是：在三個回潮區中根據偏差變化采用環形多噴嘴霧化裝置，減小出料水分極差，通過采用霧化效果更好、霧化顆粒更小的高壓水霧噴嘴。其實現原理如下：不需要外源，利用水路自身的壓力實現水霧化，霧化水顆粒在3～20μm，小霧化量且霧化量恒定可控的霧化噴嘴，單個水霧化噴嘴在恒定壓力下霧化量為0.05L/min，噴霧距離為40cm左右，將水霧化進行水汽分離獨立工作。根據噴嘴的霧化量、噴射面積，將水噴嘴均勻布置在回潮一區的底部，按照回潮區最大加水量600L/h，回潮一區加水控制在30%計算后，需要安裝60個噴嘴才能滿足需要。每個環形噴管上10個噴嘴為一組，每個環形管上設置一個可自動開閉的電磁閥，該模式根據工藝要求和來料水分變化，動態調整開閉每一組水噴嘴以實現煙葉回潮加濕，加濕范圍為3～240L/h，從而獲得更為精準、穩定的煙葉加工質量和感官質量。在設計環形多噴嘴霧化裝置管路時，根據機械加工工藝和設計標準，盡可能利用原有管路排布結構對各管路模塊合理布局，噴嘴管路系統均勻分布在復烤機網帶底部靠近軸流風機一側，以保證噴射出的蒸汽能夠均勻通過循環風機對片煙進行加熱。其排布如圖1所示。

圖1 環形多噴嘴霧化裝置布局圖（單位：mm）

2.1 環形噴管管路設計

管路系統主要由壓縮空氣管路、噴霧回潮管路、蒸汽分配系統等組成。用以提供回潮所需的蒸汽和水。采用不銹鋼材料制作，可防止停機后蒸汽管路銹蝕，延長蒸汽管路的使用壽命。結合車間軸流風機的出風口尺寸及風機風量大小，環形噴管的主體結構設計為互通的雙環管結構，采用雙環管三連通，環形管內腔直徑根據加濕需求設定，以保證高壓水均勻填充入管腔內。環形管路進水端采用手自一體閥門與高壓進水管連接，環形管上的噴射位數量根據軸流風機的風速風壓大小及出口環形管的大小，作噴射位置均勻分布，采用內環4組，外環8組的設計方式，保證在有效的風送條件下均勻輸送霧化后的水霧顆粒。噴管尾部采用內螺紋孔以連接水霧化噴嘴。環形噴管的安裝位置根據車間回潮段所使用的軸流風機的安裝位置及風送方向，安裝距離以不出現霧化水氣回流現象為宜，如圖2所示。

圖2 環形噴管安裝示意圖

2.2 高壓霧化噴嘴設計

設計高壓霧化噴嘴，通過環形噴管的尺寸，用螺紋連接安裝于環形噴管的出水口位置。高壓霧化噴嘴為通孔三環堆疊鎖緊結構，三環均用螺紋連接堆疊，高壓霧化噴嘴的內腔通孔直徑根據加濕需求設定，以保證高壓水汽填充的均勻性。與環形管采用螺紋配合使用橡膠密封圈進行連接，防止水汽泄漏保證連接件的密封性能。進水口內部設有濾網架，對高壓水進行進一步過濾保證后續噴射效率。噴射口位置結構方面，根據高壓霧化要求噴射蒸汽量，噴射口采用內拔模錐度的陶瓷，采用納米技術進行鉆孔，達到增壓效果，兩閥芯采用錐形拔模，中間采用不銹鋼彈簧進行連接，利用水壓推動彈簧伸縮產生壓力控制高壓霧化水噴射流量。所有噴嘴出水口噴射方向與軸流風機風向一致，借助風速流動，達到充分霧化整個回潮區的效果。根據噴射面積合理計算出每個回潮區需要配置的霧化噴嘴數量和安裝角度，形成多點多方位全覆蓋的噴射方式，通過自動控制閥調節混合噴嘴的蒸汽量，保證增溫效果，同時利用高壓霧化泵和多組電磁閥自動調節純水噴嘴的霧化水量，使其增溫加濕控制更精準，從而獲得更為穩定的煙片加工質量和感官質量。

3 環形多噴嘴霧化裝置應用效果

葉片復烤機采用全新的環形多噴嘴霧化裝置后，將傳統的單點直噴加濕改造為多點噴射加濕，通過手動、自動控制相結合的方式使閥的調節精度更加精準，提高噴射蒸汽的霧化均勻性的同時減少大顆粒噴射水霧，使得霧化穿透效果好、回潮均勻性高。通過實際使用驗證，環形多噴嘴霧化裝置投入使用后取得了非常明顯的效果，提高了煙葉物理保潤性能和感官保潤性能，改善了煙葉感官舒適度，同時提高了煙葉外觀質量和內在品質。

4 結束語

片煙復烤機回潮段環形多噴嘴霧化裝置，采用“分區多點噴射”的方式，實現復烤過程左右偏差的相互補充，解決復烤過程的左右不均勻現象。以“分區多點噴射方式”的理念將相關控制噴嘴進行優化組合，重新設計噴射空間，優化管路結構，改進原有的霧化水效果，形成更為科學合理的多點噴射模式，對豐富和發展復烤工藝，提升復烤加工技術水平具有十分重要的作用和意義。