葉片復烤機干燥區廢氣循環利用的系統研究

何博洋 宋昊宇 高效東 劉東奇

摘要：葉片復烤機中干燥區運行會產生高濕、高溫廢氣，借助排潮風管進入異味處理裝置存在熱能浪費情況。本文通過概述葉片復烤機的具體結構和技術難點，圍繞物料傳輸、PID控制等方面探究葉片復烤機內干燥區域廢氣循環利用系統結構。科學應用廢氣中的熱能提高入口物料溫度，降低物料加工的實際蒸汽用量。

關鍵詞：葉片復烤機;干燥區;廢氣循環利用

葉片復烤系統包含輸送模塊、冷卻模塊、干燥部分、回潮部分、取樣部分等結構。其中，干燥區主要負責干燥葉片，使其水分下降至臨界值，去除煙葉內異味，保留其香氣。干燥區工作質量直接關系之后冷卻回潮的質量，因此有必要深入研究干燥區廢氣循環利用系統結構，充分應用廢氣中熱能，實現提質降耗。

1葉片復烤機結構概述

1.1組成結構

葉片復烤機是打葉復烤階段的關鍵設備，其主要作用是調解葉片內水分，除去其內部異味，消除其中病苗和害蟲，延長葉片的儲存時間，實現人工發酵與醇化，優化煙片品質。葉片復烤機結構包含干燥區上側和下側吹風段、進料端、壓網帶、排潮風道、冷卻段、管路系統、輸送網帶等結構。

其運行原理如下：在設備內加入物料，經過多個干燥區完成烘烤，針對濕葉片進行烘干，依托循環熱風自下而上進行烘干。伴隨著烘烤時間不斷累積，葉片的實際溫度逐漸提升，且水分蒸發，借助風機排放到室外環境。當溫度到達一定數值后會去除葉片中的霉苗。物料持續向前運輸溫度會逐漸減少，使水分蒸發確保循環熱風自上而下烘干葉片，進而排出潮濕空氣，確保干燥區出口葉片水分范圍是8%-10%。當葉片在干燥區排出口則需運輸進冷卻區，通過低溫循環風使葉片溫度保持在35℃-45℃之間，為后續回潮相關操作提供幫助。此外，使葉片借助回潮通道自上而下、自下而上受蒸汽與霧化水噴吹作用，吸收足夠的水分與熱量進入出料端[1]。

1.2技術難點

復烤機加溫系統包含熱交換器、蒸汽、循環熱風結構，利用熱交換器傳輸蒸汽，進而加熱周邊空氣。借助離心風機向煙葉吹熱空氣，對葉片完成干燥操作。干燥區通常劃分3-5個部分，當前加工過程干燥區主要數量是5個，離心風機吹風形式包含上進風、下進風，依據設備組合完成使用。通常情況下中間區熱風溫度較高，呈正弦波形結構，熱風溫度范圍是60℃-90℃，可以發揮葉片干燥的作用。在對葉片利用循環熱風完成加熱后，會在干燥區內部創建密閉、恒溫空間，確保其中熱風溫度穩定。但在此過程中葉片加熱產生的廢氣會借助排潮風機排出，進入空氣后溫度下降5-8℃，因此會導致能源浪費，違背生產過程提質降耗目標。

2葉片復烤機干燥區廢氣循環系統分析

2.1物料密封傳輸模塊

2.1.1物料運輸裝置

若想提升葉片復烤機的實際熱效率，充分利用其剩余價值，發揮提質增效功效，建議深入分析其系統結構，思路如下：將干燥區內廢氣歸入進料端，針對葉片完成預加熱，進而減少設備干燥區的蒸汽含量，防止設備內的能源消耗。其中，在設計密封物料輸送系統時，入口部分是相對密封管道，呈豎向結構。此裝置可以選擇網帶輸送機、皮帶輸送機，借助加長烤片機中排潮管道使干燥區高溫廢氣自輸送機物料內的出料端排放到密封腔體，并從進料端排放至室外[2]。由于輸送機密封區域物料的熱風和物料運行方向不同，需借助熱交換方式完成加熱，并結合實際情況確定運輸距離。

2.1.2密封管道設計

由于葉片復烤機在入口區域存在豎向、相對密封的管道，借助加長排潮管道可以使通過多個干燥區的高濕高溫蒸汽自豎直管道下端向管道內傳輸氣體，并在管道上部排出。葉片原料從管道上部傳輸至管道中，并從管道下側排放到外部[3]。同時，豎直管道中熱風實際運行方向和物料運行過程相反，需要借助熱交換方式加熱葉片，其中豎直管道距離應結合運行情況設置。

2.2PID控制模塊

2.2.1模型分析

本課題中葉片復烤機內干燥區廢氣循環系統設計屬于閉環控制模式，其能夠在小于干燥區廢氣溫度的基礎上控制預加熱區域溫度。同時，借助溫度傳感器收集溫度數據，通過風速儀實時監測預加熱區域中廢氣的具體流速。利用PID調節技術改變執行器開度，科學把控預加熱區域內廢氣量，加強對預加熱區域中溫度的自動、精準控制。

2.2.2應用過程

通過優化操作可以在小于干燥區廢氣溫度的基礎上設置預加熱區的實際溫度，借助溫度傳感器收集數據。同時，風速儀能夠分析流入預加熱區域中的廢氣流速，利用PID調節方式科學調整執行器的實際開度，把控預加熱區中的廢氣量，創建自動反饋機制。當經過干燥區的廢氣由排潮風機抽走后，廢氣能夠借助支管傳輸至預加熱區域中網帶下側，使廢氣上涌，進而加熱葉片，充分利用其中熱能。此外，利用熱交換器發送熱風，使循環風機促進加熱區中氣體流動和物料相互沖撞、接觸，確保低溫氣體借助循環風機抽回排潮風管，進而提升入口葉片的溫度。

2.3循環系統預加熱過程

2.3.1廢氣循環預加熱

在預加熱過程中需要將干燥區和排潮風管相互連接，充分排出干燥區內廢氣。其中，預加熱系統中包含支管、預加熱區、控制系統結構。預加熱區處于物料入口、干燥區之間，使葉片自入口進入預加熱區完成預熱，并傳輸至干燥區進行烘烤。支管結構包含第一支管、第二支管，使預加熱區后端借助第一支管和排潮風管前部完成連接，并使加熱區前端利用第二支管和排潮風管的后側相連。預加熱過程如下：借助排潮風管將干燥區廢氣引入預加熱區，對其中的葉片完成預加熱，再利用排潮風管輸出，使預加熱區、支管構成廢氣流通結構。控制系統屬于閉環控制結構，包含比較器、檢測裝置、控制器、執行器。檢測裝置內存在許多溫度傳感器，散布在廢氣流動結構的多個位置，可以獲取不同區域溫度;執行器能調整第一支管中預加熱區、廢氣流量氣壓;比較器能對比多個區域溫度差值;控制器可結合比較器結果控制執行器。本課題中溫度傳感器共計2個，一個設置在排潮管，可以檢測干燥區廢氣排出實際溫度;另一個安裝在輸送帶，能夠檢測預加熱的具體溫度。通過長距離排潮管道使高溫廢氣運輸至密閉腔體內，從輸送機出料端排放到室外。

2.3.2熱交換過程中的預加熱

熱交換階段預加熱包含刮板喂料機，物料入口在第二支管豎直區域上側。豎直區域通過和廢氣完成熱交換進入刮板喂料機，并創建預加熱區。溫度傳感器數量是2個，其一處于排潮風管，能夠檢驗干燥區域中廢氣排放溫度;另一個安裝在第二支管上側，可以檢測預加熱區的實際溫度。在運行階段葉片原料由管道上部輸送至管道中。借助熱交換模式加熱葉片。由于預加熱區域較為狹長，物料流動階段吸收水分、熱能的物理距離大，且時間較長，加熱區域狹小，使得內部壓力提高，反過來提升物料對于水分、熱能的吸收效率。此外，投入刮板喂料機結構的原因是預加熱工作區域占地面積大，當借助刮板輸送物料時，廢氣與其能夠完全接觸，獲取穩定濕度、溫度環境，十分適用于物料流量較大的葉片復烤工作。

結論：綜上所述，本課題探究提升葉片復烤機熱能使用率的途徑，基于初始設備圍繞干燥區廢氣循環系統增加預加熱區域。通過熱交換提高廢氣中熱能利用率，使物料入口構成預加熱區域，為后續物料生產階段水分和溫度控制奠定基礎。通過降低物料加工實際蒸汽量，減少設備工作能源消耗，優化葉片復烤加工品質。

參考文獻：

[1]徐云龍，王子云，錢龍祥，等.葉片復烤機干燥區廢氣循環利用的系統研究[J].化工管理，2020，（17）：204-205.

[2]祁路生.提高葉片復烤機出口水分穩定性的措施研究[J].中國高新科技，2018，（19）：67-68.

[3]趙靜，梁逢春，張鑫.煙片復烤機冷卻區控制方式的改進[J].電氣自動化，2018，40（03）：97-99.

作者簡介：何博洋（1995.03-），男，漢族，河北省唐山市人，本科，助理工程師，研究方向：機械產品設計。