打葉復烤生產線風選除雜系統氣料分離器的改進

鄭博文 王 濤 尹利東

(紅云紅河集團昆明卷煙廠，云南 昆明 650000)

0 引言

在全國卷煙銷量急速下降的形勢下，各煙草企業加大了細支卷煙、短支卷煙市場的開發力度，新型卷煙成為企業銷量新的增長點，同時也成為各中煙公司競爭的焦點。細支卷煙、短支卷煙的發展對復烤片煙純凈度提出了更高的要求。如何從原料煙葉中更有效地剔除輕質雜物，日愈受到國內打葉復烤企業的重視。國內外煙草企業大多采用的除雜系統類型主要有光電除雜型、色譜除雜型和風選除雜型等。其中風選除雜由于工藝應用技術簡單，投資少，易于維護，被復烤企業廣泛應用[1]。

風選除雜系統主要由物料傳送裝置(高速皮帶輸送機)、風選倉、氣料分離器、慢速剔雜輸送機等設備組成。其中氣料分離器是影響風選除雜效率的關鍵部位[2]，本文擬通過改進氣料分離器內部機構來有效提高風選除雜系統的效率。

1 影響風選除雜效率的因素

圖1 風選除雜系統示意圖

由篩沙筒輸送出來的煙葉落到高速皮帶輸送機上，由于速度的變化使煙葉鋪料厚度變小，攤薄后的煙葉被拋入風選倉，由于非煙雜物的物理特性與碎片煙葉相似，采用重力風分原理可將非煙雜物、碎煙與大部分完整煙葉分離開來，碎煙、較輕的雜物被風從風選倉上方排雜口吸至氣料分離器中。細小的雜物和直徑小于2.88 mm的煙末則隨著風選氣流進入除塵器；其他較大的雜物和直徑大于2.88 mm的碎煙則吸附在氣料分離器離心桶上，通過離心桶的轉動產生離心力使其落入下方慢速剔雜輸送機上，經人工除雜后，碎煙重新匯入主料中進入下道工序[3-6]。風力是整個風選除雜系統的關鍵，而對風力影響最大的就是通風阻力。由此可見影響風選除雜系統效率的關鍵因素在于風力通道是否暢通。

圖2 氣料分離器離心桶剖視示意圖

目前，許多卷煙廠的打葉復烤生產線的分選除雜系統安裝在篩沙筒之后二潤之前，同時風選除雜系統也肩負著篩沙筒碎煙的分選和輸送任務。隨著生產時間增加，部分碎煙和雜物會堆積在物料輸送管內，導致風選能力下降。

出現這種情況的大部分原因是：煙葉經過一次潤葉后，其所附帶的灰塵和雜物具有一定的水分，通過氣料分離器時，容易粘附在分離器氣孔上，形成堵塞，造成風力下降。顯然，在氣料分離器中增加清潔裝置是解決這一問題的有效途徑。

2 離心筒清潔裝置的設計

離心筒清潔裝置應安裝于煙葉自然甩落之后，減少清潔裝置的工作量。所以選取物料在離心桶上的一個位置做受力分析。

圖3 物料受力情況分析

煙葉物料同時受四個力的共同作用，其中除塵風機吸力F與水平線的夾角為θ，各力的大小和方向確定如下：

(1)物料所受的重力G，可用如下表示：

G=mg

式中m—物料的質量，kg；

g—重力加速度，g=9.81 m/s2。

方向是垂直向下的。

(2)除塵風機吸力F，根據流體力學可知，在煙草物料風分所使用的氣流速度范圍內，該阻力在數值上和相對運動的速度V的平方成正比。此時阻力f的計算公式為[7]：

f=1/2 ξρАV2

式中ξ—阻尼系數；

A—物料在垂直于相對氣流的運動方向上的投影面積，近似為煙葉面積，m2；

ρ—煙葉物料的密度，kg/m3。

V—氣流相對于物料的運動速度，依附在離心桶桶壁上，所以V就是風速，m/s。

(3)離心力F離，可用表示為：

F離=mw2r

式中m—物料的質量，kg；

w—物料旋轉的角速度，也就是離心桶旋轉的角速度；

r—物料旋轉的半徑，也就是離心桶的半徑，m。

(4)物料收到筒壁的反作用力f。煙葉物料受到筒壁的反作用力f是由物料對筒壁的壓迫產生的，大小根據水平方向上對筒壁的壓力而變。

根據力的平衡，選取垂直方向的力做計算：

F·sinθ=G+ F離·sinθ

整理計算后后可得：

θ=82°

表明，當θ旋轉到82°，達到垂直面上達到力的平衡，即大部分煙葉脫離離心桶，落入出料器中。安裝清潔刷的角度小于82°即可。根據離心桶觀察檢修口位置，確定清掃刷與水平面呈70°夾角。

支架的作用是把清潔裝置固定在離心筒內，使用材料為不銹鋼板，按圖4尺寸進行加工，效果圖如圖5。

圖4

圖5

連接塊的作用是連接離心筒與清潔支架，使用材料為不銹鋼板，按圖6尺寸進行加工，效果圖如圖7。

圖6

圖7

使用排刷進行改造，如圖8所示。

圖8

裝配時，先在氣料分離器內安裝好兩塊連接塊，使兩端固定在氣料分離器內機架上，再將安裝有排刷的支架安裝在連接塊上，如圖9所示。

圖9

3 效果與分析

3.1 實驗設備

昆明卷煙廠打葉復烤車間有A、B兩條相同的GODIOLI生產線，風選除雜系統位于篩沙和二次潤葉之間。

3.2 實驗分析

在2020年10月的正常生產中，選擇C3F、X2F、CXMK三個的等級煙葉，分別代表上中下三等煙。在試驗日夜班結束后，收集風選除雜系統人工除雜進行統計，通過和沒做改造的生產B線指標進行比較，結果如表1所示。

由表1可知，改造后的生產線A風選除雜系統人工除雜量比未進行改造的生產B線平均提高了73.0%，改善效果明顯。

表1 2020年10月人工除雜雜物統計

4 結語

在風選除雜系統氣料分離器中加裝了清潔裝置后，解決了風選除雜系統在生產過程中存在的問題，改善效果明顯。