基于殘煙處理設備性能的提升研究

李伯陽，向進，周卓輝，伍勇

（武漢卷煙廠，湖北 武漢 430000）

0 引言

2018年底武漢卷煙廠完成易地技改、整體搬遷，制絲車間首次引進英國CANAL公司的殘煙處理設備。殘煙處理后的回收煙絲(以下簡稱回絲)是成品卷煙煙絲結構的重要組成部分，也是降低單箱耗損的一個重要手段，因此回絲的質量水平與整個卷煙的內質密切相關。目前殘煙處理設備運行一年多來，設備運行性能、參數還沒有達到最佳狀態，存在提升空間。與此同時制絲車間通過使用整絲率與碎絲率評價殘煙處理設備工作能力（國家煙草專賣局定義：整絲率為煙絲中長度≥2.5mm的煙絲質量占取樣總質量的比率；碎絲率為煙絲中長度≤1.0mm的煙絲質量占取樣總質量的比率），在生產過程中殘煙處理后的煙支煙絲整絲率在50%左右，碎絲率達到3.5%以上，導致摻兌回絲煙絲結構較差，同時同心圓煙支在處理時出現的少量煙紙，濾嘴等雜物，存在一定的雜物隱患。 這些最終都會對后續卷煙制品的質量造成影響。較大的造碎率和可能攜帶的雜物不但影響產品質量的穩定性而且還造成后續生產存在隱患等負面影響。

制絲車間殘煙處理設備由于是全新設備，出現問題也沒有以往的經驗可以參考，在通過對現有成品存在的不足進行逆向回溯排查發現以下三個方面問題，下面進行問題闡述。

1 殘煙處理設備存在問題

1.1 來料煙支攜帶大量煙灰煙末

殘煙處理設備所處理的煙支來源于卷包生產中產生的不合格煙支，這些不合格煙支經過現場收集集中后再通過風送設備轉運到殘煙線現場，這些來料煙支中存在大量的煙絲煙末。在殘煙柜出料橋后接取這些不合格煙支與煙絲煙末進行成分篩分，發現這些跟隨煙支一起過來的煙絲煙末占總來料的6%～10%，其中頭料與尾料階段煙絲煙末明顯較多。

通過對這些煙灰煙末進行多次取樣成分篩分后發現，而這些煙灰煙末中有11.21%屬于碎絲，而這些煙絲中整絲率只有42.77%，遠低于工藝要求。所以來料中已經攜帶了大量的碎絲，而這些碎絲在并沒有進行預篩分處理直接進入到殘煙處理設備中被當作了殘煙處理后碎絲的一部分，顯著增加了殘煙處理設備碎絲率，大大降低了對殘煙處理設備的評價[1]。

1.2 殘煙處理設備能力風機過大

殘煙處理設備將煙支中煙絲脫離出來主要是靠兩個離心風機運行時產生的離心力。而這兩個離心風機生產時的頻率都是50Hz，但是針對目前工況分析，離心力并不是越大越好，離心力過大，容易在煙絲分離過程中對煙絲結構產生破壞，增加造碎；離心力過小，在煙支處理時不能將煙支中的煙絲完全分離出來，所以后期改進目標是保障煙支中煙絲能夠完全分離的同時減少煙絲造碎。

1.3 不同牌號煙支存在篩分不充分現象

由于除爆珠卷煙以外所有不合格煙支都會輸送到殘煙線進行煙絲分離處理，所以存在各種牌號各種檔次的卷煙，其中同心圓煙支嘴棒由一個小圓嘴棒和一個同心圓嘴棒組成，在殘煙處理設備分離過程中，小圓嘴棒同樣會被風機分離出來，而分離出來的小嘴棒在尺寸結構上與長煙絲并無太大差異，導致嘴棒不能被篩分振槽篩分出來，嘴棒會跟隨煙絲一起進入下一道工序，所以殘煙線設備需要剔除煙絲中的同心圓嘴棒，提高煙絲純凈度，減少后續工序雜物隱患。

2 殘煙設備問題解決方案

通過排查發現以上問題，并針對以上問題制定了以下解決方案。

2.1 殘煙物料中煙灰煙末的優化篩分

針對從卷包車間輸送來的煙灰煙末，由于這些煙灰煙末占比較大，如果讓這些煙灰煙末進入殘煙處理設備后，會被當作生產中的造碎，提高了設備生產碎絲率，影響殘煙設備工藝評價，所以首先需要將這些煙灰煙末與不合格煙支區分開來，只有先將這些煙灰煙末從不合格煙支中篩分出來，讓純凈的不合格煙支進入殘煙處理設備后，再對出生產來的煙絲進行工藝分析得到的整絲率和碎絲率才是真正的殘煙設備設備能力[2]。

但是由于整個設備為全進口設備，條線結構緊湊，沒有足夠的空間加裝一臺篩分裝置，只能通過對現有設備進行合理創新改造，使現有設備能夠具備篩分出煙灰煙末的能力。

通過在殘煙處理預篩分振槽上裝一個篩分板和配套的煙灰接料裝置，將煙灰煙末與不合格煙支分離。篩分篩板由篩板、兩側防護板、底部接灰板、下料斗和圍簾組成，如圖1。

圖1 篩板結構圖

來料從輸送機進入預篩分振槽時，會首先落在篩分板上，煙支較大從篩網上面經過落到預篩分振槽上，而煙灰煙末體積較小，會通過篩分板落到底板上，由于底板有一個傾斜角度，煙灰煙末會通過傾斜的底板進入落料斗收集起來。由于殘煙處理物料流量較大，篩分板兩側防護板長度會大于篩板，能夠在生產中起到導料作用，避免物料通過振動出篩分板時呈扇狀運行造成漏料[3]。

改進后篩板基本能夠將跟隨不合格煙支過來的煙灰煙末篩分出來，提高煙支純精度，使后期殘煙處理設備工藝分析結果更加真實準確。在改造完成后，再次在殘煙處理設備出口取樣并測量整絲率與碎絲率結果如下：

表1 測量整絲率與碎絲率結果

由以上結果可以看出，在進入殘煙處理設備前篩分出煙灰煙末后，測試整絲率明顯提高，碎絲率也明顯減少，證明之前大量碎絲率是有和煙支一起進去的煙灰煙末組成。

2.2 殘煙分離風機頻率的優化調整

殘煙處理設備主要是靠離心風機運行所產生的離心力使得煙支中的煙絲與煙支分離，其中風機頻率大小決定了離心力的大小，而離心力的大小直接關系到煙絲分離效果，離心力小，煙絲不能完全和煙支分離，煙絲會與煙支一道進入壓棒機造成原料浪費；而離心力過大雖然可以完全分離煙絲與煙支，但過大的離心力會使煙絲在風機和管道內壁產生較強烈的碰撞，導致煙絲結構被破壞，產生造碎。所以在分離煙絲過程中需要采用柔性分離，既能完全分離出煙絲，還要保護煙絲結構。

經過風機測試發現風機最低頻率不能低于40Hz，否則風機內部會造成堵料，于是在40~50Hz之間每次調整2Hz，對煙絲進行結構測試，其結果如下：

表2 煙絲進構測試

通過以上對比可以看出，當風機頻率在48Hz時整絲率為66.15%，碎絲率為2.66%。在生產處理煙支時，在觀察壓棒機出口嘴棒時發現，當頻率較低時，嘴棒中存在較多的未被分離出來的煙絲，由于風機頻率較低，煙支中有部分長煙絲由于卷接較為緊密，沒有被分離出來，這部分煙絲跟隨水松紙與嘴棒一起進入壓棒機。

所以當頻率低于48Hz時雖然碎絲率低，但與此同時長煙絲并沒有完全分離，導致整絲率也偏低；而當頻率高時，煙支中的煙絲能夠完全分離出來，整絲率明顯上升，但是由于離心力變大，造碎也增加，所以碎絲率也同時增大；當離心力過大時，在煙絲分離過程造碎更加顯著，所以這時碎絲率顯著上升的同時，整絲率也大幅下降。

當風機頻率在在48Hz時，這時風選效率較高同時造碎率也較小，壓棒機出口紙棒中基本無煙絲，所以風機頻率48Hz為線情況下最優解，基本滿足殘煙線生產要求。

2.3 同心圓嘴泵的升級處理

在卷包車間生產的高檔卷煙中有一種同心圓嘴棒卷煙，這種卷煙嘴棒由一個小圓嘴棒和一個同心圓嘴棒組成，在殘煙處理設備分離過程中，小圓嘴棒同樣會被風機分離出來，而分離出來的小嘴棒在尺寸結構上與長煙絲并無太大差異，會跟隨煙絲進入下一道工序。由于在整個卷煙制造大環境下缺少這類篩分設備的設計資料，所以只能通過對現有設備改造與創新來實現煙絲與嘴棒分離的效果。通過觀察發現，煙絲與嘴棒在篩分振槽上運動的狀態不一樣，因為煙絲呈細長條絲狀，質量較輕，在振槽上運動時由于空氣阻力較大，被拋起高度較低，整個運動過程基本是貼在振槽上運動；而嘴棒是形狀規整的圓柱狀結構，而且材料為醋酸纖維，其結構質地非常蓬松且具有彈性，在振槽上運動時彈跳高度遠高于煙絲。根據煙絲和嘴棒這一特性設計了一套篩分裝置。這套分離裝置由出料斗與擋板組成兩層設計，根據煙絲與嘴棒不同的拋物曲線將煙絲與嘴棒分離出來[4]。

圖2 物料篩分原理圖

將該煙絲嘴棒分離裝置安裝調試后，大部分嘴棒落在最前端，只有少部分和煙絲混雜在一起落在中間和靠后位置，通過統計其篩分效率達到80%以上。

3 結語

通過本次對殘煙處理設備整體提升改進工作，其對問題分析的方法和思路仍然是以質量改進、技術創新為核心，主要依據分析要因、抓問題關鍵的核心思想，從專業化設備維保的角度出發，將殘煙設備問題整改上升到全員參與提升的高度，集思廣益，不斷創新，圍繞同一個目標，通過提升創新能力，優化參演設備結構，提升殘煙線生產產品的工藝品質。