煙草制絲線回潮筒自動清洗裝置

王普濤

(陜西中煙工業有限責任公司 漢中卷煙廠，陜西 漢中 723102)

0 引言

煙草行業中常采用回潮筒對物料進行加工，以提高物料的溫度和水分。而筒類增溫增濕設備使用后會在筒體內壁及進出料罩上粘附碎煙片、煙絲、煙沫，生產過程中，每臺筒體大小不一，筒體內粘附量也各不相同。為了滿足工藝要求、保證煙絲產品質量，每班生產換牌換批和班后均需對筒體內部物料通道進行徹底清潔保養。而現有清潔系統無法徹底清洗干凈，清洗效率極低，筒體內約90%左右粘附煙沫和筒體兩頭端面粘附煙沫無法去除，所以仍然需人工進入回潮筒內部用水管進行沖水清潔。人工清潔的缺點是：①耗時過長，不符合提高生產效率的要求；②人員進入筒體內部進行操作，屬于有限空間作業，存在一定的安全風險；③經常性的人為進入筒體內部，會因為筒體超重產生設備變形風險;④對產品質量造成一定的影響。

1 研發背景

目前卷煙廠制絲車間增溫增濕筒類設備工作方式為滾筒式：煙葉由進料皮帶輸送進入旋轉滾筒，由筒內齒釘帶動不斷上下翻滾，逐步向前運動；加熱加濕蒸汽系統通過雙元霧化噴嘴將高壓蒸汽和軟化水均勻地噴灑在筒體內部的物料上，使煙葉加溫加濕；由加熱器加熱的空氣從煙葉入口下方的風口進入滾筒內,在滾筒的出口端設有蒸汽噴嘴，直接噴蒸汽至滾筒內，進一步使煙葉增溫增濕、均勻回潮。筒體內壁附著大量的原料和煙垢，堆積粘附在回潮筒的前室進料屏、筒壁和后室出料屏的壁板上。這些堆積物需要人工進行清洗，否則混入下一批次的生產原料之中會影響到產品的質量。殘留物料粘附情況如圖1所示。

圖1 回潮筒內部積垢實物圖

根據行業安全風險分級管控中的紅、橙、黃、藍四級風險識別，安全管理部門按照有限空間作業確定回潮滾筒內保養、換牌掃尾為黃色風險，為制絲車間最高風險。表1為安全風險辨識分類分級管控清單。

表1中，風險評估的數字代表了危險性的大小，其中事故發生的可能性、人員處于危險環境的頻繁程度、發生事故后可能造成的后果分別由1～10進行劃分，危險源風險等級由1～200進行劃分，風險等級劃分為1級～3級，分值越高表示危險風險存在的可能性越大。

表1 制絲車間安全風險辨識分類分級管控清單

煙葉在生產過程存在的粘附情況是制絲生產線不可避免的情況。針對煙草制絲生產過程的實際問題，并結合自動洗車的裝置原理，構思出一種適合于筒類設備內部自動清洗的水路系統，應用于煙草制絲線回潮筒的內部殘留物料的沖洗清潔。此系統預期達到的功能為：回潮筒生產運行結束后，根據工藝保養清潔需求，通過控制指令對回潮筒前后室進料屏、出料屏、旋轉筒體內壁等粘附物料嚴重的部位進行清潔沖洗，達到工藝、生產的要求。

2 回潮筒設備自動清洗裝置

圖2為回潮筒設備安裝自動清洗裝置后的整體模型，它主要由筒體部分、噴嘴部件、增壓部分、控制部分及管路系統等組成。

圖2 回潮筒安裝自動清洗裝置后的整體模型

2.1 噴嘴部件

回潮筒體內部結構為：前室360°平面結構，后室360°全封閉結構。選取性價比高、清洗效果好、能源利用率高、能360°旋轉的自動旋轉噴嘴。前室采用旋轉槽罐18250系列清洗噴嘴(見圖3)，達到充分利用水流壓力下的反作用力推動噴嘴旋轉運動，在沖洗液流動的旋轉頭上裝有三個強力扇形噴嘴精確定位，使所有內部表面都完全在清洗軌道覆蓋范圍內。后室采用固定式槽罐6353系列清洗噴頭(見圖4)，此噴頭的特點是流量較大，快速旋轉，每個噴頭上裝有13個實心錐噴嘴，可以全面覆蓋槽罐內部。人工調節液體流量，可以改變液體壓力，達到產生合乎要求的噴霧效果。此結構適應性較強，噴嘴體的入口接頭大小可以根據實際情況快速更換，使用快捷簡便。

圖3 旋轉槽罐18250系列清洗噴嘴

圖4 固定式槽罐6353系列清洗噴頭

2.2 增壓部分

清洗介質所使用的軟化水或自來水必須經過增壓環節才能夠達到更好的清潔沖洗效果，此部分設計主要從緩存水箱設計與增壓水泵選擇兩方面進行確定。

由于原供水管徑較小，重新更新管路成本較高，為避免出現水泵吸空現象，充分利用設備有限空間，在回潮筒配氣柜上方增加密閉式緩存水罐。密閉式緩存水罐為平躺圓柱形，利用上方排空閥排泄空氣，除連接件外其余全密閉。滾筒自動清洗管路系統如圖5所示。

據統計測量，現場水壓約為0.25 MPa,根據噴嘴壓力要求和流量穩定性要求，泵額定輸出流量Q≥3.0 m3/h，額定輸出壓力p≥0.3 MPa,因此選用了CDLF 輕型立式多級離心泵，如圖6所示。

1，2-后室清洗選擇閥；3，4-后室360°槽罐清洗噴頭；5，6-前室旋轉清洗噴頭；7，8-前室清洗選擇閥；9，10-前、后室清洗控制電磁閥；11-壓力檢測；12-清洗水控制閥；13-增壓泵；14-自動排空閥；15-手動排空閥；16-排污閥；17-自動清洗供水閥；18-手動清洗控制閥；19-計量表；20-水源總閥；21-手動清洗軟管

圖6 CDLF 輕型立式多級離心泵

2.3 控制部分

根據回潮筒自動清洗裝置功能的要求，控制部分需滿足清洗裝置的一鍵啟動和清洗過程的快速和高效要求。控制部分主要針對現場的電路設計和PLC程序的自動控制進行設計，分別見圖7和圖8。電路中采用了雙電磁閥進行控制，通過控制前、后室清洗管路電磁閥的通斷，利用PLC控制實現對前、后室的自動清洗。

1-空氣斷路器；2-變頻器；3-隔離開關；4-增壓泵電機；5-啟動按鈕；6-變頻器控制繼電器；7-前室清洗電磁閥；8-后室清洗電磁閥

圖8 PLC程序設計

3 最終實施效果

最終對完成設計和制造的制絲線筒類設備清潔裝置進行試驗測試，并安裝到梗絲生產線的“梗絲回潮筒”進行實地驗證，通過工藝和設備人員的現場觀察，操作人員通過回潮筒自動清洗裝置清洗12 min，回潮筒內壁、前室和后室內無煙垢(見圖9)。從而解決了回潮筒清洗耗時長的問題，降低了職工的勞動強度，消除了回潮筒內部清洗的安全隱患。為驗證自動清洗裝置的實際運行穩定性和清潔效果，設備維修技術人員和生產質量管控技術員對該清潔裝置進行了兩個周期的跟蹤驗證，統計數據顯示，最初的預期目標實現了。

圖9 回潮筒內部清洗效果圖

4 總結

回潮筒設備自動清洗裝置的設計以問題為導向，能夠從生產環節的現有實際情況出發，借鑒已有的汽車自動清潔成熟產品思路，解決煙草制絲生產線回潮筒內部清洗所存在的耗時耗力、安全隱患大的問題，達到了預期目的。