離線加工回收生產線的煙葉碎屑喂料及除塵輸送

羅開才，吳 俊，胡 寧，金 劍，李存華，祁躍東

（紅塔煙草（集團）有限責任公司，云南玉溪 653100）

0 引言

煙草企業打葉復烤車間產生的各煙葉碎屑，其精細化分離及分類、回收利用一直是煙草加工業研究的重點和難點。尤其是該煙葉碎屑是在葉鋪把分級，清掃備料區、各生產線、各機臺上或各管道內清掃之后產生的，因此該煙葉碎屑成分復雜，特別其含有的粉塵非常細小、易以飄逸，且肉眼難以發現、刺鼻刺眼，幾乎全車間的煙灰粉塵都歸集到該煙葉碎屑中；如果將小于1.5 mm 的煙片歸為煙灰粉末，則約有7.5%左右，按大型復烤車間生產量來計量，每天將產生500～700 kg。

由于煙葉碎屑灰塵大、環境污染大、含非煙雜質多，篩分和分揀處理難，其基礎關鍵技術為控制粉塵污染，最佳技術方案就是設計離線加工生產線、實施無塵化作業，所以煙葉碎屑的喂料必須是人工操作。一般認為：①由于煙葉碎屑的投料為人工，人工能控制粉塵飄逸污染；②由于采用物料均布裝置均勻地向物料提升機的提升帶上布料，物料均布裝置的密閉性較好，均布輥和杷釘的轉速不高，不需考慮負壓除塵問題。但實際情況研究表明，由于煙葉碎屑中的粉塵還未經篩分處理，含量極高，極易飄逸，所以喂料時啟動除塵能使后續工序獲得較好效果。所以，煙葉碎屑回收中的除塵問題，不僅要研究各工序轉換節點如振篩篩分、離心氣料分離等的除塵問題，還要研究喂料及均布裝置布料過程中產生的除塵問題。由于粉塵對車間環境及工作人員的危害較大[1-2]，針對污染源多增加兩道除塵工序總體上優于兩道工序，所以研究煙葉碎屑的喂料平臺設計，針對投料及均布裝置布料過程中產生的粉塵問題很重要。

1 煙葉碎屑喂料及其除塵輸送的工藝方案設計

設計煙葉碎屑的離線加工回收生產線是一項系統工程，包括多級振篩、重力風選、離心氣料分離、麻絲剔除、多級除雜、負壓輸送除塵、旋風器除塵、除塵房以及電子控制系統等。本文研究煙葉碎屑輸入第一級振篩的前置工序，即如何將煙葉碎屑無塵化地均布到物料提升機的輸送皮帶上。

由于原始的煙葉碎屑中粉塵含量高，極易飄逸污染環境，人工不宜直接將煙葉碎屑投料在物料提升機的提升帶上，因此應設計喂料平臺，通過該平臺再均勻地向物料提升機的提升帶上布料；由于投料及采用物料均布裝置向提升帶布料時，將使煙葉碎屑中的粉塵產生飄逸，尤其是未經篩分處理的煙葉碎屑中粉塵含量極高，物料均布裝置中的均布輥和杷釘使粉塵飄逸最多，因此，不僅要研究喂料平臺上產生粉塵飄逸的問題，還要研究均布輥和杷釘使粉塵產生飄逸的問題。最佳方案還是采用負壓除塵的方法，將這些飄逸的粉塵通過負壓管道輸送到除塵房，利用除塵房里的除塵設備和圓形振動篩收集處理，收集煙灰粉末，利于其深加工及環境保護。

工藝原理設計如圖1 所示，只需將煙葉碎屑放置于喂料平臺上，再人工推入物料均布裝置，則均布輥和杷釘會將煙葉碎屑均勻地攤鋪在物料提升機的輸送皮帶上，并輸送到第一級振篩工序；聚塵罩將煙灰粉塵匯集并輸送到負壓風管內，負壓風管銜接于其他工序的負壓輸送管道，則可使喂料平臺上和物料均布裝置內產生的煙灰粉塵通過負壓風管輸送到除塵房，作進一步的篩分處理。

圖1 煙葉碎屑在加工回收生產線上的喂料及除塵輸送方法

2 工作原理

圖1 中，前置于煙葉碎屑加工回收生產線，負壓風管銜接于其他工序的負壓輸送管道。物料均布裝置兩端分別連接喂料平臺和物料提升機，物料提升機銜接于煙葉碎屑離線加工回收生產線的下道工序如振篩篩分；在喂料平臺和物料均布裝置的頂部分別設計有聚塵罩，聚塵罩的頂部分別設計1#、2#負壓支管并匯集至負壓風管，3 個負壓風管上分別安裝有空氣流量控制閥，可以調整調節空氣流量控制閥使的空氣壓力差P 及風速v，使除塵效果達到最佳。

2.1 安裝尺寸及布局原理

喂料平臺設計為6000 mm×800 mm 的長方桌子形，喂料平臺的三邊分別設計護料板，靠近物料均布裝置一側的喂料平臺正上方設計梯形體聚塵罩，1#梯形體聚塵罩下底尺寸為3000 mm×900 mm，N=3000 mm，距離喂料平臺H 為600～700 mm（本文取600 mm），護料板用于防護煙葉碎屑堆料和喂料時掉落（圖2）。

圖2 安裝尺寸及布局原理

其中，喂料平臺設計為6000 mm×800 mm 的長方桌子形，1#梯形體聚塵罩下方的3000 mm 段用于喂料，其余3000 mm段用于備料，人工將備料區的煙葉碎屑通過1#梯形體聚塵罩下方推入物料均布裝置的喂料口，再利用均布輥上的杷釘，將煙葉碎屑均勻地攤鋪到物料提升機的輸送皮帶上，物料提升機和物料均布裝置的運轉動力由傳動系統提供。

人工將備料區的煙葉碎屑通過1#梯形體聚塵罩下方推入物料均布裝置喂料口的過程，將會產生煙灰及粉塵飄逸，通過1#梯形體聚塵罩上方的1#負壓支管的作用，這些煙灰及粉塵將會匯集到1#聚塵罩內，最終被1#負壓支管吸收；同理，物料均布裝置利用均布輥上的杷釘將煙葉碎屑均勻地攤鋪到輸送皮帶的過程中，也將產生大量的煙灰及粉塵，同樣將匯集到2#梯形體聚塵罩內被2#負壓支管吸收。最后，2#負壓支管和1#負壓支管相交，并匯入負壓風管中，負壓風管的直徑銜接于其他工序的負壓輸送管道，物料最終輸送到除塵房，風送動力由除塵提供。

2.2 負壓值技術參數調節

由于除塵效果與管徑、空氣壓力差及風速有密切關系，壓力差及風速過小除塵效果差，過大則大量煙片將被抽走，因此需具體現場觀察研究相關技術參數[3-4]。

本技術方案：負壓風管和負壓支管的管徑均一致（165 mm），在3 個負壓支管上分別設計了空氣流量控制閥，這樣可利用各自的空氣流量控制閥調整管內空氣的壓力差P 及風速v，以便達較佳除塵效果。在本應用中，空氣的壓力差為25～35 Pa、風速為5～10 m/s，有較好除塵效果。

2.3 梯形體聚塵罩設計

在物料均布裝置的上部設計梯形體聚塵罩，該梯形體聚塵罩下底尺寸和物料均布裝置的上部矩形尺寸一致。一般情況物料均布裝置上部為矩形蓋，只需將該蓋取下則可設計（圖3）。

圖3 梯形體聚塵罩

梯形體聚塵罩上部設計通孔安裝負壓支管，在安裝負壓支管上設計定位孔安裝空氣流量控制閥，負壓支管設計為彎曲。梯形體聚塵罩的下底和上底為矩形，下底尺寸為b1×a1（800 mm×400 mm），上底尺寸為b×a（585 mm×185 mm），梯形體高為H1=403 mm，各梯形面為等腰梯形（圖4）。

圖4 梯形體聚塵罩

如圖5 所示，1#梯形體聚塵罩的下底和上底為矩形，下底尺寸為N×N1（3000 mm×400），上底尺寸為M×M1（900 mm×330 mm），高為H2=492 mm，各梯形面為等腰梯形。梯形體聚塵罩上部設計通孔安裝負壓支管，在安裝負壓支管上設計定位孔安裝空氣流量控制閥。

根據空氣動力學原理，梯形體或錐體作為聚塵罩對空氣均有較好的匯集作用，負壓除塵效果較好。由于梯形體聚塵罩的上底、下底要根據物料均布裝置和喂料平臺的幾何尺寸設計，因此只要梯形體的高度確定，各梯形面為等腰梯形。根據數學原理，各梯形角均已確定。聚塵罩在喂料平臺長度方向上的覆蓋長度為3000 mm。

此外，在物料均布裝置的物料出口處的輸送皮帶上設計有粘毛帶除雜，以剔除煙葉碎屑中存在的麻絲、絨毛等雜物。

3 結果與討論

煙草加工企業要完成煙葉碎屑的回收利用，其關鍵技術是要解決控制粉塵污染煙的問題，除塵工序應貫穿于煙葉碎屑加工回收生產線的各個工序。本方案解決了煙葉碎屑人工喂料平臺設計、喂料及均勻布料過程中產生的粉塵問題。

（1）煙葉碎屑為離線生產線、需人工投料，人工喂料平臺長6000 mm，其中梯形體聚塵罩下方覆蓋3000 mm 段用于喂料區、其余的3000 mm 段用于備料區，因此可以快速實施人工投料。

（2）由于人工將備料區的煙葉碎屑通過梯形體聚塵罩下方推入物料均布裝置的喂料口，利用均布輥上的杷釘將其均勻地攤鋪到物料提升機的輸送皮帶上，所以，人工推料和均布輥杷釘布料產生的煙灰粉塵飄逸，會在負壓作用下匯集到各自的聚塵罩內，通過各自的負壓支管抽走，加之原始的（未經篩分處理）煙葉碎屑中粉塵含量極高，所以本方案除塵效果顯著，為后續除塵工序或控制粉塵污染打下堅實基礎。

（3）負壓除塵效果取決于管徑、氣壓壓力差和風速，因此在3 個負壓支管上分別設計有空氣流量控制閥，這樣可利用各自的空氣流量控制閥調整各支管內的氣壓差和風速，達到最佳的除塵效果。

（4）按照空氣動力學原理，梯形體或錐體作為聚塵罩對空氣均有較好的匯集作用，因此除塵效果較好。

本煙葉碎屑離線加工回收生產線作為紅塔集團玉溪卷煙廠復烤聯合工房建設的重大工程配套項目，生產線車間已獲全國現場管理五星級認證和聯合工房獲綠色建筑標識認證，是目前國內唯一通過該評價的復烤聯合工房項目。

4 結束語

煙灰粉塵易飄逸，肉眼難見、刺激鼻子和眼睛，在煙葉碎屑加工回收生產線的物料提升機輸送皮帶的前置部分，設計安裝人工喂料平臺、物料均布裝置及煙灰粉塵的除塵輸送，及時消除煙葉碎屑投料及布料過程中產生的煙灰粉塵，既為后續除塵工序或控制粉塵污染打下堅實基礎，提升無塵生產水平和工作環境質量，明顯改善員工生產和工作環境的空氣質量，同時也提高了分離、分類煙片的純凈度。