一種解決TOBSPIN切絲機揚塵的方法

李秀芳，李明偉，謝建

（河南中煙工業有限責任公司黃金葉生產制造中心，鄭州450016）

一種解決TOBSPIN切絲機揚塵的方法

李秀芳，李明偉，謝建

（河南中煙工業有限責任公司黃金葉生產制造中心，鄭州450016）

TOBSPIN切絲機是卷煙廠制絲線關鍵設備之一，在生產中經常出現揚塵、損耗大等問題，導致生產現場灰塵量大，危害職工身體，物料消耗增大，降低產品單箱值。設計一套負壓除塵系統，通過內部的翼板結構，使塵絲分離，回收利用煙絲。結果證明，有效減少了揚塵，消耗降低，單箱值提高。

切絲機；負壓除塵；塵絲分離

0 前言

TOBSPIN切絲機的主要特點是其切絲過程是通過旋轉刀鼓切割與來料方向垂直的煙餅，切割前首先對來料進行輕壓，然后順紋路對煙葉切絲，體現了“柔性切絲”的理念。由于TOBSPIN切絲機磨刀系統對刀片的磨削實行的是整體磨削，其磨削輥單元由一個不銹鋼筒和帶有CBN（立方氮化硼）顆粒的涂層組成。切絲機工作過程中，磨削輥一直在打磨切刀，使切刀在切割過程一直保持鋒利，同時磨削輥還可以清除刀刃上的煙油污垢。由于CBN顆粒涂層的耐磨性，切刀在切削的煙餅的過程中很少有磨損的磨削輥顆粒產生，而且切絲機的機頭部分設計有蒸汽清洗磨削輥和循環水冷卻刀輥系統，保證了切削過程的穩定性，因此TOBSPIN切絲機在設計時沒有像一般滾刀切絲機一樣專門設計有除塵系統。在正常生產過程中就會出現揚塵多的問題。為降低揚塵，設計了一套負壓除塵系統，效果明顯。

1 存在問題及原因分析

由于采用葉絲加料新工藝，切絲工序的切絲機來料含水率控制在17.1%～17.7%，較傳統葉片加料后切絲工藝來料葉片的含水率低1%，加上TOBSPIN切絲機無自帶除塵系統或集中除塵系統，切后煙絲在切絲機刀盤旋轉氣流的帶動下，含塵氣流挾裹著小部分煙絲從切絲機出料口及周邊縫隙飄逸而出，造成生產現場粉塵飛揚，影響現場生產環境，危害人身健康。

2 改進方法

2.1 引入環境除塵風

利用TOBSPIN切絲機機頭旋轉切削罩的腔體，引入環境除塵系統，即增加一套集中除塵系統將切削煙絲過程中產生的粉塵引入除塵房進行集中處理。如圖1所示。

圖1 除塵系統引入示意圖

2.2 設計煙絲風選收集裝置

根據生產現場的情況，切后煙絲含水率18%左右，塵絲流量4 kg/h，煙絲的懸浮速度一般為1.5～2 m/s，暫取1.8 m/s，考慮到旋轉切削罩的腔體內的區間容量，引入除塵風管圓整后直徑取150 mm；風管內風速取22 m/s。測試結果表明，引入一套除塵系統能夠有效地解決切絲機出料口揚塵問題，但同時又在除塵房發現有煙絲隨著氣流進入除塵器的現象。考慮從環境集中除塵系統引入的負壓風，經過風量調節和風選收集裝置后被接入切絲機，既可解決揚塵問題，又收集了煙絲。首先根據現場位置，通過理論推算煙絲輸送風量、煙絲輸送料氣比、風分箱風速、翼板角度等綜合考慮。

（1）煙絲輸送風量Q。Q=3600FV，式中空氣流量Q單位（m3/ h）；管道截面積F（m2）；空氣流速V（m/s）。

實際計算得F=0.0177 m2，Q=1401 m3/h。

（2）煙絲輸送料氣比（料氣輸送比）υ=Gs/G。料氣比是指1 kg的空氣輸送多少千克的物料。Gs物料流量，空氣流量G=Qγ，γ是空氣密度（kg/m3），標準空氣狀態壓力為一個大氣壓，溫度20℃，相對濕度60%，這時空氣的密度為1.2 kg/m3。則G= 1681.2 kg/h，Gs=4 kg/h；料氣比υ=0.0024。料氣比遠小于煙絲正常輸送料氣比0.5～0.8，遠小于風選正常料氣比0.2，料氣比越小風選效果越好。

（3）風分箱風速V箱=Q/S/3600，風分箱截面S=0.8×0.6，則V箱=0.81 m/s。風分箱氣流風速遠小于煙絲懸浮速度（V懸）2.3 m/s，但在煙塵收集風速（V塵）0.2～1.5 m/s范圍內。

（4）翼板角度β。要想收集物料，就要在其流動的過程中適當設置障礙，借鑒一些經驗設計，根據物料形狀和裝置，考慮加裝翼板，根據經驗煙絲安息角為55°，為避免煙絲在風選箱翼板上堆積，應使翼板與箱體壁間的夾角β≤35°。風選收集裝置結構見圖2。

（5）風選收集裝置FLUENT模擬實驗。參數設定，風量Q=1400 m3/h，風選截面800× 600 mm，翼板尺寸600×350×5 mm；實驗氣流分布圖見圖3。

圖2 煙絲風選收集裝置示意圖

圖3 煙絲風選收集裝置氣流分布示意圖

（6）模擬實驗分析。通過FLUENT模擬可以發現，圓截面吸絲管風速22 m/s左右，氣流高速進入風分箱體后，在風分箱下部形成湍流運動，煙絲與煙塵在此位置隨湍流進行劇烈的旋轉運動，在運動過程中，質量較輕的煙塵及少部分煙絲隨氣流上升通過下部兩塊翼板進入下部除塵通道，下部除塵通道的風速在1.38～2.77 m/s；當少部分煙絲進入上部除塵通道時，斷面風速降為0～1.38 m/s，低于煙絲的懸浮速度，煙絲將下落，部分落在翼板的上表面，沿著翼板向下滑落，在慣性的作用下，煙絲回到風分箱下部，而煙塵則隨著氣流繼續上升，進入后續除塵系統。

（7）除塵收集系統的組成。優化改善后，取最優設計系統（圖4）。

3 改進效果

（1）項目實施后，現場生產環境得到了有效地改善，現場的粉塵量和煙塵中的煙絲量都有了明顯改善。以某一卷煙品牌為例進行測試，見表1。

（2）效益。煙塵跑出的同時也帶出部分煙絲飄散在設備四周。經多次測試，以10元價位的某一卷煙產品為例，每臺時收集煙塵中煙絲一般在1～3 kg，按測試的平均值2.5 kg計算。一般每天生產20批次，每批約70 min。每公斤煙葉的配方成本按75元計算，每年250個工作日。每批用時1.167 h，3臺每批收集煙絲8.7525 kg，3臺每天收集煙絲175.05 kg，3臺每年收集煙絲的價值328萬元。

圖4 TOBSPIN除塵收集系統示意圖

表1 粉塵量及塵中煙絲含量（kg/臺時）

由于制絲工藝采用的是葉絲加料，所以煙絲含水率小，盡管飄散在設備四周的煙絲經人工清掃收集后會再利用，這些額外增加的加工過程就成為一種浪費。基于此再進行實施該項目前后的煙絲出絲率統計，以黃金葉紅旗渠卷煙為例進行測試，葉絲出絲率較實施前提高了0.02%，所以3臺每年節約煙絲的價值在75萬元。同時，通過設計安裝除塵收集系統，改善了生產現場的環境，職工的勞動強度降低，有利于產品質量的提高和企業形象的提升。

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［2］陳雪梅，王英立，文武．TOBSPIN型切絲機加工控制原理及其主要特征［M］.技術與市場，2014：36-39.

［3］韓占忠，王敬，蘭小平．FLUENT流體工程仿真計算實例與應用［M］．北京：北京理工大學出版社，2008.

［4］譚啟武，毛國強，秦志強．一種煙葉生產中用于除塵收集物分離的裝置［P］．中國專利：ZL2015203711768，2015-06-02.

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〔編輯 利文〕

TH17

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.40