滾筒式煙梗復烤機的設計與應用

李瑞東 張建林 黃文勇 李天平 李克強 孫承忠

（1.云南煙葉復烤有限公司，昆明 650031；2.云南派龍機械設備制造有限公司，昆明 650200）

煙梗復烤是煙葉復烤企業不可或缺的工序，煙梗經過煙梗復烤機后，煙梗被烘干殺菌，含水率達到10%～13%，溫度大致在60℃左右，煙梗的水份和溫度適于煙梗長期貯存醇化[1]。目前，國內外煙梗復烤設備多為隧道式網帶輸送復烤機，在干燥過程中，利用刮板式或螺旋式勻料器將煙梗平鋪在不銹鋼網帶上，通過網帶的運行，使煙梗依次進入干燥區溫度不同區域，由蒸汽散熱器產生的熱氣流透過網帶物料層進行烘干處理。該煙梗復烤設備存在能耗高、受熱不均勻、占地空間大、設備利用效率低等缺點，隨著復烤技術的快速升級，現有復烤設備已無法滿足煙草行業節能降耗的生產需求，有必要設計一種簡單、高效節能的煙梗復烤加工設備。

1 系統組成

新型滾筒式煙梗復烤設備主要由干燥滾筒、碎煙梗篩分輸送裝置、蒸汽加熱管、補償熱風工藝風機等組成，如圖1所示。滾筒采用托輪驅動方式進行旋轉，主工藝風機完成熱風和濕氣流的輸送，循環熱風在進料斜管兩側進入干燥滾筒，采用并流方式，氣流方向與煙梗進料方向相同，最后進入排潮管道排出。滾筒按加熱區域分為頭部加熱段、中間加熱段和尾部加熱段，筒體架設在機架上并在兩端分別設有進出料罩；蒸汽加熱管和抄板均勻分布在滾筒內壁上，同時在中間加熱段和尾部加熱段，增加碎煙梗滾筒篩網，負責完成碎煙梗邊烤邊篩分功能，篩網下面增加氣鎖落料裝置和螺旋輸送機，完成碎煙梗的輸送，確保碎煙梗輸送的密封性，降低熱損失[2]。滾筒煙梗復烤機利用滾筒內部的蒸汽加熱管和干燥熱風與煙梗接觸，在筒內一定時間內完成煙梗干燥定型和碎煙梗篩選分離過程。結合煙梗自身的物理特性和產品工藝指標要求，采用適宜的烘烤溫度和時間，對于提升烤后煙梗的品質具有重要作用。

滾筒式煙梗復烤機的設計重點是把碎煙梗的篩分分離和滾筒式干燥設備結合在一起，采用蒸汽加熱管和循環熱風作為加熱途徑，通過調節、控制加熱管蒸汽的壓力和流量，能夠調節和控制加熱管的表面溫度與循環熱風溫度（即滾筒內部溫度輸出熱量滿足煙梗脫水的需要）。然后通過控制主工藝風機輸出的風量，調節干燥滾筒內空氣的流速，帶走煙梗蒸發的水分，降低滾筒內部的空氣濕度。接著通過控制滾筒的轉速和工藝補償熱風風速，從而控制煙梗在干燥滾筒內的停留的時間。滾筒式煙梗復烤機在煙梗烘烤過程中，三者合理匹配，根據進入筒內煙梗的流量和水分，選擇合適的烘烤溫度和烘烤時間，并結合設備其他輔助手段，最終實現煙梗的脫水干燥。

圖1 滾筒式煙梗復烤機

2 技術實現

2.1 抄板設計

為提高復烤質量，避免復烤過程中煙梗堆積或拋灑不均勻，內壁面上固定有若干條且沿內壁面等分平行排布的抄板，隨著滾筒一起旋轉，抄板采用特殊折角結構，能把煙梗提升到兩點鐘位置，均勻分布在空氣中，讓熱風充分帶走煙梗表面水分，提高烘烤品質。具體如圖2所示。

圖2 筒內抄板結構示意圖

2.1 干燥溫度和時間的控制調節

干燥溫度調節分兩個環節，滾筒內部的蒸汽加熱管作為主要加熱部件，屬于一級調控，溫度調節范圍大，進入的蒸汽可由遠程執行的氣動薄膜閥的開度控制蒸汽流量，為系統提供足夠和相對穩定的熱源。主工藝熱風補償風機采用變頻調速，通過調節、控制補償熱風工藝風機熱風的溫度和風量，作為補償控制熱源，屬于二級調控，溫度調節范圍小，干燥溫度由滾筒上的溫度變送器和熱風管道接近進料口的溫度變送器檢測反饋，與蒸汽閥門開度控制器結合完成閉環控制，設定值為120～150℃。

影響滾筒內煙梗滯留時間的主要因素有筒體傾角、筒體轉速、筒內氣流風速；但實際生產過程中筒體傾角已固定不變為2.5°，對煙梗停留時間無影響。根據來料狀況，可根據需要設定主工藝風機頻率，改變循環熱風的氣體流量，從而改變氣體在干燥滾筒內的風速，控制煙梗在干燥滾筒內的停留時間。在一定直徑的干燥滾筒內，風速越大，煙梗在干燥滾筒內停留時間越短，反之越長。同時，干燥滾筒采用變頻調速，可設定不同轉速與筒內風速相配合，最終實現煙梗烘烤時間的控制調節。一般情況下，煙梗在滾筒內的干燥時間可控制在150～300s范圍內[3]。

2.2 烘后煙梗含水率控制要點

在進入滾筒煙梗干燥設備的物料流量和含水率穩定、均勻的前提下，為保證烘烤后煙梗含水率控制精確，應注意以下幾方面：第一，生產過程中保證滾筒轉速在煙梗進入前處于相對合理的范圍；第二，利用特殊的抄板結構，保證物料在提升、拋落過程中與空氣充分接觸；第三滾筒內部溫度調節迅速、穩定，易于跟蹤控制，補償熱風風量和溫度的精確調節，使干燥溫度與干燥后煙梗含水率形成閉環控制[4]。

3 應用效果

滾筒煙梗復烤機通過帶料測試，取得了良好的烘絲效果，干燥后煙梗含水率均勻、穩定，含水率為9%～12%，偏差±0.5%，烤烤后的煙梗出料溫度為45～60℃，滿足生產工藝指標要求；節能降耗明顯，飽和蒸汽用量約500kg/h，約為隧道式網帶輸送復烤機980kg/h的一半；設備結夠簡單，滾筒筒體不存在泄漏問題，減少了設備維護工作量，降低了工人勞動強度和設備維修成本；設備配置碎煙梗篩面可將碎煙梗在烘烤過程中同時進行篩分，一機多能，提高設備利用率。