新型煙梗預(yù)處理加工工藝及流程設(shè)計(jì)應(yīng)用

蘇福彬

(福建龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建 龍巖 364021)

0 引言

在制絲生產(chǎn)線上，將打葉復(fù)烤后的煙梗投料至生產(chǎn)線，除去煙梗表面的灰塵和煙梗中的金屬與非金屬雜物，增加煙梗的含水率和溫度，提高煙梗的耐加工性，確保投入制造的煙梗符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求[1]。但目前梗預(yù)處理工序投料段采用人工投梗，生產(chǎn)中揚(yáng)塵嚴(yán)重；投料時(shí)梗中摻雜有大量麻繩，除塵、除雜效果不明顯，存在工藝隱患；傳統(tǒng)梗預(yù)處理段采用“浸梗+潤梗+儲(chǔ)?！惫に嚕r(shí)間不可調(diào)，預(yù)處理后的煙梗水分和回透率均勻性較差，滿足不了精細(xì)化加工的要求；傳統(tǒng)的恒流量控制方式較為復(fù)雜，揚(yáng)塵大、維修不便。這些問題增加運(yùn)營成本外，還影響了梗預(yù)處理加工質(zhì)量和穩(wěn)定性[2]。

目前，有關(guān)煙梗預(yù)處理工藝的報(bào)道不多，而對煙梗預(yù)處理的加工工藝和全段的流程設(shè)計(jì)的相關(guān)研究更少。如：風(fēng)送技術(shù)在煙梗投料工序的應(yīng)用[3]、浸梗工藝的改進(jìn)試驗(yàn)[4]、浸梗和微波潤梗技術(shù)在制絲工藝中的研究應(yīng)用[5]、煙梗預(yù)處理工序工藝參數(shù)優(yōu)化[6]、預(yù)處理工藝對煙?；赝嘎实挠绊慬7]、一種提高煙梗預(yù)處理后含水率穩(wěn)定性的方法[8]等，這些方法都只是針對煙梗預(yù)處理的某段工序進(jìn)行論證和相應(yīng)的參數(shù)優(yōu)化，沒有全面、系統(tǒng)性地對從煙梗預(yù)處理開包工序至浸梗后進(jìn)入貯梗的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，至今在文獻(xiàn)中還未找到新型的梗預(yù)處理工藝研究。因此，本文研究了一種新型的梗預(yù)處理加工工藝和流程，旨在簡化工藝路徑，提高生產(chǎn)線自動(dòng)化水平，改善現(xiàn)場環(huán)境，降低能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 存在問題

1.1 工藝流程

傳統(tǒng)梗投料段使用的梗預(yù)處理系統(tǒng)，主要包括斜坡帶、煙梗輕雜物剔除系統(tǒng)、倉儲(chǔ)式喂料機(jī)、電子皮帶秤、振篩、浸梗機(jī)等設(shè)備。工藝流程及設(shè)備如圖1、圖2 所示，煙梗麻袋經(jīng)人工解包后投料至斜坡帶1后送入倉儲(chǔ)式喂料機(jī)3，同時(shí)位于斜坡帶1后的除塵管道2對煙梗中的麻繩、

圖1 傳統(tǒng)梗預(yù)處理段工藝流程圖

灰塵等雜物進(jìn)行風(fēng)力剔除，煙梗經(jīng)喂料提升帶提升后通過計(jì)量管5流量控制和電子皮帶秤6計(jì)量后經(jīng)振篩7，進(jìn)入浸梗機(jī)8進(jìn)行浸梗處理。

1—斜坡帶；2—除塵管道；3—喂料機(jī)；4—提升機(jī)；5—計(jì)量管；6—電子皮帶秤；7—振篩；8—浸梗機(jī)；9—出料斜皮帶；10—進(jìn)料振槽；11—Admoist潤梗機(jī)圖2 傳統(tǒng)梗預(yù)處理段設(shè)備

1.2 存在問題

傳統(tǒng)的梗預(yù)處理工序加工生產(chǎn)時(shí)，主要存在著以下問題：

1) 傳統(tǒng)梗預(yù)處理工序采用人工割麻袋投梗的方法，麻袋破壞，不能重復(fù)利用，而且過程中的揚(yáng)塵導(dǎo)致了對現(xiàn)場環(huán)境的污染、空氣粉塵濃度較高、投料現(xiàn)場漏梗較多。

2) 除塵、除雜效果差。由于梗來料時(shí)裝于麻袋中，投料時(shí)梗中摻雜有大量麻繩。除塵、除雜效果不明顯，造成浸梗時(shí)水中漂浮的麻繩量大。在風(fēng)選剔除與浸梗過程中未被剔除的麻繩進(jìn)入梗處理后段，存在工藝隱患。

3) 傳統(tǒng)梗預(yù)處理段采用“浸梗+潤梗+儲(chǔ)梗”工藝。傳統(tǒng)浸梗機(jī)的浸梗時(shí)間不可調(diào)，浸梗時(shí)間較短(約5s)，水分未能充分浸入煙梗中，洗梗后煙梗溫度與洗梗水溫未能達(dá)到平衡，需靠后續(xù)Admoist潤梗增溫回潮進(jìn)行溫度和水分提升，以滿足因浸梗時(shí)間不可調(diào)的制梗絲加工要求。預(yù)處理后的煙梗水分和回透率均勻性較差，滿足不了精細(xì)化加工的要求。

4) 傳統(tǒng)的梗預(yù)處理采用喂料機(jī)3+計(jì)量管5+電子皮帶秤6組合方式的恒流量控制系統(tǒng)進(jìn)行流量控制。如圖2所示，采用此種流量控制方法存在以下缺點(diǎn)：①喂料機(jī)漏料較為嚴(yán)重，成本增加；② 喂料機(jī)后提升機(jī)4較為復(fù)雜，高度較高，揚(yáng)塵較大，環(huán)境惡劣。其附屬的諸如底帶、鏈條不方便維修。此外，提升機(jī)也不方便清潔保養(yǎng)。

5) 采用傳統(tǒng)的梗預(yù)處理加工煙梗時(shí)，膨脹梗絲結(jié)構(gòu)和填充值較低，梗絲的整絲率為79%，碎絲率2.2%，填充值6.8cm3/g。

2 改進(jìn)方法

針對粉塵及揚(yáng)塵量大、麻繩剔除效果差、流量控制系統(tǒng)缺點(diǎn)較多、浸梗水頻繁更換及浸梗時(shí)間不可調(diào)等問題，對煙梗預(yù)處理加工工藝進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，并設(shè)計(jì)了如下流程：

如圖3、圖4所示，在每個(gè)工作流程開始時(shí)，抓包機(jī)械手將梗包送到進(jìn)包皮帶上，在梗包被輸送進(jìn)負(fù)壓箱體前進(jìn)行人工拆麻繩，而后梗包被輸送至勾包皮帶上。當(dāng)勾包光電開關(guān)檢測梗包信號消失后，氣缸驅(qū)動(dòng)插包機(jī)構(gòu)將梗包勾住并提起進(jìn)行煙梗的倒出；然后夾包機(jī)構(gòu)將麻袋內(nèi)剩余的煙梗倒出并甩到出包皮帶上送出，煙梗由出料皮帶機(jī)送至定量皮帶機(jī)+緩沖斗+電子皮帶秤組合方式的恒流量控制系統(tǒng)。煙梗麻袋經(jīng)人工解包后投料至定量皮帶機(jī)，經(jīng)定量皮帶機(jī)儲(chǔ)料倉、一級勻料輥勻料后為定量皮帶機(jī)緩沖倉布料。

當(dāng)緩沖倉高料位傳感器檢測到物料后，儲(chǔ)料倉停止布料；當(dāng)緩沖倉低料位傳感器檢測不到物料后，儲(chǔ)料倉啟動(dòng)布料。煙梗再經(jīng)緩沖倉二級勻料輥勻料后進(jìn)入出料斜皮帶、煙梗輕雜物剔除系統(tǒng)，對煙梗中含有的麻繩，灰塵等進(jìn)行再次剔除。然后煙梗經(jīng)電子皮帶秤進(jìn)入麻絲剔除機(jī)，對煙梗中未除凈的麻絲進(jìn)行剔除，而后經(jīng)振篩進(jìn)入浸梗機(jī)。

圖3 新型梗預(yù)處理段工藝流程

1—機(jī)械抓包手；2—煙梗開包負(fù)壓箱體；3—進(jìn)料皮帶；4—插包機(jī)構(gòu)；5—勾包皮帶；6—夾包機(jī)構(gòu)；7—儲(chǔ)料倉；8—一級勻料棍；9—定量皮帶機(jī)；10—緩沖倉；11—二級勻料棍；12—緩沖斗 ；13—煙梗輕雜剔除管道；14—電子皮帶秤；15—麻絲剔除機(jī)； 16—振篩；17—浸梗機(jī)圖4 新型梗預(yù)處理段設(shè)備

新型浸梗機(jī)中煙梗由刮板式輸送機(jī)構(gòu)強(qiáng)制阻擋，從而前進(jìn)速度緩慢可調(diào)，使除去雜質(zhì)后的煙梗在40℃～80℃循環(huán)水中強(qiáng)制浸泡20～120s(可調(diào))。浸泡后煙梗溫度與水溫能達(dá)到較好的平衡，同時(shí)煙梗含水率達(dá)到36.02%，能滿足后續(xù)加工要求，增溫增濕能力較強(qiáng)。表1為傳統(tǒng)的水洗梗和新型的浸梗機(jī)應(yīng)用后梗絲質(zhì)量的對比分析。

表1 不同煙梗預(yù)處理方法膨脹后梗絲質(zhì)量測試的對比分析

從表1可以看出，新型的梗預(yù)處理加工工藝應(yīng)用后，干燥后梗絲結(jié)構(gòu)和填充值均略有上升。表明新型的梗預(yù)處理加工工藝和流程應(yīng)用后提高了梗絲的質(zhì)量，達(dá)到了精細(xì)化加工的目的。

3 改進(jìn)效果

3.1 簡化工藝路徑

從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合不同煙梗的加工特性的研究結(jié)果，進(jìn)行了煙梗分組加工工藝方法和工藝流程設(shè)計(jì)，經(jīng)過多次試驗(yàn)和測試論證，設(shè)計(jì)出了合理的煙梗分組加工預(yù)處理路線，最終確定了煙梗預(yù)處理工藝流程為：定量喂料—浸?！A梗，省去了潤梗環(huán)節(jié)，簡化了工藝路徑，同時(shí)可以針對不同的煙梗采用不同的處理?xiàng)l件，從而達(dá)到精細(xì)化加工的目的。

3.2 提高自動(dòng)化水平，改善現(xiàn)場環(huán)境

采用煙梗自動(dòng)開麻包系統(tǒng)后，由于梗開包過程是在一個(gè)密閉的負(fù)壓箱體內(nèi)完成，煙梗里的麻毛和粉塵在倒料過程中被充分揚(yáng)起，然后被除塵風(fēng)抽走，改善了環(huán)境。此外，新型梗投料對麻袋不產(chǎn)生破壞，麻袋可以重復(fù)利用，節(jié)約生產(chǎn)成本。

新的恒流量控制系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)用，取消了傳統(tǒng)計(jì)量管，降低了提升機(jī)高度，實(shí)際高度為1 439mm設(shè)備布局更加簡單、美觀，現(xiàn)場揚(yáng)塵小，環(huán)境得到了改善。

3.3 降低能耗，節(jié)約成本

由于新型的浸梗機(jī)的浸梗時(shí)間可調(diào)，用“浸梗+儲(chǔ)?！惫に嚾〈鷤鹘y(tǒng)的“洗梗+潤梗+儲(chǔ)?！惫に?，省去了潤梗環(huán)節(jié)，因而具有工藝過程簡單、物料預(yù)處理時(shí)間短、設(shè)備占地面積小、能源消耗低的特點(diǎn)，且使煙梗預(yù)處理質(zhì)量大大提高，梗絲質(zhì)量得到明顯改善，同時(shí)可以針對不同的煙梗采用不同的處理?xiàng)l件，從而達(dá)到精細(xì)化加工的目的。據(jù)測算，傳統(tǒng)梗預(yù)處理浸梗機(jī)和ADMOIST潤梗機(jī)的裝機(jī)容量21.6kW，蒸汽平均耗量731kg/h；新型浸梗機(jī)裝機(jī)容量為8.8kW, 蒸汽平均耗量為260kg/h。工業(yè)用電的單價(jià)約0.65元/度，重油鍋爐生產(chǎn)的蒸汽單價(jià)317.5元/t，以270工作日/年,12h/工作日測算，則每年可節(jié)約的價(jià)值為：

[(21.6-8.8)×0.65+(0.731-0.26)×317.5] ×270×12=51.15(萬元)

3.4 提高梗絲質(zhì)量

采用煙梗自動(dòng)開麻包系統(tǒng)后，可以減少麻繩進(jìn)入下一道工序，使得梗絲的品質(zhì)也有了一定程度的提高。

煙梗經(jīng)雜物剔除系統(tǒng)和麻絲剔除機(jī)的雙重剔除后，有效減少煙梗中的雜物量，減輕操作工的勞動(dòng)量。

從表2關(guān)鍵工序出口工藝指標(biāo)實(shí)測情況可以看出，采用新型的梗預(yù)處理加工工藝和流程，用“浸梗+儲(chǔ)?！惫に嚾〈鷤鹘y(tǒng)的“洗梗+潤梗+儲(chǔ)?！惫に嚭?，干燥后梗絲質(zhì)量得到明顯改善。

表2 關(guān)鍵工序出口工藝指標(biāo)實(shí)測平均值