打葉復(fù)烤生產(chǎn)線風(fēng)選除雜系統(tǒng)氣料分離器的改進(jìn)

鄭博文 王 濤 尹利東

(紅云紅河集團(tuán)昆明卷煙廠，云南 昆明 650000)

0 引言

在全國卷煙銷量急速下降的形勢下，各煙草企業(yè)加大了細(xì)支卷煙、短支卷煙市場的開發(fā)力度，新型卷煙成為企業(yè)銷量新的增長點，同時也成為各中煙公司競爭的焦點。細(xì)支卷煙、短支卷煙的發(fā)展對復(fù)烤片煙純凈度提出了更高的要求。如何從原料煙葉中更有效地剔除輕質(zhì)雜物，日愈受到國內(nèi)打葉復(fù)烤企業(yè)的重視。國內(nèi)外煙草企業(yè)大多采用的除雜系統(tǒng)類型主要有光電除雜型、色譜除雜型和風(fēng)選除雜型等。其中風(fēng)選除雜由于工藝應(yīng)用技術(shù)簡單，投資少，易于維護(hù)，被復(fù)烤企業(yè)廣泛應(yīng)用[1]。

風(fēng)選除雜系統(tǒng)主要由物料傳送裝置(高速皮帶輸送機(jī))、風(fēng)選倉、氣料分離器、慢速剔雜輸送機(jī)等設(shè)備組成。其中氣料分離器是影響風(fēng)選除雜效率的關(guān)鍵部位[2]，本文擬通過改進(jìn)氣料分離器內(nèi)部機(jī)構(gòu)來有效提高風(fēng)選除雜系統(tǒng)的效率。

1 影響風(fēng)選除雜效率的因素

圖1 風(fēng)選除雜系統(tǒng)示意圖

由篩沙筒輸送出來的煙葉落到高速皮帶輸送機(jī)上，由于速度的變化使煙葉鋪料厚度變小，攤薄后的煙葉被拋入風(fēng)選倉，由于非煙雜物的物理特性與碎片煙葉相似，采用重力風(fēng)分原理可將非煙雜物、碎煙與大部分完整煙葉分離開來，碎煙、較輕的雜物被風(fēng)從風(fēng)選倉上方排雜口吸至氣料分離器中。細(xì)小的雜物和直徑小于2.88 mm的煙末則隨著風(fēng)選氣流進(jìn)入除塵器；其他較大的雜物和直徑大于2.88 mm的碎煙則吸附在氣料分離器離心桶上，通過離心桶的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生離心力使其落入下方慢速剔雜輸送機(jī)上，經(jīng)人工除雜后，碎煙重新匯入主料中進(jìn)入下道工序[3-6]。風(fēng)力是整個風(fēng)選除雜系統(tǒng)的關(guān)鍵，而對風(fēng)力影響最大的就是通風(fēng)阻力。由此可見影響風(fēng)選除雜系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素在于風(fēng)力通道是否暢通。

圖2 氣料分離器離心桶剖視示意圖

目前，許多卷煙廠的打葉復(fù)烤生產(chǎn)線的分選除雜系統(tǒng)安裝在篩沙筒之后二潤之前，同時風(fēng)選除雜系統(tǒng)也肩負(fù)著篩沙筒碎煙的分選和輸送任務(wù)。隨著生產(chǎn)時間增加，部分碎煙和雜物會堆積在物料輸送管內(nèi)，導(dǎo)致風(fēng)選能力下降。

出現(xiàn)這種情況的大部分原因是：煙葉經(jīng)過一次潤葉后，其所附帶的灰塵和雜物具有一定的水分，通過氣料分離器時，容易粘附在分離器氣孔上，形成堵塞，造成風(fēng)力下降。顯然，在氣料分離器中增加清潔裝置是解決這一問題的有效途徑。

2 離心筒清潔裝置的設(shè)計

離心筒清潔裝置應(yīng)安裝于煙葉自然甩落之后，減少清潔裝置的工作量。所以選取物料在離心桶上的一個位置做受力分析。

圖3 物料受力情況分析

煙葉物料同時受四個力的共同作用，其中除塵風(fēng)機(jī)吸力F與水平線的夾角為θ，各力的大小和方向確定如下：

(1)物料所受的重力G，可用如下表示：

G=mg

式中m—物料的質(zhì)量，kg；

g—重力加速度，g=9.81 m/s2。

方向是垂直向下的。

(2)除塵風(fēng)機(jī)吸力F，根據(jù)流體力學(xué)可知，在煙草物料風(fēng)分所使用的氣流速度范圍內(nèi)，該阻力在數(shù)值上和相對運動的速度V的平方成正比。此時阻力f的計算公式為[7]：

f=1/2 ξρАV2

式中ξ—阻尼系數(shù)；

A—物料在垂直于相對氣流的運動方向上的投影面積，近似為煙葉面積，m2；

ρ—煙葉物料的密度，kg/m3。

V—氣流相對于物料的運動速度，依附在離心桶桶壁上，所以V就是風(fēng)速，m/s。

(3)離心力F離，可用表示為：

F離=mw2r

式中m—物料的質(zhì)量，kg；

w—物料旋轉(zhuǎn)的角速度，也就是離心桶旋轉(zhuǎn)的角速度；

r—物料旋轉(zhuǎn)的半徑，也就是離心桶的半徑，m。

(4)物料收到筒壁的反作用力f。煙葉物料受到筒壁的反作用力f是由物料對筒壁的壓迫產(chǎn)生的，大小根據(jù)水平方向上對筒壁的壓力而變。

根據(jù)力的平衡，選取垂直方向的力做計算：

F·sinθ=G+ F離·sinθ

整理計算后后可得：

θ=82°

表明，當(dāng)θ旋轉(zhuǎn)到82°，達(dá)到垂直面上達(dá)到力的平衡，即大部分煙葉脫離離心桶，落入出料器中。安裝清潔刷的角度小于82°即可。根據(jù)離心桶觀察檢修口位置，確定清掃刷與水平面呈70°夾角。

支架的作用是把清潔裝置固定在離心筒內(nèi)，使用材料為不銹鋼板，按圖4尺寸進(jìn)行加工，效果圖如圖5。

圖4

圖5

連接塊的作用是連接離心筒與清潔支架，使用材料為不銹鋼板，按圖6尺寸進(jìn)行加工，效果圖如圖7。

圖6

圖7

使用排刷進(jìn)行改造，如圖8所示。

圖8

裝配時，先在氣料分離器內(nèi)安裝好兩塊連接塊，使兩端固定在氣料分離器內(nèi)機(jī)架上，再將安裝有排刷的支架安裝在連接塊上，如圖9所示。

圖9

3 效果與分析

3.1 實驗設(shè)備

昆明卷煙廠打葉復(fù)烤車間有A、B兩條相同的GODIOLI生產(chǎn)線，風(fēng)選除雜系統(tǒng)位于篩沙和二次潤葉之間。

3.2 實驗分析

在2020年10月的正常生產(chǎn)中，選擇C3F、X2F、CXMK三個的等級煙葉，分別代表上中下三等煙。在試驗日夜班結(jié)束后，收集風(fēng)選除雜系統(tǒng)人工除雜進(jìn)行統(tǒng)計，通過和沒做改造的生產(chǎn)B線指標(biāo)進(jìn)行比較，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，改造后的生產(chǎn)線A風(fēng)選除雜系統(tǒng)人工除雜量比未進(jìn)行改造的生產(chǎn)B線平均提高了73.0%，改善效果明顯。

表1 2020年10月人工除雜雜物統(tǒng)計

4 結(jié)語

在風(fēng)選除雜系統(tǒng)氣料分離器中加裝了清潔裝置后，解決了風(fēng)選除雜系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中存在的問題，改善效果明顯。