滾筒式葉絲回潮機的優化試驗研究

黃 英 張 濤 居桂林 金屏玉

（1、大連匯能科技股份有限公司，遼寧 大連 116000 2、貴州中煙工業有限責任公司貴陽卷煙廠，貴州 貴陽 550000 3、大連中智精工科技有限責任公司，遼寧 大連 116000）

1 概述

我國的煙機設備生產企業在研究和學習國外先進設備的基礎上，自行研制生產國產煙機設備，為我國的煙機設備的發展做出巨大貢獻。但國內煙草工業的發展、節能降耗的需要也對煙機設備及生產工藝提出新的課題。

滾筒式葉絲回潮機是制絲線上的一個重要設備，工藝上位于制絲線烘絲設備前，用于增加葉絲水分和溫度，使其滿足烘絲設備膨脹功能的工藝要求。[1]

滾筒式葉絲回潮機具有超強的加濕能力，應用非常普遍。但隨著工藝不斷進步、能源單耗標準不斷提升以及弱加工工藝發展趨勢，部分卷煙生產企業開始要求控制葉絲回潮的加濕量、降低出口水分，提高葉絲溫度。實際生產中，由于回潮機的原理所限，不能達到這樣的需求。

本文將基于滾筒式葉絲回潮機的工作原理，用數學模型對其加熱加濕工藝過程進行研究，提出優化方向，并進行試驗驗證。

2 設備工作原理

滾筒式葉絲回潮機主要由筒體（含運動機構）、預熱器、蒸汽加濕系統、水加濕系統、循環風系統構成。蒸汽加濕系統完成加熱、加濕功能，水加濕系統作為蒸汽加濕的補充。筒體向出料方向傾斜一定角度，內置釘耙，在旋轉過程中，葉絲被抄起、落下，逐漸向出料端運動。

開機預熱階段，循環風機開啟，進料罩內的預熱器開始工作，為循環風提供預熱熱源，使筒內循環風迅速達到工作要求。預熱沒有較大的熱負荷，故預熱器功率較小。

蒸汽直接減壓閥、調節閥后直接噴入滾筒內，提高筒內溫度，同時增濕；循環風的管道上設有溫度傳感器，控制系統根據設定的循環風溫度調節蒸汽量大小。

控制系統讀取葉絲出口的水傳感器分參數，根據水分設定目標自動調節加濕水量。

3 工藝過程的局限性及改進方向

3.1 工藝過程的局限性

從回潮機的原理可知，其加熱量絕大部分依靠進入回潮筒內的蒸汽冷凝放熱而來，此部分冷凝的蒸汽即成為葉絲增加的水分。

當加熱所需蒸汽冷凝量小于葉絲回潮所需水分目標時，加熱而冷凝的蒸汽量不足以增加所需要的水分，則可開啟加濕水管路，通過直噴水來增加含水率。

但是加熱所需蒸汽冷凝量大于葉絲回潮所需水分目標時，出口的葉絲含水率則會超標，簡言之即加熱所需大于加潮所需。反言之，如果控制出口葉絲含水率，則溫度可能會偏低，達不到要求而影響后續工藝。

這樣的設備和工藝具有比較明顯的局限性，可以通過數學模型的數值模擬分析得到（另有文論述），如圖1。

3.2 改進方向

滾筒式葉絲回潮機具有超強的加濕回潮能力，適合水分增加較大的產品。但對于要求控制出口含水率較低的產品，該回潮機則無法實現。若要改善后續烘絲工藝的加工性能、弱化烘絲強度、提高產品的感官質量，其目標要提高回潮葉絲的出口溫度而控制含水率，則需要對現有工藝和設備進行優化。結合生產實際和理論分析，主要的改進方向如下：

3.2.1 提高蒸汽品質

飽和蒸汽在管道輸送過程中，不可避免的散熱損失產生凝結水，如果進入回潮機前汽水分離及疏水不好，蒸汽夾雜凝結水會降低蒸汽干度，在經過減壓閥和調節閥后，即使能夠變成干蒸汽，其熱焓值也會降低，工藝上會有加熱性能下降和含水率上升的趨勢。因此應盡可能保障疏水和蒸汽干度，提高蒸汽品質。

3.2.2 減少系統散熱

回潮機在工作時的散熱將會增加蒸汽的使用量，多數會成為凝結水進入葉絲中，即額外增加了水分，從而影響葉絲出口溫度的提升。

3.2.3 減少空氣裹挾

回潮機的進料處，物料和空氣均溫度較低，空氣密度較大，易隨著物料裹挾進入回潮機。冷空氣進入回潮機筒內將增加熱量消耗，也會額外增加葉絲水分。

3.2.4 增設循環風間接加熱裝置

葉絲可以達到的出口溫度受限于所需的出口水分（另有文論述），葉絲的出口含水率要控制到較低的水平，就要減少噴入筒內的蒸汽的冷凝量，從而限制了出口溫度進一步升高。在葉絲增濕量較低的參數要求下，要提高出口溫度，則需要間接加熱的方法。

4 回潮機的優化改造及試驗

4.1 間接加熱能力的確定

在設定的參數條件下，通過計算得到外部加熱量與葉絲出口溫度的關系，如圖2所示。實際生產中，該參數的葉絲出口溫度只能達到61℃（排潮前），要保持含水率參數不變，提高葉絲出口溫度達到70℃（排潮前），則需要外部加熱量約40kw，通過間接加熱的方式加入到滾筒中。

圖2 外部加熱量與葉絲出口溫度的關系

4.2 改造方案圖3）

在回潮機的循環風道上設置一套加熱器，通過加熱循環風的方式將熱量加入回潮機。間接加熱的方式加入熱量、提高了循環風的溫度，即可減少直接噴入筒內的蒸汽量，限制水分的加入，從而達到控水提溫的目的。

加熱器額定功率為50kw，加熱熱源為0.8 MPa的蒸汽，額定入口溫度75℃，出口溫度105℃。設備的換熱管及殼體均采用304不銹鋼制成，換熱管帶纏繞翅片。

4.3 試驗結果分析圖4）

改造調試完成后，過料試驗。試驗數據見表1。

表1 試驗數據表

4.3.1 結果顯示，回潮機經改造外加加熱器后，回風溫度、煙絲出口溫度得到提升，煙絲出口溫度排潮前）63.2 ～67.8 ℃,平均出口溫度 排潮前）65.48 ℃。

4.3 .2 與同參數的改造前的生產數據對比，煙絲出口溫度排潮前）從55.74 ℃提高至65.48 ℃，提高幅度為9.74 ℃。

4.3.3 回風經過新增的加熱器加熱，溫度可以升到120℃以上，再從回潮機的進料端進入滾筒內，在不增加直噴蒸汽的情況下，提高了換熱溫差，也提供給葉絲更多熱量。

4.3.4 從回風對比來看，通過外置的加熱器間接加入熱量，提高葉絲出口溫度，實際效果也是提高了筒內溫度。

5 結論

通過生產實際和理論分析可知，在不增加水分的前提下，要提高葉絲溫度，必須通過間接加熱提供更多的熱量。

本文在理論指導下，選擇了合理的方案對回潮機進行改造，并過料試驗驗證。結果表明在水分未增加的情況下，葉絲出口溫度得到了提高，達到了預期目標，通過間接加熱方式使葉絲提高溫度是可行的。