煙葉加工中松散回潮機加水供給系統優化應用

劉 暢，呂 勇，張 斌，劉 睿

（重慶中煙工業有限責任公司重慶卷煙廠，重慶 400061）

卷煙工業企業生產最主要的原料是打葉復烤的片煙，片煙是把煙葉由農產品制作成一種標準化工業原料。為方便儲存、運輸，片煙制成每箱200 kg 的規格，12%左右的含水率。為了提高煙葉在卷煙工業企業生產過程中的耐加工性，增加各組分煙葉混合的均勻性，需要對標準規格的片煙進行回潮處理，回潮處理工序是制絲生產線的首道需要對物料參數進行控制的工序。卷煙企業根據產品設計的不同，通常采用兩種工藝路徑對片煙進行回潮處理：1）真空回潮。對片煙進行裝箱分片或切片裝箱后，葉片裝入到若干個鋼制網孔板片煙箱中，片煙箱通過自動輥道輸送機等進入真空回潮機箱體內，箱體液壓門閉合，形成密閉空間。多級真空泵開始工作，箱體內逐漸形成近似真空狀態。在此條件下向箱內噴入蒸汽和水，使煙塊內外產生壓差，蒸汽與煙葉產生溫差。壓差使得蒸汽通過煙塊的能力變強，溫差使水蒸氣凝結在煙葉表面。蒸汽冷凝放熱，使葉片溫度升高，葉片快速吸水。同時，由于葉片溫度濕度的變化，導致體積變化而煙塊產生松散。2）松散回潮。松散回潮是利用松片回潮機將經過切片后的打葉復烤片煙塊進行卷煙工業制絲第一道改變溫濕度的工序。物料進入滾筒，在滾筒的軸向傾角和滾筒內耙釘的作用下，筒體轉動帶動煙塊不斷翻滾松散攪拌，并持續向出料端滾動。筒內在蒸汽的作用下，通過雙介質噴嘴引射作用，增濕水被霧化，霧化水噴射到物料上，促進煙塊煙葉均勻吸收水分。

回潮工藝可以改進煙葉含水量和溫度指標，以增加韌性，有效防止后續物理加工時的粉末產生；去除綠色雜質、辛辣氣體，能殺滅煙葉中的蟲和卵，減少病蟲害。有利于降低后續煙葉加工的廢品率，提高經濟效益。

松片回潮機是葉片加工工序中的關鍵設備，由于受動力車間純凈水生產流程及管道輸送過程中密封性等原因，導致管網中到達松散回潮機的純凈水壓力和流量波動很大，加水比例達標率較低，影響松片回潮加工工藝質量[1]。為此，對松片回潮機的加水供給系統進行優化，穩定加水流量與加水比例，保證純凈水能夠嚴格按照施加比例并均勻地施加到物料中具有重要意義。

1 工作原理

如圖1 所示，松片回潮機采用按比例定量加水的方式，加水量多少由生產線電控柜控制。水分自動控制由氣動薄膜調節閥和電磁流量計組成的控制回路來完成，電子秤把測得的來料質量信號送到線電控系統處理后，將所得設定加水量與電磁流量計檢測到的加水量相比較并處理后即可控制氣動調節閥的開度以改變加水量的多少，使水流量隨電子秤測得葉片流量的多少而改變，從而達到按比例定量加水的自動控制。

圖1 松片回潮機加水管路示意圖

2 現狀調查

2.1 問題提出

重慶卷煙廠制絲車間于2005 年12 月結束的在線技改，松片回潮工序采用秦皇島煙機公司的WQ3315型松片回潮機，在運行過程中，發現有不少批次的松片回潮加水比例CPK 值低于1.33，這與公司精益生產和國家局高質量發展理念不相符。

調查2019 年3—5 月的加水比例CPK 值，發現松散回潮加水比例達標率（CPK≥1.33）偏低，平均僅為29.10%（見表1）。

表1 2019年3—5月松散回潮加水比例CPK值

2.2 原因分析

根據調查結果的分析和提示，進一步開展了對5 月份加水比例的研究。分別在3 個加水比例CPK 值分布區間各隨機選取1個數據，即CPK=1.336 0，CPK=1.106 7，CPK=0.878 8。

實驗結果表明：1）CPK=1.336 0 時，加水比例全部滿足工藝要求，。2）CPK=1.106 7時，加水比例出現了2次大的波動，儀器報告的加水比例瞬時值，第一次是從7.483 3%降低到6.980 0%，再回復到7.750 0%；第二次是從7.470 0% 降低到6.465 0%，再回復到7.800 0%。3）CPK=0.878 8 時，加水比例出現了4 次大的波動，儀器報告的加水比例瞬時值，第一次是從8.175 0%降低到7.798 7%，再回復到8.453 0%；第二次是從8.164 0%降低到7.185 7%，再回復到8.531 2%；第三次是從8.196 7% 降低到7.855 0%，再回復到8.405 6%；第四次是從8.171 7%降低到7.675 3%，再回復到8.486 2%。因此可以得出：CPK 值越低，加水比例波動越頻繁，出現不合格加水比例點就越多，反過來講，加水比例的波動越頻繁，CPK 得分就越低。查看這些批次的片煙流量都很平穩，最有可能就是加水管道中滲進了空氣，空氣溶解在水中，形成氣泡。為了驗證管道內是否確有氣泡，將加水管道截取一段換成透明的塑料管，在生產過程用相機進行拍攝，結果發現塑料管道內確有氣泡，由此可知，加水管道中存有空氣氣泡是造成松片回潮加水比例達標率（CPK≥1.33）偏低的主要原因。

3 改造實施

3.1 改造方案

動力車間輸出水源在流動過程中，需要進行打壓操作，在打壓過程中有可能會有空氣跟隨進來，或者沿途管道密封性不是特別好，空氣就會被吸入管道中，造成管道中存有氣泡，如圖2 所示。處理方案：無論哪個環節有不確定因素，我們只要保證松片回潮工序用水終端符合工藝要求即可，為此需要用一個緩沖裝置來達到消除氣泡的目的。

圖2 改進前純凈水供給系統示意圖

圍繞緩沖裝置進行方法確認：1）緩沖貯水裝置，需要設置進水口、出水口及溢流口；2）動力裝置，依據流量、壓力、揚程等因素選擇水泵；3）管路上增設其他配件，如浮球閥、球閥；4）電氣控制程序方面，需要合理設置水泵啟停，滿足工藝需求。

經過現場測量，決定在加水回路增加1 個水箱、1 個水泵，安裝在過濾器之后、流量計之前，如圖3所示。由動力提供的純凈水到達制絲車間管網后，先在水箱中貯到一定的水量，由水箱中的浮球閥控制水箱水位。運行時，通過開啟水泵，純凈水通過相應的閥門和管路系統，到達混合噴嘴，最終，管路中的氣動薄膜閥和泄壓閥分別控制純凈水流量和壓力，使純凈水按照工藝要求精確、穩定地到達噴嘴前進行霧化噴射，而多余的純凈水通過泄壓閥和旁通管路回流至水箱中，管路中的純凈水壓力也通過泄壓閥得到控制。

圖3 改進后純凈水供給系統示意圖

3.2 實施技術

3.2.1 水箱尺寸選擇

制絲車間5 000 kg 線生產多種牌號，其中最大的加水比例為8.5 L·(100 kg)-1，采用公式計算，單個批次所需的最大加水量Q=5 000×8.5÷100=425，Q 的單位為L。

通過現場安裝尺寸測量，確認水箱的尺寸：長度=600 mm，寬度=600 mm，高度=1 400 mm，容積=0.6×0.6×1.4=0.54，即540 L，符合生產要求。

3.2.2 水泵型號選擇

水泵的選型主要涉及工作介質特性、揚程、流量、環境溫度等數據，現場工作介質是純凈水，溫度為25 ℃，無毒無腐蝕，管路采用4 分管，流量按510 L·h-1計算，根據機械設計手冊，結合廠家的指導建議，最終水泵選用ABB 公司的電機水泵，型號為M2BA71MR2。

3.2.3 管路尺寸選擇

為統一規范松片回潮崗位管路尺寸型號，方便管路對接和日后備件維護的便利性，新增管路統一選用4分不銹鋼管。

3.2.4 浮球閥選擇

浮球閥口徑為4分管，選用不銹鋼材質。

3.2.5 安裝水箱、水泵及配件

2019 年9 月底完成水箱、水泵、浮球閥及管路的安裝。

3.2.6 電氣控制程序優化

增加相應的電氣控制元件，并在松片回潮機的PLC 控制程序中增加相應的控制程序。改造后的控制程序在松片回潮機進入待機準備階段就會自動啟動水泵電機，從而進行管路預填充，將水管內的空氣排出，進而確保正常生產過料時管路內的水中不會有殘留氣泡，多余的純凈水通過泄壓閥和旁通管路回流至水箱中。同時，加入相應的連鎖控制程序，即當水泵電機出現故障時，松片回潮前的進料振槽會自動停止運行，從而防止因水泵電機故障造成的片煙沒有加水的質量問題出現。

3.3 實施效果

2019 年10 月11—28 日再次對透明塑料管內氣泡情況進行跟拍，共跟蹤65個批次，結果是管道內未再發現氣泡。

與此同時，查看65 個批次的加水比例趨勢圖，發現曲線很平穩，沒有出現瞬間大的波動，效果比較滿意。

4 改造效果

經過前期的設計、安裝、調試后，松片回潮機加水供給系統的優化已完成。對2019年11月—2020年1月的加水比例CPK 值進行隨機抽取，驗證改造效果，數據列于表2。從表2可知，改造后的松散回潮加水比例達標率（CPK≥1.33） 平均為94.54%，較改造前（29.10%）提高幅度很大，可見此次加水供給系統的優化對提高松片回潮機加水比例穩定性的效果是非常明顯的。

表2 改造后的加水比例CPK值

5 結語

重慶中煙工業有限責任公司重慶卷煙廠2019年通過此次松片回潮機加水供給系統的優化運用，保證了松片回潮純凈水的精確施加，有效防止因管網中水壓和水流波動引起的加水比例不達標等工藝缺陷，為產品質量提供了可靠保障。