ZJ118卷接機組生產中支卷煙的含水率穩定性研究

0 引言

近年來，隨著卷煙消費觀念日趨多樣化和個性化，中支卷煙的發展極為迅速，已經成為各中煙公司的主要發展方向。中支卷煙通常是指圓周大于 19.0mm 且小于 23mm 的卷煙，作為一種具有中國特色的獨創卷煙新類型，其在展現“中式卷煙\"獨特的風味上有著得天獨厚的優勢[。因此，中支卷煙內在質量的控制是極為重要的。梅州卷煙廠作為廣東中煙的中支卷煙生產基地，在引進了國產ZJ118型中支卷接機組后首次對中支卷煙進行投產時發現，經ZJ118型卷接機組卷制后的卷煙成品中煙絲含水率波動較大，平均值約 3.8% ，難以達到公司對相關品牌的含水率控制要求。

目前，行業內對于煙支含水率的研究，主要在含水率測量[2]、制絲設備對煙絲含水率的影響[3]、存儲條件對含水率的影響4、不同含水率對主流煙氣的影響[5]等方面，對于中支卷接機組卷制后煙支成品含水率波動方面的研究則未見有所報道。

為進一步做精產品，提升相關中支牌號的內在質量，本研究將對ZJ118型卷接機組供絲系統的關鍵節點進行研究和探索，通過相關研發設計和實施方案，來提升ZJ118型卷接機組生產中支卷煙的含水率穩定性。

1 調查分析

1.1ZJ118卷接機組煙絲供給的工作原理如圖1所示，儲絲房的喂絲機通過風力送絲將煙絲送入送絲氣閘1內，并根據預供絲箱內的煙絲料位控制氣閘門的開閉使煙絲落到計量輥2上。陡角提升機4把煙絲貯料區3的煙絲提升輸送至攤鋪輥6上，使之均勻地進入計量料槽7內。磁選裝置5在煙絲到達攤鋪輥前去除其中所有含鐵雜質。光電開關用來監控計量料槽的煙絲料位，并把信號傳給速度控制器，用來調節陡角提升機的速度。針輥9按一定速度從計量料槽取出煙絲。振動計量槽8保證了由槽到輥這一傳輸過程的輕緩。彈絲10將煙絲從針輥上彈下，被彈下的煙絲按供絲機的寬度分布，進入可調節的一次分選11的氣流中。一次分選11的氣流把煙絲送到流化床15。一次分選的氣壓決定了落在閘輥氣閘12上煙絲的多少，并從那里到二次分選13。二次分選擴充至供絲機的整個寬度。分選過程的強度可由調整二次分選的窗口14截面來改變。下振槽將分選出的煙梗送到供絲機的一側，在那里它們或進入一個煙梗箱之內或被負壓風抽走。分離出的煙絲借助一個固定強度的氣流返回到流化床15的煙絲流中。流化床15的氣流噴嘴吹送煙絲進入風室裝置16，此時煙絲到達風室裝置的吸絲帶，形成煙絲束，然后傳送給卷煙機上的煙槍。煙絲束到達煙槍之前，劈刀裝置劈下煙絲束上過多的煙絲，剩下剛好滿足需要的煙絲在吸絲帶上，以確保所需的煙支重量，煙支重量是通過SRM重量控制系統自動控制的。被劈刀裝置劈下的煙絲由主螺旋回絲裝置送回到后螺旋回絲裝置，后螺旋回絲裝置再將它們均勻地分配到煙絲貯料區3的整個寬度上[6]。

1一送絲氣閘；2一計量輥；3一煙絲貯料區；4一陡角提升機；

5一磁選裝置；6—攤鋪輥；7—計量料槽;8一振動計量槽；

9—針輥；10—彈絲；11—一次分選；12—閘輥氣閘；

13—二次分選；14—二次分選調整窗口；15—流化床；

16—風室裝置。

1.2 存在問題

1.2.1 部分煙絲在ZJ118型卷接機組供料系統中停留過久

ZJ118型卷接機組是在ZJ112型高速卷接機組的基礎上發展而來的國產中速卷接機組，其機械結構與ZJ112型高速卷接機組區別不大，其中的供料成條機部分為VE100，可給生產速度高達10000支/min的卷接設備提供煙絲。由于中支煙的結構特點和生產特性，ZJ118型卷接機組生產中支卷煙時額定生產速度為6000支/min。通過調查發現，現階段梅州卷煙廠ZJ118型卷接設備在生產中支卷煙時生產速度大多為 5000～5500 支/min。目前的生產速度與ZJ118型卷接機組的供料成條機VE100的設計額定供給速度相差較大，VE100的煙絲貯料區相較于中支卷煙的生產速度來說過大。這導致一部分煙絲或長時間在煙絲貯料區停留，無法及時卷制成煙支，同時這部分煙絲在設備運轉和內部高溫的作用下其中的水分會流失，導致煙絲含水率不均勻，進而造成煙支的含水率波動。

1.2.2 ZJ118型卷接機組流化床溫度偏高

目前，各大中煙工業有限責任公司所使用的卷煙設備主要是進口的PROTOS-M5、PROTOS-M8和GD121，國產卷接機組型號有ZJ17、ZJ112、ZJ118、ZJ116和ZJ119等，其中ZJ17的供料成條機采用拋絲機構，其他設備均采用流化床送絲機構，流化床裝置在卷煙機上的廣泛應用，極大降低了煙絲的破碎率，提升了卷煙質量。其工作原理為：以一離心風機為中間載體，風機入風口連接流化床與濾網形成腔體，風機出風口與空氣分配箱相連，空氣分配箱再將循環氣流分配至流化床氣流噴嘴和一次、二次分選氣流噴嘴，從而形成氣流循環系統，通過這種循環氣流，能確保煙絲柔和成形。其原理如圖2所示。

然而，流化床作為卷煙機上應用的新技術，雖然極大地降低了煙絲的破碎率，但在生產過程中，隨著機組運行時間增加，循環風機產生的循環氣流溫度會逐漸上升，從而導致流化床溫度升高。在溫度較高的流化床及高溫氣流的作用下，煙絲中的水分會流失，進而影響成品煙支中的含水率[7]。

本研究在ZJ118型卷接機組中支卷煙生產現場對流化床的溫度進行調查統計。在不改變流化床原有結構的前提下，通過紅外測溫槍對流化床處進行溫度測定。如表1所示，ZJ118型卷接機組流化床處平均溫度為 43.1^°C 。

2 方案設計和實施

2.1 對ZJ118型卷接機組的VE100進行改進

2.1.1 改進煙絲抽吸腔

為使煙絲抽吸腔抽吸煙絲量能與中支煙生產速度相匹配，本研究決定設計一個煙絲抽吸腔的適應裝置。經查閱相關資料和實際測量，改進前的煙絲抽吸腔單次抽吸煙絲量約為 17kg 。為了適應中支煙的生產速度，決定將單次抽吸煙絲量改進為 5kg 左右。在安裝煙絲抽吸腔適應裝置后，需要對煙絲抽吸腔煙絲料位檢測位置做相應調整。通過相關的模擬試驗，分別驗證煙絲抽吸腔適應裝置的擋板和料位檢測的最佳位置。具體試驗數據如表2和表3所示。

如表2所示，煙絲抽吸腔適應裝置的擋板距離左側機壁 250mm ，煙絲料位檢測向左移動 80mm 時，煙絲抽吸腔單次抽吸煙絲量最接近目標值。本研究根據上述模擬試驗結果和ZJ118型卷接機組的煙絲抽吸腔內部尺寸，設計了ZJ118卷接機組煙絲抽吸腔改進裝置[8]，具體如圖3所示。

2.1.2 改進煙絲貯料區

如圖4所示，本研究設計了ZJ118卷接機組煙絲貯料區改進裝置[8，解決了ZJ118型卷接機組VE部分原有的煙絲貯料區相對于中支卷煙的生產速度來說過大，貯存的煙絲過多，使得煙絲在設備內部不能及時消耗的問題。經繪圖軟件的測量，設計的煙絲貯料區適應裝置容積約為 0.13m³ ，能在一定程度上減少VE煙絲貯料區內貯存的煙絲，使設備內部的煙絲能及時得到生產使用。

2.2 降低流化床處溫度

為解決ZJ118型卷接機組流化床溫度高的問題，我廠在新引進ZJ118型卷接機組時對流化床降溫裝置進行了選配。流化床降溫裝置是常德煙草機械有限責任公司為調控流化床內部循環氣流溫度，在不改變卷煙機布局的基礎上推出的一種采用循環冷卻水和低溫新風相結合的降溫裝置。該裝置能夠實現流化床內部循環氣流的溫度調控，使得裝備流化床裝置的卷煙機也能滿足高檔煙支卷煙生產工藝要求，提高煙支的品吸體驗。其原理就是將水冷電機、水冷循環風機和低溫新風補充相結合，最終達到降溫的目的[9]。

在新引進的ZJ118型卷接機組通過驗收，正式投入生產后，本研究對流化床降溫裝置中的循環風機水冷驅動電機轉速和冷卻水供給壓力進行試驗分析。通過控制變量法設置不同的水冷驅動電機轉速和冷卻水供給壓力，分別找出最佳數值，使ZJ118型卷接機組流化床處溫度能穩定在 36～38^°C 的范圍內。

選裝了流化床降溫裝置的ZJ118型卷接機組在流化床和配氣箱處均安裝有溫度傳感器，能在“服務”“供絲機”一“煙絲計量\"中查看。如表4所示，以一個生產班為周期，每隔2h對流化床溫度及相關數據進行統計記錄。當水冷驅動電機轉速為 ≥400r/min 時，流化床溫度能穩定在 37～38^°C ，且配氣箱內循環氣流的壓力能穩定在 3800Pa 左右，能夠滿足生產所需；冷卻水的供給壓力越高，流化床降溫裝置的效果越好，流化床溫度越低，但為防止冷卻水壓力過大，導致漏水現象發生，本研究最終將冷卻水壓力設定為 0.2MPa 。

3 應用效果

3.1 實驗設計

1）材料：正常在用合格的中支卷煙的各原輔材料和煙絲（廣東中煙工業有限責任公司梅州卷煙廠提供）。

2）設備：ZJ118型卷接機組（常德煙草機械有限責任公司）。

3）實驗儀器：烘箱FD115（德國BINDER公司）。

4）實驗方法：生產環境溫度 20～30^°C ，相對濕度

50%～65% 下，將煙絲抽吸腔適應裝置和煙絲貯料區適應裝置應用于帶有流化床降溫裝置的ZJ118型卷接機組，進行中支卷煙的正常生產工作。在包裝機處隨機抽取煙條5條，分別將各煙條中的煙支拆解成煙絲，做好標記后分別測定煙絲中的含水率，并計算出含水率波動值。其中，卷煙含水率的測定按GB/T22838.8一2009《卷煙和濾棒物理性能的測定第8部分：含水率》[0執行。

3.2 數據分析

依據所設計的實驗方法，本研究分別在5個不同的班組對中支卷煙進行含水率的統計記錄，計算出改進后中支卷煙的含水率波動值。具體數據如表5所示。

經實驗統計的數據得出，ZJ118型卷接機組在使用煙絲抽吸腔適應裝置、煙絲貯料區適應裝置和流化床降溫裝置之后，生產中支卷煙的含水率波動平均約為 0.18% ，下降了約3.62個百分點，保證了ZJ118型卷接機組中支卷煙的含水率穩定性。

4結束語

本研究在引進流化床降溫裝置的同時，設計了煙絲抽吸腔適應裝置和煙絲貯料區適應裝置，能有效減少煙絲在設備內部停留的時間，使ZJ118型卷接機組的煙絲抽吸腔和煙絲貯料區中的煙絲量能與中支卷煙的生產速度相匹配，流化床處的溫度得到一定程度的降低，提升了ZJ118型卷接機組生產中支卷煙的含水率穩定性。以廣東中煙梅州卷煙廠ZJ118型卷接機組為對象進行上機應用，結果表明，采用流化床降溫裝置、煙絲抽吸腔適應裝置和煙絲貯料區適應裝置后，生產的中支卷煙含水率波動從 3.8% 下降至 0.18% 。

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[10]卷煙和濾棒物理性能的測定第8部分：含水率：GB/T22838.8—2009[S].

收稿日期：2025-02-12作者簡介：鐘鑫 （1994-） ，男，廣東興寧人，助理工程師，主要從事卷煙卷接設備維修及相關科技創新工作。