張永忍,李浙昆,宋燕宏,于 敏

(昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650500)

SIROX增溫增濕設(shè)備研究

張永忍,李浙昆,宋燕宏,于 敏

(昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650500)

SIROX增溫增濕技術(shù)是引進(jìn)替代HT增溫增濕的新型增溫增濕技術(shù)，它改進(jìn)了HT隧道式增溫增濕均勻性差的不足。SIROX增溫增濕設(shè)備進(jìn)料采用氣鎖裝置，蒸汽通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭供給旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的帶蒸汽小孔的拋料輥裝置，對(duì)物料的增溫增濕均勻且效果較好，克服了HT增溫增濕時(shí)物料溫度濕度的分層現(xiàn)象。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，維護(hù)成本低，便于清洗保養(yǎng)。分析了幾種增溫增濕設(shè)備的組成及其工作原理及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為增溫增濕技術(shù)的應(yīng)用提供了參考。

SIROX增溫增濕技術(shù)；隧道式增溫增濕技術(shù)；氣鎖裝置

煙絲加工過(guò)程中增溫增濕工藝是將切后葉絲和梗絲增溫增濕并使其充分潤(rùn)透，使葉絲和梗絲溫度和含水率達(dá)到一定要求后，在連續(xù)加入氣流干燥工序的干燥管內(nèi)和薄板干燥的滾筒內(nèi)進(jìn)行干燥，以提高葉絲和梗絲的填充能力。增溫增濕設(shè)備作為煙絲加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一有著十分重要的地位。目前，國(guó)內(nèi)外比較成型的增溫增濕設(shè)備主要有HT隧道式增溫增濕設(shè)備、滾筒式增溫增濕設(shè)備和真空增溫增濕設(shè)備，但由于各自的局限性和自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，限制了這些設(shè)備在煙草行業(yè)的發(fā)展[1]。

圖1 SIROX增溫增濕設(shè)備

德國(guó)HAUNI公司的SIROX增溫增濕設(shè)備(見(jiàn)圖1)已經(jīng)被世界各地的煙草公司所接受和使用，由于其良好的性能和簡(jiǎn)單的操作，廣泛應(yīng)用于各個(gè)大中型煙廠(chǎng)。

1 設(shè)備組成及其工藝控制

1.1 設(shè)備組成及主要功能

SIROX增溫增濕設(shè)備由進(jìn)料氣鎖、膨脹單元、壓縮空氣系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、清洗水系統(tǒng)、排潮系統(tǒng)和振動(dòng)輸送器組成(見(jiàn)圖2)。

圖2 SIROX增溫增濕設(shè)備外觀(guān)及內(nèi)部透視圖

1)進(jìn)料氣鎖是儀表輔助裝置，當(dāng)壓縮氣源發(fā)生故障停止供氣時(shí)，利用氣鎖閥切斷閥門(mén)控制通道，使閥門(mén)位置保持?jǐn)鄽馇暗奈恢?，以保證工藝過(guò)程的正常進(jìn)行，直到系統(tǒng)中事故消除且重新供氣后，氣鎖才打開(kāi)通道，恢復(fù)正常時(shí)的控制。

2)膨脹單元主要利用膨脹原理使煙絲快速膨脹定型，即葉絲在180～350 ℃的高溫工藝氣體作用下，葉絲細(xì)胞內(nèi)快速建立起來(lái)的蒸汽壓遠(yuǎn)大于通過(guò)細(xì)胞壁的滲透壓，水分以近乎爆炸的形式從葉絲細(xì)胞內(nèi)蒸發(fā)出來(lái)，在1～2 s內(nèi)快速脫水膨脹定型[2]。

3)壓縮空氣系統(tǒng)從供氣端至用氣端的組成如下：空氣壓縮機(jī)→儲(chǔ)氣罐→過(guò)濾器→干燥機(jī)→輸氣管道→用氣端口。壓縮空氣通過(guò)空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生，為SIROX增溫增濕設(shè)備提供源源不斷的壓縮氣體。

4)清洗水系統(tǒng)具備增溫增濕設(shè)備清洗功能，在設(shè)備工作完成后，會(huì)留有大量的污垢和灰塵，清洗水系統(tǒng)可以很容易地完成清潔。

5)振動(dòng)輸送器利用激振器使料槽振動(dòng)，從而使槽內(nèi)物料沿一定方向滑行或拋移，實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸送。該振動(dòng)輸送器主要完成煙絲的送料和出料。

1.2 設(shè)備工作原理

SIROX增溫增濕設(shè)備工作原理如圖3所示，壓力為0.2～0.8 MPa的飽和蒸汽，經(jīng)減壓閥、氣動(dòng)薄膜閥進(jìn)入SIROX增溫增濕設(shè)備的膨脹單元，再通過(guò)空心傳動(dòng)軸，經(jīng)耙釘臂上孔徑為φ1.3 mm的噴射孔噴射于煙絲上，起到增溫增濕的作用。壓縮空氣參與蒸汽管路氣動(dòng)薄膜閥的行程控制。清洗水分五路進(jìn)入SIROX增溫增濕設(shè)備，右邊兩路清洗水進(jìn)入振動(dòng)輸送器，中間兩路清洗水分別進(jìn)入進(jìn)料罩和膨脹單元，左邊一路清洗水借助蒸汽的管路進(jìn)入空心耙釘(見(jiàn)圖4)，完成SIROX增溫增濕設(shè)備的自動(dòng)清洗。

圖3 SIROX增溫增濕設(shè)備工作原理圖

圖4 空心耙釘

1.3 蒸汽流量控制

SIROX增溫增濕設(shè)備根據(jù)預(yù)熱和準(zhǔn)備階段蒸汽質(zhì)量流量額定值，通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽管路氣動(dòng)薄膜閥(帶IP位置控制閥)的開(kāi)度來(lái)控制進(jìn)入膨脹單元的蒸汽流量。操作人員可在PID設(shè)置面板(見(jiàn)圖5)修改蒸汽流量設(shè)定值。

圖5 SIROX增溫增濕設(shè)備PID設(shè)置面板

HAUNI公司實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，按入口流量的10%～15%設(shè)置蒸汽流量，煙絲水分可增加約2%～3%。

2 其他幾種傳統(tǒng)的增溫增濕設(shè)備

2.1 HT隧道式增溫增濕設(shè)備

隧道式增溫增濕設(shè)備主要用于卷煙廠(chǎng)的制絲生產(chǎn)線(xiàn)上，對(duì)葉片、煙梗、梗絲或葉絲進(jìn)行增溫增濕處理或膨脹處理，以提高梗絲和葉絲的填充能力或白肋煙葉片的含水率及溫度。隧道式增溫增濕設(shè)備(見(jiàn)圖6)是利用振動(dòng)原理來(lái)輸送物料，物料在隧道體內(nèi)以?huà)佄餇顟B(tài)前進(jìn)。增溫增濕過(guò)程是在物料運(yùn)動(dòng)且較松散的狀態(tài)下進(jìn)行的，并且蒸汽在整個(gè)隧道體內(nèi)均勻噴射，所以物料能與蒸氣充分接觸，與其他增溫增濕設(shè)備相比，隧道式增溫增濕設(shè)備對(duì)物料的增溫增濕效果比較均勻。

圖6 隧道式增溫增濕設(shè)備的工作原理

2.2 滾筒式葉片增溫增濕設(shè)備

滾筒式葉片增溫增濕設(shè)備主要用于卷煙廠(chǎng)的制絲生產(chǎn)線(xiàn)上，對(duì)切片后的片煙進(jìn)行松散和增溫增濕等工藝性處理。當(dāng)葉片進(jìn)入滾筒以后，滾筒由傳動(dòng)裝置帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，由于滾筒的軸向傾角及滾筒內(nèi)導(dǎo)流板的疏導(dǎo)作用，使得葉片能自動(dòng)地向出料口方向流動(dòng)。當(dāng)葉片運(yùn)行到滾筒內(nèi)且離進(jìn)料口約1.5 m時(shí)，增濕水管路開(kāi)啟。此時(shí)蒸汽管路和增濕水管路處于工作狀態(tài)，增濕水與蒸汽被輸送到雙介質(zhì)噴嘴及蒸汽噴管中。在蒸汽壓力的作用下，增濕水和蒸汽混合后呈霧狀噴射到葉片上對(duì)其進(jìn)行增濕處理。葉片在筒內(nèi)翻滾前進(jìn)的同時(shí)，與蒸汽噴管?chē)姵龅恼羝浞纸佑|不斷吸熱、吸濕逐漸松散開(kāi)來(lái) ，成為舒展松軟的煙片，從而達(dá)到增溫、增濕及松散葉片的工藝要求。加水量的多少由生產(chǎn)線(xiàn)上的電控柜控制，電子秤把測(cè)得的來(lái)料質(zhì)量信號(hào)送到電控系統(tǒng)處理后，將沒(méi)定的加水量與電磁流量計(jì)檢測(cè)到的加水量相比較并進(jìn)行處理后 ，即可控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度以調(diào)節(jié)加水量的多少，使增濕水流量隨電子秤測(cè)得的葉片流量的多少而改變，從而實(shí)現(xiàn)按比率定量加水的自動(dòng)控制[3]。

2.3 真空增溫增濕設(shè)備

真空增溫增濕設(shè)備通過(guò)抽真空系統(tǒng)將真空箱體內(nèi)的氣體抽走，然后對(duì)真空箱體內(nèi)噴射蒸汽，充分對(duì)煙葉回潮，最終達(dá)到增加煙葉水分和溫度的目的。為便于對(duì)真空箱體內(nèi)物料與空間分布加以分析，先定義幾個(gè)空間：第一空間為真空箱體內(nèi)盛放煙葉后的剩余空間；第二空間為煙葉之間的間隙；第三空間為煙葉組織細(xì)胞之間的間隙。在抽真空的過(guò)程中，首先抽出的是第一空間的氣體，然后是第二空間的氣體，最后才是第三空間的氣體。當(dāng)然，在實(shí)際的抽真空過(guò)程中，這3個(gè)過(guò)程不是分段完成，而是同步進(jìn)行的。如果真空度達(dá)不到工藝要求，第一、二空間的氣體密度還比較大，第三空間的氣體析出還比較少，則煙葉毛細(xì)孔內(nèi)充滿(mǎn)空氣，即使蒸汽或水接觸到煙葉表面，也難以被煙葉所吸收，更談不上滲透到煙葉細(xì)胞組織內(nèi)部；因此，真空度越高，第一、二空間的氣體密度越小，第三空間的氣體就越容易析出。第三空間的氣體析出越多，則煙包內(nèi)的殘余氣體越少，煙葉在回潮時(shí)吸收水分的能力就越強(qiáng)，回潮也就比較容易進(jìn)行。從理論上來(lái)說(shuō)，真空度越高，回透率越好。真空度越高，真空箱體內(nèi)在增濕過(guò)程中增濕氣體(汽水混合物)與煙葉之間的壓力梯度越大，增濕氣體從高壓區(qū)向低壓區(qū)的流動(dòng)更迅速，增濕速度也更快[4]。

2.4 與傳統(tǒng)增溫增濕設(shè)備的比較

煙葉的吸濕具有一定的速度限制，理想狀態(tài)下的增濕是吸濕速度應(yīng)與增濕速度(增濕進(jìn)氣速度)相匹配[5]。從溫度角度加以分析，溫度對(duì)煙葉的吸濕能力有重要影響：一方面因?yàn)闊熑~是一種海綿狀的多孔物質(zhì)，高溫時(shí)水分容易滲入到煙葉的細(xì)胞組織內(nèi)部；另一方面，空氣在高溫時(shí)的含濕量也較大，增加了水分向煙葉內(nèi)部轉(zhuǎn)移的溫度梯度。在煙葉的增濕過(guò)程中，由于其水分來(lái)自于高溫蒸汽，所以在水分增加的同時(shí)，必然伴隨著溫度的升高。水分增加的越多，溫度升高的也越多。由此可見(jiàn)，溫度和水分是煙葉加工處理過(guò)程中的2個(gè)控制元素，是相互關(guān)聯(lián)的2個(gè)量，不能孤立看待。就物料在腔體內(nèi)的滯留時(shí)間而言，真空增溫增濕設(shè)備最長(zhǎng)，其處理一批煙葉所需的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十幾甚至二十幾分鐘(當(dāng)然這個(gè)時(shí)間更多的是用于抽真空的時(shí)間，而不是增濕時(shí)間)。對(duì)于滾筒式增溫增濕設(shè)備而言，物料通過(guò)也需要幾分鐘的時(shí)間，而現(xiàn)有滾筒式增溫增濕機(jī)的滾筒旋轉(zhuǎn)速度采用變頻調(diào)速，改變的正是物料通過(guò)滾筒的時(shí)間。 如果物料通過(guò)滾筒的時(shí)間過(guò)短，根本來(lái)不及吸熱升溫，沒(méi)有溫度基礎(chǔ)，煙葉吸收水分的量就會(huì)受到較大程度的限制。

3 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)增溫增濕設(shè)備相比，SIROX增溫增濕設(shè)備有如下優(yōu)點(diǎn)：1)SIROX增溫增濕設(shè)備用于煙草物料的膨脹或回潮，提高了葉絲的填充值及耐加工性；2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低，可自動(dòng)清洗；3)增溫增濕強(qiáng)度大；4)增溫增濕均勻；5)設(shè)備占地面積??；6)處理量大，熱效率高；7)自動(dòng)化和智能化較高。

采用SIROX增溫增濕設(shè)備的缺點(diǎn)在于設(shè)備需要進(jìn)口，一次性投入較高，國(guó)內(nèi)維護(hù)技術(shù)有限；容易導(dǎo)致較長(zhǎng)煙絲纏繞結(jié)團(tuán)；SIROX出口振槽易形成冷凝水，導(dǎo)致水濕煙絲形成等[6]。盡管如此，通過(guò)原理分析和比較可以看出，SIROX增溫增濕技術(shù)存在很大優(yōu)勢(shì)。

[1]向虎,劉戈弋,華一崑,等. SIROX增溫增濕設(shè)備蒸汽流量對(duì)葉絲質(zhì)量的影響[J].輕工科技,2014 (11):93-95.

[2]天津輕工業(yè)學(xué)院,無(wú)錫輕工大學(xué).食品工藝學(xué)[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2000.

[3]錢(qián)啟福,顏玉強(qiáng),李曉培,等.SIROX增溫增濕應(yīng)用研究[C]//中國(guó)煙草學(xué)會(huì)2012年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.南京：中國(guó)煙草學(xué)會(huì),2012.

[4]王利.煙草制絲設(shè)備真空回潮機(jī)與滾筒式、隧道式回潮機(jī)的性能對(duì)比[J].中國(guó)科技博覽, 2012(17):287-287.

[5]譚睿,李飛宇,李清,等.增溫增濕滾筒干燥參數(shù)對(duì)葉絲耐加工性的影響[C]//中國(guó)煙草學(xué)會(huì)工業(yè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)煙草工藝學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.青島：中國(guó)煙草學(xué)會(huì)工業(yè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì),2010.

[6]陳良元,王瑞華,李善蓮.2006～2007年煙草工藝學(xué)科研究發(fā)展報(bào)告[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),2008,14(5):74-77.

責(zé)任編輯彭光宇

TheResearehofSIROXWarmingandHumidificationEquipment

ZHANG Yongren, LI Zhekun, SONG Yanhong, YU Min

(Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China)

SIROX heating and humidifying technology is a new model to replace HT heating and humidifying technology in a new round of technological transformation. It also changes the original HT tunnel humidifying and heating uniformity. SIROX is feeded by gas lock device, the steam is moved by throwing roller device with steam supply hole rotary joint rotary motion, which has good effect on heating and humidifying of material, And this technology overcomes a problem that material temperature humidity has stratification when HT tunnel temperature and humidity increases. SIROX is simple in structure, and has low cost to maintoin and clean.

SIROX heating and humidifying technology，HT heating and humidifying technology，gas lock device

TB 6

:A

張永忍(1987-)，男，碩士研究生，主要從事煙草機(jī)械及加工工藝等方面的研究。

2015-03-18