劉加樹

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蚌埠卷煙廠，蚌埠 233010）

涂布熱風(fēng)干燥箱干網(wǎng)在線清洗系統(tǒng)研究

劉加樹

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蚌埠卷煙廠，蚌埠 233010）

涂布熱風(fēng)干燥箱干網(wǎng)在傳送高涂布率再造煙葉過程會(huì)粘有大量涂布液，結(jié)合干燥箱自身實(shí)際特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了涂布熱風(fēng)干燥箱干網(wǎng)在線清洗系統(tǒng)，清洗掉干網(wǎng)粘著的涂布液，并吹掃和烘干干網(wǎng)上清洗后附著的水分，保證了涂布熱風(fēng)干燥箱的連續(xù)生產(chǎn)。

熱風(fēng)干燥箱；涂布液；清洗；烘干

0 引言

造紙法再造煙葉是利用煙葉再造技術(shù)將煙草原料按造紙?jiān)砑夹g(shù)加工處理，制成卷煙原料再造煙葉。涂布熱風(fēng)干燥箱屬于煙草基片干燥設(shè)備。紙機(jī)系統(tǒng)把煙草漿料成型形成煙草基片，煙草基片經(jīng)過紙機(jī)缸烘烘烤后，進(jìn)入涂布機(jī)用涂布液對(duì)煙草基片涂布，變成再造煙葉，再造煙葉再進(jìn)入涂布熱風(fēng)干燥箱進(jìn)行干燥。涂布機(jī)涂布后再造煙葉涂布率一般在35%～42%之間，特種再造煙葉的涂布率達(dá)到42%～45%，水分值在48～52%之間，水分大。涂布液具有很大的粘性，涂布后再造煙葉進(jìn)入第一道熱風(fēng)干燥箱由于未來的及烘干，在生產(chǎn)過程中再造煙葉表面上涂布液很容易粘到干網(wǎng)正面。隨著連續(xù)的生產(chǎn)，干網(wǎng)上的涂布液量的就會(huì)增多進(jìn)而糊住網(wǎng)孔，尤其是高涂布率或涂布液粘性大的品種生產(chǎn)時(shí)，干網(wǎng)上粘的更多。會(huì)使干網(wǎng)透氣度降低，同時(shí)會(huì)降低干網(wǎng)熱傳導(dǎo)性能，就會(huì)導(dǎo)致干燥箱干燥效率下降，再造煙葉全幅水分烘干效果不好，蒸汽耗量大等問題。

1 現(xiàn)有清洗存在的問題

干網(wǎng)在生產(chǎn)過程中網(wǎng)孔堵塞程度的增加。通常需要不斷提高熱風(fēng)風(fēng)量來彌補(bǔ)維持干燥能力。由于烘干能力是有極限的，到一定時(shí)間需要進(jìn)行干網(wǎng)清洗。涂布液主要成分是水溶性物質(zhì)，一般容易被水清洗。干網(wǎng)水清洗主要有兩種方式。一種是停機(jī)人工高壓水槍清洗，人工清洗會(huì)使生產(chǎn)效率降低，增加了水、電、汽能源和原輔材料消耗。另一種是增加高壓自動(dòng)清洗裝置。自動(dòng)清洗是由高壓水管對(duì)干網(wǎng)進(jìn)行清洗。生產(chǎn)中自動(dòng)清洗過程中，網(wǎng)上會(huì)吸附著部分水分，吸附的水分干網(wǎng)不清理干凈，在生產(chǎn)中再造煙葉表面就會(huì)產(chǎn)生明顯的干網(wǎng)印，影響再造煙葉質(zhì)量和干燥效果。使得干網(wǎng)自動(dòng)清洗需要在生產(chǎn)暫停間隙時(shí)間進(jìn)行。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

涂布熱風(fēng)干燥箱是紙機(jī)涂布后基片烘干系統(tǒng)的重要設(shè)備，由上、下箱體、分配風(fēng)道、熱風(fēng)噴嘴、循環(huán)風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、余熱回收裝置等組成。熱風(fēng)干燥箱采用成對(duì)布置，薄片由單網(wǎng)托行進(jìn)入上、下干燥箱的熱風(fēng)噴間，熱風(fēng)上、下沖擊再造煙葉進(jìn)行雙面干燥。

為了實(shí)現(xiàn)涂布熱風(fēng)干燥箱在線自動(dòng)清洗，更好地解決在線清洗過程中干網(wǎng)附著的水分，設(shè)計(jì)了涂布熱風(fēng)干燥箱干網(wǎng)在線清洗系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由在線移動(dòng)沖洗裝置、壓縮空氣噴吹裝置和熱風(fēng)條縫噴嘴烘干裝置三部分組成。

圖1 熱風(fēng)干燥箱干網(wǎng)在線清洗系統(tǒng)示意圖

在熱風(fēng)干燥箱底部，按照干網(wǎng)傳送的方向此依次裝有在線移動(dòng)沖洗裝置、壓縮空氣噴吹裝置和熱風(fēng)條縫噴嘴烘干裝置。在線移動(dòng)沖洗裝置、壓縮空氣噴吹裝置裝在涂布熱風(fēng)干燥箱底部、干網(wǎng)內(nèi)側(cè)。熱風(fēng)條縫噴嘴烘干裝置裝在熱風(fēng)干燥箱底部干網(wǎng)靠近地面一側(cè)。

工作過程：熱風(fēng)干燥箱在生產(chǎn)過程中。在線移動(dòng)沖洗裝置在干燥箱的底部干網(wǎng)進(jìn)行高壓水往復(fù)沖洗。沖洗掉干網(wǎng)上的涂布液。接著壓縮空氣噴吹裝置對(duì)干網(wǎng)吸附的水分進(jìn)行吹掃，把在表面干網(wǎng)吸附水大部分吹掉。最后殘留水分由熱風(fēng)條縫噴嘴烘干裝置烘干。使得熱風(fēng)干燥箱上部干網(wǎng)正面保持干燥，使得干網(wǎng)吸附的水分小于形成干網(wǎng)印的含量。干網(wǎng)在傳送涂布后的再造煙葉時(shí)受不到干網(wǎng)表面水分的影響。

3 系統(tǒng)實(shí)施

3.1 在線移動(dòng)沖洗裝置

在線移動(dòng)沖洗裝置由移動(dòng)噴水管、針形噴嘴，承水盤等組成。移動(dòng)噴水管是由滾珠絲杠往復(fù)移動(dòng)裝置、伺服電機(jī)、控制器等驅(qū)動(dòng)。針形噴嘴直徑1mm，噴嘴間距100mm，噴嘴個(gè)數(shù)為31個(gè)。

由于針形噴嘴之間有100mm較大間距，靜態(tài)噴水管無法清洗全部網(wǎng)橫向網(wǎng)面，網(wǎng)寬3100mm，需要噴水管來回做往復(fù)移動(dòng)，成形網(wǎng)運(yùn)行速度與噴水管往復(fù)移動(dòng)速度應(yīng)與相匹配。往復(fù)行程和速度不匹配，就會(huì)造成部分網(wǎng)面沒有得到清洗或部分網(wǎng)面受高壓清洗時(shí)間過長(zhǎng)造成干網(wǎng)網(wǎng)面損傷。這就要求噴水管往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程、速度和干網(wǎng)移動(dòng)的速度、網(wǎng)長(zhǎng)、噴嘴沖洗作用直徑、網(wǎng)度及噴嘴間距等匹配, 使得每個(gè)往復(fù)沖洗周期內(nèi), 網(wǎng)面上所有部位都得到有效沖洗，清洗效果最好前提下，水使用量最少。

干網(wǎng)長(zhǎng)度為38m，寬度為3100mm情況下往復(fù)行程和速度的確定。

噴水管往復(fù)行程確定：

S為噴水管往復(fù)行程（mm）；

LW為網(wǎng)面寬度（mm）；

Lj為 噴嘴間距（mm）；

N0為噴嘴個(gè)數(shù)；

噴嘴管往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度確定：

VP為噴水管往復(fù)速度（mm/min）；

V1為紙機(jī)網(wǎng)速（m/min）；

L1為網(wǎng)長(zhǎng)（m）；

d為單個(gè)噴嘴沖洗作用直徑（mm）；

VP=120×2/38=6.316mm/min。

最終確定往復(fù)間距為100mm，往復(fù)速度為6.3mm/ min。

沖洗水壓的確定：由于涂布液是水溶性物質(zhì)，沖洗比較容易，選擇的原則是能清洗干凈的最小水壓，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，0.5Mpa水壓最為合適。

3.2 壓縮空氣噴吹裝置

壓縮空氣噴吹裝置由進(jìn)氣軟管、調(diào)壓閥、壓力表、噴吹氣管、噴嘴和固定支架組成。

噴嘴類型的確定：扇形扁平噴嘴，能在扇形噴吹范圍內(nèi)均勻一致分布，最適合用于需要均勻高打擊力的應(yīng)用中，在集管裝置中，經(jīng)過精確定位，這些噴嘴所產(chǎn)生的氣流覆蓋精密相連。噴嘴角度的確定：噴嘴角度過大，噴吹沖壓力過于分散，噴嘴角度過小，噴嘴安裝密度過大，選用噴射角度45度，即保證壓縮空氣對(duì)網(wǎng)面的沖擊力，又能保證，噴嘴的配置密度適中，噴嘴口選用0.5mm，等效噴孔直徑0.53mm。噴嘴口距離網(wǎng)面的距離為100mm。

噴嘴間距和個(gè)數(shù)的確定：噴嘴間距太大，壓縮空氣經(jīng)過噴嘴在噴吹到網(wǎng)面時(shí)，在兩個(gè)噴嘴有效區(qū)域之間有間隙，噴嘴間距距離太小噴吹區(qū)域有重疊，壓縮空氣氣流方向在接近網(wǎng)面時(shí)形成交叉，相互干擾。只有合適的噴嘴間距才能保證噴吹效果。噴嘴數(shù)量要和干網(wǎng)寬度、噴嘴間距相匹配的。

噴孔間距計(jì)算確定：

LS為噴口間距（mm）；

LH為噴嘴口距離網(wǎng)面的距離（mm）；

θ為噴射角度（°）；

α為等效噴孔直徑（mm）。

LS=100×tan(45°/2)×2+0.53=83.37mm，噴射時(shí)允許噴射面有微小部分重疊取整間距為83mm。

噴嘴數(shù)量確定：

N1為噴嘴數(shù)量；

LW為網(wǎng)面寬度（mm）；

噴嘴數(shù)量取整數(shù)選取38。所以實(shí)際噴吹寬度為38×83=3154mm。壓力確定是靠噴吹效果決定的，壓力值越大噴吹掉水分就越多，但是大到一定值時(shí)去水量并不明顯，經(jīng)過試驗(yàn)選擇0.45Mpa效果最好。噴嘴高速噴吹的氣流，吹走了大部分吸附干網(wǎng)上的水分，且破壞了網(wǎng)帶網(wǎng)格間形成的水膜，為后面烘干提高了效率。一般干網(wǎng)的自身重量是1.64kg/m3，經(jīng)過高壓移動(dòng)噴水管清洗過重量改變?yōu)?.97kg/m3，附著的水含量為16.75%，經(jīng)過壓縮空氣吹掃后重量變?yōu)?.78kg/m3，附著水含量下降到7.87%。噴吹效果十分明顯，剩下附著的水分需要后面烘干系統(tǒng)進(jìn)行烘干。

3.3 熱風(fēng)條縫噴嘴烘干裝置

熱風(fēng)條縫噴嘴烘干裝置熱風(fēng)送風(fēng)管道、條縫噴嘴、固定支架等組成。條縫噴嘴每三個(gè)為一組，每三個(gè)在一個(gè)弧面上，共有兩組6個(gè)條縫噴嘴組成。熱風(fēng)管道和干

【】【】燥箱熱風(fēng)送風(fēng)管道相連接，由干燥箱熱風(fēng)管道系統(tǒng)提供熱風(fēng)。干燥箱進(jìn)風(fēng)設(shè)有手動(dòng)風(fēng)閥，用于調(diào)節(jié)各風(fēng)箱的送風(fēng)量，由于一組三個(gè)噴嘴管方向是弧面圓點(diǎn)區(qū)域，這個(gè)域位置正好在干網(wǎng)面上。熱風(fēng)從均勻三條縫隙噴嘴噴出，溫度高風(fēng)速大，能吹透干網(wǎng)橫幅同一區(qū)域。除了蒸發(fā)外還能依靠風(fēng)速帶走一部分水分，這樣能使干網(wǎng)網(wǎng)孔內(nèi)側(cè)、中間、外側(cè)水的快速烘干。

圖2 熱風(fēng)條縫噴嘴三維模型圖

送風(fēng)由于是熱風(fēng)，含濕量不好確定，一般由補(bǔ)充新風(fēng)含濕量來確定。在環(huán)境空氣溫度25℃，濕度65%，排風(fēng)溫度92℃，濕度25%情況下，可算得送風(fēng)量約為9300m3/h。干網(wǎng)由熱風(fēng)條縫噴嘴烘干裝置烘干后重量會(huì)下降到1.72kg/m3，水分下降到5%以下。聚脂材料干網(wǎng)具有優(yōu)良的機(jī)械性能，吸水性很小。干網(wǎng)吸附水含量只要小于5%就不會(huì)形成干網(wǎng)印。在實(shí)際中由于涂布后的再造煙葉只和干網(wǎng)正面接觸，熱風(fēng)只需要烘干干網(wǎng)正面一側(cè)表面水分就可以了，實(shí)際熱風(fēng)量使用要小的多。

4 結(jié)束語

根據(jù)現(xiàn)有涂布干燥箱現(xiàn)有自身的條件，設(shè)計(jì)出涂布熱風(fēng)干燥箱干網(wǎng)在線清洗系統(tǒng)，解決了高涂布率或粘性大涂布液不能在線連續(xù)生產(chǎn)的問題。改進(jìn)后取得了明顯效果，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了能源和原材料發(fā)過程消耗，減小了產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)，保證了產(chǎn)品穩(wěn)定性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 張威振,劉加樹,等.再造煙葉熱風(fēng)干燥箱的煙草薄片傳送機(jī)構(gòu)[P].中國發(fā)明專利,CN103978668, 2016.04.20.

[2] 王良橋,江振雄.新型熱風(fēng)干燥系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用[A].中國造紙裝備發(fā)展論壇報(bào)告和論文專集[C],2016.

[3] 張喆,雷先明.涂布機(jī)干燥箱風(fēng)嘴熱風(fēng)流場(chǎng)分析[J].2015(1):60-66.

[4] 韓艷春,鄧凱,李天龍.紙機(jī)上常用噴嘴的選用[J].中華紙業(yè), 2007,28(6):57-60.

[5] 李桂水,賴維.造紙機(jī)網(wǎng)部高壓沖洗操作參數(shù)的選擇[J].輕工機(jī)械,1999(3):40-42,55.

Research of on line cleaning system of hot air drying cabinet net after cladding

LIU Jia-shu

TP271

A

1009-0134(2017)04-0133-03

2017-01-18

劉加樹（1970 -），男，安徽蚌埠人，工程師，本科，主要從事煙機(jī)制絲設(shè)備和再造煙葉設(shè)備維修與管理工作。