(江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司廣豐卷煙廠(chǎng) 江西 廣豐 334600)

引言

切絲機(jī)銅排鏈清洗的重要性

切絲機(jī)是制絲車(chē)間的關(guān)鍵設(shè)備，技術(shù)含量高，操作復(fù)雜，它性能的好壞直接影響整體煙絲的質(zhì)量。切絲機(jī)銅排鏈?zhǔn)乔薪z機(jī)進(jìn)料機(jī)構(gòu)的核心部件在煙葉切絲加工過(guò)程中，煙葉以設(shè)定的速度進(jìn)入由上、下銅排鏈構(gòu)成的楔形通道，并在輸送過(guò)程中以恒定的壓力逐步壓實(shí)，形成一定密度的煙餅[1],過(guò)程中切絲機(jī)銅排鏈上會(huì)逐漸累積一定的碎煙雜質(zhì)、煙油，如清理不及時(shí)，則會(huì)引起煙料打滑，進(jìn)而影響切絲精度，甚至造成銅排鏈跑偏安全螺釘切斷、系統(tǒng)停機(jī)，進(jìn)而影響生產(chǎn)進(jìn)度。所以銅排鏈需要定期清洗維護(hù)。

切絲機(jī)銅排鏈現(xiàn)有清洗方案

人工清洗法

目前基于切絲機(jī)銅排鏈的清洗方法應(yīng)用最普遍的還是采用人工清洗的方式。銅排鏈拆下后通過(guò)熱水浸泡、高壓水沖洗、鋼刷刷洗等方式來(lái)達(dá)到清洗的效果。采用此種清洗方式的優(yōu)點(diǎn)是清洗銅排鏈技術(shù)含量較低，無(wú)需額外的附件設(shè)備清洗效果較為理想可實(shí)現(xiàn)對(duì)銅排鏈的全方位清洗；缺點(diǎn)為費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì)排鏈本身有一定的損害，人工拆卸、清洗、安裝一次銅排鏈需要10～20個(gè)工時(shí)，同時(shí)頻繁的拆卸還會(huì)對(duì)銅排鏈造成損傷影響使用壽命。

切絲機(jī)銅排鏈清洗機(jī)清洗[2]

在一定體積的水箱內(nèi)，通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾輪上銅排鏈旋轉(zhuǎn)配合熱水浸泡，蒸汽噴射、高壓水沖洗以及毛刷清掃來(lái)實(shí)現(xiàn)銅排鏈自動(dòng)清洗。優(yōu)點(diǎn)是有一定的自動(dòng)化，但未能實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)清洗，還是需要拆卸銅排鏈，同時(shí)清洗后的水還可造成二次污染。

干冰噴射清洗技術(shù)的發(fā)展

干冰最早出現(xiàn)于1930年的美國(guó)實(shí)驗(yàn)室,上世紀(jì)四十年代美國(guó)海軍首先利用干冰作為清洗介質(zhì),用來(lái)清洗油脂[3],取得了理想的效果，上世紀(jì)六十年代到七十年代涌現(xiàn)出了像雷金納德·瑞德(Rdginald Lindall)、,埃第溫·瑞斯(Echvin Rice)、卡爾文·馮(Calwin Fong)等一批優(yōu)秀學(xué)者，他們?cè)诟杀逑搭I(lǐng)域進(jìn)行了探索性的嘗試，這些人的成果為以后干冰清洗技術(shù)的成熟推廣做出了巨大的貢獻(xiàn)。

清洗的重要性伴隨著整個(gè)清洗行業(yè)的發(fā)展，得到不斷的完善，并逐漸地被總結(jié)概括出來(lái)，提升到全新的理論的高度，指引著二氧化碳在整個(gè)清洗行業(yè)的飛速發(fā)展。

隨著干冰市場(chǎng)化的日益活躍，國(guó)內(nèi)的干冰清洗設(shè)備也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，這與大批相關(guān)學(xué)者不懈的理論研究與實(shí)際研發(fā)息息相關(guān):

在干冰清洗設(shè)備的開(kāi)發(fā)研究方面戰(zhàn)江濤等人做出了較大貢獻(xiàn)[4],將干冰生產(chǎn)的全自動(dòng)化變化現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)了干冰顆粒的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。

陸國(guó)維[5]在提高干冰生產(chǎn)率方面作出了較大貢獻(xiàn)，充分的利用了節(jié)流膨脹技術(shù)使得干冰產(chǎn)量有了較大幅度提升。

G.SPUR[6]闡述了干冰的除污機(jī)理，同時(shí)計(jì)算了清洗射流與被清洗物體表面的相互作用情況。同時(shí)提出了最佳噴射壓力，最優(yōu)噴射角度，以及最理想的噴射距離等等。

大連理工大學(xué)的孫洪孟[10]利用顆粒干冰作為清洗介質(zhì)，采用雙喉管?chē)姌尲夹g(shù)對(duì)不同污染物進(jìn)行了清洗測(cè)試最終發(fā)現(xiàn)，顆粒干冰適用于清洗有機(jī)油污，且對(duì)清洗物體表面損傷較小。

2008年哈爾濱工業(yè)大學(xué)的史金海[7]使用干冰噴射槍進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)干冰冷噴射技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高壓或者是低壓的帶電設(shè)備在帶電帶負(fù)載的情況直接進(jìn)行無(wú)損清洗而又不會(huì)發(fā)生觸電，表明該技術(shù)可應(yīng)用于高壓輸變電網(wǎng)線(xiàn)路的清洗。

2006 年，Sheng-Chung Yang 等人優(yōu)化了微粒干冰清洗MOS的方法(如圖1所示)，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)噴嘴的出口尺寸為0.30mm，夾角為15度，以50MS均勻發(fā)送脈沖信號(hào)，距離40MM效果最佳[8]。

圖1 微粒干冰脈沖噴射法簡(jiǎn)圖

切絲機(jī)銅排鏈進(jìn)行干冰清洗的可行性

1.理論分析

常規(guī)顆粒固態(tài)CO2(俗稱(chēng)干冰)噴射清洗法通過(guò)固態(tài)CO2制造設(shè)備制造直徑為3-16mm的固態(tài)CO2顆粒。干冰顆粒與壓縮空氣混合形成的高速射流通過(guò)文丘里噴嘴高速?lài)姵觯猩湎虮磺逑次矬w表面，如圖2所示。利用固體顆粒之間的摩擦碰撞、高速氣流的沖擊力，并通過(guò)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)等幾種因素的綜合作用，將污垢剝離物件表面，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)模具、化工設(shè)備等硬質(zhì)表面污染物的清洗。

圖2 微粒干冰除污示意圖

縱觀(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，干冰噴射清洗技術(shù)已然成為一種主流的清洗方案，在遺跡修復(fù)、印刷行業(yè)、鑄造行業(yè)、塑料行業(yè)、食品與飲料、汽車(chē)行業(yè)乃至航空航天都有著廣泛應(yīng)用，但在煙草設(shè)備清洗領(lǐng)域目前還是空白。

汽車(chē)行業(yè) 印刷行業(yè) 電器行業(yè)

圖3干冰噴射應(yīng)用領(lǐng)域

2.優(yōu)勢(shì)分析

與其他清洗方法相比，干冰噴射法清洗切絲機(jī)銅排鏈的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

傳統(tǒng)清洗干冰清洗設(shè)備停工需拆卸、降溫、重新組裝能清洗到肉眼看到傳統(tǒng)無(wú)法清洗的地方,清洗后立即恢復(fù)生產(chǎn),無(wú)需拆卸,可在線(xiàn)清洗污染問(wèn)題清洗物會(huì)形成二次污染物無(wú)二次污染,干冰從接觸表面升華工時(shí)傳統(tǒng)的清洗、打磨、浸泡等方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力是傳統(tǒng)清洗的四分之一時(shí)間或更快清洗效果一般優(yōu)秀對(duì)設(shè)備的危害會(huì)磨損及污染被清洗區(qū)域無(wú)危害、有利于環(huán)保安全危害環(huán)境及人體、不能在帶電的環(huán)境中使用標(biāo)準(zhǔn)的安全預(yù)防,可在帶電環(huán)境中使用費(fèi)用額外的清洗產(chǎn)品費(fèi)用及二次處理費(fèi)用少量的干冰費(fèi)用

3.技術(shù)可行性分析

以我廠(chǎng)為例，我廠(chǎng)目前有四臺(tái)SQ313型切絲機(jī)，每臺(tái)切絲機(jī)每天生產(chǎn)結(jié)束后進(jìn)行人工鏟除保養(yǎng)1小時(shí)左右，每月進(jìn)行一次接卸高溫水清洗保養(yǎng)，耗時(shí)20小時(shí)左右。

(1)清洗效率提升

采用干冰噴射清洗法清洗時(shí)間按銅排鏈兩個(gè)運(yùn)行周期計(jì)算僅需六分鐘清洗效率提升900%。

(2)節(jié)省勞動(dòng)力

4臺(tái)*1人*200次(全年保養(yǎng)約200次)/年=800人次/年。

(3)節(jié)省蒸汽

4臺(tái)*140m3*(12-2)次*1元/ m3=5600元。

(4)節(jié)約回收煙絲

可回收煙絲約360kg，平均每公斤煙絲約72元，共節(jié)約煙絲費(fèi)用360元/kg*72元=25920元

(5)推廣價(jià)值高

干冰噴射清洗法可實(shí)現(xiàn)切絲機(jī)銅排鏈在線(xiàn)清洗，填補(bǔ)行業(yè)內(nèi)切絲機(jī)銅排鏈在線(xiàn)清洗技術(shù)空白，同時(shí)還可推廣應(yīng)用到其他關(guān)鍵煙機(jī)設(shè)備的清洗，例如制絲線(xiàn)加料噴嘴內(nèi)部積垢的清洗、加料管道的清洗除垢、卷包設(shè)備ZB45及ZJ17膠水桶的在線(xiàn)清洗等。

4.實(shí)施面臨困難

(1)與銅排鏈轉(zhuǎn)速匹配。要實(shí)現(xiàn)切絲機(jī)排鏈在線(xiàn)清洗，需專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一種匹配銅排鏈轉(zhuǎn)速的自動(dòng)移動(dòng)往復(fù)機(jī)構(gòu)，最好可根據(jù)銅排鏈轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)速度自動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)在實(shí)際運(yùn)用中，噴射干冰的用量也會(huì)與噴射距離、噴射角度、噴射壓力等參數(shù)的影響而有較大差異。

(2)溫降的影響。由于干冰本身的低溫特性，常態(tài)下為-78.5℃，干冰噴射清洗法必然會(huì)對(duì)銅排鏈表面產(chǎn)生一定的溫降，銅排鏈與煙葉直接接觸會(huì)對(duì)煙葉溫度產(chǎn)生影響。溫度與水分是煙絲質(zhì)量的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，為了避免溫降影響需要采取額外的補(bǔ)溫措施。

(3)雜質(zhì)飛散。干冰噴射是由高速氣流帶動(dòng)，沖擊污垢后瞬間氣化膨脹體積膨脹800多倍，造成雜質(zhì)飛散不易收集。

5.可采取的補(bǔ)償措施

(1)利用干冰噴射清洗技術(shù)實(shí)現(xiàn)切絲機(jī)排鏈的在線(xiàn)自動(dòng)清洗需要自動(dòng)往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)匹配銅排鏈的轉(zhuǎn)速，推薦采用plc控制模塊接入切絲機(jī)轉(zhuǎn)速單元實(shí)現(xiàn)速度匹配。

(2)為了防止銅排鏈溫降可能對(duì)煙絲品質(zhì)產(chǎn)生影響，可采用如下對(duì)策：在清洗過(guò)的表面上同時(shí)采用熱空氣吹掃，將銅排鏈溫降控制在合理的范圍內(nèi)。

(3)在線(xiàn)清洗裝置安裝在一個(gè)封閉的容器內(nèi)，內(nèi)部設(shè)有噪音消除裝置，防止高速?lài)娚洚a(chǎn)生噪音，采用大流量負(fù)壓管道將清洗產(chǎn)生的塵垢排走并收集。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)干冰噴射清洗法清洗切絲機(jī)銅排鏈的技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析與可行性分析，認(rèn)為可以把干冰噴射清洗技術(shù)引入到切絲機(jī)排鏈在線(xiàn)清洗中。