吳疆

摘? 要：在活性炭濾棒的生產(chǎn)過程中，機器生產(chǎn)出的活性碳濾棒經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，其活性炭含量遠低于產(chǎn)品合格要求。同時，最終的活性碳濾棒成品中的活性炭分布不均勻。為了解決這些問題，本文提出了對于活性炭濾棒生產(chǎn)的改進方法。本文提出并設(shè)計了一種新型加料輥筒，該加料滾筒實現(xiàn)了對于活性炭濾棒內(nèi)活性炭含量的調(diào)節(jié)功能，同時也極大地提升了其活性炭分部的均勻性。最終提升了活性碳濾棒的成本質(zhì)量與生產(chǎn)車間的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：活性炭濾棒? 顆粒均勻性? 改良? 吸附劑

中圖分類號：TS43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）11（c）-0068-04

Improve the Uniformity of Large-dose Additives in the? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Basic Rod

WU Jiang

（Sichuan Sanlian New Material Co.，Ltd.， Chengdu， Sichuan Province， 610000 China）

Abstract： In the process of production of activated carbon filter rod. After testing the activated carbon filter rod produced by the machine， it was found that the content of activated carbon was far lower than the qualified requirements of the product. At the same time， the final activated carbon filter rod uneven distribution of activated carbon in the finished article. In order to solve these problems， this paper puts forward the improvement method for activated carbon filter rod production. This paper put forward and designed a new type of feed roller， the feeding roller implements for activated carbon filter rod inside the regulating function of activated carbon content， but also greatly improved the uniformity of the division of the active carbon. Finally， the cost and quality of the activated carbon filter rod are improved and the production efficiency of the workshop is improved.

Key Words： Activated carbon filter rod; Particle uniformity; Improvement; Adsorbent

1? 改進背景

減少吸煙者吸入因香煙燃燒時產(chǎn)生的有害煙氣，保障廣大吸煙者的身體健康是全球煙草發(fā)展的共識。卷煙煙氣成分十分復(fù)雜，目前已檢測出的成分超過了 6010種，并且隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，檢出種類還在不斷增加[1]。在濾嘴中添加具有吸附性能的材料，是主要的減害降焦手段。

在吸附劑減害方面，只有活性炭作為濾嘴添加劑被大量應(yīng)用于卷煙產(chǎn)品當(dāng)中，其他吸附劑的應(yīng)用研究還并不成熟，且關(guān)于吸附劑、吸附質(zhì)性質(zhì)與主流煙氣中有害成分吸附效果的關(guān)系的研究亦少見報道[2]?；钚蕴康奈叫詷O強，專家研究表明，將活性炭應(yīng)用于環(huán)境工程領(lǐng)域，能很好地解決環(huán)境污染問題，吸附空氣、水體中的有害物質(zhì)[3]。所以活性炭濾棒則可以通過其物理結(jié)構(gòu)（主要關(guān)于內(nèi)部活性炭顆粒）來吸附煙氣中的各類有毒有害氣體（如VOCs，同時活性炭對主流煙氣中VOCs有較高的吸附效率[4]）。所以活性炭濾棒也是全球煙草行業(yè)未來發(fā)展的重要方向。

但是在實際的生產(chǎn)過程中，機器生產(chǎn)出的成品活性炭濾棒出現(xiàn)了活性炭顆粒分布不均勻的問題，其活性炭顆粒集中于濾棒一側(cè)，而另一側(cè)活性炭顆粒含量較少。同時根據(jù)檢測機器檢測出其活性炭顆粒的含量為0.5g/10支，而之前產(chǎn)品最大施加量為葛根顆粒1.6g/10支（2017年3月新發(fā)布）。其活性炭顆粒含量遠遠小于標(biāo)準(zhǔn)值。

為了解決這些問題，本文提出了一系列的基礎(chǔ)棒活性炭加料裝置改進措施以改進這些問題。

2? 成因分析與問題解決

在活性炭濾棒的生產(chǎn)過程中，活性炭顆粒是根據(jù)機器伺服電機的帶動下，通過伺服電機連接的計量輥的旋轉(zhuǎn)，從計量輥的表面上的溝槽上連接的活性炭保存裝置中轉(zhuǎn)移到噴灑槽的上方。然后利用活性炭顆粒的重力作用，噴灑槽將活性碳顆粒噴灑在已經(jīng)展開的絲束帶上。所以活性碳顆粒的均勻分布性主要依賴于計量輥的旋轉(zhuǎn)速度，也就是伺服電機的穩(wěn)定性上。同時，也在于該輥的擋板與輥筒之間的間隙與輥筒的表面結(jié)構(gòu)。這里可以確定的是，伺服電機的轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定的，活性炭顆粒分布的均勻性主要在于旋轉(zhuǎn)輥的物理結(jié)構(gòu)上。

同時，由于現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)輥的噴灑槽的結(jié)構(gòu)問題，導(dǎo)致其每次旋轉(zhuǎn)所噴灑的活性炭顆粒量出現(xiàn)了兩個問題：

（1）活性炭顆粒噴灑量較少。

（2）活性炭顆粒噴灑不均勻。

而活性炭顆粒噴灑不均勻問題出現(xiàn)的原因也主要是由于噴灑槽的容量過小，只能噴灑活性碳顆粒到絲束一半的位置。當(dāng)噴灑完存于噴灑槽內(nèi)的活性炭顆粒時，這時就會出現(xiàn)活性碳濾棒中的活性碳顆粒聚集于一邊的問題如圖1。同時在首次改進輥筒的噴灑量之后，依舊出現(xiàn)了活性碳顆粒不均勻的情況。所以可以得知，輥筒添加物流量不均勻，不穩(wěn)定是造成施加不均勻的主要原因，說明輥筒工藝保障能力不足，未達到設(shè)計目標(biāo)。

3? 改進方法與改進效果

為了改進第二節(jié)中所描述的問題，本節(jié)將分別對于活性炭顆粒揚塵的問題與活性炭加料均勻性問題進行改進。

首先針對于活性碳顆粒的噴灑量對旋轉(zhuǎn)輥進行了改造，通過對于AC2供料機計量輥的設(shè)計進行研究[5]，最終改造為能夠適應(yīng)大劑量施加活性炭顆粒的輥筒。該滾筒為1號輥筒，其具體的參數(shù)為：球缺深h=1.45mm;球半徑r=2.5mm;球缺數(shù)量：47×57 ×2=5358。

如圖2所示，使用1號輥筒進行生產(chǎn)之后，活性炭顆粒的含量有所上升，能夠達到具體的標(biāo)準(zhǔn)。但是濾棒添加物還是出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，活性炭聚集在濾棒的一邊，有的多有的少。同時，經(jīng)過系統(tǒng)的檢測后可以發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了濾棒在吸阻相差不大的情況下，出現(xiàn)重量偏差大的現(xiàn)象。

首先1號輥筒的使用，實現(xiàn)了活性炭2.8g/10支的施加量，填補了活性炭大劑量添加的空白。但是還是有添加物施加不均勻，活性炭聚集在濾棒的一邊的現(xiàn)象。同時在濾棒吸阻相差不大的情況下，出現(xiàn)重量偏差大的現(xiàn)象。

由此可以得知，1號輥筒添加物流量不均勻，不穩(wěn)定是造成施加不均勻的主要原因，說明1號輥筒工藝保障能力不足，未達到設(shè)計目標(biāo)。

通過1號輥筒的使用與測試之后，結(jié)合之前1號輥筒存在的缺陷，同時根據(jù)粒度特性參數(shù)與粒度分布均勻程度的關(guān)系[6]，即當(dāng)顆粒直徑d<>exp（1/b）時，粒度特性參數(shù)n對篩上累積產(chǎn)率R起主要影響作用，n越大，R下降越快，粒度分布越均勻;當(dāng)0

通過再次改造得到2號輥筒如圖3所示。該滾筒在1號輥筒的基礎(chǔ)上，減小了單個球缺的直徑與深度，然后為了能夠更加均勻的噴灑活性碳顆粒，增加了球缺的數(shù)量。2號輥筒的實際參數(shù)為：球缺深h=1.05mm;球半徑r=2.0mm;球缺數(shù)量：59×69×2=8142。整體球缺數(shù)量比1號輥筒增加51.96%。而容積比1號輥筒減少34.80%。這樣就能夠更加均勻的使活性炭顆粒噴灑在絲束帶上。

同時還利用U型撐桿將開松絲束撐寬，加寬絲束與物料的接觸面積，同時保證絲束寬度窄于下料寬度。型撐桿對帶料絲束進行抖動、擠壓利于添加物與絲束的全方面接觸。這樣使得絲束的展開更加均勻，同時活性炭顆粒能夠在縱向更加深入地添加到絲束底部位置，如圖4。

通過使用2號輥筒進行生產(chǎn)，進行測量之后可以得到，首先其單支活性炭濾棒中的活性炭顆粒含量達到了標(biāo)準(zhǔn)2.8g/10支。同時其重量的STD相較于1號輥筒生產(chǎn)的嘴棒明顯好轉(zhuǎn)，現(xiàn)STD為14.3，1號輥筒生產(chǎn)樣品的STD為21.5。同時由于I型撐桿與U型撐桿的作用，其絲束展開效果好，活性炭顆粒分布均勻，最終導(dǎo)致其切割端面均勻性良好。

同時，還可以根據(jù)不同的活性炭顆粒含量需求來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)輥的電機轉(zhuǎn)速。以此滿足于不同場景與不同要求下的活性炭濾棒。

圖5中的各梯度添加量對比的活性炭顆粒含量分別為0.2g/10支、0.5g/10支、1.0g/10支、2.0g/10支、2.8g/10支。可以看到在不同的活性炭顆粒含量梯度中，其濾棒端面的活性炭顆粒分布均勻，沒有出現(xiàn)偏移到一側(cè)的情況。證明改進后的機器能夠通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)輥的轉(zhuǎn)動速度來生產(chǎn)活性炭顆粒分布均勻的濾棒。

4? 結(jié)語

新型的加料輥筒，讓我們同一臺設(shè)備的施加量實現(xiàn)了從0.1g/10支至2.8g/10支的隨意轉(zhuǎn)換，均勻性大大提高，已達到了國際水準(zhǔn)。

參考文獻

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[2] 于航.選擇性吸附卷煙主流煙氣中有害成分的吸附材料研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2018.

[3] 田立國.活性炭在環(huán)境工程中的應(yīng)用[J].環(huán)境與發(fā)展，2018，30（10）：238-239.

[4] 李恒.煙?；钚蕴康闹苽浼霸诰頍煙煔庵械奈窖芯縖D].昆明：昆明理工大學(xué)，2019.

[5] 聶樂龍，李文春，王俊. AC2供料機計量輥的設(shè)計應(yīng)用[C].云南省煙草學(xué)會.云南省煙草學(xué)會2014年學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集.云南省煙草學(xué)會：云南省科學(xué)技術(shù)協(xié)會，2015：28-37.

[6] 侯英，印萬忠，朱巨建，等.粒度特性參數(shù)與粒度分布均勻程度的關(guān)系[J].中南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，46（9）：3183-3187.