何博洋 宋昊宇 高效東 劉東奇

摘要：葉片復烤機中干燥區(qū)運行會產(chǎn)生高濕、高溫廢氣，借助排潮風管進入異味處理裝置存在熱能浪費情況。本文通過概述葉片復烤機的具體結(jié)構和技術難點，圍繞物料傳輸、PID控制等方面探究葉片復烤機內(nèi)干燥區(qū)域廢氣循環(huán)利用系統(tǒng)結(jié)構?？茖W應用廢氣中的熱能提高入口物料溫度，降低物料加工的實際蒸汽用量。

關鍵詞：葉片復烤機;干燥區(qū);廢氣循環(huán)利用

葉片復烤系統(tǒng)包含輸送模塊、冷卻模塊、干燥部分、回潮部分、取樣部分等結(jié)構。其中，干燥區(qū)主要負責干燥葉片，使其水分下降至臨界值，去除煙葉內(nèi)異味，保留其香氣。干燥區(qū)工作質(zhì)量直接關系之后冷卻回潮的質(zhì)量，因此有必要深入研究干燥區(qū)廢氣循環(huán)利用系統(tǒng)結(jié)構，充分應用廢氣中熱能，實現(xiàn)提質(zhì)降耗。

1葉片復烤機結(jié)構概述

1.1組成結(jié)構

葉片復烤機是打葉復烤階段的關鍵設備，其主要作用是調(diào)解葉片內(nèi)水分，除去其內(nèi)部異味，消除其中病苗和害蟲，延長葉片的儲存時間，實現(xiàn)人工發(fā)酵與醇化，優(yōu)化煙片品質(zhì)。葉片復烤機結(jié)構包含干燥區(qū)上側(cè)和下側(cè)吹風段、進料端、壓網(wǎng)帶、排潮風道、冷卻段、管路系統(tǒng)、輸送網(wǎng)帶等結(jié)構。

其運行原理如下：在設備內(nèi)加入物料，經(jīng)過多個干燥區(qū)完成烘烤，針對濕葉片進行烘干，依托循環(huán)熱風自下而上進行烘干。伴隨著烘烤時間不斷累積，葉片的實際溫度逐漸提升，且水分蒸發(fā)，借助風機排放到室外環(huán)境。當溫度到達一定數(shù)值后會去除葉片中的霉苗。物料持續(xù)向前運輸溫度會逐漸減少，使水分蒸發(fā)確保循環(huán)熱風自上而下烘干葉片，進而排出潮濕空氣，確保干燥區(qū)出口葉片水分范圍是8%-10%。當葉片在干燥區(qū)排出口則需運輸進冷卻區(qū)，通過低溫循環(huán)風使葉片溫度保持在35℃-45℃之間，為后續(xù)回潮相關操作提供幫助。此外，使葉片借助回潮通道自上而下、自下而上受蒸汽與霧化水噴吹作用，吸收足夠的水分與熱量進入出料端[1]。

1.2技術難點

復烤機加溫系統(tǒng)包含熱交換器、蒸汽、循環(huán)熱風結(jié)構，利用熱交換器傳輸蒸汽，進而加熱周邊空氣。借助離心風機向煙葉吹熱空氣，對葉片完成干燥操作。干燥區(qū)通常劃分3-5個部分，當前加工過程干燥區(qū)主要數(shù)量是5個，離心風機吹風形式包含上進風、下進風，依據(jù)設備組合完成使用。通常情況下中間區(qū)熱風溫度較高，呈正弦波形結(jié)構，熱風溫度范圍是60℃-90℃，可以發(fā)揮葉片干燥的作用。在對葉片利用循環(huán)熱風完成加熱后，會在干燥區(qū)內(nèi)部創(chuàng)建密閉、恒溫空間，確保其中熱風溫度穩(wěn)定。但在此過程中葉片加熱產(chǎn)生的廢氣會借助排潮風機排出，進入空氣后溫度下降5-8℃，因此會導致能源浪費，違背生產(chǎn)過程提質(zhì)降耗目標。

2葉片復烤機干燥區(qū)廢氣循環(huán)系統(tǒng)分析

2.1物料密封傳輸模塊

2.1.1物料運輸裝置

若想提升葉片復烤機的實際熱效率，充分利用其剩余價值，發(fā)揮提質(zhì)增效功效，建議深入分析其系統(tǒng)結(jié)構，思路如下：將干燥區(qū)內(nèi)廢氣歸入進料端，針對葉片完成預加熱，進而減少設備干燥區(qū)的蒸汽含量，防止設備內(nèi)的能源消耗。其中，在設計密封物料輸送系統(tǒng)時，入口部分是相對密封管道，呈豎向結(jié)構。此裝置可以選擇網(wǎng)帶輸送機、皮帶輸送機，借助加長烤片機中排潮管道使干燥區(qū)高溫廢氣自輸送機物料內(nèi)的出料端排放到密封腔體，并從進料端排放至室外[2]。由于輸送機密封區(qū)域物料的熱風和物料運行方向不同，需借助熱交換方式完成加熱，并結(jié)合實際情況確定運輸距離。

2.1.2密封管道設計

由于葉片復烤機在入口區(qū)域存在豎向、相對密封的管道，借助加長排潮管道可以使通過多個干燥區(qū)的高濕高溫蒸汽自豎直管道下端向管道內(nèi)傳輸氣體，并在管道上部排出。葉片原料從管道上部傳輸至管道中，并從管道下側(cè)排放到外部[3]。同時，豎直管道中熱風實際運行方向和物料運行過程相反，需要借助熱交換方式加熱葉片，其中豎直管道距離應結(jié)合運行情況設置。

2.2PID控制模塊

2.2.1模型分析

本課題中葉片復烤機內(nèi)干燥區(qū)廢氣循環(huán)系統(tǒng)設計屬于閉環(huán)控制模式，其能夠在小于干燥區(qū)廢氣溫度的基礎上控制預加熱區(qū)域溫度。同時，借助溫度傳感器收集溫度數(shù)據(jù)，通過風速儀實時監(jiān)測預加熱區(qū)域中廢氣的具體流速。利用PID調(diào)節(jié)技術改變執(zhí)行器開度，科學把控預加熱區(qū)域內(nèi)廢氣量，加強對預加熱區(qū)域中溫度的自動、精準控制。

2.2.2應用過程

通過優(yōu)化操作可以在小于干燥區(qū)廢氣溫度的基礎上設置預加熱區(qū)的實際溫度，借助溫度傳感器收集數(shù)據(jù)。同時，風速儀能夠分析流入預加熱區(qū)域中的廢氣流速，利用PID調(diào)節(jié)方式科學調(diào)整執(zhí)行器的實際開度，把控預加熱區(qū)中的廢氣量，創(chuàng)建自動反饋機制。當經(jīng)過干燥區(qū)的廢氣由排潮風機抽走后，廢氣能夠借助支管傳輸至預加熱區(qū)域中網(wǎng)帶下側(cè)，使廢氣上涌，進而加熱葉片，充分利用其中熱能。此外，利用熱交換器發(fā)送熱風，使循環(huán)風機促進加熱區(qū)中氣體流動和物料相互沖撞、接觸，確保低溫氣體借助循環(huán)風機抽回排潮風管，進而提升入口葉片的溫度。

2.3循環(huán)系統(tǒng)預加熱過程

2.3.1廢氣循環(huán)預加熱

在預加熱過程中需要將干燥區(qū)和排潮風管相互連接，充分排出干燥區(qū)內(nèi)廢氣。其中，預加熱系統(tǒng)中包含支管、預加熱區(qū)、控制系統(tǒng)結(jié)構。預加熱區(qū)處于物料入口、干燥區(qū)之間，使葉片自入口進入預加熱區(qū)完成預熱，并傳輸至干燥區(qū)進行烘烤。支管結(jié)構包含第一支管、第二支管，使預加熱區(qū)后端借助第一支管和排潮風管前部完成連接，并使加熱區(qū)前端利用第二支管和排潮風管的后側(cè)相連。預加熱過程如下：借助排潮風管將干燥區(qū)廢氣引入預加熱區(qū)，對其中的葉片完成預加熱，再利用排潮風管輸出，使預加熱區(qū)、支管構成廢氣流通結(jié)構?？刂葡到y(tǒng)屬于閉環(huán)控制結(jié)構，包含比較器、檢測裝置、控制器、執(zhí)行器。檢測裝置內(nèi)存在許多溫度傳感器，散布在廢氣流動結(jié)構的多個位置，可以獲取不同區(qū)域溫度;執(zhí)行器能調(diào)整第一支管中預加熱區(qū)、廢氣流量氣壓;比較器能對比多個區(qū)域溫度差值;控制器可結(jié)合比較器結(jié)果控制執(zhí)行器。本課題中溫度傳感器共計2個，一個設置在排潮管，可以檢測干燥區(qū)廢氣排出實際溫度;另一個安裝在輸送帶，能夠檢測預加熱的具體溫度。通過長距離排潮管道使高溫廢氣運輸至密閉腔體內(nèi)，從輸送機出料端排放到室外。

2.3.2熱交換過程中的預加熱

熱交換階段預加熱包含刮板喂料機，物料入口在第二支管豎直區(qū)域上側(cè)。豎直區(qū)域通過和廢氣完成熱交換進入刮板喂料機，并創(chuàng)建預加熱區(qū)。溫度傳感器數(shù)量是2個，其一處于排潮風管，能夠檢驗干燥區(qū)域中廢氣排放溫度;另一個安裝在第二支管上側(cè)，可以檢測預加熱區(qū)的實際溫度。在運行階段葉片原料由管道上部輸送至管道中。借助熱交換模式加熱葉片。由于預加熱區(qū)域較為狹長，物料流動階段吸收水分、熱能的物理距離大，且時間較長，加熱區(qū)域狹小，使得內(nèi)部壓力提高，反過來提升物料對于水分、熱能的吸收效率。此外，投入刮板喂料機結(jié)構的原因是預加熱工作區(qū)域占地面積大，當借助刮板輸送物料時，廢氣與其能夠完全接觸，獲取穩(wěn)定濕度、溫度環(huán)境，十分適用于物料流量較大的葉片復烤工作。

結(jié)論：綜上所述，本課題探究提升葉片復烤機熱能使用率的途徑，基于初始設備圍繞干燥區(qū)廢氣循環(huán)系統(tǒng)增加預加熱區(qū)域。通過熱交換提高廢氣中熱能利用率，使物料入口構成預加熱區(qū)域，為后續(xù)物料生產(chǎn)階段水分和溫度控制奠定基礎。通過降低物料加工實際蒸汽量，減少設備工作能源消耗，優(yōu)化葉片復烤加工品質(zhì)。

參考文獻：

[1]徐云龍，王子云，錢龍祥，等.葉片復烤機干燥區(qū)廢氣循環(huán)利用的系統(tǒng)研究[J].化工管理，2020，（17）：204-205.

[2]祁路生.提高葉片復烤機出口水分穩(wěn)定性的措施研究[J].中國高新科技，2018，（19）：67-68.

[3]趙靜，梁逢春，張鑫.煙片復烤機冷卻區(qū)控制方式的改進[J].電氣自動化，2018，40（03）：97-99.

作者簡介：何博洋（1995.03-），男，漢族，河北省唐山市人，本科，助理工程師，研究方向：機械產(chǎn)品設計。