王 鑫，浦紹坤，孫達(dá)榮，胡峻聞，官振江，王 爽

（紅塔集團玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

0 引 言

通過理論設(shè)計和試驗檢驗的方式，對高效離心力原理樣機的整體尺寸及倉內(nèi)的拋料結(jié)構(gòu)、重力反拋和風(fēng)刀返拋結(jié)構(gòu)、出料結(jié)構(gòu)、導(dǎo)風(fēng)板結(jié)構(gòu)等形式和參數(shù)進行分析，確定各結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，設(shè)計優(yōu)化影響倉內(nèi)風(fēng)場均衡的因素，提高樣機的風(fēng)分效率。根據(jù)設(shè)計方案風(fēng)分試驗機主要結(jié)構(gòu)如下：

（1）進料單元：樣機進料口在風(fēng)倉下部，采用下倉進料形式。進料口設(shè)置風(fēng)刀，將落下的物料拋入風(fēng)分倉，進料口下方為風(fēng)分風(fēng)進風(fēng)口。

（2）風(fēng)分倉體：樣機整體長1 200 mm、寬500 mm、高4 000 mm。樣機風(fēng)分倉形狀還原軟件模擬中形狀，使倉內(nèi)風(fēng)場盡量均勻。為方便說明，將風(fēng)分倉由上到下3 個區(qū)域稱作樣機的上倉、中倉、下倉。

（3）出料單元：樣機共有3 個出料口，分別為葉片出料口、梗多物料出口、梗少物料出口。葉片出料口布置在上倉頂端，與風(fēng)分風(fēng)進風(fēng)口在風(fēng)分倉同一側(cè)。

1 試驗物料加工參數(shù)

在樣機整體和局部的調(diào)試優(yōu)化研究中，采用相同的試驗方法，減少系統(tǒng)誤差對試驗結(jié)果的影響，提升試驗結(jié)果對樣機改造優(yōu)化方向的指導(dǎo)性，試驗物料為昭通2018 C3F 等級煙葉，物料加工參數(shù)（試驗線加工）見表1。

表1 試驗物料加工參數(shù)

2 風(fēng)分試驗機的設(shè)計

2.1 反拋料板的設(shè)計

為避免拋到倉壁上的煙葉直接滑落，充分使用傳統(tǒng)風(fēng)分倉中未被利用的倉內(nèi)前后兩側(cè)的渦流區(qū)域，在倉壁上設(shè)置重力反拋結(jié)構(gòu)，進行優(yōu)化設(shè)計試驗。首先在大量煙葉被拋到進料口對側(cè)倉壁上的落點附近設(shè)置一塊弧形拋料板（圖1 中下倉反拋拋料板）。拋到此處的煙葉首先落到拋料板上，在自身重力和該區(qū)域的渦流風(fēng)場作用下沿著拋料板的弧形面向前運動，在增加重力反拋拋料板后，進料口對側(cè)倉壁下落的混合物料在自身重力及風(fēng)場渦流的作用下，能沿著拋料板延伸方向運動，被拋到風(fēng)分倉中部主風(fēng)區(qū)，并在此區(qū)域上浮風(fēng)力的作用下被再次浮選。物料在風(fēng)場的下倉區(qū)域形成“O”字形環(huán)流運動軌跡，物料得到了循環(huán)風(fēng)選。

圖1 風(fēng)分樣機結(jié)構(gòu)原理

增加下倉反拋拋料板，物料風(fēng)選效率提高，樣機風(fēng)分效率得到明顯提高，在此反拋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，優(yōu)化解決上、中倉區(qū)域混合物料直接下落問題和目前反拋結(jié)構(gòu)僅使用重力拋料板，拋料能力較弱的問題。

在反拋拋料板上方的中倉區(qū)域和上倉區(qū)域再增加同樣結(jié)構(gòu)的拋料板。由于中倉區(qū)域和上倉區(qū)域料流減少，增加的拋料板長度分別較下倉拋料板減少。同時，在料流相對較大的中倉和下倉反拋拋料板尖端設(shè)置風(fēng)刀，設(shè)置風(fēng)機給風(fēng)刀供風(fēng)，使用風(fēng)力噴吹來增強反拋結(jié)構(gòu)的拋料能力，即使用風(fēng)刀進行物料返拋，風(fēng)刀返拋結(jié)構(gòu)僅將密度較低的游離葉片拋回主風(fēng)區(qū)進行風(fēng)選，高密度的帶梗葉片繼續(xù)下落而被分出。與現(xiàn)有機械旋轉(zhuǎn)二次回拋結(jié)構(gòu)相比，避免了機械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)工作時不加區(qū)分地將游離葉片和帶梗葉片都拋向主風(fēng)區(qū)的情況，降低了主風(fēng)區(qū)的物料流量負(fù)荷，提高了分選精度，同時降低了機械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和物料接觸產(chǎn)生的造碎。

中倉反拋拋料板處物料相對較少，此處混合物料在中倉反拋拋料板的風(fēng)力噴嘴作用下運動軌跡較亂。中倉與風(fēng)分倉上部出料口距離較近，部分含梗較多的物料在風(fēng)力噴嘴作用下會被拋到風(fēng)分倉上部，受到出料口負(fù)壓風(fēng)吸附作用離開風(fēng)分倉。

增加中、上倉反拋拋料板及風(fēng)刀后，物料在上、中、下倉分布的密度均衡，直接下降到下倉的物料總量減少，減小了下倉的風(fēng)分負(fù)荷，提高下倉的物料風(fēng)選精度。另一方面，下倉減少的這部分物料留在了中、上倉進行風(fēng)選，充分利用了上倉的風(fēng)量，提高了上倉風(fēng)量利用率。

被拋到下倉反拋拋料板下方的物料受阻擋后會直接下落。同時，受到中倉風(fēng)刀作用的部分混合物料會再次風(fēng)選，并從合格葉片出口風(fēng)選出風(fēng)分倉。

2.2 進料拋料板及導(dǎo)流板的設(shè)計

進料拋料的角度通過更改進料拋料板角度來實現(xiàn)。拋料角度對物料進入風(fēng)倉的形態(tài)有影響，最終對倉內(nèi)風(fēng)場及風(fēng)分效率產(chǎn)生影響。

調(diào)整循環(huán)風(fēng)導(dǎo)流板的角度，將影響物料在倉內(nèi)的運動軌跡，對反拋結(jié)構(gòu)的工作效率產(chǎn)生影響，最終影響樣機風(fēng)分效率。循環(huán)風(fēng)導(dǎo)流板角度可調(diào)給風(fēng)分樣機帶來更多調(diào)節(jié)參數(shù)，可以適應(yīng)不同的來料狀況和工藝標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 合格物料出料結(jié)構(gòu)風(fēng)力導(dǎo)板的設(shè)計

風(fēng)分樣機葉片出口方向靠近上方出料結(jié)構(gòu)，此處負(fù)壓風(fēng)較大，有含梗物料被直接吸走的風(fēng)險，應(yīng)優(yōu)化上方出料結(jié)構(gòu)，減少被吸走的含梗物料；同時，進料口同側(cè)倉壁上方有物料沿著倉壁下降的現(xiàn)象，但物料流量較少。為使得物料受到循環(huán)風(fēng)選，參考反拋料板的設(shè)計經(jīng)驗，在進料口同側(cè)倉壁上方設(shè)置三塊風(fēng)力導(dǎo)板。增加上方出料結(jié)構(gòu)風(fēng)力導(dǎo)板后，葉片出料口附近負(fù)壓風(fēng)得到有效阻擋，含梗物料被葉片出料口附近負(fù)壓風(fēng)吸走的情況顯著減少，葉中含梗率降低，樣機整體風(fēng)分效率和精度提高。倉內(nèi)物料循環(huán)風(fēng)選軌跡更加明確，風(fēng)分效率和精度穩(wěn)步提高。

3 風(fēng)分機風(fēng)選特點

在上述設(shè)計中，每個結(jié)構(gòu)優(yōu)化完成的基礎(chǔ)上進行帶料實驗，將試驗結(jié)果指示的優(yōu)化方向帶入下一次優(yōu)化中，最終在整體上提高了高效離心力試驗樣機的工作效率，取得了風(fēng)場分布區(qū)域平衡狀態(tài)和物料分選區(qū)域清晰狀態(tài)的效果。

3.1 風(fēng)場分布區(qū)域平衡狀態(tài)

倉內(nèi)風(fēng)場左、中、右分別形成低風(fēng)速區(qū)、高風(fēng)速區(qū)、低風(fēng)速區(qū)。在該平衡風(fēng)場中，中部高風(fēng)速區(qū)為風(fēng)分風(fēng)力區(qū)，可有效分散和分選物料。兩側(cè)低風(fēng)速區(qū)為運輸風(fēng)力區(qū)，避免了風(fēng)分倉內(nèi)兩側(cè)含梗較多物料沿著倉壁向上爬升進入葉片出口后增加葉中含梗率的問題，并促使倉內(nèi)兩側(cè)物料在盤旋過程中進入中部高風(fēng)速區(qū)繼續(xù)風(fēng)選，提高風(fēng)分效率。

風(fēng)場平衡狀態(tài)提高了風(fēng)力的利用效率，在不需高風(fēng)速區(qū)域不設(shè)置高風(fēng)速風(fēng)場，降低了設(shè)備能耗，減少了煙葉的溫度水分散失。

3.2 物料分選區(qū)域清晰狀態(tài)

倉內(nèi)分為下倉、中倉、上倉3 個區(qū)域，分別形成物料混合區(qū)域、物料分離區(qū)域和合格物料區(qū)域。物料進入風(fēng)分倉后，首先進入下倉。剛出料時物料較多，葉梗呈現(xiàn)混合狀態(tài)，在較強的風(fēng)力作用下完成初步分選，含梗多的物料下落，從下方出料口離開風(fēng)分倉。含梗量適中的物料向上浮至中倉，在風(fēng)力作用下完成進一步葉梗分離。中倉中含梗較多的物料盤旋后再次下落至下倉，含梗較少物料上浮至上倉。上倉物料較少，大部分為合格物料，盤旋后從上倉頂部出料口離開。

倉內(nèi)物料分選區(qū)域的清晰分隔有效減少了輕重物料之間的相互影響，從根本上提高了倉內(nèi)物料的風(fēng)分效率。

3.3 設(shè)備在線推廣可行

在實際帶料實驗中，由于上述風(fēng)場分布區(qū)域平衡和物料分選區(qū)域清晰的設(shè)計，觀察到風(fēng)分倉內(nèi)形成了預(yù)期的多個物料循環(huán)運動圈，比傳統(tǒng)風(fēng)分倉增加了更多循環(huán)圈，有效增加了物料被風(fēng)場分選的時間和空間，提高了風(fēng)分效率，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定。本試驗樣機流量根據(jù)風(fēng)分倉寬度和正式設(shè)備比例（500∶3 600）等比例縮小。按照正式設(shè)備比例換算后，設(shè)備可在12 000 kg/h 下穩(wěn)定運行。

從能耗上看，現(xiàn)有傳統(tǒng)馬克風(fēng)分設(shè)備第一級風(fēng)分機的主要耗能設(shè)備為風(fēng)分風(fēng)機2 臺（37 kW×2），一拋電機1 臺（5.5 kW），二拋電機1 臺（4 kW），循環(huán)網(wǎng)帶電機1 臺（1.5 kW），實際工作時由于電機變頻后功耗降低，功耗為62.5 kW 左右。本樣機設(shè)備主要耗能設(shè)備為風(fēng)分風(fēng)機1 臺（22 kW），一拋料口風(fēng)機1臺（1.6 kW），回拋及二拋風(fēng)機1 臺（1.6 kW），實際工作時由于電機變頻后功耗降低，功耗為9.5 kW 左右，按照實際設(shè)備寬度比例（500∶3 600）換算后，功率為60 kW 左右,相比馬克風(fēng)分倉節(jié)能4%左右。

4 結(jié) 語

風(fēng)倉進料口同側(cè)、對側(cè)重力反拋拋料板、多級返拋風(fēng)刀、風(fēng)力導(dǎo)流板的設(shè)計，使得物料下倉、中倉、上倉的物料風(fēng)選區(qū)域劃分初步形成，各區(qū)域?qū)Σ煌锪线M行分段拋送，具備不同的功能，即上倉梗多物料下落、中倉梗葉分離、下倉葉片上升，改變了原有傳統(tǒng)風(fēng)分倉內(nèi)風(fēng)選區(qū)域混雜、功能區(qū)分不清的情況。觀察倉內(nèi)物料運行情況，得到中、下倉均形成了“O”型循環(huán)浮選料流。

從風(fēng)倉整體來看，倉內(nèi)物料運動軌跡形成垂直方向上的“8”字形，相比傳統(tǒng)風(fēng)機，倉內(nèi)物料運動軌跡有明顯改善，在實現(xiàn)項目預(yù)期工藝指標(biāo)中有著較為關(guān)鍵的作用，有效提高了風(fēng)分精度和效率。