烤機預加熱新技術的研究

張照德　蘇吉傳　李銳洪

摘 要：針對國內外復烤行業為實現低溫慢烤的加工工藝，大都以增加復烤機干燥區、回潮區的長度來彌補車間環境變化帶來的影響，但受到資金成本、設備及廠房擴改建受限等各種因素的制約，在煙片復烤機結構性能不變的條件下，本文通過自主研發，在烤機前設計安裝一套烤機預加熱設備，對烤前物料進行適時預升溫處理，實現低溫慢烤的工藝，控制烤機入口水份和溫度，減小操作調節的滯后帶來的出口打包水份波動，降低煙葉收縮率（卷曲率），提高復烤煙葉保香增潤能力。

關鍵詞：打葉復烤;低溫慢烤;預加熱;保香增潤

打葉復烤加工過程中，二潤出來的煙葉經過打葉和風分的次數不同，導致含水率及溫度不同，再加上要經過較長的輸送帶后才能到達烤片機入口并且在輸送過程中是外露的，受車間溫濕度環境影響當天氣變化較明顯時，會導致進入烤片機的來料煙葉水分發生大幅變化，給煙葉復烤生產帶來調整難度，出口水份波動大，調整時間長，同時由于環境溫度變化較大，極大地增加熱交換器加熱消耗的熱能。針對目前復烤車間環境情況，要把車間做到恒溫恒濕就需要新增空調系統，車間場地大外界氣候變化大，需要技術改造，所需成本高，后期使用能耗、維護成高等問題。穩定烤機入口來料的溫度和水分尤為重要，直接影響著加工后煙葉的品質，穩定的烤機入口水份和溫度能提高操作的精確性和準確性，提高烤片機冷卻區水分、機尾水分的一致性和穩定性，有利于后續的卷煙生產。所以在烤片機入口設計安裝一個烤機預加熱系統滿足要求。

一、烤機預加熱系統研究內容

本系統在烤片機前端區域研發一預加熱設備，杜絕烤前溫度較低的物料進入烤機后溫度瞬間溫度突升到55-60℃左右，使煙葉產生卷曲，收縮現象，導致煙葉在復烤過程中香氣量不足、感官舒適度下降等突出問題，冷去區和出口水分不均勻性問題，以適應來料溫濕度變化的影響和適應各種加工氣候條件?？緳C預加熱設備要增加2臺進料輔聯設備（1臺皮帶機、1臺振槽），增加1臺烤機預加熱設備（協作研發設備），增加2臺出料輔聯設備（1臺振槽、1臺皮帶機）。本系統采用旋轉式的熱風加熱裝置，主要由空氣加熱器、風機、熱空氣通道、溫濕度傳感器和測量儀表等組成。熱風風機將經過空氣加熱器加熱的一定濕度的熱風由機架下的均風室從滾筒的底部吹入，利用物料與熱風的對流大大提升二者間的熱交換，達到快速提升物料溫度而又不致脫水的目的。熱風風機通過變頻器控制，可自動調節熱風的風量，風管上設有溫濕度傳感器，用于檢測熱風風溫和濕度并送生產線電控柜參與控制。

二、烤機預加熱系統原理及方案設計

烤機預加熱系統工作原理圖，煙葉片由振動輸送機送入烤機預加熱加工系統滾筒內，滾筒由傳動裝置驅動旋轉，隨著滾筒的轉動，煙葉片受重力的作用由較高的一端運行到較低的一端時便干燥完畢從出料室送出。網狀滾筒一方面又起到耙釘抄料的作用，把煙葉片抄起來后靠自重落下，使煙葉片與穿入氣流的接觸表面增大以提高提溫速率，并能促使煙葉片自滾筒的一端運行至另一端。同時由于熱風是自下向上穿入網狀滾筒，煙葉片在受滾筒的軸向傾角及耙釘抄料的高點拋料疏導作用下與穿入筒內的可控熱風均勻熱交換，輔助托起且松散煙葉片，滿足煙葉片進行均勻加熱增溫目的。使進入烤片機的煙葉溫度水份均勻一致。

烤機預加熱加工系統主要由風罩、滾筒、出料室、進料室、機架、風管、管路系統、及電控系統構成。風罩由框架、密封裝置、觀察門、調風裝置等組成。風罩是整個設備的穿流風收積出風的主要部件。兩端裝有密封圈，以防止滾筒內熱量和葉片的泄漏。穿流區框架由鋼板、矩形管組焊而成，側面設有觀察門，用于維護和檢修網狀滾筒。滾筒是烤機預加熱加工系統的主要部件，它由網筒、筒體骨架、滾道、大齒輪等組成。滾筒的內壁裝有6組抄料耙釘，用于松散、抄起煙葉片的作用。滾筒通過筒體兩端的圓形滾道由機架上的四個支承輥輪支承。安裝在滾筒前端的大齒輪是滾筒轉動的傳動零件。另外，滾筒的進料端安裝有密封圈及箍帶，以防止漏料。

出料室由保溫層、主體支架、觀察門、旋轉過濾除塵裝置、滾筒密封等組成，安裝在設備的出料端。主體為帶保溫層的框架結構形式，由不銹鋼矩形管和不銹鋼板組焊而成，是煙葉片的出料口。正面設有活動門，便于設備工作停機時檢修和清理滾筒。保溫蓋板用不銹鋼板制作而成，起防止熱量散失。主體支架用優質不銹鋼板組焊而成，左右有一個觀察門，用于維護和檢修出料端支承輥輪。此門只有授權人員在維護和檢修設備時才能打開，設備運轉時禁止打開以防夾手。滾筒與出料室相連處安裝有密封圈及箍帶，以防止漏料。

機架由支腿、框架、頂起裝置、驅動組件、支承輥輪組件、限位輪組件、螺引排渣裝置等構成支承輥輪組件由四個輥輪和大、小擋輪組成。支承輥輪的表面與滾筒滾道緊密貼合，是滾筒轉動的支承部件。輥輪下有調節機構，調整輥輪的位置，可改變滾筒與機架上平面的相對位置，需保證滾筒軸心線與機架寬度中心線在同一平面內，使筒體不上下竄動。在進料端裝有兩個尼龍擋輪，以防止滾筒沿軸向上竄下滑。傳動系統采用鏈傳動方式，采用變頻調速裝置，結構緊湊，調速平穩。電機按變頻器給定的頻率輸出轉速，通過減速機進行第一級減速后，通過鏈傳動將轉速輸送到小齒輪，由小齒輪與滾筒大齒輪嚙合，實現第二次減速。電控柜根據工藝要求，確定相應的電信號輸入變頻器，從而改變電機的輸出轉數，使滾筒實現無級調速。

三、現場實施

依據原有工藝設備布置情況，在異物剔除機后烤片前，即在兩組貯柜與烤片機之間，結合與之配套的原倉式喂料機，合理設置烤前烤機預加熱工藝加工單元。該工藝加工單元設計安裝后，合理留出通道位置，靠西邊車間南北方向主通道（設備與墻間距離）寬度保持在3.5米左右，烤機預加熱加工裝置與貯柜之間距離約4.4米左右，配套的原倉式喂料機與貯柜（373B）之間距離不少于1.5米，如圖1。

圖1 烤機預加熱系統的設備布局圖

煙葉經葉梗分離后的葉片經烤前貯柜，經流量控制后通過換向裝置選擇進入烤機預加熱加工裝置旁線，物料進入烤機預加熱加工裝置前設置1臺煙葉松散裝置，起抖散、攤薄、拋灑物料，使物料進入烤機預加熱加工裝置后能充分與熱風接觸，均勻提升物料溫度。出口設置1臺煙葉松散裝置，起進一步松散物料作用，最后通過輸送設備把物料輸送回烤片機前主線設備中。

四、結語

研發的烤機預加熱系統主裝置為一個相對密閉的腔體，煙草物料在腔體中能與熱風充分接觸，可均勻提升物料溫度。密閉的腔體配置循環熱風結構，可有效對物料持續升溫。循環熱風結構設置排潮、除塵裝置，保持腔內溫濕度穩定，加溫有效、可靠。動態控制和維持腔內溫度能夠使煙葉進行性加溫而不產生煙葉發生卷曲、收縮現象?？緳C預加熱加工裝置通過前后溫度、水分檢測裝置回饋信號自動控制熱風溫度和熱風風量。針對物料特性，動態控制物料在腔體中的停留時間，以滿足物料溫度水份均勻?？緳C預加熱系統通過穿流熱風+抄板結合充分實現柔性松散、均勻增溫，保證出料溫度、水分的均勻性，排潮和直噴蒸汽，有效降低受熱煙葉的水分流失及有效控制不同時段（季節）所處理煙葉出料水分的一致性。系統投入使用后，使打葉后進入烤機前煙葉不受生產環境和二潤等水份波動的影響，保證了烤機入口的水份溫度均勻溫度，提高了烤后煙葉的冷卻水份、出口及打包水份的均勻，降低了煙片收縮率，提升了打葉復烤質量水平和煙葉使用價值。

參考文獻

[1]趙靜.煙片復烤機流量恒定控制的設計應用[J].自動化與儀器儀表，2014，（5）.

基金項目：紅塔煙草（集團）有限責任公司科研項目《柔性動態低溫烤片工藝單元的研究與應用》（S-6018003）。

作者簡介：

張照德（1969.11），男，白族，云南省大理市人，工作單位：紅塔集團大理卷煙廠，職稱：工程師，研究方向：機械自動化。