滚筒式叶丝回潮机的优化试验研究

黄 英 张 涛 居桂林 金屏玉

（1、大连汇能科技股份有限公司，辽宁 大连 116000 2、贵州中烟工业有限责任公司贵阳卷烟厂，贵州 贵阳 550000 3、大连中智精工科技有限责任公司，辽宁 大连 116000）

1 概述

我国的烟机设备生产企业在研究和学习国外先进设备的基础上，自行研制生产国产烟机设备，为我国的烟机设备的发展做出巨大贡献。但国内烟草工业的发展、节能降耗的需要也对烟机设备及生产工艺提出新的课题。

滚筒式叶丝回潮机是制丝线上的一个重要设备，工艺上位于制丝线烘丝设备前，用于增加叶丝水分和温度，使其满足烘丝设备膨胀功能的工艺要求。[1]

滚筒式叶丝回潮机具有超强的加湿能力，应用非常普遍。但随着工艺不断进步、能源单耗标准不断提升以及弱加工工艺发展趋势，部分卷烟生产企业开始要求控制叶丝回潮的加湿量、降低出口水分，提高叶丝温度。实际生产中，由于回潮机的原理所限，不能达到这样的需求。

本文将基于滚筒式叶丝回潮机的工作原理，用数学模型对其加热加湿工艺过程进行研究，提出优化方向，并进行试验验证。

2 设备工作原理

滚筒式叶丝回潮机主要由筒体（含运动机构）、预热器、蒸汽加湿系统、水加湿系统、循环风系统构成。蒸汽加湿系统完成加热、加湿功能，水加湿系统作为蒸汽加湿的补充。筒体向出料方向倾斜一定角度，内置钉耙，在旋转过程中，叶丝被抄起、落下，逐渐向出料端运动。

开机预热阶段，循环风机开启，进料罩内的预热器开始工作，为循环风提供预热热源，使筒内循环风迅速达到工作要求。预热没有较大的热负荷，故预热器功率较小。

蒸汽直接减压阀、调节阀后直接喷入滚筒内，提高筒内温度，同时增湿；循环风的管道上设有温度传感器，控制系统根据设定的循环风温度调节蒸汽量大小。

控制系统读取叶丝出口的水传感器分参数，根据水分设定目标自动调节加湿水量。

3 工艺过程的局限性及改进方向

3.1 工艺过程的局限性

从回潮机的原理可知，其加热量绝大部分依靠进入回潮筒内的蒸汽冷凝放热而来，此部分冷凝的蒸汽即成为叶丝增加的水分。

当加热所需蒸汽冷凝量小于叶丝回潮所需水分目标时，加热而冷凝的蒸汽量不足以增加所需要的水分，则可开启加湿水管路，通过直喷水来增加含水率。

但是加热所需蒸汽冷凝量大于叶丝回潮所需水分目标时，出口的叶丝含水率则会超标，简言之即加热所需大于加潮所需。反言之，如果控制出口叶丝含水率，则温度可能会偏低，达不到要求而影响后续工艺。

这样的设备和工艺具有比较明显的局限性，可以通过数学模型的数值模拟分析得到（另有文论述），如图1。

3.2 改进方向

滚筒式叶丝回潮机具有超强的加湿回潮能力，适合水分增加较大的产品。但对于要求控制出口含水率较低的产品，该回潮机则无法实现。若要改善后续烘丝工艺的加工性能、弱化烘丝强度、提高产品的感官质量，其目标要提高回潮叶丝的出口温度而控制含水率，则需要对现有工艺和设备进行优化。结合生产实际和理论分析，主要的改进方向如下：

3.2.1 提高蒸汽品质

饱和蒸汽在管道输送过程中，不可避免的散热损失产生凝结水，如果进入回潮机前汽水分离及疏水不好，蒸汽夹杂凝结水会降低蒸汽干度，在经过减压阀和调节阀后，即使能够变成干蒸汽，其热焓值也会降低，工艺上会有加热性能下降和含水率上升的趋势。因此应尽可能保障疏水和蒸汽干度，提高蒸汽品质。

3.2.2 减少系统散热

回潮机在工作时的散热将会增加蒸汽的使用量，多数会成为凝结水进入叶丝中，即额外增加了水分，从而影响叶丝出口温度的提升。

3.2.3 减少空气裹挟

回潮机的进料处，物料和空气均温度较低，空气密度较大，易随着物料裹挟进入回潮机。冷空气进入回潮机筒内将增加热量消耗，也会额外增加叶丝水分。

3.2.4 增设循环风间接加热装置

叶丝可以达到的出口温度受限于所需的出口水分（另有文论述），叶丝的出口含水率要控制到较低的水平，就要减少喷入筒内的蒸汽的冷凝量，从而限制了出口温度进一步升高。在叶丝增湿量较低的参数要求下，要提高出口温度，则需要间接加热的方法。

4 回潮机的优化改造及试验

4.1 间接加热能力的确定

在设定的参数条件下，通过计算得到外部加热量与叶丝出口温度的关系，如图2所示。实际生产中，该参数的叶丝出口温度只能达到61℃（排潮前），要保持含水率参数不变，提高叶丝出口温度达到70℃（排潮前），则需要外部加热量约40kw，通过间接加热的方式加入到滚筒中。

图2 外部加热量与叶丝出口温度的关系

4.2 改造方案图3）

在回潮机的循环风道上设置一套加热器，通过加热循环风的方式将热量加入回潮机。间接加热的方式加入热量、提高了循环风的温度，即可减少直接喷入筒内的蒸汽量，限制水分的加入，从而达到控水提温的目的。

加热器额定功率为50kw，加热热源为0.8 MPa的蒸汽，额定入口温度75℃，出口温度105℃。设备的换热管及壳体均采用304不锈钢制成，换热管带缠绕翅片。

4.3 试验结果分析图4）

改造调试完成后，过料试验。试验数据见表1。

表1 试验数据表

4.3.1 结果显示，回潮机经改造外加加热器后，回风温度、烟丝出口温度得到提升，烟丝出口温度排潮前）63.2 ～67.8 ℃,平均出口温度 排潮前）65.48 ℃。

4.3 .2 与同参数的改造前的生产数据对比，烟丝出口温度排潮前）从55.74 ℃提高至65.48 ℃，提高幅度为9.74 ℃。

4.3.3 回风经过新增的加热器加热，温度可以升到120℃以上，再从回潮机的进料端进入滚筒内，在不增加直喷蒸汽的情况下，提高了换热温差，也提供给叶丝更多热量。

4.3.4 从回风对比来看，通过外置的加热器间接加入热量，提高叶丝出口温度，实际效果也是提高了筒内温度。

5 结论

通过生产实际和理论分析可知，在不增加水分的前提下，要提高叶丝温度，必须通过间接加热提供更多的热量。

本文在理论指导下，选择了合理的方案对回潮机进行改造，并过料试验验证。结果表明在水分未增加的情况下，叶丝出口温度得到了提高，达到了预期目标，通过间接加热方式使叶丝提高温度是可行的。