烟叶加工中松散回潮机加水供给系统优化应用

刘 畅，吕 勇，张 斌，刘 睿

（重庆中烟工业有限责任公司重庆卷烟厂，重庆 400061）

卷烟工业企业生产最主要的原料是打叶复烤的片烟，片烟是把烟叶由农产品制作成一种标准化工业原料。为方便储存、运输，片烟制成每箱200 kg 的规格，12%左右的含水率。为了提高烟叶在卷烟工业企业生产过程中的耐加工性，增加各组分烟叶混合的均匀性，需要对标准规格的片烟进行回潮处理，回潮处理工序是制丝生产线的首道需要对物料参数进行控制的工序。卷烟企业根据产品设计的不同，通常采用两种工艺路径对片烟进行回潮处理：1）真空回潮。对片烟进行装箱分片或切片装箱后，叶片装入到若干个钢制网孔板片烟箱中，片烟箱通过自动辊道输送机等进入真空回潮机箱体内，箱体液压门闭合，形成密闭空间。多级真空泵开始工作，箱体内逐渐形成近似真空状态。在此条件下向箱内喷入蒸汽和水，使烟块内外产生压差，蒸汽与烟叶产生温差。压差使得蒸汽通过烟块的能力变强，温差使水蒸气凝结在烟叶表面。蒸汽冷凝放热，使叶片温度升高，叶片快速吸水。同时，由于叶片温度湿度的变化，导致体积变化而烟块产生松散。2）松散回潮。松散回潮是利用松片回潮机将经过切片后的打叶复烤片烟块进行卷烟工业制丝第一道改变温湿度的工序。物料进入滚筒，在滚筒的轴向倾角和滚筒内耙钉的作用下，筒体转动带动烟块不断翻滚松散搅拌，并持续向出料端滚动。筒内在蒸汽的作用下，通过双介质喷嘴引射作用，增湿水被雾化，雾化水喷射到物料上，促进烟块烟叶均匀吸收水分。

回潮工艺可以改进烟叶含水量和温度指标，以增加韧性，有效防止后续物理加工时的粉末产生；去除绿色杂质、辛辣气体，能杀灭烟叶中的虫和卵，减少病虫害。有利于降低后续烟叶加工的废品率，提高经济效益。

松片回潮机是叶片加工工序中的关键设备，由于受动力车间纯净水生产流程及管道输送过程中密封性等原因，导致管网中到达松散回潮机的纯净水压力和流量波动很大，加水比例达标率较低，影响松片回潮加工工艺质量[1]。为此，对松片回潮机的加水供给系统进行优化，稳定加水流量与加水比例，保证纯净水能够严格按照施加比例并均匀地施加到物料中具有重要意义。

1 工作原理

如图1 所示，松片回潮机采用按比例定量加水的方式，加水量多少由生产线电控柜控制。水分自动控制由气动薄膜调节阀和电磁流量计组成的控制回路来完成，电子秤把测得的来料质量信号送到线电控系统处理后，将所得设定加水量与电磁流量计检测到的加水量相比较并处理后即可控制气动调节阀的开度以改变加水量的多少，使水流量随电子秤测得叶片流量的多少而改变，从而达到按比例定量加水的自动控制。

图1 松片回潮机加水管路示意图

2 现状调查

2.1 问题提出

重庆卷烟厂制丝车间于2005 年12 月结束的在线技改，松片回潮工序采用秦皇岛烟机公司的WQ3315型松片回潮机，在运行过程中，发现有不少批次的松片回潮加水比例CPK 值低于1.33，这与公司精益生产和国家局高质量发展理念不相符。

调查2019 年3—5 月的加水比例CPK 值，发现松散回潮加水比例达标率（CPK≥1.33）偏低，平均仅为29.10%（见表1）。

表1 2019年3—5月松散回潮加水比例CPK值

2.2 原因分析

根据调查结果的分析和提示，进一步开展了对5 月份加水比例的研究。分别在3 个加水比例CPK 值分布区间各随机选取1个数据，即CPK=1.336 0，CPK=1.106 7，CPK=0.878 8。

实验结果表明：1）CPK=1.336 0 时，加水比例全部满足工艺要求，。2）CPK=1.106 7时，加水比例出现了2次大的波动，仪器报告的加水比例瞬时值，第一次是从7.483 3%降低到6.980 0%，再回复到7.750 0%；第二次是从7.470 0% 降低到6.465 0%，再回复到7.800 0%。3）CPK=0.878 8 时，加水比例出现了4 次大的波动，仪器报告的加水比例瞬时值，第一次是从8.175 0%降低到7.798 7%，再回复到8.453 0%；第二次是从8.164 0%降低到7.185 7%，再回复到8.531 2%；第三次是从8.196 7% 降低到7.855 0%，再回复到8.405 6%；第四次是从8.171 7%降低到7.675 3%，再回复到8.486 2%。因此可以得出：CPK 值越低，加水比例波动越频繁，出现不合格加水比例点就越多，反过来讲，加水比例的波动越频繁，CPK 得分就越低。查看这些批次的片烟流量都很平稳，最有可能就是加水管道中渗进了空气，空气溶解在水中，形成气泡。为了验证管道内是否确有气泡，将加水管道截取一段换成透明的塑料管，在生产过程用相机进行拍摄，结果发现塑料管道内确有气泡，由此可知，加水管道中存有空气气泡是造成松片回潮加水比例达标率（CPK≥1.33）偏低的主要原因。

3 改造实施

3.1 改造方案

动力车间输出水源在流动过程中，需要进行打压操作，在打压过程中有可能会有空气跟随进来，或者沿途管道密封性不是特别好，空气就会被吸入管道中，造成管道中存有气泡，如图2 所示。处理方案：无论哪个环节有不确定因素，我们只要保证松片回潮工序用水终端符合工艺要求即可，为此需要用一个缓冲装置来达到消除气泡的目的。

图2 改进前纯净水供给系统示意图

围绕缓冲装置进行方法确认：1）缓冲贮水装置，需要设置进水口、出水口及溢流口；2）动力装置，依据流量、压力、扬程等因素选择水泵；3）管路上增设其他配件，如浮球阀、球阀；4）电气控制程序方面，需要合理设置水泵启停，满足工艺需求。

经过现场测量，决定在加水回路增加1 个水箱、1 个水泵，安装在过滤器之后、流量计之前，如图3所示。由动力提供的纯净水到达制丝车间管网后，先在水箱中贮到一定的水量，由水箱中的浮球阀控制水箱水位。运行时，通过开启水泵，纯净水通过相应的阀门和管路系统，到达混合喷嘴，最终，管路中的气动薄膜阀和泄压阀分别控制纯净水流量和压力，使纯净水按照工艺要求精确、稳定地到达喷嘴前进行雾化喷射，而多余的纯净水通过泄压阀和旁通管路回流至水箱中，管路中的纯净水压力也通过泄压阀得到控制。

图3 改进后纯净水供给系统示意图

3.2 实施技术

3.2.1 水箱尺寸选择

制丝车间5 000 kg 线生产多种牌号，其中最大的加水比例为8.5 L·(100 kg)-1，采用公式计算，单个批次所需的最大加水量Q=5 000×8.5÷100=425，Q 的单位为L。

通过现场安装尺寸测量，确认水箱的尺寸：长度=600 mm，宽度=600 mm，高度=1 400 mm，容积=0.6×0.6×1.4=0.54，即540 L，符合生产要求。

3.2.2 水泵型号选择

水泵的选型主要涉及工作介质特性、扬程、流量、环境温度等数据，现场工作介质是纯净水，温度为25 ℃，无毒无腐蚀，管路采用4 分管，流量按510 L·h-1计算，根据机械设计手册，结合厂家的指导建议，最终水泵选用ABB 公司的电机水泵，型号为M2BA71MR2。

3.2.3 管路尺寸选择

为统一规范松片回潮岗位管路尺寸型号，方便管路对接和日后备件维护的便利性，新增管路统一选用4分不锈钢管。

3.2.4 浮球阀选择

浮球阀口径为4分管，选用不锈钢材质。

3.2.5 安装水箱、水泵及配件

2019 年9 月底完成水箱、水泵、浮球阀及管路的安装。

3.2.6 电气控制程序优化

增加相应的电气控制元件，并在松片回潮机的PLC 控制程序中增加相应的控制程序。改造后的控制程序在松片回潮机进入待机准备阶段就会自动启动水泵电机，从而进行管路预填充，将水管内的空气排出，进而确保正常生产过料时管路内的水中不会有残留气泡，多余的纯净水通过泄压阀和旁通管路回流至水箱中。同时，加入相应的连锁控制程序，即当水泵电机出现故障时，松片回潮前的进料振槽会自动停止运行，从而防止因水泵电机故障造成的片烟没有加水的质量问题出现。

3.3 实施效果

2019 年10 月11—28 日再次对透明塑料管内气泡情况进行跟拍，共跟踪65个批次，结果是管道内未再发现气泡。

与此同时，查看65 个批次的加水比例趋势图，发现曲线很平稳，没有出现瞬间大的波动，效果比较满意。

4 改造效果

经过前期的设计、安装、调试后，松片回潮机加水供给系统的优化已完成。对2019年11月—2020年1月的加水比例CPK 值进行随机抽取，验证改造效果，数据列于表2。从表2可知，改造后的松散回潮加水比例达标率（CPK≥1.33） 平均为94.54%，较改造前（29.10%）提高幅度很大，可见此次加水供给系统的优化对提高松片回潮机加水比例稳定性的效果是非常明显的。

表2 改造后的加水比例CPK值

5 结语

重庆中烟工业有限责任公司重庆卷烟厂2019年通过此次松片回潮机加水供给系统的优化运用，保证了松片回潮纯净水的精确施加，有效防止因管网中水压和水流波动引起的加水比例不达标等工艺缺陷，为产品质量提供了可靠保障。