烟草CTD烘丝机出料罩的改造

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摘要： CTD烘丝机在使用过程中存在出料罩侧壁粘料、结露滴漏并诱发湿团及水渍烟的问题。这主要是由于原出料罩未能及时排出出口的潮气，也未对冷凝水设计导水结构所致。为此对CTD出料罩进行改造：根据附壁效应增设两重导水凸棱进行水料分离，筛网插板进行导水；改变出料罩外形为外扩喇叭状；加装斜向外侧倾斜的接水槽；设置排潮管道排气等。改造后应用效果表明，出料罩侧壁粘壁量、湿团掉落量分别降低了93.4%和98.8%，无冷凝水滴漏及潮气外溢现象，提高了产品工艺质量。

Abstract： The problems that the stickiness of the side walls of discharging hood and the wet mass and waterlogging tobacco caused by the condensation leaks were widely encountered during the CTD dryer's use. The main reason was that the original discharging hood failed to exhaust the moisture in time and no water diversion structure was designed for the condensate water. To solve the problems， the discharging hood of CTD was improved as follows： two protruding edges were added to separate water and tobacco as well as the sieve flappers were used to divert water according to wall attachment effect； the shape of discharging hood was changed to an outward trumpet shape； additionally， a slanted toward water receiving tank was added and channels were set to exhaust moisture， etc. The results of application after improving showed that： the tobacco stuck to the side walls of discharging hood decreased by 93.4% and the dropping amount of wet mass declined by 98.8%. Moreover， there was no condensate water leakage and moisture spillover.

关键词： 出料罩；粘壁；结露；排气；导水；附壁效应

Key words： discharging hood；wall stickiness；condensation；exhaust；water diversion；wall attachment effect

中图分类号：TS43 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0036-02

0 引言

CTD气流式烘丝干燥机目前在国内各制丝生产线应用广泛。然而其出料气锁下方的出料罩在生产过程中出现侧壁粘料、结露滴漏，并引发形成产品水渍烟及湿团掉落问题。这些问题严重影响烘丝质量，诱发工艺事故，长期以来一直为各使用方所困扰。对此，相关厂家采取了增加出料罩保温或加热控制、调整罩体内压力等方式进行改善，所得效果不甚理想，也缺乏可推广性。为此从出料罩的导水及排气两个方面入手，重新对其结构进行设计和改造，以期能探索出一种可具推广性的出料罩形式，解决在应用过程中的严重粘壁和结露问题，并能为相关使用方提供改善经验[1-3]。

1 存在问题及分析

1.1 问题状况 CTD出料罩结构示意图如图1所示。在生产过程中，出料罩内壁粘料严重，平均每批粘料量达到10.6Kg，湿团掉落频次为24.3次/批，同时内壁还有潮气冷凝，形成流动的水滴。黏粘在壁的丝团在潮气和水滴的润湿下形成湿团，并不断继续黏粘直至脱落，最终形成湿团。这些湿团在后续工序中容易出现掺兑不均以及烟支出现黄斑等现象，同时结露水滴的滴落烟丝，也造成了出料烟丝水分的不合格。

1.2 原因分析 通过观察，出料罩粘壁及结露具体的过程为：出料气锁落下的高温烟丝遇冷后，蒸发释放出潮气。而方形封闭的罩内空间使得大量未能及时排走的潮气遇到温度较低甚至仍为室温的出料罩侧壁后被吸热液化，进而附着形成冷凝水。并且侧壁材料不锈钢的比表面能大，不易被水浸润，因此水在其表面易形成水滴，并沿侧壁向下流动，造成出料产品中有水渍烟隐患。而无法持续排走的大量潮气不断冷凝，则是提供不断滴落冷凝水的持续来源[4]。

出料罩的原设计为两侧垂直向下的直板，这使得从气锁落下的烟丝很容易接触到已被打湿的侧壁，造成侧壁粘料。对于气锁落料，根据翻板的转向，烟丝一般从落料罩的一侧随气锁翻板被带出，因此存在落料侧及远离落料侧，加上出口振槽的振扇作用，造成出料罩的落料侧粘壁将非常严重。此外由于冷凝水的存在，出料烟丝会不断粘附在侧板及已经附着于侧板的烟丝上，逐渐形成块状湿团，并最终达到一种重量后脱落，这就是湿团的来源[5]。

通过以上分析可以得知，出口粘壁以及结露均来源于冷凝水的附着，而如果不改变出料罩的温度使其与潮气温度相接近，那么冷凝就无可避免。因此唯一的办法就是不使冷凝水产生附着及积聚，令落料罩侧壁失去黏粘的着力点。此外，潮气的冷凝不可避免，但是潮气在狭小的出料罩空间内的积存量必须降低，即便不发生冷凝，这些潮气也可能会重新打湿烟丝，造成粘壁或影响工艺质量[6]。

由此可见，解决原出料罩问题的关键在于做好出料罩的导水和排气，这也是造成粘壁和结露的主要原因。

2 改进措施

2.1 原落料罩结构分析 根据上述描述，进一步分析原出料罩的结构缺陷。

原出料罩未能实现导水，主要是由于只有光滑的内侧板面，而没有相应的导水设计。同时原设计为了避免已落入振槽的烟丝热气在罩上凝结，刻意减小了与热气蒸发相垂直的水平走向板的面积，即没有设计相应的接水槽，这直接导致结露的滴漏。

此外，原落料罩也未能实现排气。落料罩的面积过于紧凑，除了出料一侧的开口，其余三面都是垂直布板，使得烟丝带出的潮气散发速度被大大限制，只能在罩内反复流动碰撞，加速冷凝。而仅有的一个出口即便能适当放气，也会破坏现场生产环境，难以满足安全卫生生产要求。同时，过于狭小的落料罩空间，也增大了侧壁与下落烟丝的接触几率，增加了湿团出现的可能。

2.2 落料罩改进方法 根据上述分析，拆除原出料罩，并主要从导水和排气两方面重新设计出料罩。

相对于原出料罩没有导水结构，新出料罩设计了多重导水导料结构及筛网导水结构。即具体为在落料罩法兰连接部设计一个导水凸棱，用于第一步的导水。其下方设计引水导板，可以避免气料混合。此外，在引水导板的下方即整个出料罩的四个侧面都设计筛网插板，以实现导水功能，并可以减少烟丝粘附的附着点，实现排潮的气料分离。在筛网下方再次设置导水凸棱，用于第二步的导水，并在其下方设置接水槽，将所导水流引出至地沟。为避免接水槽下底板出现潮气冷凝，将接水槽均设置在接料振槽外侧，这就要求两个侧板及后板均呈上部内敞下部外扩的喇叭状，同时把几个筛网插板也平行于侧板斜置，并将接水槽底板设计为斜向外侧下方引水状。出料侧的接水槽设计为人字形，中间高两侧低，主要也是避免出现冷凝滴漏。在后侧板开圆孔设置排潮吸风管口，并通过风门控制排潮风力。新排潮罩结构示意图如图2所示。

2.3 改进后落料罩的工作原理 改进后的出料罩的工作原理如图3所示，具体为：当烟丝落下，其带出的潮气发生冷凝，此时烟丝将顺着导水凸棱的上斜面滑向落料口中心并落下，而冷凝水也将沿凸棱流动。此时，由于流体（水流或气流）遵循康达附壁效应[5-6]，有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。即当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，流体的流速会减慢。只要物体表面的曲率不是太大，依据流体力学中的伯努利原理，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动。因此，冷凝水并不会随着烟丝一起从上斜面直接滑入落料口中心，而将沿着凸棱的下斜面继续向下流动，并通过引水导板的过度流至筛网插板[7-8]。

筛网插板的设计也是为了导水和排气，可设置为抽拉式，便于罩内的清洗。由于水流存在附壁性，因此冷凝水将继续沿着筛网的网丝向下流动而不直接滴落，直至底部的二次导水凸棱。同时筛网不影响潮气通过其被排潮吸走。二次导水凸棱的作用在于进一步将落至边缘的烟丝与水流做第二次的料水分离，避免烟丝落入下方接水槽使冷凝水溢出。而接水槽设置于接料振槽的外侧，不容易受到潮气干扰，即便受到冷凝，水流也将会附壁沿着其下底板流向斜向外侧下方，不会对出料烟丝造成影响。而出料侧的由于必须横跨振槽，因此冷凝不可避免，其上方的冷凝水将通过人字形的接水槽下底板设计，附壁流向两侧，并最终流向侧面接水槽底板的斜向外侧下方。

在生产过程中，排潮开启，出料罩中的潮气可以实现即时排出，大大降低了罩内的温度及湿度，减少了冷凝水的来源。而出料罩外扩喇叭口的设计，以及排潮与筛网的配合使用，也使得烟丝不似在整片垂直平板的出料罩内，有着那么多的接触侧壁机会及粘附点。即便发生烟丝粘附筛网，在相对干燥的罩内环境中，烟丝经过排潮抽吸，也将很快干燥脱落，不会形成湿团掉落。而筛网插板也可实现粉尘过滤，实现干燥后叶丝物料与排潮废气粉尘的分离。

3 改进效果

改进后的CTD烘丝机落料罩在使用过程中，较好地解决了湿团掉落及结露滴漏的问题。出料顺畅不粘壁或砸壁，潮气不聚集和外溢，现场无冷凝水滴落烟丝。由表1所示，粘壁量降低了93.4%，湿团掉落频次降低了98.8%。烘丝工艺质量风险及不合格的烟丝量得到了降低，现场生产环境得到了改善。

参考文献：

[1]丁美宙，王宏生.气流干燥在烟草加工中的应用研究进展[J].烟草科技，2005（9）：9-13.

[2]陈守义.ctd气流式烘丝机排潮装置优化应用[J].硅谷，2012（18）：54-56.

[3]邱纪青，傅淑英，郑新章等.国内外烟草膨胀技术与设备研究进展[J].烟草科技，1999（6）：3-5.

[4]陈良元.卷烟工艺技术[M].郑州：河南科学技术出版社，2002.

[5]潘永康，王喜忠.现代干燥技术[M].北京：化学工业出版社，1998.

[6]徐伟民，刘建敏，舒梦等.COMAS烘丝机整体改造与应用[J].烟草科技，2011（2）：17-20.

[7]王先明，杨钊，马臣.用康达和文丘里效应解析超高速卷烟机供丝原理[J].机械工程师，2010（11）.

[8]白亚磊.康达效应在流量测量中的研究与应用[D].南京航空航天大学，2007.