烟叶加料机粘料关键问题的研究与解决

烟叶加料机粘料关键问题的研究与解决

周桐 邱金鑫 王茂富 吴玉杰

山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂 山东省济南市 250100

摘要：叶片加料是卷烟厂制丝生产线的重要工序，当前叶片加料机在运行结束后筒壁上粘料较多，增加了粘料烟叶降级回掺的工作量。本文详细分析加料机筒体粘料较多故障的发生原因，从减压阀精度、双介质喷嘴角度等方面进行改进。结果表明，通过本次改进，降低了加料后加料机的粘料量，并提高了物料稳定性，为进一步保障生产工艺指标奠定了基础。

关键词：叶片加料机；粘料量；减压阀；双介质喷嘴

引言：加料工序是制丝生产过程中重要环节，其主要工艺任务是照配方规定将料液准确均匀地施加到烟片上，改善卷烟的感官特性和物理性能，适当提高烟片的含水率和温度[1]。但在近期卷烟生产过程中，叶片加料机在运行结束后，筒壁上粘料较多，增加了烟叶降级重回的工作量，造成物料过度消耗。目前，烟草行业对提升加料工序、加料工艺、加料效果等方面进行了实验研究[2-4]，但是对加料机本身故障问题的研究较少。本文基于针对叶片加料机粘料问题，分析加料机工作原理，并提出改造方案。结果表明，改进后的加料机粘料量明显降低，给实际加料工作减轻了工作量，对提高物料稳定性、保障生产工艺等方面具有重要意义。

一、存在问题

叶片加料机主要用于对松散回潮后的叶片进行处理，准确均匀的施加料液，适当提高烟片的含水率和温度。当前，叶片加料机在运行结束后，筒壁上粘料较多，这些烟叶要经过干燥挑选后须降级重新回掺到生产线中使用。筒壁的粘料量增加不仅增加了操作工劳动强度，也增加了烟叶的造碎，造成了过多的物料消耗。经过统计，在近期设备运行后，每批次粘料量最高达到了7.3kg。粘料量的增加，不仅造成了物料的过度消耗，增加了烟叶降级回掺的工作量，也容易导致设备故障停运，给设备保养工作带来不便。

二、原因分析

1.工作原理

加料机主要包括滚筒、热风循环系统、加料系统及排潮系统等部分组成。加料过程是将调制好的香料，通过加料泵输送到加料机的双介质喷嘴。双介质喷嘴主要由料液腔、雾化介质腔，混合腔、调整阀芯、喷嘴安装定位装置等组成。因此,料液的雾化气稳定性和压力值对雾化效果非常重要。

双介质喷嘴特点：（1）双介质喷嘴特殊的内部结构设计能使液体和气体均匀混合。（2）能够调节液体流量，在不改变空气压力和液体压力的环境下，同样可以产生合乎要求的喷雾。能够提供扇形、圆锥形和圆形等多种喷雾形状，并有着广泛的流量范围。（3）喷嘴部件可以互换。

1. 芯轴   2. 锁紧螺母   3. 螺管   4. 锁紧螺母   5. 前腔体   6. 压盖   7. 密封件

8. 垫片   9. 连接体   10. 后腔体   11. 外球面螺母   12. 固定夹板   13. 螺栓

图1 双介质喷嘴结构图

双介质喷嘴工作原理：加料喷嘴是双介质喷嘴具有较大的喷射范围，喷嘴的阀芯部分调整可以改变雾化蒸汽、香料的混合比。料液经料泵由管道送到加料喷嘴处，双介质喷嘴有两个通道，一个是雾化蒸汽通道，另一个是料液通道，香料在喷嘴处与压缩空气混合，由于雾化蒸汽和香料的相对速度很大，将料液引射出去并雾化，使糖香料均匀喷洒在烟丝上。

2.原因分析

(1)喷嘴角度过大导致香料喷洒不均

生产开始后，叶片经传送机进入滚筒内，在滚筒的转动下叶片在不断翻滚，此时双介质喷嘴将料液喷射而出，均匀地喷洒在叶片上，达到加料的目的。由于喷嘴与滚筒轴线存在一定的角度，当角度过大时，料液很容易喷洒到没有物料经过的滚筒壁上，而不是直接喷洒到叶片上，叶片再次经过筒壁就会粘附到筒壁上，致使筒壁粘附过多的叶片。

(2)喷嘴喷射压力过大导致雾化不良

双介质喷嘴有两个通道，一个是雾化蒸汽通道，另一个是料液通道，香料在喷嘴处与压缩空气混合，由于雾化蒸汽和香料的相对速度很大，将料液引射出去并雾化，使糖香料均匀喷洒在烟丝上。当喷嘴喷射压力过大时，料液会成水柱喷出或者雾化面积过大造成雾化不良，料液不能完全雾化或者雾化区域过大都会导致滚筒内壁粘料增多。

三、改进措施

1.调整喷嘴角度，使烟叶更均匀的吸收香料

通过观察，发现喷嘴喷射料液有很多喷洒到筒壁上，造成粘料。有研究表明[2-4]，喷嘴角度对烟叶加料滚筒烟叶粘附量有显著影响，加料喷嘴位置的优化调整可以有效提高料液的利用率。本文在以往研究的基础上，对喷嘴角度进行调整，从而达到降低粘料量的目的。经过多次角度调整试验和粘料量记录，结果表明，将使喷嘴与滚筒轴线角度由原来的30度调整到10度时，粘料量最少，效果显著。调整前后对比如图2所示。

图2喷嘴角度调整前后对比

2.调整双圆喷头的位置及喷射蒸汽压力

为了确认喷嘴的最佳雾化效果，保证蒸汽-料液通过喷嘴均匀雾化的良好效果，调整前，利用车间喷嘴测试装置确定喷嘴双圆喷头的前后位置和雾化蒸汽压力数值。经过多次调试，雾化压力数值参数值确定为0.3MPa。如图3所示，调整双圆喷头的前后位置，即调整图中的L位置，同时调整蒸汽压力，来满足料液雾化要求，保证料液雾化良好，避免料液成水柱喷出造成粘料，同时还能保证烟叶均匀充分吸收料液。

图3双圆喷头位置及喷射蒸汽压力调整

3.更换高精度减压阀

为了进一步精确控制喷射蒸汽压力，我们更换了减压阀，将直接调整的Spirax Sarco(斯派莎克)2-BRV2S型减压阀更换为Spirax Sarco 25P系列导阀型隔膜式减压阀，后者是通过对同一主阀、不同型号导阀的多元化组合，能够更有效的控制蒸汽温度和/或压力。

BRV2型减压阀和25P型减压阀,均为斯派莎克产品。但是前者为自作用减压阀，后者为导阀型隔膜式减压阀。两者比较，后者具备以下优点：

（1）压力调节比大，控制更准确。

（2）不受负载或上游供气压力变动影响，可以精确控制压力。

通过更换减压阀，蒸汽压力得到了更好的控制，进而使喷嘴的雾化效果增强，从而减少了筒壁烟叶的粘附。

图4减压阀更换前后对比

四、改进效果

进行改进措施后进行了75个生产批次验证（结果见表1），由参数优化前的7.3Kg/批次降低到优化后的1.2Kg/批次，每批次可节约烟叶6.1Kg，加料机筒壁粘料量得到了明显的改善（图5）。

表1 结果验证

图5改进效果对比图

五、结论

本文通过对叶片加料机筒壁叶片粘附量大的问题进行深度剖析，从加料机工作原理入手，明确定位影响加料机筒壁粘附量的影响因素，进而提出合理的改进措施。经过本文的改进措施，通过多次调整试验、数据跟踪、统计分析和验证，实践结果表明，通过调整喷嘴角度、调整双圆喷头的位置以及对蒸汽压力的精确控制，双介质喷嘴效率更加稳定，烟叶的粘附量得到了明显的控制，不仅节约了物料消耗成本和叶片降级回掺的劳动成本，而且使产品的质量得到了保证，工艺水平也得到了提高。

参考文献

[1]国家烟草专卖局. 卷烟工艺规范[M]. 北京:中国轻工业出版社,2016.

[2]岳小祺,杨兵,李毅,等. 保温防积料的烟叶加料机三级抄板装置设计与应用  [J]. 设备管理与维修, 2024, (01): 57-60. DOI:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2024.01.18.

[3]董庆尚,张鹤,王帆,等. 烟叶加料工序喷嘴喷射角度仿真试验分析  [J]. 湖北农业科学, 2023, 62 (S1): 218-220+225. DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.S1.048.

[4]陈忠华,梅凌,王维佳,等. 基于SPC与RSM的烟草制丝加料效果研究  [J]. 自动化应用, 2023, 64 (24): 232-234.