摘要:煙梗回潮工序是煙梗制梗絲前必要的工序,只有在一定的均勻的含水率下,才能將其煙梗切絲加入到煙絲中。通過一種壓力快速回潮裝置可以將煙梗連續(xù)通過適當?shù)膲毫蜏囟鹊恼羝惑w,一次性完成煙梗的水份和溫度的提升,保證煙梗水份的內(nèi)外均勻性,直接滿足壓梗和切梗絲的工藝需求。該煙?;爻惫ば蚩梢匀〈鷤鹘y(tǒng)梗處理工藝的蒸梗、儲梗、二次蒸梗、儲梗工序。很大程度上簡化了工藝流程,同時減少了設備數(shù)量及占地面積。本文主要研究膨脹裝置的設計方案和強度計算。
關(guān)鍵詞:煙梗;壓力回潮裝置;設計計算
1.裝置設計的背景:
利用蒸汽高壓環(huán)境預處理煙梗的研究,在國外已有文獻報道,但是相關(guān)的設備還沒有用于工業(yè)化生產(chǎn)。
BAT(德國)開展了較為全面的煙梗高壓預處理試驗,結(jié)果表明:水分有效、均勻地滲透進了煙梗,處理后的煙梗含水率內(nèi)外均勻,不用貯存即可進行壓切處理。而且煙??梢栽谳^低的含水率下切梗。
Brown & Williamson煙草公司在研究SES(steam exploded stem)過程中,對煙梗高壓處理也進行了相應的研究(蒸汽溫度215-223℃,加工時間64-448s)。文獻資料顯示,在高壓下,蒸汽可以穿透煙梗細胞壁,打斷對煙氣產(chǎn)生負面作用的高聚物分子。經(jīng)過高壓處理的煙梗制成的梗絲CO遞送量降低,且煙氣品質(zhì)得到一定改善,煙氣濃度增加,刺激性減少。國外相關(guān)機構(gòu)在對煙梗高壓預處理進行試驗研究的同時也開發(fā)了很多高壓預處理試驗設備。這些設備按類型可分為批次生產(chǎn)型設備和連續(xù)生產(chǎn)型設備兩大類。
還有一些文獻報道的高壓煙梗預處理設備的原理與上述基本一致,但其設備還沒有進入工業(yè)化應用階段,還未在國內(nèi)外煙草生產(chǎn)企業(yè)投入使用的報道。綜上所述可以看出,高壓煙?;爻蓖ㄟ^使用適當?shù)臏囟群蛪毫煿?焖倩爻保WC煙梗內(nèi)外含水均勻,在這一思想的指導下,設計開發(fā)一種快速煙?;爻毖b置成為目標。對于提高行業(yè)工藝設備自主創(chuàng)新能力、發(fā)展中式卷煙和形成中式卷煙核心加工技術(shù)無疑具有十分重要的意義和作用。
2.煙梗壓力回潮裝置結(jié)構(gòu)
圖1 煙梗壓力回潮裝置示意圖
經(jīng)過工業(yè)化試驗驗證,設備運行良好,穩(wěn)定性可靠性高,滿足生產(chǎn)要求。
3.煙梗壓力回潮裝置設計計算
輸送物料:煙梗;煙梗進料水分:22%;物料堆積密度: (水分13%);輸送量: (水分13%);蒸汽工作壓力:≤0.7MPa; 蒸汽工作溫度:≤220°C;蒸汽耗量:≤500Kg/h;輸送時間:≤120S;傾斜角: (提高輸送效率,降低煙梗造碎)
將以上參數(shù)為基礎,對裝置進行具體設計計算。
3.1.主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定
輸送腔體直徑是決定額定生產(chǎn)能力的重要參數(shù),輸送腔體直徑指螺旋輸送機內(nèi)襯套的內(nèi)徑。一般根據(jù)螺旋輸送機生產(chǎn)能力、輸送物料類型、結(jié)構(gòu)和布置形式確定螺旋腔體直徑。由經(jīng)驗公式
螺旋直徑 計算:
按照使用要求,調(diào)整螺旋輸送機的螺旋直徑為
螺距直接影響著煙梗輸送過程,輸送量Q和直 D一定時,螺距改變,物料運動的滑移面隨著改變,這將導致物料運動速度分布和物料均勻性的變化。螺旋輸送機螺距的確定,實際是求解一個高次方程。并且該解要符合一定的約束條件。
3.2.輸送速度確定
螺旋最大許用轉(zhuǎn)速由下列經(jīng)驗公式計算:
設計物料在蒸梗機中最低停留 ,所以物料在蒸梗機中的移動距離取整為 ,設計螺旋軸的長度為 ,螺旋軸包括軸承頭的總長為 。
3.3.螺旋軸撓度計算
螺旋軸采用無縫鋼管外圍繞焊接螺旋面葉片制成,螺旋軸兩端有軸承支承,中間懸空。螺旋軸受力主要是承受彎矩和扭矩。就螺旋軸受力變形而言,扭矩相對彎矩很小,在實際計算時可忽略不計。
螺旋軸正應力強度校核
抗彎截面模量
遠小于 ,螺旋軸強度滿足要求。
4.軸承的選擇
根據(jù)估算并結(jié)合實際使用情況,選擇352216E雙列圓錐滾子軸承為氣鎖軸向固定軸承,轉(zhuǎn)子另一端選擇6005-2Z調(diào)心滾子軸承;選擇帶座軸承UKFC208+H2308作為螺旋輸送機軸向固定軸承,螺旋軸另一端選擇6005-2Z調(diào)心滾子軸承。
5.結(jié)束語
事實證明,該裝置具有工藝過程簡單,節(jié)能環(huán)保,梗潤漬效果好,梗絲填充值高等特點。該工藝生產(chǎn)的梗絲,木質(zhì)氣少、填充值高、配伍性好。生產(chǎn)線的工序過程簡單,節(jié)能環(huán)保。具體有以下幾點:
5.1.煙梗潤漬效果好。煙梗經(jīng)壓力潤漬不經(jīng)儲存就可以內(nèi)外浸透,在25%左右的水分就可以實現(xiàn)壓梗切絲。
5.2.煙梗膨脹率高,膨脹煙梗切絲后直接干燥,梗絲與葉絲的配伍性好。
5.3.蒸汽壓力潤梗的煙梗切絲水分低于常規(guī)工藝十多個水分,后期的干燥強度低,能耗低。
5.4.該裝置的工藝流程簡單,設備占地面積小,投資少,能源消耗低。煙梗處理環(huán)節(jié)少,工序簡單,過程質(zhì)量得以有效控制和保證。
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作者簡介:張玲玲 ( 1982-)吉林省汪清縣人, 主要從事煙草設備技術(shù)改造工作, 助理工程師