1、序言
高温气流式叶丝干燥烘干机HXD是一种全新概念的气流式干燥烘干机，它使叶丝在自由状态中随热气流或者说在用热气流输送过程中快速进行干燥，由于气流温度较高迫使叶丝细胞内水份快速蒸发，细胞得到充分膨胀，加之没有任何机械外力作用，所以叶丝能保持自然蓬松状态，具有良好的叶丝在线全配方膨胀效果。
我厂使用的HXD是国家烟草专卖局批准引进英国Dickinson公司的SH 9型，在入口叶丝含水率为28%时额定生产能力4800Kg/h，我们在保证HXD前叶丝回潮筒出口叶丝流量、温度、含水率恒定的条件下，探索HXD工艺技术系统中工艺气温度、工艺气流量、旋风分离器出口温度、燃烧炉炉温、进料点负压、控制喷水量和蒸汽注入量这些参数的合理设定，寻找最重要的参数，以及它们相互的联系和对叶丝干燥含水率恒定、叶丝膨胀工艺品质的影响，初步探索HXD工艺的理论和技术，实现以上各项参数合理的工艺混合配方，富通新能源销售木屑颗�；�、木屑烘干机等生物质燃料成型、木屑烘干机械设备。
2、HXD工艺技术
2.1 HXD正常实际工作的过程
进料叶丝由气锁带入；工艺气将叶丝以15m/s速率沿竖直干燥管送上；叶丝在干燥管顶部进入旋风分离器，此处速度减慢并落下去，进入出料气锁；叶丝大约4秒钟内经过整个系统，干燥温度由旋风分离器出口的一个温度传感器控制；工艺气从旋风分离器出去部分废气排空，补充新鲜空气后回到热交换器；通过热交换器将燃烧炉产生的热量传递到工艺气；燃烧炉由天然气点火，燃料使用柴油，通过调节燃油喷量来控制炉温；通过控制炉温和工艺风机来控制工艺气温度和流量；整个系统采用模拟水负载；通过注入蒸汽来加大工艺气的含水率，随着外加蒸汽的增加，叶丝的膨胀效果提高。
2.2 HXD使用Dickinson Controls公司的专门算法
以与P&ID循环级连系统相配合以控制主工艺参数，响应设备为速动阀。
系统工艺物理化学原理是预期蒸发量等于系统热负荷量，在HXD空转状态下使用模拟水负载。HXD可以设置精确重复已有工艺混合配方，系统可以逐步调节直至完全使用已有的膨胀矩阵。
2.3燃烧炉的控制
液化气、压缩空气与助燃风机空气点火；火焰探测器探测到火焰；压缩空气将柴油雾化喷射，液化气关闭，燃烧炉完成点火；同步增加燃油、压缩空气工作压力和助燃风量使燃烧炉由低火状态逐步升温；燃烧炉达到设定的工作炉温。燃烧炉产生的热量由热交换器传递给工艺气，热交换器出口燃烧炉尾气通过循环风机完成排空和部分再循环。燃烧炉炉温由燃油喷射压力控制，燃料与助燃空气的混合比例是通过空气／燃料比例阀控制，位置信号反馈给PLC，燃烧炉安全控制是通过Landis或Stadi控制器实现。
2.4 HXD工作状态连续为6个阶段
(1)预热阶段：燃烧炉被点燃后温度每分钟提高20℃直到工艺气达到工艺混合配方所要求的空转状态下的温度，当工艺气体和管道达到足够温度防止产生冷凝水时，模拟水负载开始按空转时的设定值进行喷射；(2)空转阶段：在叶丝准备进入系统之前，系统一直处于空运转状态；空转状态在使用中是一种低功率损耗状态，HXD等待一个操作请求来进入待命状态；(3)待命状态：操作者必须通过HMI要求进入待命状态。蒸汽和模拟负荷的流量都达到设定点，然后提高加热器输出温度，HXD准备接受叶丝，并达到可以对叶丝充分膨胀干燥的温度；(4)运行状态：叶丝开始进入HXD，当系统感应到叶丝时，停止喷射模拟水负载，同时控制喷水以一定的流量喷射；(5)干燥状态：当探测到HXD出料口有叶丝并且模拟水负载已经停止时，HXD进入干燥状态，圭要的控制信号是出料口的叶丝含水率，通过红外水份仪来测量。返回的工艺气温度通过调节控制喷水的流量保持在设定点，它随着叶丝的含水率和流量变化而迅速作出反应，当工艺气温度的平均值远离正常值时，通过逐渐调节决定系统加热温度的燃烧炉温度设定点来使它回到正常值；(6)�；刺阂话愦涌兆刺虼刺胪；刺低晨纪；�，模拟水负载继续喷射，燃烧炉温度以每分钟20℃下降，直到降到300℃，然后关闭燃烧炉，系统以小于每分钟20℃的冷却速率冷却。模拟水负载继续喷射直到管道内温度降到100℃，之后关闭所有水流。循环风机连续运转，直到关闭所有水流。
3、HXD工艺混合配方各项参数
3.1燃烧炉温
图1是炉温与工艺气温曲线。我们认为燃烧炉温度首先决定了工艺气温度，在相同的工艺气流量和不同的工艺气温度设定需求情况下，前提是应先设定相应的燃烧炉温度。燃烧炉的工艺能力炉温最大能够达到800C。
3.2工艺气温度
(1)图2是在HXD入口叶丝含水率恒定的条件下，不同叶丝流量对工艺气温度的影响，表明两者成正比，叶丝流量增加工艺气温度增加；(2)图3是在叶丝流量恒定的条件下，不同HXD入口叶丝含水率对工艺气温度的影响，表明两者成正比，HXD人口叶丝含水率增加工艺气温度增加；(3)图4是控制喷水量对工艺气温度的调节，两者成反比，控制喷水量增加工艺气温度降低；在生产过程中HXD入口叶丝流量和含水率波动，系统通过调节控制喷水量来调节工艺气温度以实现HXD出口叶丝含水率达到叶丝干燥设定要求，这大约需要30~ 40s;(4)图5是工艺气温度与HXD干燥后出口叶丝含水率的关系，在系统进行自动调节的过程中，HXD出口叶丝含水率需升高或降低以达到设定值则工艺气温度相应地降低或升高进行调节，而工艺气温度的调节则是通过控制喷水量的自动调节，当工艺气温度的平均值远离正常值时，通过逐渐调节决定系统加热温度的燃烧炉炉温来使它回到正常值。
3.3控制喷水量
控制喷水量的设定从0到500kg/h，控制喷水的主要工艺作用是在干燥过程中调节工艺气温度在设定点，当工艺气温度高于设定点30qC或低于70qC时，HXD将自动停止进料。图4是控制喷水量对工艺气温度的调节。
3.4工艺气流量
工艺气流量最高设定值是从12000kg/h到18000kg/h．由在正常生产中由旋风分离器工艺气出口的一个文丘里管的压差传感器来测最。
3.5旋风分离器温度
在HXD空转状态，当分离器温度高于空转设定点5℃，并且返回的工艺气体管壁温度超过10%时，开始喷射模拟负载雾化蒸汽，并且水喷嘴打开到设定点的lO%，喷水量随着分离器温度升高而迅速增加，直到达到所要求的流量。在HXD干燥状态，模拟水负载停止，主要的控制信号是出料口叶丝含水率，通过红外水份仪测量，信号是时间的平均值，用来调节分离器温度的设定点，如果含水率太高，就向上调节，如果含水率太低，就向下调节。
3.6蒸汽注入量
蒸汽在工艺废气部分排空后在热交换器前注入到工艺气中，它的值是由工艺混合配方来决定，蒸汽流量通过一个带法兰的压力传感器来测量，不同压力信号的平方根与蒸汽流量的平方平方成正比例，经过处理的蒸汽流量信号反馈给PID控制环，它的输出控制着蒸汽流量控制阀。图6是蒸汽注入量对HXD干燥出口叶丝填充值关系，表明在HXD入口叶丝含水率恒定的情况下，随着蒸汽注入量的增加HXD出口干燥叶丝填充值逐渐增加。
3.7进料点负压
通过压力传感器可以感应到靠近进料口的管道内的工艺气体的压力，当蒸发载荷发生波动时，除非采取相应措施，否则HXD内的压力平衡将发生变化，进料点负压信号反馈给压力控制环，通过一个PID运算法则来控制排潮风门的位置。如果进料点压力升高（负压变�。�，则排潮风门打开大一些；如果进料点压力下降（负压变大），排潮风门逐渐被关闭。进料点负压设定从O到- 20mbar。在HXD实际干燥生产过程中显示负压的瞬时波动很大，主要是由于进料气锁6个叶片的转动产生。
3.8叶丝流量
叶丝流量通过叶丝回潮筒( RCC)前一个完整的流量控制系统来控制恒定的设定叶丝流量。这个流量控制系统包括仓式喂料机、计量管和核子秤组成。图7是叶丝流量与工艺气温度的关系，表明当叶丝流量增加时工艺气温度相应自动提高。
3.9 HXD人口叶丝含水率
HXD入口叶丝含水率在HXD实际系统控制操作中，以叶丝回潮筒出口叶丝含水率等同替代。图8是HXD入口叶丝含水率与工艺气温度的关系，表明随着入口叶丝含水率设定值的提高，相应的HXD工艺气温度设定值需要提高，同时工艺混合配方需要做相应的调整重新设定。
4、结论
(1)HXD的最优化使用首先是确定来料叶丝流量和含水率。叶丝流量由仓式喂料机、计量管和核子秤组成的流量控制系统精确控制，叶丝含水率由RCC叶丝回潮筒精确控制。，同时保持以上两项参数的恒定是HXD能够良好工作的前提。
(2)HXD工艺混合配方中最重要的参数是燃烧炉温度和工艺气温度的设定，其次是工艺气流量的设定，以实现系统热负荷量达到叶丝预期蒸发量。随着来料叶丝流量和叶丝含水率的增加，以上三项参数都需要增加以达到最佳工艺效果和最精确控制。
(3)HXD王艺混合配方中控制喷水量和旋风分离器出口温度的设定，直接影响到对工艺气温度的调控精度和调控速度。
(4)HXD工艺混合配方中蒸汽注入量和叶丝来料含水率决定了叶丝的膨胀效果，随着叶丝含水率和蒸汽注入量的增加，HXD出口叶丝填充值增加。
(5)HXD工艺混合配方中进料口负压的设定对HXD最优化工艺控制影响最小。在实际运行中系统能够快速自动调节。
(6)我们认为HXD在中国以外燃烧炉燃料都是使用天然气，我国由于原料限制全部都使用柴油，带来燃烧炉炉温和工艺气温度控制方面的困难和相关问题，我厂使用的HXD已针对性地在工艺设备上做了改良，工艺质量效果良好，也未出现国内先期使用的HXD出口叶丝结团和含水率波动的问题。
(7)在实际的多方面研究中，我们认为HXD工艺对比传统的烘丝筒工艺具有以下工艺优点：①增加膨胀；②表面硬化最小，防止烟丝变脆（干燥时迫使烟丝内部水份在当其蒸发到烟丝表面时快速产生蒸汽压）；③快速干燥将烟丝定型于白然蓬松状态（烟丝在HXD干燥柱内自由飞行，无机械外力作用，使其以自然状态无折叠和无压缩的膨胀）；④不合格烟丝最少（烟丝在大约4s内通过整个系统，任何时刻HXD的物料量均小于传统烘丝筒内物料量的2qo）；⑤良好的水份控制；⑥卷烟配方膨胀烟丝用量减少（使用HXD进行全配方在线膨胀，适度增加卷烟配方中所有烟丝的膨胀率等效于加入膨胀烟丝）；⑦增加卷烟烟支的坚挺性而不带来额外的压降（HXD工艺烟丝较传统烘丝筒更为坚韧，因为烟丝折叠减少使得压力下降减少）；⑧膨胀率可以精确控制，通过外加蒸汽可以控制膨胀率，膨胀率可逐步调节以逐步降低卷烟烟支重量；⑨保持烟草自然香气，HXD干燥柱内是一种高温无氧环境，对烟草自然香气损失最�。虎獬悠�、减少刺激性，能够去除烟草中的青杂气、土腥气等多种杂气，提高烟草的自然香气纯度；⑩提高烟丝色泽的均匀性，改善烟丝色泽，更加油润光泽。
高温气流式叶丝干燥烘干机HXD是国家烟草专卖局推广的一项叶丝在线全配方膨胀的制丝新工艺技术，我们对于HXD的认识，对于其各项工艺参数的设置以及对产品质量的影响目前仍停留在感性认识阶段，生产还处于试生产调试阶段，迫切要求我们将它提高到理性认识阶段。HXD作为现在世界先进制丝生产工艺的代表，有其突出的优点，特别是它的可控制高膨胀率可以为配方带来更大的调整空间，对于降焦降耗都有极大的帮助，对于一个现代化的卷烟生产企业来说，HXD工作状态的精确快速控制、工艺的最优化，对于企业生产规模进一步扩大极为有利。我们将付出更艰辛的努力达到完全掌握HXD工艺的理论和技术。
