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SH9型叶丝气流干燥烘干系统过程控制能力的改进
发布时间：2013-08-11 10:34 来源：未知
SH9型气流式叶丝干燥烘干膨胀系统设备是在吸收国外技术的基础上，根据国内烟草行业实际开发的一种新型设备，目前已在行业内得到普遍应用。与滚筒式叶丝干燥烘干比较而言，该设备在工艺过程控制能力上存在的突出问题为干燥烘干出口物料含水率波动偏大、料头料尾时间过长、湿烟丝团较多等问题，不符合工艺控制要求。通过对该工序干燥烘干出口叶丝含水率过程控制能力指数Cpk的评价，大多数生产批（次）的Cpk值在0.67以下。为此，需要探讨如何提高SH9型气流式叶丝膨胀设备出口物料含水率Cpk值的方法。
1、设备原理及存在问题分析
1.1设备工作原理
SH9型叶丝在线干燥烘干系统主要由流量控制单元、滚筒式超级回潮机、叶丝高速气流膨胀干燥烘干机、叶丝冷却定型设备以及相应的辅联设备等组成，系统工艺流程如图1所示。叶丝高速膨胀干燥烘干机由工艺加热装置、进料装置、松散器、膨胀干燥烘干器、汽料分离器、热风管道等组成。由叶丝超级回潮机加湿后的叶丝，经进料装置进入松散器松散、加温后，被热风吹人膨胀干燥烘干器进行膨胀干燥烘干，然后经气料分离器进行汽料分离，分离出的膨胀干燥烘干后叶丝进入冷却定型工序，分离出的过热蒸汽经热风管道输送到工艺加热装置，加温后循环使用，富通新能源销售木屑颗粒机、木屑烘干机等生物质燃料成型、木屑烘干等机械设备。
2、存在问题及原因分析
2.1存在问题
(1)滚筒式超级回潮机加水自动控制系统工作不正常，造成叶丝出口含水率及温度不稳定，叶丝含水率标准偏差仅控制在0.45左右，过程控制能力指数Cpk值控制在0.5左右（允差为±1.0%）；
(2)气流干燥烘干机出口叶丝含水率不稳定，叶丝含水率标准偏差仅控制在0.25%左右，且经常出现水分冲高现象，过程控制能力指数Cpk值低于0.67（允差为±0.5%）；
(3)燥出口料头时间过长（一般超过5min）,且伴有一定量的湿烟丝团。
2.2原因分析
(1)叶丝回潮机自动加水控制系统工作不正常，对瞬间来料含水率波动的处理反应过激，也是造成回潮出口叶丝含水率波动较大的原因之一。
(2)叶丝回潮机工艺蒸汽凝结水的含量不均匀，引起叶丝实际加水量与理论加水量产生偏离，导致回潮机出口叶丝含水率实际值与设定值产生差异。
(3)叶丝回潮机汽水混合喷嘴的雾化效果差，造成叶丝吸收水分不均匀，且极易形成湿叶丝团。
(4)由于物料刚进入气流干燥烘干系统时，管道内部的温湿度与正常生产时的温湿度差别较大，造成干燥烘干机脱水能力过强，从而引起气流干燥烘干出口料头时间过长的问题。
(5)由于气流干燥烘干出口落料器上下温差大，所产生的冷凝水易造成干燥烘干出口叶丝形成湿团。
3、改进措施
3.1滚筒式超级回潮机的改进
(1)在程序上增加热风控制器，在硬件上增加薄膜阀，实现热风温度的自动控制，且稳定可调，从而保证叶丝出口温度的稳定。
(2)在蒸汽管路上加装疏水阀，以消除凝结水对雾化水的影响。
(3)在水汽混合喷嘴上加装“定向雾化”装置，以提高叶丝的吸湿效果。通过观察发现，增湿水雾化效果非常好，但雾化后的水颗粒较小，呈漂浮半球状，并且很快被循环风抽走，仅有少量的水分被叶丝吸收。为此，在加水喷嘴上安装定向喷吹帽，使雾化后的水雾经短暂存留后，通过6个孔定向喷吹到叶丝上，保证了叶丝的吸湿效果，达到了出口叶丝含水率均匀稳定的目的。
(4)对于不同牌号的来料，在程序中设置不同的加水上限，以消除瞬间来料水分波动处理反应过激的问题。经过多次生产观察发现，来料水分有瞬间冲高的现象，如果此时自动跟踪，会出现加水过量的问题。为此，在来料水分有瞬间冲高时，采用设置加水上限的方法进行“消峰”，有效稳定了加水流量。
3.2叶丝高速气流膨胀干燥烘干机的改进
(1)水分仪的合理定位：原设备水分仪的安装位置在出口振槽上方，经过观察发现，此位置物料受振槽振荡对水分仪的准确测量造成了较大影响。为此，将水分仪检测点移至振槽后的皮带输送机上，并重新进行了调校。
(2)蒸汽管路上加装冷凝水排放装置：在气流干燥烘干设备中，松散蒸汽和加湿蒸汽是直接和物料接触的，由此产生的蒸汽冷凝水对来料含水率有较大影响。为此，在原有冷凝水排放管路的基础上又增加了旁路系统，以增强疏水能力，保证蒸汽质量的稳定。
(3)料头及过程处理：经过观察分析发现，不同卷烟牌号的叶丝在相同的干燥烘干条件下，出口叶丝含水率的曲线差别很大。因此，对不同卷烟牌号的叶丝选择相应的控制参数，是解决气流干燥烘干机出口叶丝含水率不稳定的关键因素。经试验和验证，确定了影响出口叶丝含水率的3个关键参数：预热模拟水流量、水分仪参与控制前排潮风门开度、水分仪参与控制时的PID参数。通过对比试验发现，合理设置预热模拟水流量可增加干燥烘干机内湿度，减少干头时间；合理设置水分仪参与控制前排潮风门开度，可有效消除料头水分上冲的现象；合理设置水分仪参与控制时的PID参数，可保证生产过程中叶丝含水率的稳定。
(4)在落料器下部加装加热装置，以减少料头湿叶丝团的出现。在设备预热时，热风通过落料器上方直接进入循环，下部并未被加热，造成落料器上下部存在一定的温差。生产时当高温物料从上部落到下部时，较大的温差会导致物料回潮，俗称“出汗”，从而产生湿团，这种现象在冬季尤为明显。为解决这个问题，在落料器下部加装了一套加热装置，并通过程序，控制其在预热时打开、正常生产时关闭，有效解决了料头湿叶丝团的产生问题。
4改进前后效果对比分析
4.1改进前后超级回潮出口叶丝含水率对比
随机抽取改进前后的10批次物料，将超级回潮出口叶丝含水率指标对比（见表1）。由表1可以看出，与改进前相比，改进后超级回潮出口物料含水率标准偏差降低了0.21%．出口物料含水率Cpk值提高了0.81。根据所统计的数据，改进后回潮出口物料含水率标准允差均控制在±0.5%范围以内。
4.2改进前后气流干燥烘干出口叶丝含水率对比分析
表2为改进前后气流干燥烘干出口叶丝含水率指标对比。由表2可以看出，改进后气流干燥烘干出口叶丝含水率标准偏差平均值达到0.13%．较改进前降低了0.12%，完全满足《卷烟工艺规范》低于0.17%的要求;出口叶丝含水率Cpk值平均值达到1.26，较改进前提高了0.77，且干燥烘干出口料头时间小于3min。由此说明，干燥烘干出口叶丝含水率达到了受控状态，其中有部分批次的出口叶丝含水率Cpk值超过1.33，达到了过程控制能力充分的状态。
5结语
(1)改进后的回潮出口叶丝含水率及气流干燥烘干出口叶丝含水率的各项指标均达到了所制定的预期改进目标。
(2)在对此类“回潮+干燥烘干”工艺配置的技术改进中，首先要解决回潮过程的问题，使回潮效果达到下一工序干燥烘干工艺要求且稳定后，再进行干燥烘干工序的改进和调整，这样会达到事半功倍的效果。
