The Application Research of Bilateral Alternating Air Inlet Technology in Tobacco Sheets Redrying Equipment
王林宝① WANG Lin-bao；杜孟伊① DU Meng-yi；张望兴② ZHANG Wang-xing
（①云南昆船烟草设备有限公司，昆明 650236；②福建省三明金叶复烤公司，三明 365001）
（①Yunnan Kunming Shipbuilding Tobacco Equipment Co.，Ltd.，Kunming 650236，China；
②Fujian Sanming Jinye Redrying Co.，Ltd.，Sanming 365001，China）
摘要：为了提高烟片复烤过程中的复烤均匀性，满足复烤过程中水分偏差的要求，实现对烟片的均质化加工，烟片复烤设备采用双侧交替进风技术。结合某企业对昆船公司的双侧交替进风烟片复烤设备的应用验证，基于实际检测数据，结果表明，采用双侧交替进风方式对烟片复烤的左右水分偏差改善明显，出料含水率标准偏差降低了；操控性及稳定性较以往设备有大幅度的提高。
Abstract: In order to improve the uniformity of redrying in the redrying process of tobacco sheets, meet the requirements of moisture deviation during redrying and realize the homogenization processing of tobacco sheets, the redrying equipment of tobacco sheets adopts bilateral alternating air inlet technology. Combined with the application verification of a company's bilateral alternating inlet smoke sheet redrying equipment of Kunming Shipbuilding Co., based on the actual test data, the results show that the bilateral alternate air inlet method improves the left and right water deviation of the redrying of the tobacco sheet obviously, the standard deviation of moisture content of the material is reduced; the handling and stability are greatly improved compared with the previous equipment.
关键词：双侧交替进风；均质化加工；烟片复烤设备
Key words: bilateral alternating inlet；homogenization processing；tobacco sheets redrying equipment
中图分类号：S612 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）26-0145-04
0 引言
在烟草行业中，烟片复烤环节是控制成品水分和温度关键工艺环节，对烟片成品质量有也会产生一定影响。设备工作原理以及结构相对复杂，并且涉及到成品关键质量指标。目前打叶复烤生产线上使用的烟片复烤设备均为PROCTOR公司、GARBUIO公司的产品及国内几家生产厂家引进、吸收后设计开发的产品，这些烟片复烤设备均采用单侧进风隧道式的结构。由于隧道宽度一般都大于3.5米，仅采用单侧进风方式，容易引起沿气流加热干燥或回潮隧道宽度方向上的温度以及水分偏差超标，不能满足通过隧道的物料加工均匀性要求。特别是对成品温度和水分偏差要求较高的场合，单侧进风问题成为一大难题，所以对烟片的复烤左右水分均匀性问题进行研究及改进是非常必要的。本文将结合国内第一台采用双侧交替进风隧道式结构的烟片复烤设备，对其性能及指标参数和以往的结构进行比较分析。
1 物理模型
本文所述的双侧交替进风隧道式烟片复烤设备目前已经在某企业付诸实际应用多年，设备稳定性及一致性都得到充分验证。为了对比双侧交替进风和单侧交替进风对复烤性能参数的影响，该某企业还有一台单侧交替进风的烟片复烤设备。
如图1所示为传统的单侧进风烟片复烤设备（图中省略管路和排潮部分，只表示箱体部分）。图2所示为双侧交替进风的烟片复烤设备，整套设备的干燥区共四个区，二区与三区处交替进风方式；回潮区一共三个区，回潮一区和二区采用右侧进风方式，回潮三区采用左侧进风方式，二区与三区处交替进风方式。
2 设备工作原理
干燥区侧箱内饱和蒸汽通过换热器，在循环风机的作用下将进入箱体内的空气加热，然后通过导风网，形成均匀的风速穿过输送网及烟片层后进行循环。烟片经热风加热，水分溢出并被循环热风带走，部分湿空气经排潮系统管路排出，去除烟片的水分，使烟片得以干燥。经干燥、冷却后的烟片进入回潮区，回潮区内设有汽水雾化加湿装置，在循环风机的作用下箱体内高湿度的雾化水颗粒附着在烟片上，并被烟片所吸收，实现烟片的回潮，达到最终复烤工艺所要求的含水率和温度。
图1单侧进风隧道式烟片复烤设备干燥段分为4个干燥区，1个冷却区，3个回潮区，采用下、上进风方式对烟片进行干燥及回潮处理。干燥1、2、3区为下进风方式；干燥4区为上进风方式。回潮1区采用上进风方式；回潮2区采用下进风方式。
图2双侧交替进风隧道式烟片复烤机的干燥部分分为4个干燥区，1个冷却区，3个回潮区，采用下、上进风方式对烟片进行干燥及回潮处理。其中干燥1、2区采用如图3所示的左侧下进风干燥方式；干燥3区采用如图4所示的右侧下进风干燥方式；干燥4区采用如图5所示的右侧上进风干燥方式。
回潮部分由回潮3个区组成。回潮1区采用如图6所示右侧上进风回潮方式，回潮2区如图7所示采用右侧下进风回潮方式，回潮3区如图8所示采用左侧下进风回潮方式。
3 技术核心及实施方案
①干燥段以及回潮段均采用双侧交替进风技术，优化设计双侧交替进风单元的排布以及整体布置，达到适用、简捷、易维护。
②两两功能分区均采用隔帘隔开，并且对隔帘进行结构优化，从根本上解决因进风交替面窜风现象可能引起烟片的温度以及水分波动。
③回潮段优化结构避免挂料，同时减小回潮区内部出现湿团以及水渍烟的可能性，避免成品烟片由于湿团以及水渍烟引起的霉变问题。
④干燥区、冷却区、回潮区风机变频调速，满足风场均匀性的在线调节要求。实现对整机的精细化控制，使调节手段多样化，调节简便易操作。干燥各区以及回潮各区采用独立排潮、独立控制。复烤过程工艺指标得到进一步提升。
⑤对烟片复烤机的主要控制点实施参数化控制，规范了操作规程，便于实现相同批次烟片加工的均质化，有利于改善复烤烟片品质。
4 单侧进风与双侧交替进风烟片复烤设备主要性能指标对比
本文性能分析的数据来源于某企业2012年9月对单侧进风和双侧交替进风的烟片复烤机加工产品质量抽样检验。
4.1 单侧与双侧进风方式时冷却后水分参数分析
对某企业2012年9月加工质量检测数据进行汇总，按日进行统计分析。
①冷却后左右含水率变化趋势分析：单侧进风方式时，左右侧含水率在7.4～10.9%之间变化，其变化的幅度较大，而且标准偏差在0.7%左右，数据的离散程度较大；双侧交替进风方式时，左右含水率在7.8～10.2%范围内波动，其变化幅度与单侧进风方式相比缩小了1.1%，标准偏差在0.5%以内，比单侧进风方式减小了0.2%左右，说明双侧进风方式加工的烟片在冷却后含水率的均匀性优于单侧进风方式。
②冷却后左右含水率极差分析：单侧进风方式冷却后左右含水率极差值在2.3%以内，极差平均值为0.48%，按极差值小于等于1%的指标进行统计，极差合格率为85.71%；双侧交替进风方式冷却后左右含水率极差值在1.8%以内，极差平均值为0.35%，按极差值小于等于1%的指标进行统计，极差合格率为96.45%，双侧交替进风方式冷却后左右含水率极差及极差合格率两项指标均优于单侧进风方式。
③冷却后左右含水率合格率分析：单侧进风方式冷却后含水率合格率波动幅度较大，从73.33%到100%，其平均合格率在91.3%左右；双侧交替进风方式冷却后含水率合格率波动范围在85.71~100%，平均合格率≥93%，说明双侧交替进风方式在保障工艺指标能力上优于单侧进风加工方式。
④某企业在双侧交替进风烟片复烤设备冷却区后，沿输送网带宽度方向往复移动的水分仪采集的水分扫描区间平均值表（8小时，约2.9万个水分数据）见图 9。通过该图看出冷却区物料含水率在输送网带宽度方向上总体的趋势是均匀的。
4.2 单侧与双侧进风方式时物料出口水分参数分析
①从设备出口左中右含水率分析：参照YC/T 146-2010标准及结合某复烤公司地域及烟叶特点，该企业烟片复烤设备出口物料含水率内控指标为11.0～13.0%。单侧进风方式时，设备出口左中右含水率从10.8～13.4%之间变化，含水率标准偏差在0.48%左右；双侧交替进风方式时，设备出口左中右含水率从10.8～12.9%之间变化，含水率标准偏差在0.40%以内。通过对比可以看出，双侧交替进风方式加工的设备出口左中右含水率的波动范围小于单侧进风方式，含水率更接近控制中线12%，含水率数据的离散程度较小，说明双侧交替进风方式加工的烤机出口片烟含水率均匀性优于单侧进风方式。
②从设备出口左中右含水率极差分析：单侧进风方式时，设备出口物料左中右含水率极差值在0~1.5%之间波动，其平均值为0.50%，按极差值小于等于1%的指标统计，其合格率为92.00%；双侧交替进风方式的设备出口物料左中右含水率极差值在0～1.2%之间变化，其平均值为0.38%，按极差值小于等于1%的指标统计，其合格率为98.68%；以上数据表明在同一个时间节点，在设备出口网带宽度方向上，双侧交替进风方式左中右含水率的差异小于单侧进风方式，复烤均匀性优于单侧进风方式。
③从设备出口左中右含水率标准偏差分析：单侧进风时设备出口物料标准偏差在0.19~0.67%之间波动，双侧交替进风时，设备出口物料标准偏差在0.16~0.40%之间波动，以上数据表明在烟片复烤机出口左、中、右三个位置，在时间纬度上，双侧交替进风方式的均匀性优于单侧进风方式。
④从设备出口左中右含水率合格率分析：按某企业内控工艺指标，烟片复烤设备出口含水率在11.0~13.0%，按此标准进行统计，单侧进风方式合格率在83.33~100%间波动，其平均值为98.0%，双侧进风方式合格率在90.00~100%间波动，其平均值在99.0%，以上数据表明双侧进风方式在保障加工工艺指标能力上优于单侧进风方式。
4.3 单侧与双侧进风方式对装箱片烟含水率合格率及标准偏差的分析
①从装箱片烟含水率标准偏差分析：对某企业近两年加工的装箱片烟含水率按月度进行统计分析，双侧交替进风方式标准偏差在0.3%以内，低于单侧进风方式，说明双侧交替进风方式加工的片烟的含水率均匀性比单侧好，由于统计时间跨度较长，说明双侧交替进风技术优势明显，而且稳定可靠。
②从装箱片烟含水率合格率分析：双侧交替进风方式装箱片烟含水率在96.5~98.21%之间，而单侧进风方式合格率在94.0~97.0%之间，双侧进风方式明显高于单侧进风方式，说明双侧交替进风方式在对装箱片烟含水率工艺指标的保障能力是充分的、可靠的。
5 结论
双侧交替进风烟片复烤设备，在延续以往上下交替进风的基础上，采用双侧交替进风的方式对烟片进行复烤处理，使得原单侧进风造成的左、中、右水分偏差得以相互补充、平衡。通过实际数据检测分析，得出以下结论：
①在干燥后左右两侧含水率的变化趋势比单侧进风方式减小了1.1%左右。左右两侧含水率极差也控制在1.8%以内，极差平均值为0.35%，极差合格率由单侧进风方式的85.71%提高为96.45%。标准偏差也由单侧进风方式的0.7%缩小到了0.5%以内。在性能指标和工艺指标能力上有明显优势。
②通过移动的水分仪对设备的实际生产过程采集数据，证明双侧交替进风方式干燥后的烟片，不同的检测点其左中右平均含水率基本保持一致。而且在含水率变化一定区域内，采集点的数据波动也是趋于平稳，验证了设备良好的使用性能。
③在物料出口处左中右含水率变化趋势比单侧进风方式小，而且更接近控制中线12%的指标。左中右含水率极差也控制在1.2%以内，极差平均值为0.3%，极差合格率由单侧进风方式的92%提高为98.68%。标准偏差也由单侧进风方式的0.67%缩小到了0.4%以内。并且出口含水率的平均合格率也提高到了99%以上。
④装箱后烟片含水率的标准偏差≤0.3%，低于单侧进风方式的标准偏差。同时分析结果显示装箱片烟的合格率在96.5~98.21%，而单侧进风方式装箱片烟的合格率在94.0~97.0%，明显高于单侧进风方式。
⑤双侧交替进风解决了复烤过程左右水分不均匀的问题。从调试角度考虑，排除了在设备调试过程中水分均匀性难以调整的难题。从使用角度考虑，确实提高了烟片复烤的均匀性，进一步提高了烟片加工质量。目前投入使用后，所有委托方各工业公司的技术中心与现场技术质量监督人员对该双侧交替进风方式的烟片复烤设备非常满意，给予很高的评价。
双侧交替进风技术在烟片复烤设备上的实际应用验证，收到了很好的效果，通过几年的技术改进，在烟草行业得到充分认可。干燥段进风方式的交替次数也根据需求拓展到2~3次，回潮段的交替次数拓展的1~2次。双侧交替进风技术现已经成为国内烟片复烤设备的首选技术，此技术同样适用于现有传统烟片复烤设备的技术改造。此技术可在烟草行业乃至其它侧进风隧道式干燥、冷却、回潮设备上推广。
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