淺析國內(nèi)與國外在線膨脹煙絲技術(shù).doc

淺談國內(nèi)外在線膨脹煙絲技術(shù)20世紀(jì)中葉以來，隨著人們對健康的日益重視，提高吸煙的安全性已成為煙草工業(yè)的共識。世界煙草行業(yè)也從那時開始朝著低消耗、低焦油、低成本、高品位、高效益的方向發(fā)展。尤其是進入二十一世紀(jì)后，中國煙草行業(yè)更臨進入WTO后世界同行業(yè)的競爭壓力，更迫切地要求中國煙草產(chǎn)品符合上述要求，而對于在線膨脹煙絲技術(shù)的研究和運用就顯得尤為重要。煙絲主要由葉絲和梗絲構(gòu)成，制絲線也主要是由葉絲線和梗絲線等組成，制絲線的工藝性能的好壞，直接影響卷煙的內(nèi)在質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟效益。所以，各企業(yè)都十分重視其制絲線的技術(shù)改造，回顧我國煙草行業(yè)“八五”、“九五”和“十五”技改的發(fā)展過程， 不難看出，廣大的科技人員已把在線膨脹技術(shù)做為十分重要的課題討論。卷煙生產(chǎn)中通常把葉絲和梗絲在線連續(xù)膨脹生產(chǎn)過程叫做在線膨脹技術(shù)，現(xiàn)在具有代表性的如DICKINSON的STS梗絲膨化干燥機和HXD葉絲在線膨脹機等，它們都是以水為膨脹介質(zhì)膨脹煙絲。煙梗和葉片它們都具有完全不同的物理特性，煙梗是十分堅固，含大量的木質(zhì)纖維，它負責(zé)向葉中輸送水分和給養(yǎng)，而葉片是光合作用的產(chǎn)物，其表層有許多的小孔，用以有效地吸收二氧化碳，與煙梗不同，葉片是不能夠保持較高的水分（35%MC）。由于不同的特性，用于膨脹梗絲和葉絲的方法是不一樣的,但膨脹的機理是完全相同的，就是使梗絲和葉絲纖維細胞中的水分急劇氣化，達到體積膨脹的目的。梗絲比較容易含有很高的水分（最高可達50%以上），采用什么方式讓其纖維細胞中水分快速氣化是最關(guān)鍵的技術(shù)。我國目前制絲線普遍使用的基本有兩種方式：第一、 HAUNI的HT（加溫加濕隧道）式，高濕的梗絲在常壓下進入HT后，飽和蒸汽通過輸送槽周圍的小孔向梗絲噴射加溫，使梗絲快速加熱使其纖維細胞中的水分快速蒸發(fā)膨脹而后干燥定型。第二、 COMAS膨脹塔式，高濕的梗絲在定量蒸汽流的作用下，吹入文氏管管內(nèi)通過快速加溫、加壓后，突然噴出釋放到低壓區(qū)域，使梗絲纖維細胞中的水分驟然汽化，迅速達到體積膨脹的目的，并迅速干燥定型。 可以清楚看到上述方法所帶來的效果差異，前者梗絲的膨脹率只有30%左右，后者梗絲的膨化率一般都在50%以上。雖然COMAS膨化搭存在著許多問題，但將文氏管運用到膨脹梗絲上面是最有效、最簡單可靠的一種裝置。常州市智思公司科技人員早就看到了這一點，于1998年就設(shè)計研制成功了SH83型系列閃蒸式梗絲膨化裝置，獨創(chuàng)了用SH8型閃蒸式梗絲膨化裝置改造COMAS式膨化塔，99年10月在長春卷煙廠通過國家科教司和煙草專座賣局組織的鑒定驗收。根本解決了原膨化塔存在的工藝流量達不到、工藝條件要求嚴、維護困難等缺陷，幾年來該公司的SH8系列化產(chǎn)品已在幾十家卷煙廠廣泛使用，SH8型閃蒸式梗絲膨化裝置主要由梗絲膨脹，流化干燥和梗絲風(fēng)選三臺設(shè)備組成。它們分別完成各自的任務(wù)，梗絲膨脹利用文氏管技術(shù)使梗絲達到最佳的膨脹效果，流化干燥采用流態(tài)化過程快速干燥膨脹后的梗絲使之定型。梗絲風(fēng)選使梗絲純凈。 近一段時間經(jīng)幾十家卷煙制絲線專家觀察比較南京、徐州卷煙廠制絲線原裝進口的STS和常州智思公司獨立研制SH8型這套設(shè)備后認為，后者的各項性能指標(biāo)不比DICKINSON STS差。（見后附表一）首先：STS梗絲膨化設(shè)備主要關(guān)鍵技術(shù)同樣也是文氏管。但SH8型設(shè)備所使用的文氏管是在使用國產(chǎn)各種梗絲并在多種工況試驗下設(shè)計制作的，該膨化裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、運動機件少、可靠性高、制造成本低，易于推廣。 第二：SH8型流化干燥機各方面性能優(yōu)于STS的流化干燥機。SH8型閃蒸梗絲膨脹配套的流化干燥機三個區(qū)的熱交換器安裝流化床外部，熱風(fēng)經(jīng)過熱交換器后再由風(fēng)機把熱風(fēng)經(jīng)均風(fēng)道吹向流化床孔板，這種設(shè)計的優(yōu)點，風(fēng)溫均勻，干燥后的梗絲均勻性也較好，并且熱交換器外置，其維護維修也方便。STS流化干燥機的熱交換器安置在流化床內(nèi)的底部，流化床網(wǎng)板與熱交換器平面平行布置，風(fēng)機將風(fēng)經(jīng)均風(fēng)道吹向熱交換器，加熱后的熱風(fēng)再吹向孔板烘干梗絲。這種設(shè)計存在2種不足：首先，熱交換器表面存在溫差，風(fēng)經(jīng)其加熱后同樣也存在溫差，烘干梗絲的均勻性相對較差。其二，物料在孔板上流化態(tài)運動，也有小的重灰塵經(jīng)孔板落到熱交換器上，對于熱交換器清掃維護較為困難。STS的流化床孔板要求每班折下清洗，因其孔板直徑很小，極易被物料堵孔，維護工作繁重。而熱交換外部設(shè)置就不存在這些問題。 STS干燥后的梗絲直接進入梗絲風(fēng)選，梗絲經(jīng)落料器后再進行水分控制，而SH8型流化干燥機干燥后的梗絲先經(jīng)振槽輸送的同時檢測控制水分，再送入梗絲風(fēng)選，這種工藝流程利于梗絲水分的控制。 第三：性能價格相比具有很大優(yōu)勢。例如：SH8型用于5000/h制絲線梗絲膨脹干燥設(shè)備國家煙草專賣局定價200多萬元，而進口STS價格是它的4倍。為了提高SH8型閃蒸膨化干燥設(shè)備的可靠性，設(shè)備上使用的各種汽、氣等閥門及檢測元器件均選用國外著名企業(yè)產(chǎn)品。 所以常州市智思機械制造有限公司SH8型閃蒸梗絲膨化干燥設(shè)備具有一定的優(yōu)勢，十分適合制絲技術(shù)改造。 前面較詳細敘述國內(nèi)外最先進梗絲膨脹技術(shù)，可否將這一技術(shù)運用到葉絲在線膨脹干燥呢？答案是否定的！我們已經(jīng)知道梗絲和葉絲之間存在不同的物理特性，不能達到理想的膨脹效果。這是由于水蒸氣從葉絲多孔纖維組織中脫出的速度和水蒸氣在其中產(chǎn)生的速度差不多，細胞組織內(nèi)外形成不了足夠的壓差，所以膨脹效果不好。另外，從強度方面，文氏管對葉絲的造碎是十分明顯的。上世紀(jì)20年代后，英國、瑞典學(xué)者通過研究發(fā)展一項新技術(shù)過熱蒸汽干燥，它是指利用過熱蒸氣直接與被干物料接觸而去除水分的一種干燥方式。與傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥相比，過熱蒸氣干燥的水蒸氣作為干燥介質(zhì)，干燥后的蒸氣可循環(huán)使用，進而熱效率高。過熱蒸氣的傳熱系數(shù)大，干燥效率高，有時可達90%。另外，此干燥法對環(huán)境無污染、無起火、爆炸危險，非常利于用于烘干木材、煤炭、紙張、牧草等易燃物料。將過熱蒸氣干燥技術(shù)用于在線膨脹干燥葉絲是否可行，DICKINSON公司早我們幾年在這方面做了大量的研究試驗，得出的結(jié)論是肯定的。膨脹葉絲的過程中充分利用了過熱蒸氣具有熱焓高、比熱容大、傳熱系數(shù)大、干燥速度快的特性，另外對于多孔物料的干燥速率，過熱蒸氣所能達到的速度最快。這樣就可使多孔的葉絲內(nèi)部組織細胞內(nèi)外形成壓差，達到膨脹葉絲的目的，而且壓差越大膨脹率越大。也就意味著，人們可以通過調(diào)節(jié)葉絲的含水率和干燥介質(zhì)過熱蒸氣的溫度，來調(diào)節(jié)葉絲的蒸發(fā)速率，獲得不同膨脹率的葉絲。為了填補國內(nèi)無人研制過熱蒸氣膨脹干燥葉絲設(shè)備的空白，1999年5月常州市智思機械制造有限公司科技人員設(shè)計了一套符合國情的新一代葉絲在線膨脹干燥機，在國家煙草科教司和合肥卷煙廠的大力支持下，2000年10月首臺SH9型葉絲在線高速膨脹干燥機在合肥卷煙廠制絲線安裝并開始調(diào)試，這也是國內(nèi)制絲線首家使用過熱蒸汽膨脹葉絲的設(shè)備?？茖W(xué)試驗并不是一帆風(fēng)順的，2000年11月一投料我們就遇到許多難,葉絲結(jié)團較多，水分控制不佳（3%）,葉絲的膨脹效果不太理想等。為了克服解決這些問題，常州智思公司和合肥卷煙廠有關(guān)人員做了大量的努力，邊改邊試，再改再試，反反復(fù)復(fù)十幾次，終于在2001年6月根本解決了這些問題。葉絲水分控制達到了世界領(lǐng)先水平（0.5%），恰好，2001年10月徐州卷煙廠進口DICKINSON的HXD也投入運行。此后的一些時間里幾十家卷煙廠有關(guān)人員都分別實地多次考察了進口的HXD和常州智思公司的SH9型葉絲在線膨脹干燥設(shè)備的使用情況、各項性能指標(biāo)，對首臺國產(chǎn)此類設(shè)備給予了肯定和贊揚。最新一臺配套6000kg/h制絲線SH93型葉絲高速膨脹機已在合肥新制絲線安裝完畢，7月底正式調(diào)試。延吉、南寧等卷煙廠首先選中了這套設(shè)備，并于2002年內(nèi)定成整機交驗。利用過熱蒸氣膨脹干燥葉絲，我們總結(jié)有如下幾個很突出的優(yōu)點：（注：下述各項同指標(biāo)均從烤煙試驗取得。）詳見附錄二用戶使用驗證報告1、 膨化效果好（葉絲膨脹率達20%33