增设组合式蒸汽喷嘴 改进KAS加料机功

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1、增设组合式蒸汽喷嘴 改进KAS加料机功效【摘 要】本文针对九十年代引进的德国虹尼公司的KAS加料机，分析了该机加温蒸汽管路、 工艺性能的不足，介绍了自行设计制作的扁平广角组合喷嘴的技术特点及增置于蒸汽管口的作 用。该项改进在满足同样的工艺参数条件下，叶片吸收料液均匀性趋好，筒壁上叶片粘结明显减 少，辅以蒸汽压力可视化的调节改进功能，增强了蒸汽的效能。【关键词】片烟 回潮加料 组合喷嘴 扁平广角喷射 效能1. 前言1.1KAS加料机设备介绍目前，制丝叶片加料工艺在各个烟厂得到广泛的应用。蒸汽加温和液料混合加料采用蒸汽雾 化喷射的方式在叶片加料机上应用也比较广泛。在高扬公司引进德国虹尼的制丝线上，

2、叶片加料 机蒸汽加热采用的是直管口蒸汽喷射加热方式，它的喷汽口处于进料口的下方，对振动输送机输 送进入加料筒内的叶片进行蒸汽加热。筒体按逆时针方向以13转/分钟左右的速度转动，叶片 由筒体安装的6等分排列的直径 16 m、长14 0mm的挂钉提起，逆时针转至1点2点之 间位置向下坠落，这时由安装在进料口上方一侧的液料、蒸汽混合喷嘴对叶片进行定量施加料液， 叶片在筒体此区域内被称之为加料区。加料机筒体与出料处倾斜3度角，筒体的转动使叶片随之进入增温区和混合平衡区。筒体的 出料处上方安有一台排湿、排潮风机，抽吸筒体舱内加温蒸汽、受热叶片散发的热气而排放于室 外。随之，叶片在筒体的旋转惯性状态下垂落

3、出简体之外，此时叶片完成了整个加料回潮的加工 过程。图1改进前加料机视图1.2加料机加热蒸汽现状分析1.2. 1加料机的加热蒸汽是管口直线形广角喷射，如图1所示，叶片更多的是在含有较大水 珠状液滴的蒸汽喷射情况下加热加温，即无喷嘴管口直线形喷射蒸汽压力处于0. 3Mpa以下 时，管口产生挂滴水珠现象。由于喷嘴蒸汽对叶片的辐射面较小，形成大片状叶片受热不均匀， 吸收水分不充足，而小叶片吸收水分过多过湿，产生了增温加料加工过程中的叶片粘结在加料筒 的筒壁上，随着筒体的旋转，不断地有粘在筒壁上的湿叶片脱落，形成了部分的加料叶片含水率超标和不均匀，影响了叶片加料回潮的质量。由于加料机的蒸汽加热无单独调

4、压控制系统，无独立蒸汽施加显示工作蒸汽压力可视表具， 操作人员只能凭感觉来操作工作蒸汽压力供汽量，进行蒸汽加热叶片温度的控制，由此产生了叶 片加料回潮机叶片温度控制波动性大的状况。1.2.2由于加料机的蒸汽加热是直口轴线方向的广角喷孔喷射，大口径蒸汽喷口，在生产时 为减少喷孔喷射液滴水状况，降低湿叶片的产生，往往采用加大蒸汽施加量和提高蒸汽压力的操 作方法。由此产生了蒸汽的冲击力与筒体的轴线方向直射的形态，在强大的蒸汽助推力作用下把 进入加料区的叶片瞬时间推出了加料区，造成了叶片在加料区内接受料液喷洒的时间减少，产生 了部分叶片在加料过程中少受液和受液不均的现状。1.2.3加料机的蒸汽加热喷口

5、与筒体轴线形成的轴线喷射，如图1所示，使高压力的蒸汽喷 射加热产生大量蒸汽，蒸汽随着物流方向的流动所形成的热气流被筒体出料处的排湿、排潮风机 抽吸，这部分的高温汽源被迅速排出筒外，造成蒸汽热量的浪费。由于蒸汽加热直口轴线状态下的喷射加快了叶片物料和气体流动的速度，致使叶片物料在筒 体内的增温受热时间被减少，叶片回潮的柔软性、叶片加料的均匀性差。2. 加料混合蒸汽操作控制存在的问题分析2. 1在高扬公司引进设备KAS加料机中，液料混合喷嘴的蒸汽施加压力控制与加热控制同样 存在缺少可视流量压力的显示表，操作人员只能凭经验开启蒸汽阀，进行叶片的加液蒸汽喷射雾 化量的控制，如图2所示。加液料混合蒸汽控

6、制存在的问题直接影响叶片的加料质量，过湿叶片粘结筒体的现象比较严 重。因此，直接影响了叶片加料、加液的产品质量，同时叶片水分控制方面不均匀的问题也较为 突出，直接影响了加料回潮工艺改变叶片内在质量的效果。耗 * N!0I i 卜机蒸汽加热控制原理图图2 加料3. 加热喷嘴的选型和技术改进分析3. 1加料机筒体内的加热蒸汽输出喷口处于进料处的左下端，在不采用较大的管件和部件的改 动下，在这个位置安装加热喷嘴，是这次技术改进的要点。采用普通的喷嘴都能实现蒸汽加热，使蒸汽达到雾化的状态，但克服不了喷嘴喷射方式与物 料轴线同向直射，克服不了蒸汽喷射方式对物料形成轴线向前的助推力状态。图3普通喷嘴直线广

7、角喷射示意图如图3所示，直圆柱形喷嘴形成喷雾的广角度，呈圆锥形、直射的状态，施加蒸汽时对加料 叶片仍存在向前推进的作用，气体在筒内与物料产生顺流的形式，没有克服传统机台蒸汽加热施 加中存在的弊端。3.2通过美国喷雾系统公司(Spraying Systems Co.)资料图片上了解得 到FloodJet喷雾喷嘴的特点，它能产生中等冲力的广角扇形喷雾形状，喷出的液雾分布 均匀，中等液滴大小。喷雾喷嘴扇形喷雾是利用一个椭圆形喷嘴口和一个导流面相切的圆形喷嘴口而形成的，如图 4所示。喷嘴喷雾形状通常产生边缘逐渐变尖的喷雾形状，这种结构有助于在多喷嘴集管的相邻 喷嘴之间形成叠加效果，由此产生了整个喷雾断

8、面上是均匀的雾化汽态。图4扁平广角喷雾喷嘴及扁平喷嘴雾化示意图喷雾液滴大小(雾化)的形成除了喷雾所用特定物质的影响以外，影响液滴大小的三个主要 原因是：喷嘴类型和流量、喷射压力以及喷雾形状。一般来说在各喷雾类型中，流量小产生液滴 细少，流量大则生成液滴粗多。因此，我们设计、试制加料机加热蒸汽的组合喷嘴有了改变机台 原有上述缺陷的途径。3.3扁平广角扇形喷雾喷嘴的技术设计与改进实施扁平广角扇形喷雾形状的喷嘴有如下特点：它的喷射方向与流体的轴线方向成垂直形态，它 的喷射雾化边缘两边尖的形态有助于多喷嘴组合的特点，对改变加料机的原蒸汽加热辐射方向和 形态有着特定的作用。设计扁平广角扇形喷雾形状的组合

9、喷嘴能延长加料机的增温，加热叶片在加料区域内有充分吸收液料的时间，从而可以提高叶片加料质量。3. 4改进实施中，根据加料机加热蒸汽的入口在离振动输送槽口下端170mm、偏离输送物 料槽口中心1 10 mm距离，如图5所示。针对加料机物料输送以振动方式进入加料筒，物料的 输送比较均匀成水平直线垂落进入筒体内的特点，在这位置施加一组广角扇形喷雾喷嘴，利用扁 平喷流的方式，设计了一个加热蒸汽喷嘴组合构件，安装在原机台的加热管口上。采用自行设计 的扁平喷流广角扇形喷雾喷嘴，在加热蒸汽喷嘴组合构件上按喷射方向不同，与进入筒体的物料 形成交错喷射受热。图5增设组合式扁平广角喷雾喷嘴位置示意图3. 5改进实

10、施中按照物料进入筒体的流向与物料在筒体内逆时针方向的流动规律，设计了一组 2个喷嘴，喷嘴的角度与轴线成7 5度，一个喷嘴的喷射方向是当物料进入筒内时与蒸汽形成一 个水平位置，起到垂直向上的喷射的作用。另一个喷嘴与物料槽口轴线位置旋转15左右角度， 使2个喷嘴喷射时形成喷射边缘相接的形状。雾状气流形成了叠加。达到了叶片进入加料区域叶 片直接、充分感受蒸汽受热状态，如图6所示。根据广角扇形喷雾喷嘴的特点，组合成不同位置 与不同角度位置的喷雾喷射，克服叶片受到加热蒸汽物料与筒体轴线顺流方向的冲击现象，使叶 片在加料区域内接受加液的时间产生延长，叶片在加料区内能充分有效被蒸汽加热增温，较均匀 地吸收雾

11、状化料液的喷射。图6改进喷嘴喷射位置与角度示意图3. 6改进实施中把右侧一个广角扇形喷雾喷嘴以轴线方向旋转15角度进行蒸汽的加热，如 图7(a) (b)所示。当物料持续进筒内，筒体以每分钟1013转/分逆时针方向运转， 筒体底端堆积的物料被筒内壁的排钉连续重复的提起时，这个加热喷嘴又起到对叶片喷射加温作 用。这时加料液的混合喷嘴针对坠落的叶片物料进行喷射施加料液，使叶片在松散的状态下充分 地吸收液料，加液后的大小叶片循感序渐进地在筒体的增温区受热、混合区平衡混合使得加料回 潮机的满足工艺需求的性能明显提高。图7(a)蒸汽喷射示意图(b)改进组合扁平喷嘴喷射示意图3. 7改进实施中根据蒸汽施加机

12、台缺少操作表具的指示功能，在加料机的加温蒸汽和混合喷嘴 蒸汽管道上分别安装了自己设计的管道表具联接装置如图8所示，采用了0. 6Mpa小刻度的 蒸汽压力表。提供操作人员在施加蒸汽量时可视性的操作，参照可视性的操作温度控制，加料加热的叶片温度波动现象得到了有效的控制。图8增设可视操作压力表示意图4. 增设组合式蒸汽喷嘴，实施可视性操作，完善设备性能保障4. 1扁平广角扇形喷雾喷嘴它是垂直与水平喷射，改变了传统喷嘴水平位置与物料同向一轴向 直线喷射的方式，如图9图10所示。扁平广角扇形喷雾喷嘴的喷射方向与物料形成垂直方向的 喷射，减少喷射引起的物料向轴线方向的推动。由于蒸汽加热喷雾喷嘴的形式的改变

13、，起到延长 了物料在筒内加料区域的停留时间，2组扁平广角扇形喷雾喷嘴的合理使用，细雾化的蒸汽的施 加，提高了加料机筒体内叶片增温受热的均匀性，提高了叶片回潮受热的质量。4.2混合加料蒸汽与加热蒸汽的供汽量的有效控制，提高了加汽、加液的质量，起到了减少筒 壁粘叶量，水分过大、过湿叶片状态得到了有效的控制。图10改进组合扁平喷嘴喷射示意图4. 3加料机增设组合扁平广角扇形喷雾喷嘴，进行了多次的试验和工艺的测检，在生产线2 4 0 0Kg/h额定生产中，施加0. 3Mpa蒸汽压力下，蒸汽加热2组扁平广角扇形喷雾喷嘴 的增设，采用（P 2mm喷孔口径，满足了加料机叶片加热温度5 0 + 5T的工艺标准

14、要求，加 热蒸汽量的减少，而蒸汽辐射面的增加、与叶片直接接触面的增加，提高了叶片的受热面，使蒸 汽的热效能得到充分的发挥，这一蒸汽喷嘴的改进同时节约了蒸汽供用量，起到了增温节能的作 用。4. 4可视操作的蒸汽压力表在生产中使用，提供了操作人员在施加蒸汽与液料混合喷射方面的 可操作性控制可视量、能的作用。使混合喷嘴施加液料时，根据不同粘度的液料施加不同的蒸汽 产生最佳的喷射雾化状态。在我高扬公司与日本JT公司协作加工生产七星卷烟时，七星烟在制丝生产中叶片的液料蒸 汽施加压力设定为0. 0 5Mpa的蒸汽，才能满足七星加料的工艺要求。有了表具的可视性操 作方能达到了日本方面的定量要求，同时也满足了

15、日本丁公司在高扬公司协作生产七星卷烟制 丝叶片加料的蒸汽加热、加料的低能量、低温均衡控制的制丝加工工艺要求。4. 5扁平广角扇形喷雾喷嘴的研制效果比较明显，此次混合喷嘴的蒸汽可视操作表具管道结构 的改进。提高了加料回潮蒸汽加热的雾化程度，改变了蒸汽加热喷射的方向。叶片在加料润叶回 潮加工中达到了加料、增温、混合平衡的工艺质量要求。细化了混合喷嘴蒸汽可控制量的操作设 备保证，减轻了加料机在加料润叶回潮生产中产生的过湿叶片的状况。4.5. 1下面是过湿叶片改进前后比对表一：改进前润叶加料回潮生产中产生的过湿叶片的百分比偏高项目 投料量（kg）加料回潮机湿叶片（kg）百分比2002 年 6 月份 1

16、24920 197.0 0.160注：湿叶片已换算为标准水分。表二：改进后加料润叶回潮生产中产生的过湿叶片的百分比降低项目 投料量（kg）2003 年 9 月份960002003 年 10 月份 62760平均 158760加料回潮机湿叶片（kg）86.259.0145.2百分比0.0890.0940.09注：湿叶片已换算为标准水分。5. 结论在高扬公司KAS加料机增设组合式蒸汽喷嘴、改进KAS加料机的功效的改进工作中，设 计采用扁平广角扇形喷雾组合喷嘴对叶片的蒸汽增温，延长了叶片受液、受热时间方面，在提高 叶片受热、吸收料液的均匀性方面均起到了良好的效果，改变了原叶片加料回潮机喷嘴施加蒸汽 加热的现象。从而减少了加料回潮产生的过湿叶片，完善了叶片加料回潮加工生产中设备保障工 艺质量的机台有效性能。扁平广角扇形喷雾喷嘴组合设计，改变了烟草行业制丝设备上传统喷嘴直线喷射的方式，扁 平广角扇形喷雾组合喷嘴在叶片加料回潮机上长期使用取得了良好的效果。新型的喷嘴喷射方式 首次使用于烟草叶片的加料加工生产线上，起到了新技术的应用和推动作用。