叶丝滚筒干燥设备工艺性能测试规程

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1、叶丝滚筒干燥设备工艺性能测试规程编制说明的主要内容1 工作简况1.1 任务来源2010年国家烟草专卖局以国烟科201091号文件下达了本标准的制订任务。1.2 项目承担单位、协作单位及主要分工项目承担单位中国烟草总公司郑州烟草研究院负责项目的牵头组织、方案设计、数据分析、工艺验证和标准编制。项目协作单位福建中烟工业有限责任公司、红塔烟草（集团）有限责任公司、厦门烟草工业有限责任公司、中国烟草标准化研究中心协助项目技术方案的试验实施、数据分析、工艺验证和标准编制。1.3 主要工作过程（起草、试验验证、征求意见、送审、报批等环节及项目研讨会等内容）项目组成员根据试验研究结果于2011年6月形成了叶

2、丝滚筒干燥设备工艺性能测试规程（初稿），并将初稿发至郑州烟草研究院相关专业科研人员，以及中国烟草标准化研究中心和企业相关专家进行研究讨论，同时按照初稿确定的测试方法选取不同的测试工况进行工艺验证试验。项目组成员根据初稿的专家反馈意见和验证结果进行分析讨论，对初稿进行了修改完善，于2011年8月形成了叶丝滚筒干燥设备工艺性能测试规程（讨论稿），采用内部讨论、咨询、邮件等多种形式与行业相关专家进行了交流沟通、研讨。针对修改后的讨论稿，于2011年8月中旬在云南玉溪召开了专题研讨会，与会专家和项目组成员一致认为，叶丝滚筒干燥设备工艺性能测试规程（讨论稿）内容较多需进行精简，以提高标准的可操作性和适应

3、性，并对标准讨论稿的文本进行了认真仔细的修改。经过反复的交流讨论和修改，2011年9月形成了叶丝滚筒干燥设备工艺性能测试规程（征求意见稿）、叶丝滚筒干燥设备工艺性能测试规程标准项目试验技术报告以及编制说明等三份材料，并将三份材料分别发送到行业相关单位征求意见。1.4 标准主要起草人及其所做的工作等表1 项目主要参加人员及分工姓 名工作单位职 称分工李善莲郑州烟草研究院工程师项目负责人陈良元郑州烟草研究院研究员技术指导、组织协调堵劲松郑州烟草研究院研究员测试分析与标准编写邓国栋郑州烟草研究院工程师测试分析与标准编写李斌郑州烟草研究院副研测试分析与标准编写朱文魁郑州烟草研究院工程师测试分析与标准编

4、写李栋郑州烟草研究院高工测试分析与标准编写张勍郑州烟草研究院工程师测试分析与标准编写李跃锋福建中烟工业公司高工方案实施、组织协调李清华福建中烟工业公司工程师方案实施、组织协调江加森福建中烟工业公司工程师测试分析与标准编写李华杰福建中烟工业公司助工测试分析与标准编写曾强福建中烟工业公司工程师测试分析与标准编写洪伟龄福建中烟工业公司高工测试分析与标准编写张炜福建中烟工业公司工程师测试分析与标准编写舒芳誉厦门烟草工业公司高工测试分析与标准编写赵云川红塔烟草集团公司工程师测试分析与标准编写谭国治红塔烟草集团公司工程师测试分析与标准编写陈冉红塔烟草集团公司助工测试分析与标准编写2 相关领域的国、内外标准

5、研究和制修订情况为了学习和借鉴国内、外的相关标准，通过文献联机检索、网上搜索、与专家交流等方式收集了以下国内外的相关标准：1 AICHE Equipment Testing procedure: Continuous Direct Heat Rotary Dryers。该项标准从热质平衡出发规定了无筒壁蒸汽的滚筒干燥设备工艺性能测试与分析方法，与本标准项目的相关性较大，为本标准的制订提供了很好的参考。2 BEE CODE，DRYERS。该项标准主要规定了热风干燥设备热效率的测试与分析方法，对本标准项目设备热效率的测试提供了参考。3 ISO 11520-1 Agricultural grain

6、driers-Determination of drying performance. Part 1: General。4 ISO 11520-2 Agricultural grain driers-Determination of drying performance. Part 2: Additional procedures and crop-specific requirements。5 GB/T21163.1-2007 (ISO 11520-1) 农业谷物干燥机干燥性能的测定 第1部分 总则。6 GB/T21163.2-2007 (ISO 11520-2) 农业谷物干燥机干燥性能的测

7、定 第2部分 附加测定规程和特定谷物要求。上述四项标准对干燥设备的产量、停留时间、进料含水率、蒸发脱水速率、耗电量、耗热量等指标的测试进行了相关规定。7 GBT 6970-1986，粮食干燥机试验方法。8 GB 8876-1988，粮食干燥机技术条件。9 DB44T 219-2005，农产品干燥设备 试验鉴定规范。上述三项标准对粮食干燥机的相关性能指标的试验方法进行了规定，该项标准的测试指标包括处理量、干燥周期、燃料消耗量、干燥不均匀度、热风温度湿度、风量风压、噪声、粉尘等。10 YC/T66-1996 SH11-18.SH111-112型管式烘丝机。11 YC/T67-1996 SH31.S

8、H33.SH35型管板式烘丝机。12 YC/T68-1996 SH311.SH313型管板式环型烘丝机。13 YC/T69-1996 SH61-68.SH611-618.SH621-624型薄板式烘丝机。上述标准对叶丝滚筒干燥设备的运行调试、加工质量、设备有效作业率等设备验收等方面的指标进行了相关规定。14 国家烟草专卖局颁发，卷烟工艺规范M，四川大学出版社，2003。15 国家烟草专卖局颁发，卷烟工艺测试与分析大纲M，中央文献出版社，2004。上述两本专著中对叶丝滚筒干燥工序加工质量要求和技术要点进行了规范和测试。在本标准的制订过程中参照了AICHE、BEE等标准中的相关测试方法，并结合叶丝

9、滚筒干燥设备的差异，进行了针对性的分析和研究来建立本标准。3 标准编制原则及主要内容确定的依据3.1 标准适用范围本标准规定了叶丝滚筒干燥设备工艺性能的测试指标和测试方法，适用于叶丝滚筒干燥设备工艺性能的测定。3.2 标准编制原则 本标准的编制遵循了科学性、先进性、适用性和可操作性的原则。 （1）科学、先进的原则本标准以工艺加工过程中关注的设备工艺性能为出发点，通过对国内外滚筒干燥技术研究成果的分析，研究确定了叶丝滚筒干燥设备工艺性能的测试指标为烟丝停留时间、滚筒填充率、干燥速度、干燥强度和设备热效率，同时在标准的研究制订过程中参照了国内外的相关标准，吸收了国内外相关标准中的先进要素，因此制订

10、后的本标准具有较好的科学性和先进性。（2）适用、可操作的原则本标准建立的测试与分析方法的数据大部分是目前叶丝滚筒干燥设备中在线采集或通过试验能够较好地获取的，标准中的工艺性能指标对工艺加工过程的分析和研究具有较好参考价值，能够为工艺过程的优化改进、质量控制和技术与设备的创新提供数据支持。3.3标准主要内容确定的依据(如标准主要技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等确定的依据，如相关试验、验证、调研、统计分析情况及数据等)3.3.1 工艺性能指标确定根据对国内外滚筒干燥技术研究的综述和分析，滚筒干燥设备的工艺性能或研究方向主要是两方面，即物料的输送与运动特性和物料与干燥介质之间的传

11、热传质特性。结合叶丝滚筒干燥设备和烟草物料加工的特殊性，同时参照国内外相关标准的制订方法，项目确定将烟丝停留时间、滚筒填充率、干燥速度、干燥强度和设备热效率作为叶丝滚筒干燥设备的工艺性能指标，其测量项目主要包括烟丝、筒壁蒸汽、热风介质等方面的特性参数，如下图1所示。图1 叶丝滚筒干燥设备工艺性能指标与测量参数3.3.2 测试方法与内容采用稳态法进行测试，即设备在稳定运行时（滚筒出口烟丝含水率标准偏差0.17%），测量干燥过程的相关参数与指标，根据系统物料平衡和热量平衡进行计算。测量项目如下：a) 烟丝特性烟丝流量；滚筒入口、出口烟丝温度；滚筒入口、出口烟丝含水率；滚筒入口、出口烟丝自然堆积密度

12、。滚筒持料量。b) 蒸汽特性施加筒壁的蒸汽压力；施加筒壁的蒸汽流量；筒壁蒸汽冷凝水温度。c) 介质特性环境空气温度、相对湿度；工艺热风温度、流量；辅助热风温度、流量；排潮热风温度、相对湿度和流量。3.3.3 测试结果计算方法 本标准项目的测试和结果计算均以加工过程稳态运行为基础，通过系统的物料平衡、热量平衡的分析进行计算。3.3.3.1 烟丝停留时间烟丝停留时间是指烟丝在滚筒内的停留时间，以滚筒内干基烟丝持料量与干基烟丝流量的比值表示，单位为秒，按式（1）计算。（1）式中： t烟丝停留时间，s； H滚筒持料量，kg。 F1烟丝流量，kg/h。 w1、w3分别为滚筒入口和滚筒内转出烟丝的含水率，

13、%。3.3.3.2 滚筒填充率滚筒填充率是指滚筒内烟丝所占堆积体积与滚筒容积的百分比，以%表示，按式（2）计算。（2）式中： f滚筒填充率，%。 D滚筒内径，m。 L滚筒长度，m。 ，烟丝平均自然堆积密度，kg/m3。 、滚筒入口、出口烟丝自然堆积密度，kg/m3。3.3.3.3 干燥速度 单位时间内所去除水分的质量，以kg/h表示，按式（3）计算。（3）式中： W干燥速度，kg/h。 w2滚筒出口烟丝含水率，%。3.3.3.4 干燥强度按筒壁和抄板散热面积计算的单位时间内所去除水分的质量，以干燥速度与散热面积的比值表示，单位为kg/(h.m2)，按式（4）计算。（4）式中： As干燥强度，k

14、g/(h.m2)。A滚筒和抄板的散热面积，m2。3.3.3.5 设备热效率设备热效率是指烟丝干燥脱水和升温所需热量与筒壁蒸汽和热风供给总热量的百分比，以%表示，其计算公式如下。（1）烟丝脱水所需热量烟丝脱水所需热量按式（5）计算。（5）式中： Q1烟丝脱水所需热量，kJ/h。 T3排潮热风温度，。 t1滚筒入口烟丝温度，。（2）烟丝升温所需热量烟丝升温所需热量按式（6）计算。（6）式中： Q2烟丝升温所需热量，kJ/h。 ，干基烟丝流量，kg/h。 cps烟丝的比热容，kJ/(kg.)。 t2滚筒出口烟丝温度，。 F2滚筒出口烟丝流量，kg/h。（3）筒壁蒸汽供给热量筒壁蒸汽提供热量按式（7）

15、计算。（7）式中： Qn筒壁蒸汽提供热量，kJ/h。 Fs施加筒壁的蒸汽流量，kg/h。 蒸汽汽化潜热，kJ/kg。 Hs1、Hs2施加筒壁蒸汽温度和蒸汽冷凝水温度下水的焓值，kJ/kg。（4）热风提供热量热风提供热量按式（8）计算。（8）式中： Qk热风提供热量，kJ/h。 Ga1、Ga2分别为工艺热风、辅助热风的质量流量，kg/h。 I0、I1、I2分别为环境空气、工艺热风和辅助热风的湿焓，kJ/kg。（5）设备热效率 设备热效率按式（9）计算。（9）式中： 设备热效率，%。3.3.4 试验测试结果与分析3.3.4.1 重复性试验测试采用本标准方法的重复性试验测试计算结果与分析如下表2所示

16、，由表可以看出，在设备稳定运行的条件下，各性能指标的测试计算误差较小。表2 重复测试计算结果与分析指标单位R1R2R3平均值极差相对偏差（%）平均停留时间s533.81544.76537.58538.72 10.952.03滚筒填充率%29.4630.0729.729.74 0.612.05干燥速度kg/h39.8739.7939.1339.60 0.741.87干燥强度kg/(m2.h)1.761.761.731.75 0.031.71设备热效率%69.7370.0569.6769.82 0.380.543.3.4.2 工艺验证试验本标准项目在研究过程中选择对叶丝滚筒干燥过程影响较大的滚筒转

17、速、烟丝流量、蒸汽压力、热风流向、热风温度、热风风量，设置不同的参数水平，分别进行工艺验证试验。其测试计算结果与分析如下表3所示。由表可以看出，本标准项目的工艺性能指标能够较好地反映不同参数条件下叶丝干燥过程的工艺性能差异。表3 工艺验证试验计算结果与分析参数工艺性能指标水平1水平2水平3平均值最大值最小值极差相对偏差（%）滚筒转速烟丝停留时间640.7537.58481.16553.15 640.70 481.16 159.54 28.84 滚筒填充率35.3929.726.2130.43 35.39 26.21 9.18 30.16 干燥速度39.1339.1339.3239.19 39.

18、32 39.13 0.19 0.48 干燥强度1.731.731.741.73 1.74 1.73 0.01 0.58 设备热效率70.2869.6771.0470.33 71.04 69.67 1.37 1.95 烟丝流量烟丝停留时间478.65598.78537.58538.34 598.78 478.65 120.13 22.32 滚筒填充率14.9225.9429.723.52 29.70 14.92 14.78 62.84 干燥速度31.937.3939.1336.14 39.13 31.90 7.23 20.01 干燥强度1.411.651.731.60 1.73 1.41 0.3

19、2 20.04 设备热效率68.6469.5669.6769.29 69.67 68.64 1.03 1.49 蒸汽压力烟丝停留时间537.58534.1546.39539.36 546.39 534.10 12.29 2.28 滚筒填充率29.728.8829.6329.40 29.70 28.88 0.82 2.79 干燥速度39.1348.4952.4446.69 52.44 39.13 13.31 28.51 干燥强度1.732.142.322.06 2.32 1.73 0.59 28.59 设备热效率69.6772.6572.171.47 72.65 69.67 2.98 4.17

20、热风流向烟丝停留时间469.22537.58/503.40 537.58 469.22 68.36 13.58 滚筒填充率25.6929.7/27.70 29.70 25.69 4.01 14.48 干燥速度39.4839.13/39.31 39.48 39.13 0.35 0.89 干燥强度1.741.73/1.74 1.74 1.73 0.01 0.58 设备热效率65.3269.67/67.50 69.67 65.32 4.35 6.44 热风温度烟丝停留时间554.14537.58538.04543.25 554.14 537.58 16.56 3.05 滚筒填充率30.1329.73

21、1.1430.32 31.14 29.70 1.44 4.75 干燥速度37.6139.1337.1137.95 39.13 37.11 2.02 5.32 干燥强度1.661.731.641.68 1.73 1.64 0.09 5.37 设备热效率70.3969.6769.6769.91 70.39 69.67 0.72 1.03 热风风量烟丝停留时间499.57537.58550.32529.16 550.32 499.57 50.75 9.59 滚筒填充率27.8229.730.629.37 30.60 27.82 2.78 9.46 干燥速度38.8839.1344.1940.73 4

22、4.19 38.88 5.31 13.04 干燥强度1.721.731.951.80 1.95 1.72 0.23 12.78 设备热效率71.9569.6769.5770.40 71.95 69.57 2.38 3.38 3.4 本标准与被修订标准在标准技术内容、水平方面的对比情况本标准是首次制订，不涉及与被修订标准的对比情况。4 标准预期产生的社会、经济效益本标准主要是测试叶丝滚筒干燥设备工艺性能，采用该方法既可以用以衡量叶丝滚筒干燥加工过程的烟丝停留时间、滚筒填充率、干燥速度、干燥强度和设备热效率，又可以较好地反映叶丝滚筒干燥的加工过程；另一方面也可作为烟草工艺研究与分析的基础方法。有利

23、于卷烟生产质量、成本控制能力的提高，也有利于企业技术创新能力的增强。5 采用国际标准和国外先进标准的情况 文献检索到的国外标准与本标准项目的测试设备有较大差异，叶丝滚筒干燥设备是以蒸汽筒壁加热为主的热传导，同时又有热风对流传热，是一种复合式的干燥设备。但是国内外相关标准对本标准的制订提供了较好的参考价值，在本标准的制订过程中，项目组在测试指标的确定、测试方法的建立以及结果的计算分析等方面吸收了相关标准的先进要素。6 与有关的现行法律、法规和强制性标准的关系本标准符合现行有关法律、法规和强制性标准的要求。7 重大分歧意见的处理经过和依据本标准具有很好的试验研究基础，在制订过程中未出现重大的意见分歧。8 作为强制性标准或推荐性标准的建议及主要依据本标准属于测定方法的标准，适用于叶丝滚筒干燥设备工艺性能的测定，科学先进、适用且易操作，对卷烟企业叶丝滚筒干燥加工水平的提高能起到一定的指导作用。建议作为推荐性行业标准发布实施。9 标准宣贯的要求和措施建议本标准发布后，建议以方法或技能培训（12天）方式进行标准的宣贯和推广工作。10 废止现行有关标准的建议本标准不涉及废止现行有关标准。11 其他应予以说明的事项无。 叶丝滚筒干燥设备工艺性能测试规程标准项目组2011年9月28日