一种烟梗压力快速回潮装置的设计

摘要：烟梗回潮工序是烟梗制梗丝前必要的工序，只有在一定的均匀的含水率下，才能将其烟梗切丝加入到烟丝中。通过一种压力快速回潮装置可以将烟梗连续通过适当的压力和温度的蒸汽腔体，一次性完成烟梗的水份和温度的提升，保证烟梗水份的内外均匀性，直接满足压梗和切梗丝的工艺需求。该烟梗回潮工序可以取代传统梗处理工艺的蒸梗、储梗、二次蒸梗、储梗工序。很大程度上简化了工艺流程，同时减少了设备数量及占地面积。本文主要研究膨胀装置的设计方案和强度计算。

关键词：烟梗；压力回潮装置；设计计算

1.装置设计的背景：

利用蒸汽高压环境预处理烟梗的研究，在国外已有文献报道，但是相关的设备还没有用于工业化生产。

BAT（德国）开展了较为全面的烟梗高压预处理试验，结果表明：水分有效、均匀地渗透进了烟梗，处理后的烟梗含水率内外均匀，不用贮存即可进行压切处理。而且烟梗可以在较低的含水率下切梗。

Brown & Williamson烟草公司在研究SES（steam exploded stem）过程中，对烟梗高压处理也进行了相应的研究（蒸汽温度215-223℃，加工时间64-448s）。文献资料显示，在高压下，蒸汽可以穿透烟梗细胞壁，打断对烟气产生负面作用的高聚物分子。经过高压处理的烟梗制成的梗丝CO递送量降低，且烟气品质得到一定改善，烟气浓度增加，刺激性减少。国外相关机构在对烟梗高压预处理进行试验研究的同时也开发了很多高压预处理试验设备。这些设备按类型可分为批次生产型设备和连续生产型设备两大类。

还有一些文献报道的高压烟梗预处理设备的原理与上述基本一致，但其设备还没有进入工业化应用阶段，还未在国内外烟草生产企业投入使用的报道。综上所述可以看出，高压烟梗回潮通过使用适当的温度和压力将烟梗快速回潮，保证烟梗内外含水均匀，在这一思想的指导下，设计开发一种快速烟梗回潮装置成为目标。对于提高行业工艺设备自主创新能力、发展中式卷烟和形成中式卷烟核心加工技术无疑具有十分重要的意义和作用。

2.烟梗压力回潮装置结构

图1 烟梗压力回潮装置示意图

经过工业化试验验证，设备运行良好，稳定性可靠性高，满足生产要求。

3.烟梗压力回潮装置设计计算

输送物料：烟梗；烟梗进料水分：22%；物料堆积密度： （水分13%）；输送量： （水分13%）；蒸汽工作压力：≤0.7MPa； 蒸汽工作温度：≤220°C；蒸汽耗量：≤500Kg/h；输送时间：≤120S；倾斜角： （提高输送效率，降低烟梗造碎）

将以上参数为基础，对装置进行具体设计计算。

3.1.主要结构尺寸的确定

输送腔体直径是决定额定生产能力的重要参数，输送腔体直径指螺旋输送机内衬套的内径。一般根据螺旋输送机生产能力、输送物料类型、结构和布置形式确定螺旋腔体直径。由经验公式

螺旋直径 计算：

按照使用要求，调整螺旋输送机的螺旋直径为

螺距直接影响着烟梗输送过程，输送量Q和直 D一定时，螺距改变，物料运动的滑移面随着改变，这将导致物料运动速度分布和物料均匀性的变化。螺旋输送机螺距的确定，实际是求解一个高次方程。并且该解要符合一定的约束条件。

3.2.输送速度确定

螺旋最大许用转速由下列经验公式计算：

设计物料在蒸梗机中最低停留 ，所以物料在蒸梗机中的移动距离取整为 ，设计螺旋轴的长度为 ，螺旋轴包括轴承头的总长为 。

3.3.螺旋轴挠度计算

螺旋轴采用无缝钢管绕焊接螺旋面叶片制成，螺旋轴两端有轴承支承，中间悬空。螺旋轴受力主要是承受弯矩和扭矩。就螺旋轴受力变形而言，扭矩相对弯矩很小，在实际计算时可忽略不计。

螺旋轴正应力强度校核

抗弯截面模量

远小于 ，螺旋轴强度满足要求。

4.轴承的选择

根据估算并结合实际使用情况，选择352216E双列圆锥滚子轴承为气锁轴向固定轴承，转子另一端选择6005-2Z调心滚子轴承；选择带座轴承UKFC208+H2308作为螺旋输送机轴向固定轴承，螺旋轴另一端选择6005-2Z调心滚子轴承。

5.结束语

事实证明，该装置具有工艺过程简单，节能环保，梗润渍效果好，梗丝填充值高等特点。该工艺生产的梗丝，木质气少、填充值高、配伍性好。生产线的工序过程简单，节能环保。具体有以下几点：

5.1.烟梗润渍效果好。烟梗经压力润渍不经储存就可以内外浸透，在25%左右的水分就可以实现压梗切丝。

5.2.烟梗膨胀率高，膨胀烟梗切丝后直接干燥，梗丝与叶丝的配伍性好。

5.3.蒸汽压力润梗的烟梗切丝水分低于常规工艺十多个水分，后期的干燥强度低，能耗低。

5.4.该装置的工艺流程简单，设备占地面积小，投资少，能源消耗低。烟梗处理环节少，工序简单，过程质量得以有效控制和保证。

参考文献：

[1]机械设计手册/机械设计手册编委会编著. ―3版―北京：机械工业出版社.2004.8

[2]材料力学/北京大学出版社.2009.1

[3]实用轴承技术手册，机械工业出版社，2003，卜炎

[4]旋转机械故障机理及诊断技术，机械工业出版社，1997，马九荣

作者简介：张玲玲 （ 1982-）吉林省汪清县人， 主要从事烟草设备技术改造工作， 助理工程师