分段式滚筒烘丝机

摘要

本发明提供一种可在设计范围内任意设定温度，实现高精度温度控制，热利用率高的新型节能型分段式滚筒烘丝机，其包括导热油循环油温控制机，烘丝机烘筒和热风排潮系统等；沿烟丝进出料方向，烘丝机烘筒分为进料段烘筒和出料段烘筒两段；相对应于烘筒的高低温区，热风排潮系统分为独立的高热风段和低热风段，热风排潮管固定安装于相对烟丝物料抛洒的另一侧，不随烘筒转动，其上设置的出风孔的轴向大致与烟丝物料抛落方向相交，使其吹入烘筒内的热风风向与烟丝物料抛落方向相交，热风在烘筒内径向流动，能均匀有效的穿过烟丝的抛洒层。本发明利用导热油加温烘筒和热风，系统温度控制精度高，热利用率高，可以满足不同烟丝的处理强度和干燥均匀性等工艺要求。

权利要求

1.一种分段式滚筒烘丝机，包括一整体烘筒及热风排潮系统；所述整体烘筒根据温度差别分割为进料段烘筒和出料段烘筒两段，热风排潮系统的热风排潮管道设置于烘筒内；

其特征在于：所述热风排潮管道固定设置于相对烘筒内烟丝物料抛洒的另一侧，其上设置的出风孔的轴向大致与烟丝物料抛落方向相交，使其吹入烘筒内的热风风向与烟丝物料抛落方向相交，保持热风在烘筒内径向稳定流动。

2.根据权利要求1所述的分段式滚筒烘丝机，其特征在于：所述热风排潮管道为在烘筒内相对烟丝抛洒的另一侧固定安装的与烘筒总长度相同的月牙形管道；该月牙形管道具有外圆弧面和内凹弧面；该月牙形管道的内部分隔为上下部两个通道，上部通道为负压排潮管，下部通道为正压热风出风管，内凹弧面上对应于上部通道设置有出风孔，对应于下部通道设置有进风孔；下部通道相对应于进料段烘筒和出料段烘筒分隔为两段，相互隔离。

3.根据权利要求2所述的分段式滚筒烘丝机，其特征在于：所述月牙形管道的内凹弧面上的出风孔密度沿烘筒内物料的前进方向由密到疏，使热风强度由强变弱。

4.根据权利要求2所述的分段式滚筒烘丝机，其特征在于：所述月牙形管道的外圆弧面的直径与设置于烘筒内壁面的抄板随烘筒旋转所形成的圆弧内径相当。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的分段式滚筒烘丝机，其特征在于：两段烘筒分别由两组导热油循环温控制机提供热源。

6.根据权利要求5所述的分段式滚筒烘丝机，其特征在于：所述热风排潮系统包括由进料段热风系统和出料段热风系统两组独立系统组成的热风系统；该两组热风系统均包括热风风机、热交换器和相应的热风管道；该两组热风系统的热交换器分别由所述两组导热油循环油温控制机提供热源。

说明书

分段式滚筒烘丝机

技术领域：

[0001] 本发明属于烟草制丝生产线上的烟丝干燥设备，具体说是利用热风和加热筒体筒壁进行烟丝干燥的分段式滚筒烘丝机。背景技术：

[0002] 烟丝干燥是烟草制丝生产工艺过程中的重要工序。叶丝干燥的工序目标是去除叶丝中的部分水份以达到规定的水份要求和精度，同时提高叶丝的填充值，减少叶丝的刺激性和杂气，改善叶丝的吸味。干燥过程一般采用热传导和热对流形式对潮湿的烟丝进行加热，使潮湿烟丝中的水分蒸发到筒体内，随筒体内部气流的流动带出筒体环境，干燥过程使烟丝含水率不断降低达到干燥目的。

[0003] 目前，国内外烟草加工企业干燥烟丝普遍使用的滚筒烘丝机，主要是利用烘筒壁热传导和热风对流这两种复合干燥方式同时对潮湿的烟丝进行加热干燥。滚筒烘丝机按烘筒的具体结构不同可分为薄板式、厚板式、管板式、半圆管式等形式，根据与烟丝运动方向的不同热风系统又可分为顺流式、逆流式等形式。国内卷烟企业普遍采用的是德国Hauni公司的薄板式滚筒烘丝机，该烘丝机传导加热部分的钢板薄，质量较小，热容量较小，因此，这类滚筒烘丝机的温度调节灵敏度高，烘后烟丝出口含水率的控制精度也较高，同时，这类顺流式滚筒烘丝机在用于在线膨胀工艺时，可使烟丝获得较好的膨胀定型效果。 [0004] 经过几十年的发展完善，各类滚筒烘丝机无论从结构、性能和可靠性方面都已达到较高的水平，能基本满足烘丝工艺的需求。但是从目前烘丝工艺对滚筒烘丝机的要求来说，仍还存在以下几个问题。首先，在保证出料含水率设定精度的前提下，烘丝后的烟丝温度在一定范围难以设定和控制，烟丝温度的控制精度差。二是，在干燥过程中烟丝的膨胀率不能设定和控制。三是，滚筒烘丝机对料头料尾的水分控制问题较差，即批次烟丝首先进入滚筒烘丝机和最后出滚筒烘丝机的烟丝过干的问题。

[0005] 要解决这些问题，除需要系统考虑外，主要还是应从滚筒烘丝机本身结构来分析。首先，普遍使用的各种滚筒烘丝机的烘筒是一段式的，使用的热载体蒸汽从出料端的旋转接头进入烘筒热交换板中的排列组管，蒸汽经过一个往返行程再经原旋转接头排出，由于干 燥段的长度是一定的，只能靠调节进入烘筒内的蒸汽量(即调节蒸汽压力)才能使潮湿的烟丝含水率降低到工艺规定的要求，但烘丝后的温度无法控制，因为烘筒温度只能整体调节，也就是说在烟丝流量稳定的情况下，烟丝的含水率越高烘筒的温度也要提高，出料温度也越高，反之，正好相反。这样，要使烟丝烘丝后的烟丝温度在一定范围设定是很难做到的。第二，滚筒烘丝机是复合干燥方式技术，筒壁热交换板和热风温度是控制烟丝膨胀率的最主要的关键因素，一段式的烘筒在其长度上由于几乎没有温度梯度，不能根据烟丝的膨胀工艺需求针对性地选择烘筒膨胀温度，而热风不论是顺流的还是逆流的都要穿过整个滚筒内腔，热风在筒内轴向前进的同时干燥烟丝，其温度也在不断地降低，湿度也在不断地增加，干燥效率不断地降低。作为刚进入滚筒烘丝机的顺流热风会对烟丝的膨胀起到一定的作用，但是，仍不能控制烟丝膨胀率。第三，滚筒烘丝机对料头料尾的水分控制问题目前也有许多措施，比如在滚筒烘丝机使用初期增加烟丝进料量、加快滚筒的转速、提高热风的风速、降低蒸汽的压力等，但仍是被动地去解决。

[0006] 综上所述，滚筒烘丝工艺存在的问题是更广义的可控性问题，从滚筒烘丝机的总体结构设计而言会向多种参数可控方向发展，主要参数调节用来保证烘丝水分、温度和膨胀率较大范围内的可控性及稳定性。

[0007] 所以，设计一种新型的滚筒烘丝机是适应烟丝加工工艺的需求。首先，以现有薄板式滚筒烘丝机的结构为基础，向分段烘丝机发展，烘筒可分为两段或多段温度烘丝区段，与之对应的热风系统也相对独立。以两段烘丝机为例，进料段烘筒和热风温度可根据烟丝工艺需求设定，出料段烘筒和热风温度可以根据干燥后烟丝温度的要求改变，滚筒内热风相对烟丝的运动形式也要求有所改变，以提高热风干燥的效率和精度。

[0008] 例如CN101611921A所公开的一种分段式低温滚筒叶丝干燥设备，包括筒体和两端具有的进料罩、出料罩及其上各连接的排潮管道；在所述筒体内筒壁上均布有半圆管及引入热风管道；筒体内设置的炒料板；其中，所述筒体是一个至少具有高温区和低温区的分段式筒体；筒体内部安装有低热风管道和包容该低热风管道上的高热风管道；在所述两管体与筒体之间连接构成同步旋转的辐条；低热风管道和高热风管道入口分别与外部所对应的热风加热器和风机连接；在所述高热风管道径向分布有炒料板。因筒体温度、热风温度可分段分别调节控制，调节两段筒体温度和热风温度的高低不同及热风与物料的错流，以达到不同的烘丝处理强度和均匀性，整体提高烟丝的综合感官质量和耐加工性。但是，该方案所述的热风从筒体的中间段进入筒体，向筒体两端移动，在移动的过程中，热风的温度在不断降低，物料从筒体高点向下抛洒的过程中，只有部分物料与热风相接触而吸收热能，随后的热风会寻找阻力较小的无物料区向排潮口汇聚，热风干燥的效果较差，尤其其后段以热风干燥干燥为主，难以得到水份均匀的产品。其次，热风管在滚筒内部，物料在抛洒过程中进入热风管就难以得到有效的清理，最终会导致热风管堵塞。其物料通过滚筒抛洒到中间热风管上再次抛洒，还会造成二次烟丝造碎。因此，其热风管道的设置存在缺陷，易造成实际操作障碍，热风干燥效率不高，干燥温度控制困难。

[0009] 滚筒烘丝机另一个函待解决问题就是加热载体的选择。近年来，随着我国经济的高速发展和环保问题的日益严峻，能源的有效利用成为经济又好又快发展的一个重要指标。目前，国内烟草加工企业也越来越重视节能降耗的工作，目前滚筒烘丝机普遍使用蒸汽作为热交换载体，蒸汽热能的利用率较低，滚筒烘丝机设备中通过烘筒热交换板中和热风系统的热交换器的使用的大量蒸汽都排放到环境中，浪费了热量，影响了环境。烘筒的温度是靠调节进入烘筒内的蒸汽量(即调节蒸汽压力)来控制的，热交换板中的管道内不能充满蒸汽，烘筒表面温差较大，也不利于烟丝对热能的有效吸收，影响烟丝干燥的均匀性。另外，蒸汽质量和蒸汽调压、疏水系统等不稳定因素也会严重影响烘丝质量。同时，蒸汽换热系统配套管路需配置大量高质量的进口阀门，提高了设备的配置成本。

[0010] 发明内容：

[0011] 本发明针对上述现有技术所存的技术问题，提供一种可在设计范围内任意设定温度，实现高精度温度控制，热利用率高的新型节能型分段式滚筒烘丝机。

[0012] 本发明包括一整体烘筒及热风排潮系统；所述整体烘筒根据温度差别分割为进料段烘筒和出料段烘筒两段，热风排潮系统的热风排潮管道设置于烘筒内；所述热风排潮管道固定设置于相对烟丝物料抛洒的另一侧，其上设置的出风孔的轴向大致与烟丝物料抛落方向相交，使其吹入烘筒内的热风风向与烟丝物料抛落方向相交。本发明的热风管管固定安装，不随烘筒转动，且热风管道出风孔的轴向大致与烟丝物料抛落方向相交，可保持热风在烘筒内径向稳定流动，能均匀有效的穿过烟丝物料的抛洒层，充分提高热风干燥效率。 [0013] 作为优选方案，所述热风排潮管道为相对烟丝抛洒的另一侧固定安装的与烘筒总长度相同的月牙形管道，该月牙形管道具外圆弧面和内凹弧面；该月牙形管道的内部分隔为上下部两个通道，上部通道为负压排潮管，下部通道为正压热风出风管，内凹弧面上对应于上部通道设置有出风孔，对应于下部通道设置有进风孔；下部通道相对应于进料段烘筒和 出料段烘筒分隔为两段，相互隔离。

[0014] 将热风排潮管道设置成具有月牙形截面，可有效避免烟丝物料在管道上堆积，并避免烟丝物料堵塞进出风孔。同时，所述月牙形管道的外圆弧面的直径，设计为与设置于烘筒内壁面的抄板随烘筒旋转所形成的圆弧内径相当，可进一步有效防止在管道表面上积料。

[0015] 所述月牙形管道的内凹弧面上的出风孔密度沿烘筒内烟丝物料的前进方向由密到疏，使热风强度由强变弱，保证烟丝不会干燥过度。

[0016] 沿烟丝进出料方向，烘丝机烘筒分为进料段烘筒和出料段烘筒两段；进料段烘筒温度的调节范围在50-250℃之间，出料段烘筒温度的调节范围在30-100℃之间。该两段烘筒可分别由两组导热油循环温控制机提供热源。

[0017] 同时，相对应于烘筒的高低温区，热风系统分为独立的高热风段和低热风段。即：所述热风排潮系统包括由进料段热风系统和出料段热风系统两组独立系统组成的热风系统；该两组热风系统包括热风风机、热交换器和相应的热风管道，两组热风系统的热交换器分别由所述两组导热油循环油温控制机提供热源。进料段热风温度的调节范围在50-250℃之间，出料段温度的调节范围在30-100℃之间。

[0018] 本发明采用食品级导热油作为热交换载体，烘筒筒壁加热及热风系统的两个热交换器均分别由导热油循环温控制机提供热源，烘筒和热风的温度可以在调节的范围内任意设定并精确控制，系统温度控制精度可达设定值±1℃范围内。其次，由于烘筒热交换板中充满了快速流动的导热油，烘筒壁温度均匀稳定，适应各类烟丝的烘干、膨胀、温度控制等的生产工艺要求，也比现有的各种滚筒烘丝机节能约40％以上。所以，本发明即符合节能低碳的环保要求，也具有很强的适应性，可以满足不同烟丝的处理强度和干燥均匀性等工艺要求，能满足中式卷烟的产品加工需求。

[0019] 相对于蒸汽作为热交换的热能载体而言，导热油是一种更为节能的热交换载体。导热油作为热交换载体具有低压加热温度高，温度控制精度高，热传递均匀高效，预热循环利用，输送操作方便等优点，包括：1，在几乎常压的条件下，可以获得很高的操作温度(最高可达350℃)。即可以大大降低高温加热系统的操作压力和安全要求，提高了系统和设备的可靠性；2，可以在更宽的温度范围内(0-350)℃满足不同温度加热、冷却的工艺需求，或在同一个系统中用同一种导热油同时实现高温加热和低温冷却的工艺要求，可以降低系统和操作的复杂性；3，导热油密封循环使用，与蒸汽相比较，节省了水处理系统，提高了系统热效率，减少了设备和管线的维护工作量。同时可以减少加热系统的设备成本和操 作维护费用；另外，在事故原因等引起系统泄漏的情况下，导热油与明火相遇时才有可能发生燃烧，这是导热油系统与水蒸气系统相比所存在的不足。但导热油循环系统的工作压力较低，易于保证系统的良好密封，故其操作安全性要高于水和蒸汽系统。

[0020] 本发明的主要特点：一是选择食品级导热油作为热载体，利用两个导热油循环油温控制机分别给滚筒烘丝机的两段烘筒选择性地加热，烘筒壁温度和热风温度均匀、稳定、精准。二是设置在滚筒烘丝机烘筒内一侧的月牙形管道，两个独立的热风通过月牙形管道在两段烘筒长度范围内形成径向热风，热交换后的热风通过紧邻的上排潮管道排出，热效率高，热交换均匀。本发明通过进、出料段烘筒温度和热风温度的精确控制，在保证出料含水率设定精度的前提下，通过调节前段温度实现烟丝的膨胀率的设定和控制，通过调节后段温度实现烘丝后的烟丝温度的设定和控制，并通过生产过程的温度调节有效实现料头料尾的水分控制。附图说明：

[0021] 图1为本发明结构示意图；

[0022] 图2为本发明俯视结构示意图；

[0023] 图3为图1的A向结构示意图；

[0024] 图4为本发明烘筒截面示意图。

[0025] 图中：1、支架；2、滚筒；3、支承辊轮；4、导料筒；5、烘筒；6、保温层；9、进料段烘筒导热油进油环管；10、出料段烘筒导热油进油环管；11、旋转接头；12、进料段烘筒热风系统的风机；13、进料段烘筒热风系统热交换器；14、出料段烘筒热风系统的风机；15、出料段烘筒热风系统热交换器；16、导热油循环油温控制机；17、导热油循环油温控制机；18、月牙形管道；19、前端板；20、热风通过管道；21、排潮管；22、电机减速机；23、振动输送机；24、抄板；25、径向热风；26、进料段烘筒导热油回油环管；27、出料段烘筒导热油回油环管 具体实施方式：

[0026] 如图1、图2及图3所示，本发明所述分段式滚筒烘丝机，包括支架1，它是滚筒烘丝机所有部件的支承，带有一定倾角(一般在1.5°-3°)的滚筒2安装在前后两组支承辊轮3上，滚筒2上包括到导料筒4、装有热交换板的烘筒5、保温层6，以及进料段烘筒导 热油进油环管9、出料段烘筒导热油进油环管10、旋转接头11等。在滚筒2的下方安装有进料段烘筒热风系统的风机12、热交换器13和出料段烘筒热风系统的风机14、热交换器15，导热油循环油温控制机16通过管路供给进料段烘筒51和热交换器13导热油，导热油循环油温控制机17通过管路供给出料段烘筒52和热交换器15导热油。设置在滚筒烘丝机烘筒内的月牙形管道18固定在支架上的前端板19上面。

[0027] 如图3、图4所示，烘筒5筒壁上安装有热交换板7，烘筒5内壁上等分设置有抄板24；月牙形管道18固定安装在相对烟丝抛洒的另一侧，具外圆弧面31和内凹弧面32，内凹弧面32上设置有进、出风孔，其中，外圆弧面31的直径与抄板24随烘筒旋转所形成的圆弧内径相当，以防止外圆弧面上积料；为防止风孔堵塞，月牙形管道18的上部还可设置档板
36；月牙形管道18的内部由隔板33分隔为上下两个通道，上部通道34为负压排潮管，下部通道35为正压热风出风管，下部通道34相对应于进料段烘筒51和出料段烘筒52分隔为两段，相互隔离。热风通过管道20与月牙形管道18下部进风管连接，排潮管21与月牙形管道18上部管道连接。月牙形管道18的下部通道35经进风孔向烘筒内吹出径向热风25。 [0028] 本发明的工作原理及过程如下：滚筒烘丝机滚筒2由电机减速机22驱动并完成预热后，待烘干烟丝通过流量控制单元由振动输送机23送入滚筒烘丝机烘筒内，经导料筒4的烟丝均匀地进入进料段烘筒51，该段烘筒和热风的温度按照烟丝工艺生产强度要求设定并保持，烟丝在转动的烘筒内51被抄板24翻起，接近烘筒顶部的运动过程中，烟丝在重力的作用下不断下落，同时经过由下到上的径向热风25，烟丝在进料段烘筒51内滚动前进的过程中，始终与恒定温度的烘筒51、抄板24和湿度、温度基本不变的热风25进行充分热交换。烟丝在这一干燥段要基本达到设定的膨胀率和完成60％-70％以上的干燥，所以，进料段烘筒和热风的温度要高于后面的出料段烘筒的温度。烟丝进入出料段烘筒52后，其运动过程与上述相同，所不同的是，烘筒温度要比前者低许多，基本是出料要求的温度，不断变化的热风温度和风量主要用来调整和保持烟丝出料水分和温度。

[0029] 另外，为了减少烟丝滚筒烘丝机开停机产生的干头干尾料量，可以根据进料探测光电开关的指令，自动调节进、出料段烘筒的热风温度和风量，同时降低或关闭导热油循环油温控制机的电加热功率来实现。

[0030] 在整个烘丝工作过程中，导热油循环油温控制机16油泵驱动导热油大部分由热交换器13进入进料段烘筒导热油进油环管9，再通过进油环管将导热油分配到烘筒51的各组热交 换板中，热交换后的导热油经进料段烘筒导热油回油环管26返回导热油循环油温控制机16，一少部分导热油由另一路管送给热交换器13，然后返回，这样闭环式循环加热。同样，导热油循环油温控制机17、旋转接头11、烘筒52、出料段烘筒导热油进油环管10与出料段烘筒导热油回油环管27等组成一闭环式循环加热系统。由于导热油进、出导热油循环油温控制机的温差只有20℃左右，所以，其热能利用率很高，具有很好的节能效果。