HDT - LE型過熱蒸氣干燥機(jī)烘干機(jī)是德國HAUNI公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的葉絲干燥膨脹裝置，與目前國內(nèi)許多卷煙廠使用的英國Dickinson公司的HXD工藝原理相似，即煙絲加濕后在過熱氣流輸送過程中快速干燥，葉絲細(xì)胞內(nèi)的水分迅速蒸發(fā)，使葉絲組織結(jié)構(gòu)充分膨脹。
1、HDT設(shè)備結(jié)構(gòu)
    切后煙絲經(jīng)入口振槽、進(jìn)料氣鎖進(jìn)入揚(yáng)絲器。過熱蒸氣通過揚(yáng)絲器定量噴射到煙絲上，并把煙絲送入干燥管。煙絲在干燥管中迅速干燥膨脹并進(jìn)入旋風(fēng)落料器。旋風(fēng)落料器使氣、物分離，煙絲經(jīng)HDT出料氣鎖進(jìn)入VAS冷卻分離器冷卻定形；氣流則進(jìn)入回風(fēng)管道，通過循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)入燃燒爐的熱交換器。經(jīng)燃燒爐間接加熱后的過熱蒸氣再次進(jìn)入干燥管被循環(huán)使用。HDT與HXD結(jié)構(gòu)上的不同之處有：
    (1) HDT沒有HXD入口前的葉絲回潮筒，切后葉絲（含水率18%～22%）經(jīng)喂料機(jī)、入口振槽直接進(jìn)入HDT。在葉絲膨脹方面，HDT中的過熱蒸氣通過揚(yáng)絲器噴射到葉絲上。揚(yáng)絲器的主軸和耙釘都是中空的，并分布有蒸氣噴射孔，過熱蒸氣可以按照設(shè)定的流量通過這些小孔噴射到葉絲上，同時(shí)耙釘將物料松散均勻后送入干燥管。
    HDT沒有使用葉絲回潮筒的有利之處是降低設(shè)備能耗和減少入口葉絲流量、含水率的波動(dòng)。試驗(yàn)表明，當(dāng)葉絲含水率高于26%時(shí)，設(shè)備能耗顯著增大，葉絲填充值的增大趨于緩慢，在高水分的條件下對葉絲進(jìn)行干燥還會(huì)造成葉絲香氣成分的大量損失。由于HDT - LE系統(tǒng)降低了干燥前的葉絲水分含量，因此與HXD相比，HDT能耗有較大幅度的降低（表1）。
    由于HDT入口葉絲為經(jīng)過貯葉柜平衡含水率后的切后葉絲，含水率波動(dòng)小，因此HDT的出口葉絲含水率的穩(wěn)定性較高。經(jīng)測試，在HDT進(jìn)入生產(chǎn)狀態(tài)后，每3 min取樣測試HDT出口的葉絲含水率，共取樣17次，最后計(jì)算出干燥后葉絲含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差為0 .17%（表2）。
    (2) HDT管道系統(tǒng)比較簡單，煙絲進(jìn)料氣鎖、揚(yáng)絲器與干燥管切向連接。該結(jié)構(gòu)與HXD進(jìn)料方式有所不同（圖2），可以使物料更加均勻地進(jìn)入干燥管，物料均勻則有利于系統(tǒng)的控制。
2、HDT控制系統(tǒng)
    HDT分為壓力、氧氣含量、天然氣流量、熱風(fēng)溫度、水分和蒸氣流量6大控制系統(tǒng)。
2.1壓力控制器
    壓力控制器通過回風(fēng)管的壓力傳感器控制排潮翻板門的開度，使回風(fēng)管的實(shí)際負(fù)壓值與設(shè)定值一致。壓力控制器與氧氣含量控制器的功能一樣，后者是通過熱風(fēng)管內(nèi)的氧氣探測器控制排潮翻板門的開度，調(diào)節(jié)回風(fēng)管的壓力，使系統(tǒng)的氧氣含量與設(shè)定值一致。這兩個(gè)控制器在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)二選一，但通過氧氣含量方式控制，系統(tǒng)響應(yīng)比較慢，通常選用壓力控制。
    HDT壓力控制的關(guān)鍵是負(fù)壓風(fēng)機(jī)和排潮開度將出料氣鎖處的壓力控制在±0Pa，這樣回風(fēng)管的負(fù)壓在0～700Pa之間，干燥管的壓力在lkPa左右。這與HXD的控制方式有所區(qū)別，后者是通過控制進(jìn)料點(diǎn)的負(fù)壓值(0。- 2kPa)控制排潮翻板門的位置，但進(jìn)料氣鎖葉片轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)造成進(jìn)料點(diǎn)負(fù)壓波動(dòng)。而控制出料氣鎖的壓力與大氣壓一致或略負(fù)，可以盡可能地減少外界新鮮空氣進(jìn)入管道系統(tǒng)，減少熱量的散失，且系統(tǒng)壓力的波動(dòng)非常小。
    回風(fēng)管的負(fù)壓越大，排潮翻板門的開度越大，當(dāng)蒸氣流量相同時(shí)，管道內(nèi)的蒸氣含量越低；反之，管道內(nèi)的蒸氣含量越高。
2.2天然氣流量控制器
    天然氣流量控制器是根據(jù)干燥管的溫度探測器的值或以HDT出口水分儀探測的含水率作為反饋信號控制燃?xì)忾y門的開度。燃?xì)饬髁康拇笮≈苯記Q定干燥管內(nèi)氣流溫度的高低。例如：設(shè)備能力9600kg/h，天然氣流量為8～120m3／h，熱風(fēng)溫度120~ 240℃，若用于梗絲干燥膨脹，溫度可達(dá)到300℃。
2.3熱風(fēng)溫度控制器
    熱風(fēng)溫度控制器是根據(jù)干燥管溫度探測器向天然氣流量控制器提供的信號，調(diào)節(jié)燃?xì)饬�，使�?shí)際溫度與設(shè)定值一致。熱風(fēng)溫度控制器與水分控制器的功能一樣，后者通過HDT進(jìn)、出口水分儀的信號調(diào)節(jié)燃?xì)饬�，使出口含水率的�?shí)際值與設(shè)定值一致。熱風(fēng)溫度控制器與水分控制器也是二選一，正常生產(chǎn)時(shí)，通常選擇水分控制器。
    通常，葉絲在距離人口6m處，即葉絲進(jìn)入干燥管1～2s后，干燥管中氣流的溫度大幅度降低，接近于回風(fēng)管中的氣流溫度。為避免產(chǎn)生冷凝水，回風(fēng)管溫度不能低于100℃。
    人口葉絲含水率恒定時(shí)，葉絲流量越大，熱風(fēng)溫度越高；葉絲流量恒定時(shí)，入口葉絲含水率越大，熱風(fēng)溫度越高。
2.4水分控制器
    水分控制是葉絲干燥膨脹的關(guān)鍵。即使選擇水分控制器調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁�，系統(tǒng)在預(yù)熱和剛啟動(dòng)的2min（時(shí)間可以設(shè)定）內(nèi)依然是溫度控制器參與控制。出口葉絲含水率趨于穩(wěn)定后，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為水分控制。因此，預(yù)熱溫度的設(shè)定對于“干頭干尾”的影響很大，如果預(yù)熱溫度過高或過低，含水率調(diào)節(jié)的時(shí)間也會(huì)相應(yīng)增加。經(jīng)過測試，當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定時(shí)，出口葉絲實(shí)際含水率達(dá)到設(shè)定值后，葉絲含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.17%。
2.5蒸氣流量控制器
    蒸氣流量控制器控制進(jìn)入揚(yáng)絲器的蒸氣閥門開度，使實(shí)際流量與設(shè)定值一致。蒸氣在HDT系統(tǒng)中的作用是：控制葉絲膨脹率；調(diào)節(jié)干燥系統(tǒng)中的氧氣含量。
    通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，葉絲流量相同時(shí)，蒸氣流量越大，葉絲的填充值越高，膨脹率越大。由表3可見，經(jīng)HDT加工處理后的葉絲填充值提高了18%。28%，且蒸氣流量越高，葉絲的膨脹率越大。
    葉絲膨脹率是影響卷煙香氣和吸味的主要因素之一，葉絲膨脹率越高，其香氣損失越多。HDT的蒸氣流量在0～1200kg／h范圍內(nèi)可調(diào)，因此，低檔卷煙可以采用高蒸氣流量以提高膨脹率，去除雜氣，降低刺激性；高檔卷煙可以通過降低蒸氣流量減少香氣的損失。
    在其他條件恒定的情況下，蒸氣流量越低，管道內(nèi)氧氣的含量越高。當(dāng)氧氣含量超過8%時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)。這是由于在高溫環(huán)境下，氧氣含量過高，葉絲會(huì)有燃燒的危險(xiǎn)，組成物質(zhì)也有發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)的可能。
3、HDT運(yùn)行狀態(tài)
    HDT運(yùn)行時(shí)有預(yù)熱、就緒、啟動(dòng)、生產(chǎn)、冷卻、清洗6個(gè)狀態(tài)。
    (1)預(yù)熱。燃燒爐將干燥管的溫度加熱到比設(shè)定的熱風(fēng)溫度高3℃后，燃燒爐停止加熱。預(yù)熱溫度略高于設(shè)定的熱風(fēng)溫度可以減少剛開始生產(chǎn)時(shí)葉絲的“濕頭”。
    預(yù)熱時(shí)，蒸氣流量控制器沒有參與控制，蒸氣流量由壓力控制器根據(jù)設(shè)定的預(yù)熱時(shí)回風(fēng)管壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。此時(shí)，排潮翻板門關(guān)閉，蒸氣逐漸充滿整個(gè)管道，系統(tǒng)的氧氣含量下降。
    (2)就緒。預(yù)熱時(shí)，管道溫度超過設(shè)定溫度5℃（該值可以設(shè)定）后，系統(tǒng)從預(yù)熱轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)。當(dāng)溫度降低到設(shè)定溫度下2℃時(shí)，燃燒爐又自動(dòng)啟動(dòng)，此時(shí)生產(chǎn)可以啟動(dòng)。
    (3)啟動(dòng)。啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，蒸氣流量、燃?xì)饬髁�、回風(fēng)管壓力、熱風(fēng)溫度等參數(shù)開始由各自相應(yīng)的控制器參與控制，2min后（時(shí)間可以設(shè)定）系統(tǒng)從啟動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為生產(chǎn)狀態(tài)。
    (4)生產(chǎn)。蒸氣流量：由蒸氣流量控制器控制在設(shè)定值左右；回風(fēng)管壓力：由壓力控制器或氧氣含量控制器，根據(jù)相應(yīng)探測器的信號，調(diào)節(jié)排潮翻板門的開度，控制在設(shè)定值左右；干燥管的熱風(fēng)溫度：選擇溫度控制器，則始終保持在設(shè)定值左右；選擇水分控制器，啟動(dòng)狀態(tài)依然是溫度控制，2min（時(shí)間可設(shè)定）后，自動(dòng)轉(zhuǎn)為水分控制，同時(shí)系統(tǒng)從啟動(dòng)轉(zhuǎn)為生產(chǎn)狀態(tài)；天然氣流量：根據(jù)選擇的溫度或水分控制器的信號進(jìn)行調(diào)節(jié)。
    (5)冷卻。當(dāng)生產(chǎn)結(jié)束后，系統(tǒng)處于冷卻狀態(tài)�；仫L(fēng)管道的排潮翻板門全部打開，蒸氣流量降低到設(shè)定的冷卻狀態(tài)值（該值可調(diào)）。冷卻狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)依然會(huì)噴入蒸氣，以避免管道內(nèi)的氧氣含量高于8%的極限值。
    (6)清洗。當(dāng)冷卻程序自動(dòng)完成后，可以對設(shè)備進(jìn)行清洗。從揚(yáng)絲器處噴入清潔水，廢水從干燥管下方的排水口排出，排完后再噴水清洗。循環(huán)清洗的次數(shù)和時(shí)間均可以在程序中設(shè)定。
4、結(jié)論
    HDT結(jié)構(gòu)比較緊湊，設(shè)計(jì)原理先進(jìn)合理，裝機(jī)功率和設(shè)備能耗小。工藝控制模式簡單，需要輸入和調(diào)整的參數(shù)少，各PID控制器的響應(yīng)迅速。
根據(jù)我廠實(shí)際使用效果，HDT水分控制穩(wěn)定，煙絲膨脹效果明顯，卷煙原料消耗明顯降低，并有效改善了中、低檔卷煙的吃味和色澤，降低了煙氣中的青雜氣和刺激性。同時(shí)，由于HDT蒸氣流量的可調(diào)范圍較大，其在高檔卷煙生產(chǎn)上的應(yīng)用還需要進(jìn)一步研究。
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