离心机在造纸法再造烟叶分离过程中的应用

李强　陈勇光　吴志宏　黄勇

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（1.海申机电总厂（象山）2.杭州利群环保纸业有限公司3.福建金闽再造烟叶发展有限公司）

离心机在造纸法再造烟叶分离过程中的应用

李强*1陈勇光1吴志宏2黄勇3

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（1.海申机电总厂（象山）2.杭州利群环保纸业有限公司3.福建金闽再造烟叶发展有限公司）

随着国内造纸法再造烟叶技术的发展，对用于烟梗、烟末等不同物理性状物料的固液分离装备提出了更高的要求。详细介绍了离心机在烟末浸泡液处理过程中的应用。实践证明，离心机无论在分离干度、处理量方面，还是在液相纯净度方面都具备一定的技术优势。

造纸法再造烟叶就是借鉴造纸行业技术原理，通过对烟梗、烟末（烟叶碎片）等物料进行重组加工，生产出可供卷烟企业使用的原料。由于以往采用的螺旋挤干机作为固液分离设备存在固液分离不彻底、出口物料干度不稳定、内部清洗清洁难度大、纤维物质流失量大、提取液纯净度低等缺陷，近年来逐渐被离心机所替代。本文以LW520EB离心机为例，详细介绍了离心机在烟末处理中的应用。实践证明，离心机无论在处理量、处理效果（干度、液相洁净度）方面，还是在自动化程度方面，均具备一定的技术优势，值得在业内推广。

1　工艺流程

烟末处理工艺流程如图1所示。

图1　烟末处理工艺流程

烟末在60～80℃的温度下浸泡60 min后，进入离心机进行固液分离。分离后的渣相用于打浆造纸制成片基，液相经浓缩后加料调制浸入片基，片基经干燥、分切后制成烟草薄片。

2　离心机结构、工作原理、技术特点及分离效果

2.1卧螺离心机的主要结构、工作原理和技术参数

LW520EB离心机由主副电机、减速器、螺旋体、转鼓、主轴承、机座、机罩及传动装置等部件组成。主要技术参数如表1所示。

表1　离心机主要技术参数

工作原理：浸泡完成的烟梗或烟末浸泡液经进料管和螺旋出料口进入转鼓，在高速旋转产生的离心力作用下，密度较大的烟梗或烟末渣沉积在转鼓内壁上，与转鼓作相对运动的螺旋叶片不断地将沉积在转鼓内壁上的烟末渣刮下，并将其推出排渣口，分离后的清液经液层调节板开口流出转鼓。

离心机电器系统的组成及特性：以当今工业控制领域应用最为广泛的可编程控制器（PLC）为核心，以界面友好的彩色液晶触摸屏为人机操作界面，配以节能性能优良的双电机双变恒扭矩控制等，组成稳定可靠的离心机电器控制系统。采用一键式操作，初始运行参数自动设定，整个流程按照编制好的程序自动运行，无需人为干预，实现真正的全自动操作。在进料运行过程中，通过恒力矩与恒差速两种控制方式，适应物料浓度、流量的变化，提高离心机对生产工艺的适应性，保证良好的分享效果和稳定的运行状态，这是一种操作简便、功能完备的控制系统。

2.2离心机技术特点及处理效果、处理量分析

2.2.1技术特点

（1）关键部位采用硬质合金和转鼓防磨设计

针对烟末母液物料特性，在转鼓出料口及螺旋推力面采用硬质合金镶块技术，可提高使用寿命1.5倍以上，大大提高了离心机的稳定性和可靠性；转鼓筒体内壁采用防磨条结构，可有效地防止转鼓内壁磨损，并有利于渣相更好地推出。

（2）先进的缓冲板结构

螺旋推料器采用国际先进的BD缓冲板结构，把离心技术和挤压技术有机地结合在一起。将这一技术应用于烟末母液处理上，有利于将烟末进一步压缩和提高处理能力，使处理后的烟末含固率较高、出液含渣率较低。

（3）漂浮物的捕捉结构

针对烟末母液物料的特殊性，螺旋体采用目前国内最先进的FD板阻隔器（见图2），用于阻挡清液中的泡沫颗粒、漂浮物，并使之从固相卸料口排出。该FD板阻隔器由海申机电总厂（象山）生产，2014年10月10日申请了国家专利。

图2　FD板阻隔器结构

（4）独特的涡流式进料口设计

采用涡流式结构，加速物料快速进入转鼓，缩短物料与液池接触距离，减少进料对已形成的分离固相的扰动，提高处理能力，避免螺旋内堵塞和进料管抱死现象。在物料出口处堆焊碳化钨硬质合金，增加了螺旋体的使用寿命。

（5）大长径比

离心机采用大长径比结构。大的长径比可增加物料的沉降区域，延长物料在转鼓内的停留时间，使固形物去除率提高，这是分离技术行业所追求的目标。

（6）采用变螺距技术

采用变螺距技术的目的是增大处理量。

（7）采用双电机双变频驱动

主、副电机运行采用主、副变频控制，以节能省电。在螺旋滞后时副电机工作，处于发电机状态，再生的能量送到副变频器的直流母线上。由于主、副变频器的直流母线并联，该能量就经过主变频器被主电机利用。这一设计可比其他差速控制节能15%，且启动平稳。

（8）先进的自动冲洗程序

为了避免离心机停机后沉渣堆积，造成下次开机振动大，同时避免沉渣在离心机内部发酵、发生霉变，影响产品品质，设置了先进的CIP冲洗流程，包括转鼓内部冲洗和转鼓外部冲洗两部分。图3所示为CIP冲洗装置。

图3　CIP冲洗装置

转鼓外部冲洗：配备工业用高压喷嘴，通过喷淋可有效清洗转鼓外壁、机座内腔以及机罩内腔。离心机对转鼓外部喷淋冲洗控制程序相对较为简单，一般在对转鼓内部进行冲洗的同时，即可开启外部喷淋系统。

转鼓内部冲洗：冲洗水通过离心机的进料管进入离心机转鼓内部，通过离心机运转，在螺旋的推动下将转鼓内部的积料不断排出转鼓，同时通过多次启停操作，不断破坏积料因离心力形成的料环，且在停机过程中水环的破坏过程也对螺旋叶片及转鼓内壁造成了冲刷，保证了离心机内部的冲洗。

2.2.2处理量和处理效果

进料含固率为10%～15%时，离心机处理量为10～12 m3/h。分离后渣相含固率为29%～32%，清液含固率≤0.05%。

2.2.3影响分离效果的诸因素

（1）进料输送方式对分离效果的影响

对于直径较大的烟末（烟叶），浸泡后因体积膨胀会给离心机的正常物料输送造成影响。目前有两种解决方案：一种方案是对离心机的结构进行改进，增加进料管的口径以及对螺旋体和转鼓部件重新进行设计；第二种方案是在对物料料性不产生影响的情况下，浸泡后先将其输送到烟末（叶）切割机中切割，然后再将其输入离心机进行固液分离。

（2）分离因数对离心机分离效果的影响

理论上说，离心机转速越高，分离因数也就越高，分离效果也就越好。但当分离因数达到某一值后，再提高分离因数不但没有意义，反而会明显增加离心机的功率损耗。因此，转速的调整会直接影响到离心机在单位时间内的处理量和处理效果。

（3）差转速对分离效果的影响

差速大，螺旋排料速度快，但固相中的含水率随之增高；差速小，螺旋排料速度慢，分离后的固相含水率降低。差转速的调节比较简单，只需降低或升高副变频器的频率即可完成调整。

（4）液层深度对分离效果的影响

液层调节板（片）的开口越接近转鼓中心，液层越深，反之越浅。加深液层会降低液相的含固率和增加固相的含水率，降低液层则反之。

（5）螺旋体耐磨性能对分离效果的影响

由于烟末中含有一定量的砂土，因此对螺旋叶片及螺旋出料口的耐磨性提出了更高的要求。螺旋叶片边缘及表面采用可更换碳化钨硬质合金或喷涂，可对全长予以保护。螺旋出料口采用可拆卸的硬质合金耐磨瓦，可有效地防止砂粒对螺旋出料口的磨损。

3　利用卧式离心机替代螺旋挤压机的可行性分析

（1）由螺旋挤压机出来的液体中仍含有细小颗粒，而由卧式离心机出来的液体中几乎没有。

（2）由螺旋挤压机挤出的固体中含水率为72%，由卧式离心机出来的固体中含水率也可在72%以下。

（3）在处理量相同的情况下，螺旋挤压机的价格比卧式离心机的价格高许多。

（4）原工艺在螺旋挤压机后还要有离心机，而经卧式离心机处理后的液体不必再经离心机处理，可节省投资。

4　结论

本文介绍的离心机分离技术，已分别在杭州利群、福建金闽、太仓海烟、江苏鑫源等几家国内较为知名的再造烟叶生产厂家获得了成功的应用。实践证明，无论是在分离干度、处理量、液相纯净度方面，还是在运营成本和离心机稳定性、可靠性方面，卧螺离心机都是一种较为理想的选择。

［1］李振威.新型一体化卧螺离心机污泥脱水机组［J］.中国给水排水，2003（4）：16-20.

［2］李强.离心机在蓝藻处理领域中的应用［J］.水工业市场，2012（15）：12-15.

［3］施震荣.工业离心机选用手册［M］.北京：化学工业出版社，2003.

The Application of Centrifuge in Paper-making Reconstituted Tobacco Separation Industry

Li QiangChen YongguangWu ZhihongHuang Yong

Along with the development of the domestic paper-making reconstituted tobacco technology，the requirement on solid-liquid separation equipment is more strictly，due to different parts of tobacco such as stems and fragments have different physical properties.The centrifuge was introduced to process the tobacco immersion. The experiment proved that the centrifuge had a certain technical advantages on dryness of separation，processing amount and purity of liquid phase.

Centrifuge；Solid-liquid separation；Paper-making；Reconstituted tobaccos；Tobacco fragments

TQ 051.8+4

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.10.007

2016-06-22）

*李强，男，1973年生，工程师。宁波市，315718。