优化SH626型薄板烘丝机设备参数降低干头干尾

付来强，郭亚强，郭志强，李君，赵波，屈璠，郭建刚，任亚宁

优化SH626型薄板烘丝机设备参数降低干头干尾

付来强，郭亚强，郭志强，李君，赵波，屈璠，郭建刚，任亚宁

甘肃烟草工业有限责任公司天水卷烟厂，甘肃天水 741024

【目的】降低SH626型薄板烘丝机的干头干尾量。【方法】通过加水试验，优化薄板烘丝机启动风门排潮开度、料头薄板温度上升时间、滚筒入口无料到进入倒料状态开始时间设备参数，分别设计逐渐升温、延时立即升温、延时逐渐升温3种延时升温程序。【结果】①人工加水效果显著，干头干尾明显减少，但容易产生黄斑、水湿团等现象，不宜采用此方法；②启动风门排潮开度减小，有助于降低干头量；③料头逐渐升温、延时立即升温、延时逐渐升温3种延时升温程序下均有助于降低干头量，但延时逐渐升温程序下效果最佳，可基于延时逐渐升温程序下优化料头薄板温度上升时间，降低干头量；④滚筒入口无料到进入倒料状态开始时间的减小，有助于降低干尾量。【结论】通过设计程序和优化设备参数，得到了烟丝干头干尾含水率在10%以下的最优设备控制参数，干头干尾量降低到0.55%，提升了烘后烟丝的质量稳定性。

烘丝机；干头干尾；加水试验；优化程序；设备参数

烘丝机作为烟草制丝生产线的关键设备之一，其控制精度直接关系到成品烟丝的含水率、温度和填充率[1-2]。滚筒式薄板烘丝机主要采用薄板热传导使烟丝脱水干燥[3]。烘丝机工作时，滚筒内烟丝受薄板夹层蒸汽的热辐射产生大量的水蒸气，烟丝散发出的水蒸气被贯穿于整个滚筒的热风从排潮口排出，从而完成烟丝的脱水干燥过程。目前，滚筒式薄板烘丝机的控制模式主要有保持热风风温恒定控制薄板温度和保持薄板温度恒定控制热风风温两种[3-6]。在启动状态时，烟丝流量是由小到大逐步趋于稳定的，根据控制参数中烘丝机物料的延时时间及配方的相关参数，程序会自动计算出滚筒筒壁温度，并以此调节蒸气阀，此时出口含水率的调节回路不参与作用。由于烘丝机是一个大滞后、大惯性系统，烟丝开始通过滚筒时不可避免地会产生干头烟丝。同理，在尾料状态时，烘丝机的入口电子秤显示无料后，系统经过延时转入尾料状态。滚筒高速运转，物料被快速倒出滚筒。同样由于烘丝机的大滞后、大惯性产生大量的干尾烟丝[7]。我厂使用的是SH626型薄板式烘丝机，工艺规范要求干头干尾率为0.6%以内。我厂薄板烘丝机加工生产过程中，平均每批料干头干尾已达到0.89%，干头干尾统计数据如表1所示，造成烟叶原料消耗较大，与精益化管理水平不符。因此，必须减少干头、干尾量，保证产品质量的同时提高出丝率。但我厂工艺标准要求现已定温、定排潮风量控制。因此只能通过额外加水或优化设备参数来降低干头干尾量。

表1 不同批次干头干尾统计表

Tab.1 Statistical table of over-dried cut tobacco in different batches

批次干头/kg干尾/kg占投料量百分比/% YLA210300540.132.60.91 YLA210300638.931.70.88 YLA210300741.230.80.90 YLA210300839.631.30.88 YLA210300940.529.80.88 YLA210301040.830.40.89

1 加水试验

1.1 仪器和牌号

电动喷壶、测温仪、纯净水、兰州（硬蓝）烟丝

1.2 实验方法

当薄板烘丝机在线生产系统正常后，人工提前掺兑80℃左右的温水，当料头烟丝从叶丝回潮机出来即可打开电动喷雾器均匀加水，当电子秤显示过料量为150 kg关闭电动喷雾器。同理料尾模拟量也为150 kg，兰州（硬蓝）烟丝重量为8000 kg/批。

1.3 实验结果

图1 加水试验生产出口水分对比图

经试验发现，人工加水效果显著，干头干尾明显减少，干头干尾由原来的0.89%减少到0.50%。每天对每批料料头、料尾加水，而且每次加水前要进行人工热水掺兑，需要测温，称重，需要安排专门的人力，劳动量比较大，如果操作人员加水不注意，会产生黄斑、水湿团等现象，故不宜采用人工加水的方式来进行干头干尾的优化。

2 优化设备参数

针对此问题，在不影响烟丝质量和不修改工艺标准的前提下对影响薄板烘丝机处理干头干尾设备参数优化。根据薄板烘丝机生产流程，基于工艺标准要求，分析出主要影响干头、干尾的以下设备参数。

图2 薄板烘丝机工艺流程图

2.1 薄板排潮风门启动开度

在烘丝工序中出排潮风门启动开度由生产线操作屏控制，通过将测得电子秤进料信号送到在线电控系统处理后，将设定的薄板排潮启动风门开度与电子秤过料时间相比较并处理后即可控制启动开度与生产排潮开度的切换，从而达到出口水分的自动控制。为减少在启动阶段排潮开度过大，避免料头更多的水分散失，将启动排潮开度由原来的30%调到29%、28%、27%进行测试。

经试验发现，随着启动排潮开度的减小，料头水分的斜率越来越大，启动排潮开度27%率先超过干头的上限值10%，但是超出水分上限，故最终将启动排潮开度设定为28%。

图3 不同启动排潮开度下出口水分对比图 Fig.3 Comparison of outlet moisture under different dischargeopening

2.2 料头薄板温度上升时间

2.2.1 编写薄板延时升温程序

当皮带秤检测到烟丝流动时，烘丝机进入生产状态，薄板参数马上变为生产设定参数，滚筒温度立即上升到设定值142℃，没有存在一个从预热温度120℃到生产温度142℃的缓冲阶段，初始生产阶段由于筒内烟丝较少，筒内空气相对湿度低，吸湿能力强，导致一部分烟丝出现过干的现象。因此，通过在温度过渡阶段新增薄板温度延时升温程序，以达到升温存在缓冲过程。如图4所示，分别设计了逐渐升温、延时立即升温跟延时逐渐升温3种延时升温程序。分别统计了不同延时程序下干头量的数据，如表2所示。

图4 延时升温与原始温度转换对比图

表2 不同延时程序下干头量数据统计表

Tab.2 Statistical table of dry head data under different delay procedures

实验批次数原始升温/kg逐渐升温/kg延时立即升温/kg延时逐渐升温/kg 140.135.928.723.9 238.936.226.823.4 341.234.627.624.0 439.635.727.522.8 540.536.428.123.3

从现场试验可知，3种延时效果干头明显优于原始温度转换，但是延时立即升温在温度升高到142℃的那一刻，主蒸汽薄膜阀的开度突然增大，蒸汽冲击力较大，对薄膜阀的伤害也较大。然后对比分析逐渐升温跟延时逐渐升温两种升温状态，由表2可知，延时逐渐升温干头量优于逐渐升温干头，故选择延时逐渐升温设计程序。

2.2.2 优化薄板延长升温时间

在选择延时逐渐升温设计程序的基础上，不断优化测试升温时间，在延长升温时间90 s、150 s、200 s、250 s对比发现，料头水分时间上升显著，干头明显降低。

图5 不同延迟升温时间下出口水分对比图

经试验发现，随着延迟升温时间的增大，料头水分的斜率越来越大，在延迟升温时间250 s下率先超过干头的上限值10%，但是超出水分上限，故最终将延迟升温时间设定为220 s。

2.3 滚筒入口无料到进入倒料状态开始时间

当生产结束时电子皮带秤一段时间内检测到无物料时，烘丝机进入快速倒料状态，此时烘丝机滚筒转速由11 r/min提高到14 r/min，薄板温度由142℃降为120℃。对不同滚筒入口无料到进入倒料状态开始时间从90 s、60 s、30 s、25 s试验。

图6 滚筒入口无料到进入倒料状态开始时间下出口水分对比图

经试验发现，随着滚筒入口无料到进入倒料状态开始时间的减小，料尾水分的斜率基本一致，但是料尾出口水分开始下降时间是越来越长，在滚筒入口无料到进入倒料状态开始时间25 s时最后才下降到干尾的上限值10%，但是超出水分上限，故最终将滚筒入口无料到进入倒料状态开始时间28 s。优化设备参数后干头干尾统计数据如表3所示。

表3 优化后干头干尾数据统计表

Tab.3 Statistics of dry head and dry tail data after optimization

批次干头/kg干尾/kg占投料量百分比/% YLA210601223.920.70.56 YLA210601323.420.30.55 YLA210601424.020.60.56 YLA210601522.820.40.54 YLA210601623.321.50.56 YLA210601723.720.50.55

由表3可知，通过实验设计优化改进，干头干尾量明显降低，且干头量每批料平均由原来的40.6 kg降低到23.92 kg，干头优化效果明显优于干尾。

3 感官质量评定

对改进前后生产的烟丝分别取了5批样进行卷制，经平衡箱平衡水分后，由9名具有烟草行业卷烟感官评吸资质的专家组成的评吸小组对试验烟样的感官质量进行评价。对主要指标色泽、香气、谐调、杂气、刺激性、余味五项（表4）进行评价，根据《甘肃烟草工业有限责任公司感官质量设计值》要求进行打分，各项目均以0.5分为计分段上下浮动计算。统计了改进前后各5批卷烟的评吸加权平均分如图7所示：

表4 卷烟评吸指标及评判标准

Tab.4 Cigarette smoking evaluation index and evaluation standard

牌号感官质量设计值 光泽香气谐调杂气刺激性余味总分 兰州（硬蓝）4.527.55.010.017.021.085 光泽油润充足、稍粗燥较谐调微有杂气略有杂气较净、较舒适

图7 改进前后感官质量评吸对比图

从上图可以看出，改进前感官质量得分波动较大，基本在设计值左右，经改进后，感官质量平均得分提高了0.6分，改进成果明显。

4 结论

通过分析滚筒式薄板烘丝机工作过程中影响烟丝含水率的相关变量，在恒定薄板温度和排潮风风量的条件下，提出了一种通过设计薄板烘丝机延时升温程序和优化设备参数来控制烟丝料头、料尾含水率的方法。经过优化关键设备参数，薄板排潮风门启动开度为28%，料头薄板温度延迟升温程序自适应控制上升时间为220 s，滚筒入口无料到进入倒料状态开始时间为28 s。得到了烟丝干头干尾含水率在10%以下的最优设备控制参数，干头干尾量由优化前的0.89%降低到0.55%。降低干头干尾技术对卷烟质量控制和提升具有一定优势。通过设计程序和优化设备参数，提升了烘后烟丝的质量稳定性。

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Optimizing equipment parameters of SH626 thin plate cut-tobacco dryer to reduce over-dried cut tobacco

FU Laiqiang*, GUO Yaqiang, GUO Zhiqiang, LI Jun, ZHAO Bo, QU Fan, GUO Jiangang, REN Yaning

Tianshui cigarette factory of Gansu Tobacco Industry Co., Ltd., Tianshui 741024, Gansu, China

[Objective] This study aims to reduce the over-dried cut tobacco of SH626 thin plate cut-tobacco drier. [Methods] Through the water adding test, the effects of equipment parameters on the over-dried cut tobacco were optimized, including the opening of the starting damper of the thin plate cut-tobacco drier, the temperature-rise time of the thin plate at the head, and the starting time of damping material. The temperature-rise time of the thin plate at the head was studied, and three delayed temperature-rise procedures were designed, namely, gradual temperature rise, delayed immediate temperature rise and delayed gradual temperature rise. [Results]①The effect of artificial water addition was significant, and the over-dried cut tobacco were significantly reduced, but macula and water wet mass easily occurred n; ②The opening of the start-up damper is reduced, which helps to reduce the dry head; ③The three kinds of delay heating procedures, namely, head gradual heating up, delayed immediate heating up and delayed gradual heating up, are beneficial to reduce the dry head, but the effect is the best under the delayed gradual heating-up procedure. Then, based on the delayed gradual heating-up procedure, the temperature rise time of head sheet is optimized to reduce the dry head; ④The start time of damping material is reduced, which helps to reduce the dry tail. [Conclusion] Through program design and optimization of equipment parameters, the optimal equipment control parameters for producing over-dried cut tobacco with moisture content below 10% are obtained, and the over-dried cut tobacco amount is reduced to 0.55%, the quality stability of cut tobacco after drying is improved.

cut-tobacco drier; over-dried cut tobacco; water addition test; optimization program; equipment parameter

Corresponding author. Email：flqswpu@163.com

付来强（1991—），硕士，助理工程师，研究方向：烟草设备及控制，Tel：17834166267，Email：flqswpu@163.com

2021-06-17；

2022-01-06

付来强，郭亚强，郭志强，等. 优化SH626型薄板烘丝机设备参数降低干头干尾[J]. 中国烟草学报，2022，28（1）.FU Laiqiang, GUO Yaqiang, GUO Zhiqiang, et al. Optimizing equipment parameters of SH626thin plate cut-tobacco dryer to reduce over-dried cut tobacco[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2022,28(1). doi: 10.16472/j.chinatobacco.2021.114