CN101773289B - 烟梗膨胀处理的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可有效降低蒸汽能源消耗，同时实现较好膨胀效果的烟梗膨胀处理方法和设备，所述的烟梗膨胀处理方法，是先使用常规压力的过热蒸汽对烟梗实施升温处理，再将少量的压力不小于1.2MPa的过热蒸汽注入烟梗膨胀释放的气锁腔体内实施烟梗膨胀；所述设备包括依次连通的进料汽锁、烟梗加热装置和出料膨胀汽锁，所述出料汽锁增设了用于补入高压过热蒸汽的补汽管道；所述烟梗加热装置靠近其进料口处连接有常规压力过热蒸汽管道。本发明将烟梗升温和增压膨胀作为两个独立的过程，采用不同的技术方案实施，可达到即保证膨胀效果又节约能耗的目的，同时还减少了高压设备的配置，提高了设备的安全性能，降低了安全维护成本。

Description

烟梗膨胀处理的方法及设备

技术领域

本发明涉及一种烟梗膨胀处理方法，尤其涉及一种使用蒸汽进行烟梗膨胀制粒的方法。

本发明还涉及一种实现上述烟梗膨胀处理方法的设备。

背景技术

梗处理的工艺目的主要有三点：一是提高梗丝的填充值；二是改善梗丝的燃烧性；三是去除或减少梗丝的木质气味。要达到上述的梗加工工艺目的的关键技术是提高烟梗加工的膨胀率。

传统的梗丝膨胀处理技术主要有两种：一是高湿梗丝的高温快速脱水实现梗丝的膨胀；二是高湿梗丝通过文氏管实施膨胀。这两种膨胀方法的烟梗膨胀时机均在切丝后实施，其缺点是：(1)对进料水份的均衡性要求高，一般都要达到±1％；(2)膨胀的均匀性差，造碎率高，由于切梗丝厚度的差别影响，梗丝的膨胀很不均匀，膨后梗丝的造碎率大，梗丝的利用率低，一般的碎丝率在风选设备前取样都达到3％左右。(3)梗丝膨胀率不高，一般来说，最大只能达到60％。(4)。膨胀率不高直接导致梗丝的可燃性差，木质气味较大，填充值也不高，一般膨化后梗丝的填充值为5.5cm³/g(3Kg压头)。

随着烟梗加工工艺和加工技术的发展，利用未切丝的烟梗进行膨胀处理成为梗处理的新方向。烟梗较梗丝具有更多完整的纤维气室，烟梗的强度和韧性均高于梗丝，因此通过高压和高热技术实施烟梗膨胀，可以获得更高的膨胀率。目前利用高温高压蒸汽和微波膨胀技术处理的烟梗，其膨胀率可达200％以上。这一技术对于打叶复烤以及制丝生产过程中产生的碎梗、短梗、梗签等，也同样能获得满意的膨胀效果。

例如，专利200510048774.2公布了一种利用微波加热膨胀烟梗的方法。使用该方法的烟梗经微波膨胀后成为棒状的膨胀梗，再将膨胀梗回潮制粒后通过微波实现水份定型成为成品梗粒。微波膨梗的局限性在于：(1)微波膨梗技术设备功率大。微波设备的装机功率较大，且微波膨梗制粒后需要二次定型和水份平衡，能源消耗较大；(2)微波膨梗技术对原梗水份要求高。微波加热是通过水分子在微波场的运动产生热量，所以微波膨梗要求的烟梗水份较高；(3)膨胀梗回潮水分均匀性差。微波膨后的烟梗没有爆破过程，膨胀过程中烟梗不破碎，不开裂，回潮过程中烟梗水份很难回透，水份的均衡性较差；(4)火灾隐患难以消除。微波膨梗环境的氧含量与空气中的氧含量一致，膨梗过程的烟梗温升已经达到了烟梗的燃点，虽然在烟梗中搀兑了大量的石英颗粒等阻燃材料，但还是难以从源头上消除火灾隐患；(5)梗粒的掺兑均匀性差。微波膨胀的梗粒产品完全是通过后续的机械制粒形成，颗粒的外形一致，表面较为光滑，梗粒的附着能力差，与烟丝搀兑后的均匀性差。

利用高温高压蒸汽实施烟梗膨胀处理的技术主要有两类，首先是专利200510118934.6公开的一种制备烟梗膨胀的方法及采用的设备。该方法是将烟梗与温度为200℃-350℃压力大于1.0MPa的高压过热蒸汽混合，经过适当时间的热质交换后，将烟梗和蒸汽混合物通过文氏管，实施烟梗膨胀。该烟梗膨胀设备通过过渡仓将烟梗送入高温高压处理室，烟梗通过文氏管释放到常压环境并获得膨胀，其每次进料的过程中必须要排空过渡仓的高压蒸汽，必须消耗大量的蒸汽。文氏管连接压力大于1.0MPa的高压蒸汽室与常压的旋风料气分离室，其生产过程中的高压蒸汽不间断的通过文氏管的锐孔喷嘴泄漏，其蒸汽耗量较大，烟梗的加工成本较高。专利200720035196.3、200710065891.9、200520132011.1、200720038533.4及200810195056.1等所公开的烟梗膨胀方法都是通过文氏管实施烟梗膨胀，其基本的原理一致，存在的缺陷也基本相同。

专利200610098314.5公开了一种使用饱和或过热蒸汽连续进行烟梗膨胀处理的设备以及使用该烟梗在线膨胀设备进行烟梗切丝前处理的方法。该烟梗在线膨胀处理设备，包括进料仓、出料仓和尾部呈略向上倾斜放置的加压处理仓，加压处理仓内部设置有螺旋输送装置；加压处理仓设置有若干个蒸汽喷入喷嘴，在加压蒸汽处理装置入口处和出口处分别设置蒸汽气锁。该设备无需因进料需要排空处理仓内蒸汽，可实现烟梗原料在线连续处理，在提高处理效率的同时也节约了蒸汽能源。使用该烟梗在线膨胀设备进行烟梗切丝前处理时，可简化处理工序，省略将筛分出的长梗再切分工序。但该处理工艺无法获得足够理想的烟梗膨胀处理效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效降低蒸汽能源消耗，同时实现较好膨胀效果的烟梗膨胀处理方法。

本发明所述的烟梗膨胀处理方法，先使用常规压力的过热蒸汽对烟梗实施升温处理，再将少量的压力不小于1.2MPa的过热蒸汽注入烟梗膨胀释放的气锁腔体内实施烟梗膨胀。用于对烟梗实施升温处理的过热蒸汽，其压力一般为0.8-1.2MPa，温度一般为200-350℃。用于对烟梗实施膨胀处理的过热蒸汽，其压力一般为1.2-1.5MPa，温度一般为200-350℃。

现有的利用蒸汽进行烟梗膨胀处理工艺，均将烟梗的升温和增压在同一过程中完成，采用高压过热蒸汽加温烟梗后直接实施膨胀，这种工序大量地消耗了蒸汽能源，提高了烟梗加工的单位能耗。同时，烟梗膨胀所需要的实际蒸汽压力通常要达到1.2MPa以上，常规的烟厂供汽不能达到这一要求，所以利用蒸汽作为介质的烟梗膨胀设备需要配备专门的锅炉设施供汽，这一条件也限制了许多烟厂的烟梗膨胀设备的使用。

我们考虑物料膨胀的三个条件：一是汽化剂：在膨胀发生以前，物料内部必须含有均匀安全的汽化剂。烟梗一般都含有12％左右的水份，满足汽化剂条件；二是弹性小室：未切丝的烟梗内部具有大量完整的相对密闭的弹性纤维气室。第三个就是能量：外界要提供足以完成膨胀全过程的能量，包括相变段的水份升温需能、汽化需能、膨胀需能和干燥需能。通过将烟梗内部的水分迅速升温气化、增压膨胀，并依靠高压蒸汽的膨胀力，带动烟梗内部纤维结构变性，从而使之具有海绵状组织结构特征的过程就是烟梗膨胀的过程。

因此，本发明将烟梗升温和增压膨胀作为两个独立的过程，采用不同的技术方案实施，可达到即保证膨胀效果又节约能耗的目的。采用本发明，可以直接利用烟厂所提供的常规供汽，将烟厂提供的常规压力的饱和蒸汽加热成常规压力的过热蒸汽对烟梗实施升温处理，当然，也可以通过电加热等手段对烟梗实施升温处理。在增压膨胀过程中，再将少量过热蒸汽通过蒸汽增压设备增压到1.2MPa以上的压力，注入烟梗膨胀释放的气锁腔体实施烟梗膨胀。因气锁腔体的空间较小，所需要的高压蒸汽的量极大减少，达到节约蒸汽耗量的目的，也省略了高压锅炉的采购和维护。同时，由于加温过程使用了低压蒸汽或电热为加热手段，降低了加温过程的设备压力等级或设备的复杂程度，减少了设备的制造成本和安全维护成本。

另外，在对烟梗实施升温处理前，可先将烟梗打短到5-30mm的短梗，以利于后续的烟梗加热过程的热传递，也有利于烟梗膨胀过程的烟梗爆破为梗粒。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种实现上述烟梗膨胀处理方法的设备。

本发明所述烟梗膨胀处理设备，包括依次连通的进料汽锁、烟梗加热装置和出料膨胀汽锁，所述出料汽锁增设了用于补入高压过热蒸汽的补汽管道；所述烟梗加热装置靠近其进料口处连接有常规压力过热蒸汽管道。

为了便于利用烟厂所提供的常规压力饱和蒸汽，可以在所述常规压力过热蒸汽管道前端设置蒸汽加热器，将来源于烟厂的0.8-1.2MPa饱和蒸汽，加热为压力为0.8-1.2MPa，温度为200-350℃的过热蒸汽，供烟梗加热使用；所述补汽管道前端设置有蒸汽加压泵，少量的过热蒸汽通入蒸汽增压泵加压成为压力为1.2-1.5MPa，温度为200-350℃的高压过热蒸汽，通入出料汽锁腔体供烟梗膨胀使用。

本发明所采用的出料膨胀汽锁包括进料口、壳体、补汽口、出料口及由若干个旋转辐板组成的汽锁转子，所述旋转辐板的顶端设置有活动密封片；在汽锁转子旋转的过程中，始终保持补汽口和进料口、补汽口和出料口之间至少有一个或一个以上的辐板实现出料膨胀汽锁腔体的密封，以更利于膨胀用过压气体压力的保持，保证膨胀汽锁在出料口释放气体、烟丝混合物的瞬间能够提供足够的烟丝膨胀所需要的压力。

本发明的主要优点在于：

1、将烟梗膨胀过程的加温和加压分开实施，利用较低压力的过热蒸汽实施烟梗加温，达到了烟梗升温的要求，再利用高压过热蒸汽提供烟梗膨胀的膨胀需能，避免了传统烟梗加温和膨胀采用同一压力温度的介质蒸汽所产生的缺陷，减少了蒸汽的消耗，提高了蒸汽的利用率。

2、利用蒸汽增压泵实现蒸汽的增压，去除了烟梗膨胀装备的锅炉配置，减少了设备配置成本和安全维护成本。

3、通过向汽锁腔体直接通入高压过热蒸汽，实施烟梗爆破膨胀，减少了高压设备的配置，提高了设备的安全性能，降低了安全维护成本。

本发明的烟梗膨胀处理设备结构简单；由于高压高热蒸汽需求量少，不需要卷烟厂另外配备高压高温锅炉；经过热蒸汽加热后的烟梗与高压高热蒸汽混合后瞬时释压，达到了很好的膨胀效果。既为卷烟厂降低了能耗，又得到了高膨胀度的烟梗，达到了卷烟厂降能耗、高填充率的需求性。

具体实施方式：

如图1所示，本发明所述烟梗膨胀处理方法，其工艺流程可以依次包括以下步骤：

(1)烟梗备料后通过除杂去除烟梗中的麻丝、金属等杂物；

(2)将烟梗打短到5-30mm的短梗，烟梗打短有利于后续的烟梗加热过程的热传递，也有利于烟梗膨胀过程的烟梗爆破为梗粒；

(3)截短后烟梗进行加温，加温介质为压力为(0.8-1.2)MPa，温度为(200-350)℃的过热蒸汽；

(4)加温后的烟梗送入汽锁腔体与压力为(1.2-1.5)MPa温度为(200-350)℃的高压过热蒸汽混合后，通过汽锁转子旋转释放到常压环境实施烟梗膨胀，膨胀爆破后的烟梗成为可利用的梗颗粒。

(5)梗颗粒在热风定型过程中温度逐渐降低，实现膨胀后的定型；

(6)梗粒回潮到(11-13)％的水份；回潮后的烟梗筛分出粒径1-3mm的梗粒作为成品进行搀兑，粒径＞3mm的烟梗经制粒机制粒后再返回筛分，粒径＜1mm的少量梗末收集后作为薄片烟丝的制作原料。

如图1所示，上述工艺过程中的蒸汽来源于烟厂的0.8-1.2MPa饱和蒸汽，经电加热或其他加热方式加热后，成为压力为0.8-1.2MPa，温度为200-350℃的过热蒸汽，供烟梗加热使用，少量的过热蒸汽通入蒸汽增压泵加压成为压力为1.2-1.5MPa，温度为200-350℃的高压过热蒸汽，通入汽锁腔体供烟梗膨胀使用。

如图2所示，本发明所述的烟梗膨胀处理设备，包括进料汽锁1、烟梗加热装置2、出料膨胀汽锁3、蒸汽加热器4、蒸汽加压泵5及热风管道8；进料汽锁1、烟梗加热装置2、出料膨胀汽锁3及热风管道8依次连通；蒸汽加热器4设两条蒸汽输出管道，其中蒸汽管道7与设置在烟梗加热装置2靠近其进料口处的进汽口连通，蒸汽管道6与蒸汽加压泵5的进汽口连通，蒸汽加压泵5经蒸汽管道9与出料膨胀汽锁3的补汽口连通。

其中，进料汽锁可采用专利CN200720044702.5所述的汽锁阀结构；出料汽锁的结构与进料汽锁基本一致，主要增加了汽锁腔体的高压过热蒸汽的补汽口，其结构可采用专利200810243226.9所述的烟丝在线膨胀处理装置的膨胀汽锁；烟梗加热装置2可采用专利200710135135.9所述的烟草物料在线膨胀的加压处理装置的结构。

在实际运行时，烟梗经进料汽锁1进入烟梗加热装置2，烟梗在烟梗加热装置2内部向前输送的过程中与压力为0.8-1.2MPa，温度为200-350℃的过热蒸汽进行充分的热交换，烟梗加热完成后输送入出料膨胀汽锁3，与汽锁腔体内的压力为1.2-1.5MPa，温度为200-350℃的高压过热蒸汽混合，随汽锁转子旋转到汽锁的出料口释放到常压环境实施膨胀爆破。膨胀后的烟梗梗粒沿热风管道8进行热风定型，并完成后续工序加工过程。同时，烟厂供给的0.8-1.2MPa饱和蒸汽经蒸汽加热器4加热成压力为0.8-1.2MPa，温度为200-350℃的过热蒸汽，分两路供汽，一路经管道7输送至烟梗加热装置2的腔体内部，实施烟梗加热处理；另一路经管道6输送至蒸汽加压泵5加压为压力为1.2-1.5MPa，温度为200-350℃的高压过热蒸汽，输送至烟梗膨胀气锁3腔体内部，用于烟梗膨胀爆破处理。

如图3所示，本发明所采用的出料膨胀汽锁3包括进料口3-1、壳体3-2、进气口3-4、旋转辐板3-5、出料口3-6；旋转辐板3-5顶端设置有活动密封片3-3；进气口3-4与过压热汽体源连通。

其具体的工作过程如下：出料膨胀汽锁3工作时，其旋转辐板3-5的旋转方向如图3所示，以保证在汽锁转子旋转的过程中，始终保持进气口3-4和进料口3-1、进气口3-4和出料口3-6之间至少有一个或更多个以上的辐板实现汽锁腔体的密封，以更利于膨胀用过压气体压力的保持，保证膨胀汽锁在出料口3-6释放气体、烟丝混合物的瞬间能够提供足够的烟丝膨胀所需要的压力。

Claims (6)

1.一种利用蒸汽进行烟梗膨胀处理的方法，其特征在于：先使用压力为0.8-1.2MPa，温度为200-350℃的过热蒸汽对烟梗实施升温处理，再将少量压力不小于1.2MPa的过热蒸汽注入烟梗膨胀释放的汽锁腔体内实施烟梗膨胀。

2.根据权利要求1所述的烟梗膨胀处理方法，其特征在于：用于对烟梗实施膨胀处理的过热蒸汽，其压力为1.2-1.5MPa，温度为200-350℃。

3.根据权利要求1所述的烟梗膨胀处理方法，其特征在于：在对烟梗实施升温处理前，先将烟梗打短到5-30mm的短梗。

4.一种实现如权利要求1、2或3所述烟梗膨胀处理方法的设备，包括依次连通的进料汽锁、烟梗加热装置和出料膨胀汽锁，其特征在于：所述出料膨胀汽锁增设了用于补入高压过热蒸汽的补汽管道；所述烟梗加热装置靠近其进料口处连接有常规压力过热蒸汽管道。

5.根据权利要求4所述的烟梗膨胀处理设备，其特征在于：所述常规压力过热蒸汽管道前端设置有蒸汽加热器；所述补汽管道前端设置有蒸汽加压泵。

6.根据权利要求4所述的烟梗膨胀处理设备，其特征在于：所述出料膨胀汽锁包括进料口、壳体、补汽口、出料口及由若干个旋转辐板组成的汽锁转子，所述旋转辐板的顶端设置有活动密封片；在汽锁转子旋转的过程中，始终保持补汽口和进料口、补汽口和出料口之间至少有一个或一个以上的辐板实现出料膨胀汽锁腔体的密封。 

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