CN115399496B - 加料机热风控制系统、热风控制方法及烟草加工系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种加料机热风控制系统、热风控制方法及烟草加工系统。加料机热风控制系统包括：加料机，具有进料罩和出料罩；回风管，具有第二管端和与出料罩连通的第一管端；进风管，具有第三管端和与进料罩连通的第四管端；第一热风管，两端分别与第二管端和第三管端连通；第二热风管，两端分别与第二管端和第三管端连通，并具有接收注入的蒸汽的蒸汽入口；加热器，设置在第一热风管上，被配置为对通过第一热风管的气流进行加热；循环风机，设置在回风管上，被配置为驱动回风管中的气流经由第一热风管和第二热风管中的至少一个流动到进风管；和控制阀组，被配置为对第一热风管和第二热风管的通断或风门开度进行独立控制或联动控制。
Description
技术领域
本公开涉及烟草加工领域，尤其涉及一种加料机热风控制系统、热风控制方法及烟草加工系统。
背景技术
加料工序是卷烟制丝的一个关键环节，该工序的主要任务是按照产品设计要求向被加工的物料定量添加一定比例的外源性物质，直接关系到卷烟产品的感官质量和物理质量。在加料过程中，需要对物料进行增温处理以提高物料对外源性物质的吸收速率，加料机的热风控制系统设计是否合理直接影响到物料的增温效果，最终影响工序的加料效果。
参考图1，在一些相关技术中，加料机2’设置在进料输送设备1’的下游。物料由进料输送设备1’送入加料机2’，经加料机2’加料处理后送至出料输送设备3’，完成加料处理。在加料过程中，通过热风系统对加料机2’的滚筒的内部加工环境进行增温处理。在图1中，热风系统的热能来源自三个方面，一方面来源于回风管4’，另一方面来源于补风管9’，还有一方面来源于热风加热器7’。热风通过热风风机8’注入滚筒内对物料进行加热，从而提高料液与物料间的传质速率。
发明内容
本公开实施例提供一种加料机热风控制系统、热风控制方法及烟草加工系统，能够改善加料机的加料过程。
在本公开的一个方面，提供一种加料机热风控制系统，包括：
加料机，具有进料罩和出料罩；
回风管，具有第一管端和第二管端，所述第一管端与所述出料罩连通；
进风管，具有第三管端和第四管端，所述第四管端与所述进料罩连通；
第一热风管，两端分别与所述第二管端和所述第三管端连通；
第二热风管，两端分别与所述第二管端和所述第三管端连通，并具有接收注入的蒸汽的蒸汽入口；
加热器，设置在所述第一热风管上，被配置为对通过所述第一热风管的气流进行加热；
循环风机，设置在所述回风管上，被配置为驱动所述回风管中的气流经由所述第一热风管和所述第二热风管中的至少一个流动到所述进风管；和
控制阀组，与所述第一热风管和所述第二热风管连接，被配置为对所述第一热风管和所述第二热风管的通断或风门开度进行独立控制或联动控制。
在一些实施例中，所述控制阀组包括：
第一调节风门，设置在所述第一热风管上，被配置为调节所述第一热风管的通断或风门开度；和
第二调节风门，设置在所述第二热风管上，被配置为调节所述第二热风管的通断或风门开度。
在一些实施例中，所述第一调节风门和所述第二调节风门的开度之和被配置为保持为恒定值。
在一些实施例中，所述第一调节风门和所述第二调节风门信号连锁或机械连锁。
在一些实施例中，所述恒定值为100％。
在一些实施例中，所述第一管端位于所述出料罩的上部，所述第四管端位于所述进料罩的下部。
在一些实施例中，所述回风管具有折弯管段，所述折弯管段邻近所述第二管端的部分位于所述加料机的下侧。
在一些实施例中，所述第一热风管和所述第二热风管的最高部位均不高于所述进风管的最低部位。
在一些实施例中，所述第一热风管的两端之间的部分管段高于所述第二热风管的两端之间的部分管段。
在一些实施例中，所述加料机热风控制系统还包括：
蒸汽喷嘴，设置在所述蒸汽入口，被配置为与蒸汽源连通；和
蒸汽流量调节装置，沿蒸汽流动方向位于所述蒸汽喷嘴的上游，被配置为调节所述蒸汽喷嘴喷出的蒸汽流量。
在一些实施例中，所述回风管具有折弯管段，所述折弯管段邻近所述第二管端的部分位于所述加料机的下侧，所述循环风机设置在所述折弯管段邻近所述第二管端的部分上，所述第一热风管和所述第二热风管的最高部位均不高于所述进风管的最低部位。
在一些实施例中，所述加料机热风控制系统还包括：
排水装置，具有设置在所述循环风机的下侧的接水口，
其中，所述接水口位于所述折弯管段的最低部位。
在一些实施例中，所述加料机包括：
机架；
滚筒，可转动地设置在所述机架上，两端分别安装所述进料罩和所述出料罩；和
料液喷嘴，设置在所述进料罩上或邻近所述进料罩的位置，被配置为向进入所述滚筒的物料喷洒料液。
在一些实施例中，所述滚筒的物料抛撒位置、所述第一管端和所述第四管端均位于参考平面的同侧，所述滚筒的轴线位于所述参考平面内，且所述参考平面与水平面垂直。
在一些实施例中，所述加料机热风控制系统还包括：
回风温度采集装置，设置在所述回风管上，被配置为采集所述回风管内气流的温度；
进风温度采集装置，设置在所述进风管上，被配置为采集所述进风管内气流的温度。
在一些实施例中，所述加料机热风控制系统还包括：
进料装置，沿物料的传输方向位于所述加料机的上游，被配置为向所述加料机输入未加料的物料；
出料装置，沿物料的传输方向位于所述加料机的下游，被配置为接收所述加料机输出的已加料的物料；
水分仪，设置在所述出料装置上，被配置为检测所述出料装置上已加料的物料的含水率；
温度仪，设置在所述出料装置上，被配置为检测所述出料装置上已加料的物料的温度。
在本公开的一个方面，提供一种烟草加工系统，包括：
前述的加料机热风控制系统。
在本公开的一个方面，提供一种前述的加料机热风控制系统的热风控制方法，包括：
在所述加料机的生产模式下，通过所述控制阀组导通所述第二热风管，且关断所述第一热风管，并开启所述蒸汽入口；
通过所述循环风机驱动所述回风管中的气流从所述出料罩经由所述第二热风管流动到所述进风管，并与从所述蒸汽入口进入的蒸汽混合后从所述进风管的第四管端排入到所述进料罩。
在一些实施例中，所述热风控制方法还包括：
在所述加料机的预热模式下，通过所述控制阀组关断所述第二热风管，且导通所述第一热风管，并关闭所述蒸汽入口；
通过所述循环风机驱动所述回风管中的气流从所述出料罩经由所述第一热风管流动到所述进风管，并从所述进风管的第四管端排入到所述进料罩；
通过所述加热器加热流经所述第一热风管的气流。
在一些实施例中，所述热风控制方法还包括：
在所述加料机的生产模式下，调整所述循环风机的频率，以使所述加料机内流动的热风风速保持在0.06～0.25m/s内。
在一些实施例中，所述热风控制方法还包括：
在所述加料机的预热模式下，通过设置在所述回风管上的回风温度采集装置采集所述回风管内气流的温度；
根据所述回风管内气流的温度调整所述加热器的供能，以使所述回风管内气流的温度保持在预设温度范围内。
在一些实施例中，所述热风控制方法还包括：
在所述加料机的生产结束模式下，通过所述控制阀组关断所述第二热风管，且导通所述第一热风管，并关闭所述蒸汽入口；
通过所述循环风机驱动所述回风管中的气流从所述出料罩经由所述第一热风管流动到所述进风管，并从所述进风管的第四管端排入到所述进料罩；
通过所述加热器加热流经所述第一热风管的气流。
在一些实施例中，所述热风控制方法还包括：
在所述加料机的生产模式下，采集从所述加料机输出的已加料的物料的温度T2；
将所述温度T2与预设温度阈值T2TH进行比较，如果T2-T2TH<-ΔT2，则调大从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，如果T2-T2TH>ΔT2，则调小从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，从而使所述温度T2保持在预设温度范围[T2TH-ΔT2,T2TH+ΔT2]。
在一些实施例中，所述热风控制方法还包括：
在所述加料机的生产模式下，采集从所述加料机输出的已加料的物料的含水率F；
将所述含水率F与预设含水率阈值FTH进行比较，如果F-FTH<-ΔF，则调大从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，如果F-FTH>ΔF，则调小从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，并调大设置在所述第一热风管上的第一调节风门的开度，同时调小设置在所述第二热风管上的第二调节风门的开度，以使得所述第一调节风门和所述第二调节风门的开度之和保持为恒定值。
因此，根据本公开实施例，通过与加料机出料罩连通的回风管将加料机的回风通过第一热风管和/或第二热风管输送到与加料机进料罩连通的进风管，使回风在设备内进行循环，更充分地利用回风所含有的热量，并消除回风向外排出对环境的污染；通过设置第一热风管和第二热风管来分别提供回风加热和补充蒸汽的两种类型的热风，可以通过控制阀组根据工艺需要对第一热风管和第二热风管的通断或风门开度进行控制，从而有效地改善加料机的加料过程。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是一些相关技术中加料机热风控制系统的结构示意图；
图2是本公开加料机热风控制系统的一些实施例的结构示意图；
图3是图2左侧视角的结构示意图；
图4是本公开热风控制方法的一些实施例的流程示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
发明人经研究发现，相关技术中的加料机在进行加料时，由于料液中含有糖类、可可粉等黏性物质，含有料液的热风经过热风加热器时会出现结垢现象，导致热风加热器的加热效率变差，从而使热风温度上升速率降低，进而影响加料过程。从加料机的回风管排出的热风大部分通过排潮装置排出设备外，造成环境污染和能源浪费，同时造成加料机预热准备时间长以及生产过程物料升温慢，生产效率低。
环境中的新风通过新风加热器加热后经补风管补充到热风系统中，干燥的热风热焓值低，与物料之间的对流换热系数小，热风与物料间的传热效率低。通过调节补风风量的方式调节温度计处的热风温度，必然引起滚筒内的的风压波动，造成滚筒内热风外逸或外界的冷空气进入滚筒。
另外，热风温度调节灵敏度差。当热风温度偏低或偏高时，需要通过增加或减少热风加热器和/或新风加热器的蒸汽流量来调节热风温度，而热风加热器和新风加热器热惯性大，调节严重滞后。
针对于相关技术存在的至少一种技术问题，本公开实施例提供一种加料机热风控制系统、热风控制方法及烟草加工系统，能够改善加料机的加料过程。
图2是本公开加料机热风控制系统的一些实施例的结构示意图。图3是图2左侧视角的结构示意图。参考图2和图3，本公开实施例提供了一种加料机热风控制系统，包括：加料机10、回风管21、进风管22、第一热风管31、第二热风管41、加热器32、循环风机23和控制阀组。
加料机10具有进料罩11和出料罩12。回风管21具有第一管端和第二管端，所述第一管端与所述出料罩12连通。进风管22具有第三管端和第四管端，所述第四管端与所述进料罩11连通。
第一热风管31的两端分别与所述第二管端和所述第三管端连通。第二热风管41的两端分别与所述第二管端和所述第三管端连通，并具有接收注入的蒸汽的蒸汽入口。
加热器32设置在所述第一热风管31上，被配置为对通过所述第一热风管31的气流进行加热。加热器32可以为热交换器，也可以为电加热器等。
循环风机23设置在所述回风管21上，被配置为驱动所述回风管21中的气流经由所述第一热风管31和所述第二热风管41中的至少一个流动到所述进风管22。
控制阀组与所述第一热风管31和所述第二热风管41连接，被配置为对所述第一热风管31和所述第二热风管41的通断或风门开度进行独立控制或联动控制。
根据本公开实施例，通过与加料机出料罩连通的回风管将加料机的回风通过第一热风管或第二热风管输送到与加料机进料罩连通的进风管，使回风在设备内进行循环。相比于相关技术，本公开实施例能够更充分地利用回风所含有的热量，例如通过回风携带的热量进行加料机的预热，减少加料机预热准备时间，从而提高生产效率，并且消除回风向外排出对环境的污染；而且本公开实施例无需补入新风，可省去与补新风关联的排潮装置，节省加热新风和排潮造成的能量浪费。
第二热风管能够向进风管输入蒸汽，相比于相关技术中通过热风加热器加热环境中的新风并补入热风系统的方式，由于蒸汽的热焓值高于干燥的热风，因此可实现更高的热风与物料间的传热效率，并且可以在生产阶段通过对蒸汽直喷加热热风的方式来改善热风温度的调节灵敏度，提高加料过程热风温度的控制精度。
设置在回风管和进风管之间的第一热风管和第二热风管能够分别提供回风加热和补充蒸汽的两种类型的热风，这样就可以通过控制阀组根据工艺需要对第一热风管和第二热风管的通断或风门开度进行控制，使热风能够具有合适的热能，从而有效地改善加料机的加料过程。
例如，在加料机的生产阶段选择使用第二热风管来供应含有蒸汽的热风，而关断或减少第一热风管供应的热风，这样在生产过程中含有料液的热风可以尽量少地经过设在第一热风管的加热器，从而尽量避免料液在加热器上产生结垢现象，进而确保加热器的加热效率和加热效果，以使加热器能够确保温度的调节灵敏性，缩短预热阶段加料机预热准备时间及提高生产过程加料质量的稳定性。而且，回风中含有的料液能够传递回物料，从而进一步减少料液的浪费。
循环风机在运行时能够驱动回风管中的回风经第一热风管和第二热风管中的至少一个流动到进风管，在实现热风的流动驱动的同时，还可以使出料罩保持稳定的微负压，防止相关技术中因从环境补风造成加料机内部的风压波动，避免风压波动造成热风外逸或外部冷空气进入滚筒的风险。
参考图2，在一些实施例中，所述加料机10包括：机架13、滚筒14和料液喷嘴15。机架13可设置在车间场地上。滚筒14可转动地设置在所述机架13上，两端分别安装所述进料罩11和所述出料罩12，对滚筒14起到密封作用，避免热风、料液或物料外逸。从进料罩11进入的物料，例如烟丝物料能够在滚筒14内完成加料操作。滚筒14能够通过转动对物料进行翻动，并将物料从进料罩11传送到出料罩。加料机10不限于采用滚筒的方式，还可以采用其他输送物料的方式。
滚筒14可以在机架13的支承作用下绕其中心轴旋转，并且滚筒14可前高后低设置(右侧为前，左侧为后)，与水平面呈2°～5°倾角。物料经进料罩11进入滚筒14后，在滚筒14持续旋转和其内设置的抄板的共同作用下持续不断地提升与抛撒，从前端向后端呈螺旋式行进。在物料抛撒过程中，料液喷嘴15持续不断地向物料喷洒料液，并在热风的作用下加速物料对料液的吸收速率。在滚筒14内完成加料和料液吸收的物料从出料罩12卸出。
料液喷嘴15设置在所述进料罩11上或邻近所述进料罩11的位置，被配置为向进入所述滚筒14的物料喷洒料液。料液指的是根据产品设计要求需要向被加工的物料中定量添加的外源性物质，例如可提升卷烟产品的感官质量的香料等。料液喷嘴15可以提供料液的管路连接，以便间断地或持续地向进入所述进料罩11的物料喷洒雾化的料液。
参考图3，在一些实施例中，所述滚筒14的物料抛撒位置、所述第一管端和所述第四管端均位于参考平面RP的同侧，所述滚筒14的轴线位于所述参考平面RP内，且所述参考平面RP与水平面垂直。这样有助于热风与从上往下抛撒的物料充分接触，并且让热风贯穿物料间隙，热风的热能与物料之间最大程度地进行热交换后再进入回风管21。
参考图2和图3，在一些实施例中，加料机热风控制系统还包括：进料装置71、出料装置72、水分仪73和温度仪74。进料装置71沿物料的传输方向位于所述加料机10的上游，被配置为向所述加料机10输入未加料的物料。出料装置72沿物料的传输方向位于所述加料机10的下游，被配置为接收所述加料机10输出的已加料的物料。
水分仪73设置在所述出料装置72上，被配置为检测所述出料装置72上已加料的物料的含水率。温度仪74设置在所述出料装置72上，被配置为检测所述出料装置72上已加料的物料的温度。
进料装置71和出料装置72均可以采用各种形式的输送机，例如皮带输送机或振动输送机等。水分仪73和温度仪74可以分别对出料装置72上已加料的物料的含水率和温度进行获取，以便对加料机热风控制系统进行适当的控制，从而确保输出的物料满足有关含水率和温度的要求。
为了使加料机内循环热风的温度控制更加精准，参考图2，在一些实施例中，加料机热风控制系统还包括：回风温度采集装置61和进风温度采集装置62。回风温度采集装置61设置在所述回风管21上，被配置为采集所述回风管21内气流的温度。进风温度采集装置62设置在所述进风管22上，被配置为采集所述进风管22内气流的温度。
在上述实施例中，控制阀组可以对第一热风管31和所述第二热风管41的通断或风门开度进行独立控制或联动控制。独立控制是指控制阀组对第一热风管31和所述第二热风管41的通断或风门开度控制之间是相互独立的。联动控制是指控制阀组对第一热风管31和所述第二热风管41的通断或风门开度控制存在关联，即第一热风管31的通断或风门开度调节会影响所述第二热风管41的通断或风门开度。这种联动控制可以是机械连锁也可以是通过信号实现的。
参考图2，在一些实施例中，所述控制阀组包括：第一调节风门51和第二调节风门52。第一调节风门51设置在所述第一热风管31上，被配置为调节所述第一热风管31的通断或风门开度。第二调节风门52设置在所述第二热风管41上，被配置为调节所述第二热风管41的通断或风门开度。第一调节风门51和第二调节风门52的开度可调，当开度为0％时，相当于该风门处于关断状态，而当开度为100％，相当于该风门处于最大开放状态。
控制阀组为了实现对第一热风管31和所述第二热风管41的通断及风门开度的联动控制，可使得所述第一调节风门51和所述第二调节风门52的开度之和被配置为保持为恒定值，例如开度之和为100％、90％、80％等。通过使第一调节风门51和所述第二调节风门52的开度之和保持为恒定值，可以使加料机内的风压保持稳定，避免加料机内的热风外逸。
在实现形式上，所述第一调节风门51和所述第二调节风门52信号连锁或机械连锁。当采用机械连锁方式时，所述第一调节风门51和所述第二调节风门52之间可设置机械结构，例如连杆等。当采用信号连锁方式时，向第一调节风门51发出某个开度值的信号时，同步地向第二调节风门52发出恒定值减去该开度值的信号。
以所述恒定值为100％为例，如果向第一调节风门51发出0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％的信号时，相应地向第二调节风门52发出100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、0％的信号。
参考图2，在一些实施例中，所述第一热风管31的两端之间的部分管段高于所述第二热风管41的两端之间的部分管段。这样就使得第一热风管31的至少部分位于第二热风管41的上部，这样可以减少热风中所含的冷凝水、粉尘等较重的杂物进入第一热风管31，而更好地保护第一热风管内的加热器，提高加热器的寿命及加热效率。
第一热风管31在与第二热风管41的连接处可设置为陡坡，以确保第一热风管31设置在第二热风管41的上方，热风中的杂物需要克服重力才能向前上方行进，因此并不容易进入第一热风管31。在一些实施例中，可将第一热风管31的管径设计为比第二热风管41更大的管径，使得第一热风管31内具有更低的风速，减小其悬浮风送力，进一步避免杂物进入。
发明人在研究时发现，相关技术因存在排潮系统，大量的热能被排出设备外，造成物料温度不够，从而需要更大的热风风量(风速自然也更大)，同时又存在补风系统，为防止补进去的新风从滚筒内逸出，也需要通过排潮系统排出，进一步增加了排潮风量。本公开实施例在生产中采用蒸汽直接提高热风温度具有较高的热焓和更高效的传热效率，使施加的热能充分地被物料吸收，热能损失小，因此可采用更低的热风流量，例如使热风风速由0.30-0.40m/s降至0.10-0.12m/s。相应地，可将循环风机设置为较低频率来降低热风风速；并且热风具有较高的热焓使物料升温速率更快，使物料进入滚筒后快速升温至较佳的料液吸收的温度，从而提高物料对料液的吸收速率。
较低的热风风速也使得一般质量的杂物更不容易进入高于第二热风管的第一热风管。另外，较低的热风风速使得热风流量下降，热风中携带的料液颗粒则大幅减少，并且携带的是更加细小的颗粒，即便这些料液颗粒从第一热风管到达加热器，由于细小颗粒在加热器的表面易于挥发，很难吸附在加热器上，从而更大程度地降低加热器的结垢几率。
因生产工艺需要，物料加料过程的滚筒内温度都不会超过60℃，故预热温度一般在65℃以下，所以蒸汽喷入第二热风管时会产生一些冷凝水，为了防止冷凝水对物料造成湿团、水渍、物料粘滚筒筒壁等不利影响，优选使所述第一热风管31和所述第二热风管41的最高部位均不高于所述进风管22的最低部位。这样冷凝水能够在进入进风管之前能够在重力作用下向下流动并排出，而不会随热风进入加料机。
在图2中，回风管21的第一管端位于所述出料罩12的上部，进风管22的第四管端位于所述进料罩11的下部，这样一方面有利于通过进入进料罩11的热风对抛撒的物料更大程度地进行热交换，另一方面使得回风不容易与出料罩12卸出物料发生干涉。
为了使回风从较高的位置到达较低的位置，可使得所述回风管21具有折弯管段，所述折弯管段邻近所述第二管端的部分位于所述加料机10的下侧。这样可以方便第一热风管和第二热风管的布置。而且，可将所述循环风机23设置在所述折弯管段邻近所述第二管端的部分上，所述第一热风管31和所述第二热风管41的最高部位均不高于所述进风管22的最低部位。
在此基础上，可将排水装置的接水口24设置在所述循环风机23的下侧，并使得所述接水口24位于所述折弯管段的最低部位。这样，回风管、进风管以及第一热风管和第二热风管中形成的冷凝水可以在重力的作用下流动到排水装置的接水口，再向外排出或被收集。
参考图2，在一些实施例中，加料机热风控制系统还包括：蒸汽喷嘴42和蒸汽流量调节装置43。蒸汽喷嘴42设置在所述蒸汽入口，被配置为与蒸汽源连通。蒸汽流量调节装置43沿蒸汽流动方向位于所述蒸汽喷嘴42的上游，被配置为调节所述蒸汽喷嘴42喷出的蒸汽流量。
基于前述加料机热风控制系统的各个实施例，本公开实施例还提供了一种烟草加工系统，包括：前述任一实施例的加料机热风控制系统。
图4是本公开热风控制方法的一些实施例的流程示意图。参考图4，基于前述加料机热风控制系统的各个实施例，在一些实施例中，本公开热风控制方法包括：步骤S1和步骤S2。在步骤S1中，在所述加料机10的生产模式下，通过所述控制阀组导通所述第二热风管41，且关断所述第一热风管31，并开启所述蒸汽入口。在步骤S2中，通过所述循环风机23驱动所述回风管21中的气流从所述出料罩12经由所述第二热风管41流动到所述进风管22，并与从所述蒸汽入口进入的蒸汽混合后从所述进风管22的第四管端排入到所述进料罩11。
在所述加料机10的生产模式下，进料装置71向加料机10内输送物料，料液喷嘴15持续地向加料机10内的物料喷射雾化料液。蒸汽入口的蒸汽流量mst可通过多个参数确定，例如mst由下式确定：
式中：Ct—物料比热容，kj/(kg·℃)；
mt—物料流量，kg/h；
T—由温度仪74检测的已加料的物料的温度，℃；
T0—未加料的物料在进料装置71上的温度，℃；
η—蒸汽热能利用率，％；
qst—蒸汽热焓密度,kJ/kg。
为了使加料后的物料温度控制在设定的温度范围内，在所述加料机10的生产模式下，可适时地(例如按周期或实时地)采集从所述加料机10输出的已加料的物料的温度T2；然后将所述温度T2与预设温度阈值T2TH进行比较，如果T2-T2TH<-ΔT2，则调大从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，如果T2-T2TH>ΔT2，则调小从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，从而使所述温度T2保持在预设温度范围[T2TH-ΔT2,T2TH+ΔT2]。
为了使加料后的物料的含水率控制在设定的含水率范围内，在所述加料机10的生产模式下，可适时地(例如按周期或实时地)采集从所述加料机10输出的已加料的物料的含水率F；然后将所述含水率F与预设含水率阈值FTH进行比较，如果F-FTH<-ΔF，则调大从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，如果F-FTH>ΔF，则调小从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，并调大设置在所述第一热风管31上的第一调节风门51的开度，同时调小设置在所述第二热风管41上的第二调节风门52的开度，并使得所述第一调节风门51和所述第二调节风门52的开度之和保持为恒定值，从而在确保热风流量稳定的同时，使得加料后的物料含水率保持在预设含水率范围[FTH-ΔF,FTH+ΔF]，且温度T2保持在预设温度范围[T2TH-ΔT2,T2TH+ΔT2]。
考虑到加料机的预热过程在工作特点上不同于加料机的生产过程，在预热过程中需要使加料机达到设定的预热温度，且此时不向加料机内输入物料也不喷射雾化料液，因此热风中并不含有料液。因此，在一些实施例中，热风控制方法还包括：在所述加料机10的预热模式下，通过所述控制阀组关断所述第二热风管41，且导通所述第一热风管31，并关闭所述蒸汽入口；通过所述循环风机23驱动所述回风管21中的气流从所述出料罩12经由所述第一热风管31流动到所述进风管22，并从所述进风管22的第四管端排入到所述进料罩11；通过所述加热器32加热流经所述第一热风管31的气流。
在生产模式下可自动或手动调节循环风机23的频率，以使热风在加料机10内的风速保持在0.06～0.25m/s范围内(优选0.1～0.2m/s)。较低的热风风速使得一般质量的杂物更不容易进入高于第二热风管的第一热风管。另外，较低的热风风速使得热风流量下降，热风中携带的料液颗粒则大幅减少，并且携带的是更加细小的颗粒，即便这些料液颗粒从第一热风管到达加热器，由于细小颗粒在加热器的表面易于挥发，很难吸附在加热器上，从而更大程度地降低加热器的结垢几率。
对于采用滚筒的加料机来说，该风速可通过以下公式计算：
V＝Q风机/900πD2
其中，V为滚筒内的热风风速，单位为m/s，Q风机为循环风机23的风量，单位为m3/h；D为滚筒的直径，单位为m。
为了使加料机内流动的热风温度保持在设定范围内，在所述加料机10的预热模式下，通过设置在所述回风管21上的回风温度采集装置61采集所述回风管21内气流的温度；然后根据所述回风管21内气流的温度调整所述加热器32的供能能量，以使所述回风管21内气流的温度保持在预设温度范围内，例如当所述回风管21内气流的温度已达到预设温度范围[T0TH-ΔT0,T0TH+ΔT0]，则可下调加热器32的供能能量，从而使热风温度保持在设定范围，等待来料生产。
当物料已完成加料，则需要结束生产，此时需要为下一批次生产或停机做准备。因此，在一些实施例中，热风控制方法还包括：在所述加料机10的生产结束模式下，通过所述控制阀组关断所述第二热风管41，且导通所述第一热风管31，并关闭所述蒸汽入口；通过所述循环风机23驱动所述回风管21中的气流从所述出料罩12经由所述第一热风管31流动到所述进风管22，并从所述进风管22的第四管端排入到所述进料罩11。
在加料机10的生产结束模式下，进料装置71不再继续输入物料，且料液喷嘴15停止喷射雾化料液。此时，可通过所述加热器32加热流经所述第一热风管31的气流，使所述回风管21内气流的温度维持在预设温度范围[T0TH-ΔT0,T0TH+ΔT0]，以便为后续的生产进行准备。
在基于上述加料机热风控制系统及热风控制方法的实施例的一个应用实例中，解决了加料机预热准备时间长，预热时间从25分钟以上减少到5分钟以内，提高了生产效率，排潮风量由1800m3/h降为0，无需排潮系统，降低了环境污染，2800kg/h叶丝生产线的加料机的蒸汽使用量由167.5kg/h降至37.2kg/h，大幅提高了能源利用率；其次，预热采用第一热风管，生产过程采用以第二热风管为主、第一热风管为辅的方式，彻底解决了加热器结垢的问题，热风温度调节灵敏度显著提高，提高了加料质量的稳定性；第三，无需补风系统，滚筒内风压更加稳定，大量热风外逸的情况得到了解决；最后，完全解决了热风系统冷凝水的问题，无物料湿团及水渍的产生，避免了加料过程不合格产品的产生。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (24)
1.一种加料机热风控制系统，其特征在于，包括：
加料机(10)，具有进料罩(11)和出料罩(12)；
回风管(21)，具有第一管端和第二管端，所述第一管端与所述出料罩(12)连通；
进风管(22)，具有第三管端和第四管端，所述第四管端与所述进料罩(11)连通；
第一热风管(31)，两端分别与所述第二管端和所述第三管端连通；
第二热风管(41)，两端分别与所述第二管端和所述第三管端连通，并具有接收注入的蒸汽的蒸汽入口；
加热器(32)，设置在所述第一热风管(31)上，被配置为对通过所述第一热风管(31)的气流进行加热；
循环风机(23)，设置在所述回风管(21)上，被配置为驱动所述回风管(21)中的气流经由所述第一热风管(31)和所述第二热风管(41)中的至少一个流动到所述进风管(22)；和
控制阀组，与所述第一热风管(31)和所述第二热风管(41)连接，被配置为对所述第一热风管(31)和所述第二热风管(41)的通断或风门开度进行独立控制或联动控制。
2.根据权利要求1所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述控制阀组包括：
第一调节风门(51)，设置在所述第一热风管(31)上，被配置为调节所述第一热风管(31)的通断或风门开度；和
第二调节风门(52)，设置在所述第二热风管(41)上，被配置为调节所述第二热风管(41)的通断或风门开度。
3.根据权利要求2所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述第一调节风门(51)和所述第二调节风门(52)的开度之和被配置为保持为恒定值。
4.根据权利要求3所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述第一调节风门(51)和所述第二调节风门(52)信号连锁或机械连锁。
5.根据权利要求3所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述恒定值为100％。
6.根据权利要求1所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述第一管端位于所述出料罩(12)的上部，所述第四管端位于所述进料罩(11)的下部。
7.根据权利要求6所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述回风管(21)具有折弯管段，所述折弯管段邻近所述第二管端的部分位于所述加料机(10)的下侧。
8.根据权利要求1所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述第一热风管(31)和所述第二热风管(41)的最高部位均不高于所述进风管(22)的最低部位。
9.根据权利要求1所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述第一热风管(31)的两端之间的部分管段高于所述第二热风管(41)的两端之间的部分管段。
10.根据权利要求1所述的加料机热风控制系统，其特征在于，还包括：
蒸汽喷嘴(42)，设置在所述蒸汽入口，被配置为与蒸汽源连通；和
蒸汽流量调节装置(43)，沿蒸汽流动方向位于所述蒸汽喷嘴(42)的上游，被配置为调节所述蒸汽喷嘴(42)喷出的蒸汽流量。
11.根据权利要求1所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述回风管(21)具有折弯管段，所述折弯管段邻近所述第二管端的部分位于所述加料机(10)的下侧，所述循环风机(23)设置在所述折弯管段邻近所述第二管端的部分上，所述第一热风管(31)和所述第二热风管(41)的最高部位均不高于所述进风管(22)的最低部位。
12.根据权利要求11所述的加料机热风控制系统，其特征在于，还包括：
排水装置，具有设置在所述循环风机(23)的下侧的接水口(24)，其中，所述接水口(24)位于所述折弯管段的最低部位。
13.根据权利要求1所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述加料机(10)包括：
机架(13)；
滚筒(14)，可转动地设置在所述机架(13)上，两端分别安装所述进料罩(11)和所述出料罩(12)；和
料液喷嘴(15)，设置在所述滚筒(14)上或邻近所述进料罩(11)的位置，被配置为向进入所述进料罩(11)的物料喷洒料液。
14.根据权利要求13所述的加料机热风控制系统，其特征在于，所述滚筒(14)的物料抛撒位置、所述第一管端和所述第四管端均位于参考平面(RP)的同侧，所述滚筒(14)的轴线位于所述参考平面(RP)内，且所述参考平面(RP)与水平面垂直。
15.根据权利要求1～14任一所述的加料机热风控制系统，其特征在于，还包括：
回风温度采集装置(61)，设置在所述回风管(21)上，被配置为采集所述回风管(21)内气流的温度；
进风温度采集装置(62)，设置在所述进风管(22)上，被配置为采集所述进风管(22)内气流的温度。
16.根据权利要求1～14任一所述的加料机热风控制系统，其特征在于，还包括：
进料装置(71)，沿物料的传输方向位于所述加料机(10)的上游，被配置为向所述加料机(10)输入未加料的物料；
出料装置(72)，沿物料的传输方向位于所述加料机(10)的下游，被配置为接收所述加料机(10)输出的已加料的物料；
水分仪(73)，设置在所述出料装置(72)上，被配置为检测所述出料装置(72)上已加料的物料的含水率；
温度仪(74)，设置在所述出料装置(72)上，被配置为检测所述出料装置(72)上已加料的物料的温度。
17.一种烟草加工系统，其特征在于，包括：
权利要求1～16任一所述的加料机热风控制系统。
18.一种权利要求1～16任一所述的加料机热风控制系统的热风控制方法，其特征在于，包括：
在所述加料机(10)的生产模式下，通过所述控制阀组导通所述第二热风管(41)，且关断所述第一热风管(31)，并开启所述蒸汽入口；
通过所述循环风机(23)驱动所述回风管(21)中的气流从所述出料罩(12)经由所述第二热风管(41)流动到所述进风管(22)，并与从所述蒸汽入口进入的蒸汽混合后从所述进风管(22)的第四管端排入到所述进料罩(11)。
19.根据权利要求18所述的热风控制方法，其特征在于，还包括：
在所述加料机(10)的预热模式下，通过所述控制阀组关断所述第二热风管(41)，且导通所述第一热风管(31)，并关闭所述蒸汽入口；
通过所述循环风机(23)驱动所述回风管(21)中的气流从所述出料罩(12)经由所述第一热风管(31)流动到所述进风管(22)，并从所述进风管(22)的第四管端排入到所述进料罩(11)；
通过所述加热器(32)加热流经所述第一热风管(31)的气流。
20.根据权利要求18所述的热风控制方法，其特征在于，还包括：
在所述加料机(10)的生产模式下，调整所述循环风机(23)的频率，以使所述加料机(10)内流动的热风风速保持在0.06～0.25m/s内。
21.根据权利要求19所述的热风控制方法，其特征在于，还包括：
在所述加料机(10)的预热模式下，通过设置在所述回风管(21)上的回风温度采集装置(61)采集所述回风管(21)内气流的温度；
根据所述回风管(21)内气流的温度调整所述加热器(32)的供能，以使所述回风管(21)内气流的温度保持在预设温度范围内。
22.根据权利要求18所述的热风控制方法，其特征在于，还包括：
在所述加料机(10)的生产结束模式下，通过所述控制阀组关断所述第二热风管(41)，且导通所述第一热风管(31)，并关闭所述蒸汽入口；
通过所述循环风机(23)驱动所述回风管(21)中的气流从所述出料罩(12)经由所述第一热风管(31)流动到所述进风管(22)，并从所述进风管(22)的第四管端排入到所述进料罩(11)；
通过所述加热器(32)加热流经所述第一热风管(31)的气流。
23.根据权利要求18所述的热风控制方法，其特征在于，还包括：
在所述加料机(10)的生产模式下，采集从所述加料机(10)输出的已加料的物料的温度T2；
将所述温度T2与预设温度阈值T2TH进行比较，如果T2-T2TH<-ΔT2，则调大从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，如果T2-T2TH>ΔT2，则调小从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，从而使所述温度T2保持在预设温度范围[T2TH-ΔT2,T2TH+ΔT2]。
24.根据权利要求18所述的热风控制方法，其特征在于，还包括：
在所述加料机(10)的生产模式下，采集从所述加料机(10)输出的已加料的物料的含水率F；
将所述含水率F与预设含水率阈值FTH进行比较，如果F-FTH<-ΔF，则调大从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，如果F-FTH>ΔF，则调小从所述蒸汽入口进入的蒸汽的流量，并调大设置在所述第一热风管(31)上的第一调节风门(51)的开度，同时调小设置在所述第二热风管(41)上的第二调节风门(52)的开度，以使得所述第一调节风门(51)和所述第二调节风门(52)的开度之和保持为恒定值。
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