增设组合式蒸汽喷嘴　改进KAS加料机功效（图）

摘　要　针对上世纪九十年代引进的德国虹霓公司的KAS加料机的蒸汽加温方式和工艺性能的不足，进行了反复探索在蒸汽管口设置了自行设计制作的扁平广角组合喷嘴后，在满足同样的工艺参数条件下，叶片的温度和吸收料液的均匀性明显趋好，筒壁上叶片粘结明显减少。辅以蒸汽压力可视化的调节的设置，更能主动地增强蒸汽的效能。

　　关键词　叶片　加料增温　组合喷嘴　扁平广角喷射　效能

　　1　KAS加料机设备介绍

　　制丝叶片加料增温工艺在各个烟厂得到广泛的应用。蒸汽加温和液料混合加料采用蒸汽雾化喷射的方式在叶片加料机上的应用也比较广泛。在我高扬公司上世纪九十年代引进的德国虹霓制丝线上，该线的KAS叶片加料机蒸汽加热采用的是直管口蒸汽喷射方式，它的喷汽口处于进料口的下方，对振动输送机送入加料筒内的叶片进行蒸汽加热。筒体按逆时针方向以13转/分钟左右的速度转动。叶片由筒体内安装的6等分排列的直径φ16mm、长140mm的挂钉带动，当逆时针转至1点至2点之间位置时向下坠落，这时由安装在进料口上方一侧的液料、蒸汽混合喷嘴对叶片进行定量施加料液，叶片在筒体此区域内被称之为加料区。

　　加料机筒体与水平线倾斜成3度角，筒体的转动使叶片随之进入增温区和混合衡区。筒体的出料处上方安装有一台排湿、排潮风机，抽吸筒体内加温蒸汽、受热叶片散发的热气而排放于室外。随之，叶片在筒体的旋转惯性状态下坠落出筒体之外，此时叶片完成了整个加料增温的工艺过程。

　　图1　改进前KAS加料机示意图

　　2　加料机生产运行中工况分析

　　2.1　加料机的蒸汽加温是采用管口直线喷射，如图1所示，因而叶片更多的是在含有较大水珠状液滴的蒸汽喷射情况下加温，特别在蒸汽压力处于0.3MPa以下时，管口产生挂滴水珠现象更为明显。由于无喷嘴的管口蒸汽对叶片的辐射面较小，形成大片状叶片受热不均匀，吸收水分不充足。而小叶片吸收水分过多、过湿，加工过程中的叶片粘结在加料筒的筒壁上，随着筒体的旋转，不断有粘在筒壁上的湿叶片脱落，形成了部分的加料叶片含水率超标和不均匀，影响了叶片加料回潮的质量。

　　2.2　由于加料机的蒸汽加温是直口轴线方向的喷孔喷射，直径16mm口径大蒸汽喷口，在生产时为减少喷射液滴水状况，降低湿叶片的产生，往往采用加大蒸汽施加量和提高蒸汽压力的操作方法。由此产生了蒸汽的冲击力沿筒体的轴线方向直射的形态，在蒸汽助推力作用下把进入加料区的部分叶片很快地推出了加料区，造成了叶片在加料区内接受料液喷洒的时间减少，产生了部分叶片在加料过程中少受液和吸收料液不均匀。

　　2.3　加料机的蒸汽加温喷口沿轴线喷射，致使叶片物料在筒体内的增温受热时间被减少，叶片回潮的柔软性、叶片加料的均匀性差。使得蒸汽喷射加热产生大量蒸汽，蒸汽随着物流方向的流动所形成的热气流被筒体出料处的排湿、排潮风机抽吸，被迅速排出筒外，造成蒸汽热量的浪费。

　　2.4　在加料机的上部液料混合喷嘴的蒸汽施加压力控制与下部加温蒸汽控制同样存在缺少流量压力的显示表，无独立显示工作蒸汽压力的可视表具，操作人员只能凭感觉经验来操作开启蒸汽阀施加工作蒸汽供汽量，进行叶片的加液蒸汽喷射雾化量的控制，与叶片温度的蒸汽加温控制如图2所示。

　　图2　加料机蒸汽加热控制示意图

　　加液料混合蒸汽、加温蒸汽控制存在的问题直接影响叶片的加料质量，过湿叶片粘结筒体的现象比较严重。因此，直接影响了叶片加料、加液的产品质量，同时叶片水分、温度控制方面不均匀的问题也较为突出。

　　3　加热喷嘴的技术分析和选型

　　上述几点分析表明，在生产运行中KAS加料机在满足工艺需求上存在不足。那么如何克服呢？探究这些不足，我们的技术方案主要是对加温蒸汽管路进行改进。因此设想在管口增设喷嘴。如果采用普通的喷嘴（见图3）虽能实现蒸汽雾化状况趋好，减少滴漏水珠，但是，无法克服上述的其他不足。

　　图3　普通喷嘴的喷射示意图

　　查阅了大量的有关喷嘴的技术资料，其中从美国喷雾系统公司（SprayingSystemsCo.）的产品图片和资料上看到了到一种称为FloodJet喷雾喷嘴，它具有以下的特点，该喷嘴中心喷射口处有一个倾斜相切的导流面，这种结构使得喷射出的蒸汽方向上发生向上的偏转而且开头呈扇形广角，如图4（b）所示。

　　图4　FloodJet喷雾嘴示意图

　　要全面解决加料机加温喷管在筒体内存在的滴水、轴向直射、以及叶片加料不均匀等诸多问题，于是参照了国外技术资料自行设计制作了适用的扁平广角喷嘴。我们根据加热喷管尺寸、筒体的结构以及进料叶片的分布状况，设计制作、试制了一组组合喷嘴，如图5所示。

　　4　组合式喷嘴的特点

　　图5　组合式喷嘴构件示意衅

　　4.1　在加料机的加温蒸汽的入口处于，在离振动输送槽口下端170mm、偏离输送槽口中心110mm距离，如图6所示。

　　图6　加热蒸汽管的位置示意图

　　在加料机的原加热蒸汽管口上安装了一套自行设计的具有二个喷嘴的组合喷头来取代原来的直管喷口，二个喷嘴的喷射角度与喷嘴的轴线相交75°，而二个喷嘴安装在组合体上时，一个喷嘴的喷射方向是与送料槽口的轴线平衡，当物料进入筒内时，起到垂直向上的喷射作用。另一个喷嘴安装时按送料槽口的轴线向右旋转15°左右角度，2个喷嘴呈水平非对称，使得喷射时能形成喷射边缘相接的形状。达到了叶片进入加料区域更直接充分接受蒸汽的作用，如图6所示。由于组合喷头中二个喷嘴按不同角度安装，因而形成不同位置与不同角度的雾状喷射，克服了叶片受到加温蒸汽对物料沿筒体轴线顺流方向的冲击现象，使叶片在加料区域内接受加温和加液的时间延长，达到了充分有效的加热增温，和较均匀地吸收料液的效果。

　　4.2　右侧一个喷雾喷嘴以方向旋转15°角度，如图7所示。当物料持续进筒内，筒体底端堆积的物料被筒内壁的排钉连续重复的提起时，该喷嘴又起到在筒体旋转时筒内壁处与时钟位置1至2点坠落的叶片进行喷射。使叶片在松散的状态下充分地吸收液料，加液后的大小叶片循序渐进地推进到增温区、混合平衡区，使得出料叶片的温度波动减小，料液的吸受均匀性趋好。

　　图7　组合喷嘴射示意图

　　4.3　由于KAS加料机缺少蒸汽压力表的可视装置，在设备运行时，工作人员只能凭主观的工作经验来调节蒸汽，因而难于主动、合理的控制加热系统和加料系统的蒸汽，既影响了叶片加料增温回潮的质量，又浪费了大量蒸汽。因此在改进喷嘴结构的同时，在加料机的加温蒸汽和混合喷嘴蒸汽管道上分别安装了自己设计的管道表具联接装置如图8所示，其上采用了二只0.6MPa小刻度的蒸汽压力表。这样为操作人员在施加蒸汽量时提供了进行可视性的条件，因而加料加温后叶片的温度波动现象得到了有效的控制。

　　图8　增设可视操作压力表示意图

　　5　采用组合式蒸汽喷嘴和实施可视性操作设备性能得到改善

　　5.1　由于采用了扁平广角扇形喷雾喷嘴，改变了原有喷嘴的喷射方向与物料同轴向直线喷射的方式，减少喷射引起的物料向轴线方向的推动，延长了物料在筒内加料区域的停留时间，尤其蒸汽的细雾化施加，提高了加料机筒体内叶片增温受热的均匀性，提高了叶片回潮受热的质量。

　　5.2　加料机采用了组合扁平广角扇形喷雾喷嘴后，曾进行了多次的试验和工艺的测检。在2400Kg/h额定生产线中，施加0.4MPa左右蒸汽压力，采用了φ4.2mm喷嘴口径，所生产的叶片完全满足了加料机叶片加热温度为60±5℃的工艺标准的要求。由于蒸汽辐射面及与叶片直接接触面的同时增加，提高了叶片的受热面，使蒸汽的热效能得到充分的发挥，同时通过可视性操作进而减少了蒸汽的用量，所以这二项改进起到了增温节能的作用。此外加料系统可根据液料的不同粘度施加不同的蒸汽压力以获得最佳的喷射雾化状态。

　　在我高扬公司与日本JT公司协作加工生产七星卷烟时，七星烟BS在制丝生产上叶片的加温蒸汽施加压力仅为0.05MPa，混合液料蒸汽施加压力为0.07MPa时，才能满足七星烟叶加料的工艺要求。有了表具的可视性操作方法，达到了日本方面的定量要求，同时也满足了日本JT公司在高扬公司协作生产七星卷烟的叶片加料的蒸汽加热、加料的低能量与低温均衡控制的制丝工艺要求。

　　5.3　改进前后加料机产生的过湿叶片对比：

　　

表1　改进前，加料回潮生产中产生的过湿叶片

　　注：湿叶片已换算为标准水分。

　　

表2　改进后，加料回潮生产中产生的过湿叶片

　　注：湿叶片已换算为标准水分。

　　以上二项对比情况来看，改进后加料机在加料回潮生产中产生的过湿叶片已明显减少。

　　6　结束语

　　针对原有KAS加料机工作过程中出现的各种影响叶片质量的因素，经过反复探索和试验，在采用自行设计扁平广角扇形喷雾组合喷嘴后，延长了叶片受液、受热的时间，在提高叶片受热、吸收料液的均匀性方面均起到了良好的效果，同时减少了加料回潮过程中产生的过湿叶片，且使蒸汽的热效能得到充分发挥，进而减少了蒸汽的用量。此外为操作人员提供了可视操作的条件，使加料回潮后叶片温度波动现象得到了有效控制。加料机排湿、排潮风机的吸风罩、出料罩上挂滴液料、污染机台环境的现象以及滤网上粘结小叶片的现象明显趋于改观，总之通过改进，使KAS加料机的功效有了明显的提高。

　　扁平广角扇形喷雾喷嘴的组合设计应用，改变了原有加料回潮设备上传统的喷嘴轴向直线喷射的方式，经过较长时间的使用取得了良好的效果。新型的喷嘴喷射方式进一步推广应用，将在本行业的烟草叶片的加料加工生产线上，发挥更大的作用。

　　【参考文献】

　　[1]美国喷雾系统公司（SprayingSystemsCo.）产品图片资料。
　　[2]德国虹霓公司KAS加料机操作使用说明书。

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