煙草在線專稿　　

　　概述

　　為滿足中式卷煙對打葉復烤工藝的需求，實現國家局提出的均質化的加工要求，打葉復烤企業作為均質化加工的重要環節，對復烤加工工藝和設備進行改進、創新是滿足中式卷煙對原料個性化需求，適應煙草行業發展的有效途徑。

　　目前國內打葉復烤設備梗、葉分離大多采用采用四打十一分的打葉風分原理，梗葉分離的常用方法是利用梗、葉之間懸浮速度的差異，將梗葉混合物料拋入風分倉內，利用垂直向上氣流將其分離。云南煙葉復烤有限責任公司石林復烤廠生產使用的是麥克塔維什MacTavish打葉線，一級打葉后配置五組風分機對打后的葉梗進行分離，二級打葉后配置三組風分機進行葉梗的分離，三四級打葉后分別采用的是兩組、一組風分機分離，簡稱“四打十一分”。在生產過程中，按照額定打葉負荷進行生產，然而，由于風分倉的工藝缺陷，多數葉基經一打后撕裂下來的葉片在二打前得不到有效分離，從而造成壓料，既增加煙葉造碎，又加大后續打葉負荷，設備堵料的情況也層出不窮，設備有效率作業率收到嚴重影響。

　　改造風分器的意義

　　1）目前，麥克塔維什MacTavish打葉線中風分器的風分效率、風分精度不盡理想。經一級打葉后，打機撕葉率在74%左右，大部分葉片已經和梗徹底分離，一、二風分成為葉梗分離主要風分階段，超過30%的煙片將會被分離出來。然而，此時大片率比較高，在風力作用下，大片在上升的過程中會包裹和粘接其它的煙片和煙梗，形成質量較大的煙塊，由于風分倉空間的限制，在風力的作用下，部分煙塊沒有進行有效翻轉，在煙塊重力作用下下沉至煙葉輸送管道進入下一級風分，只有少部分煙塊會松散開而進入風分倉的出料口分離出來，嚴重影響后續風分效率。尤其是加工低次等煙時，如果為了出片率，增加風分風速，葉中含梗指標中大于1.5mm的細光梗比例會加大，葉中帶長梗的現狀教明顯，嚴重影響煙葉品質。

　　2）進入打葉機煙葉的含水率、溫度和打后葉片關系密切，煙梗分離過程中減少水分、溫度的流失，是復烤企業和客戶最為關注的問題，隨著風分級數的增加，煙葉在風分過程中水分、溫度散失很快，對葉片質量影響很大，檢測中發現，每風分和風力輸送一次，葉片含水率將減少0.5-1%，這樣多次風分和風送后，葉片含水率將明顯減少，煙葉變脆、柔性減弱，再次廝打后的大中片率降低，梗含葉加大，梗上多留下齒輪狀的小葉片，造碎加大，長梗率降低，因此，提前將可分離煙片分離出來，是提高打葉質量的關鍵。

　　3）在風分風機風量允許技術指標下，通過加大一、二風分的風分倉，讓煙葉分離空間增加，葉片能夠松散開，較大葉片上升過程中不會包裹或粘接其它煙片和煙梗，順利與煙梗分離開，有效增加葉中的大中片率。

　　實現葉梗分離的理論依據

　　假設把一個顆粒置于速度為V的向上運動的氣流中，令氣流對顆粒的作用力為R，方向與V相同，同時顆粒會受到一個垂直向下的重力，根據牛頓公式：R=K（Y/g）F（C-V）2=KpF（C-V）2。其中，Y表示空氣密度，單位Kg/m3。P表示空氣密度，C是顆粒的絕對速度，C-V是顆粒對氣流的相對速度，F是迎風面積，K是阻力系數。如果將顆粒看成球體，固定大小，那么F的值就不會改變，如果顆粒不是球形，而是有多種尺寸，顆粒在氣流中就會轉動，那么其迎風面積F就會不停的變化，但是Q不會改變，所以顆粒就會隨著R的變化向上或者向下運動，無法確定其準確的懸浮位置。煙葉、煙梗的外形和尺寸各有不同，也就是迎風面積F不同，同時所受重力Q=mg也會有差異，所以煙葉、煙梗的懸浮速度（臨界速度）也就不同，同質量的煙梗和煙葉相比較，迎風面積存在較大差異，懸浮速度也同樣存在差異，只要氣流速度V滿足：煙梗懸浮速度>氣流速度>煙葉懸浮速度，就可以把煙葉、煙梗分離開來，達到梗、葉分離的目的。

　　下圖為風分倉結構圖：

　　根據研究對比發現，影響風分效率的因素比較多，最主要的因素是流量，其次就是風分倉的風選空間和網面垂直風速。當流量一定時，風機的風量上升，風分出葉率就會增加，葉含梗率就會增加；當風量一定時，流量增加，風分出葉率就會隨著降低，葉含梗率下降。研究發現，當風分出葉率達到一定數值后，風分出葉率再升高，就會導致葉含梗率的迅速增加，風分出葉率與葉含梗率緊密相連，風分出葉率不能上升得太高，也就是氣流速度V必須調節在一個比較合理的范圍內，確保煙梗懸浮速度>氣流速度>煙葉懸浮速度。

　　對于相同類型的煙葉來說，一級打葉后，前三個風分機出口的葉片應該占總量的45%左右。為了保證打葉的出葉率，打葉操作工會將氣流速度V調節在煙葉懸浮速度與較大煙梗懸浮速度之間，根據煙梗之間懸浮速度的差異，允許質量較小的煙梗可以隨煙葉一起被分離出來，也就是說質量較大煙梗懸浮速度>氣流速度>質量較小煙梗懸浮速度>煙葉懸浮速度，這樣給打葉帶來的影響是，煙葉中的含梗率會增加，影響煙葉的質量。根據對風分倉的研究發現，進入風分倉的物料會沿著送料棍的切線方向拋入風分倉，由于物料質量不同和物料之間的相互作用，物料拋入風分倉的高度和距離都會存在一定的差異，物料通過拋料輥以一定切向角的拋入風分倉內，在垂直風力的作用下，懸浮速度較小的物料將會隨風進入風分倉頂部出料口，與煙梗分離。

　　加高風分倉后加大了煙葉的風選區域，使煙葉得以在較大空間中充分風選。原風分器由于空間有限導致單位時間內煙葉過于集中，煙葉相互糾結、包裹。當風選速度一定時，部分成團煙葉不能有效分離，密度過大，無法將其中的合格煙片風選出來而進入后一級風分，加大后續的風分負荷，影響風分器的綜合風選效率，經過第五級風分器后仍有大量的合格煙片未被風選出而進入第二級打葉，導致煙葉造碎，影響了出片率，而當適當提高風選速度時，雖然提高了五級風分后的合格煙片出片率，卻又將細小光梗及含長梗的煙葉一同風選出，影響了葉片指標。因此通過提高風分腔體的高度來增加風選區域容積有利于煙葉有效松散，使得煙葉在較大的空間里充分風選，在風選的上升過程中將細小光梗及含長梗的煙葉與合格煙葉分離，提高風選精度且不降低風選效率，降低葉中含梗率。

　　風分倉改造

　　1）風分倉高度增高300mm

　　原MacTavish風分器采用拋料輥方式將煙葉拋進風分倉，大部分煙葉風選分離是在拋料輥與頂罩區域完成的，而原結構的風分器，拋料輥與頂罩的高度差不大，風選空間狹小，使得拋出的煙葉還未經過充分風選就被分走，致使風分精度不高。

　　原有效風選區域高度約為980mm，容積為1.58×3.657×0.980=5.66m3

　　風分倉加高300mm后有效風選區域高度變為1280mm，容積為1.58×3.657×1.280=7.40m3

　　增加容積=7.40-5.66=1.74m3增加容積比=1.74÷5.66=30.7%

　　風分倉加高300mm后造成的壓力損失=0.1Pa

　　送風管道加高420mm后造成的壓力損失=11.4Pa

　　由以上計算可知，風分倉加高300mm后有效風選區域相對原風分區域增加了30.7%的容積，而造成的壓力損失僅為11.5Pa，相對于風機的全壓僅占0.39%，風選的橫截面懸浮風速未發生變化，因此不會對原風選系統產生影響，可以利用原風分風機。（風機參數由實測風速計算風量為23134～27340m3/h，電機功率37kW，與國內風機對照為：流量為28072；全壓為2938）

　　2） 風送系統管道增高300mm　

　　由于第一級風分器風分倉加高300mm，相應的一打風送系統也需增高300mm，經計算：

　　風送管道圓管加高300mm后造成的壓力損失=8.1Pa

　　風送管道扁管加高300mm后造成的壓力損失=5.9Pa

　　由以上計算可知，風送管道加高300mm后造成的壓力損失僅為14Pa，相對于風機的全壓僅占0.54%，風送的橫截面風速未發生變化，因此不會對原風選系統產生影響，可以利用原風送風機。

　　根據提供的實測風速計算風量為23134～27340m3/h，電機功率30kW，與國內風機對照為：流量為25556；全壓為2573）

　　風分倉改造取得經濟效益

　　調整一、二風分風分倉的高度，增加煙葉風選區域，可以讓梗葉混合物能夠在垂直風力的作用下松散分離開來。由于各級風分機所接受到的物料特性有很大差別，　風分難易程度也有較大差異，　導致風分效果也不相同。經過一級打葉后的煙葉撕裂率高達74%　。我們對各級風分機的風速按一定比例加以控制，盡可能將撕裂下來的煙葉都分離出來。改造后的一、二風分風分倉讓煙葉有較大的風選空間，可以將打葉后90%左右的葉片在進入二打前分離出來，大于12.5mm　見方的葉片含量最高，小于3mm見方的碎片含量最低，有效提高了打葉出片率。避免了部分煙片的再次撕打，大大降低煙葉的造碎。下面是設備改造前后的風選參數對比：