《叶丝气流干燥技术》PPT课件.ppt

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1、叶丝气流干燥技术,郑州烟草研究院席年生2003.10,内 容,1.气流干燥工作原理2.气流干燥国内使用现状3.HXD等气流干燥设备介绍4.HXD气流干燥技术研究,1.气流干燥工作原理,气流干燥技术目前广泛应用于食品、医药等行业，在烟草行业已有应用，如CO2膨胀、梗丝塔式膨胀等，应用于叶丝干燥尚属首次。气流干燥也称“瞬间干燥”，主要是利用高温介质和待干燥的固体物料在悬浮输送过程中直接的快速传热传质而完成。,气流干燥特点,（1）气固物料间传热传质表面积大，因此干燥速度较快；（2）热效率高，处理量大，热效率一般达60-70%。干燥管一般为10-20m，流速为20-40m/s，其中下端风速40m/s，

2、上端风速1520m/s，干燥时间为0.5-10s，气料比34：1；（3）循环操作，使用方便；（4）系统阻力大，动力消耗较大；,气流干燥过程分析,干燥可分为加速运动段干燥和等速运动段干燥。加速运动段干燥段特点：A：加速运动段干燥，叶丝速度较小，而单位体积内物料密度大，传热传质面积大；B：加速运动段干燥，处于热风进口，传热温度差较大。,系统组成,气流干燥一般由空气加热器、风机、气锁、干燥管、旋风分离器、除尘器等主要部分组成。,控制方式,物料状态（固）：水分、温度热风状态（气）：热风风量、温度、湿度、气料比例（Q气/Q固）来控制。,气流干燥叶丝膨胀原理,主要利用叶丝在气流中快速加热，使细胞内水分气化

3、量远大于逃逸量而产生压力差，而使组织膨胀，当细胞失水后，由于细胞组织不是弹性材料而使组织产生可塑形变而保留下来。压力差=P内-P外足够大，使大量蒸汽从叶丝组织气孔逃逸而膨胀。条件：（1）叶丝中要有足够的自由液态水；（2）水分迅速汽化，快速脱水干燥（1-10s）；,叶丝气流干燥与烘丝机干燥对比,1.干燥方式不同 2.物料状态不同 3.干燥介质不同 4.出料状态不同,2.气流干燥国内使用现状,按采用气流干燥设备不同可分为3种，分别是:1.英国Dickson-Legg公司的HXD（6进口4国产）徐州、南京、龙岩、厦门、常德、济南、许昌、柳州、青岛、长沙等2.德国Hauni公司的HDT成都、兰州、红河

4、、柳州（试验线）3.常州智思Sh9合肥、延吉、南宁、什邡、潜江、郑州、哈尔滨等,使用效果,从10月在上海召开的气流干燥研讨会得到信息，目前使用气流干燥设备的烟厂其卷烟产品均实现平稳过渡，卷烟内在稳定提高。这些厂家主要采用气流干燥或与烘丝机并用的方式。从评吸结果看，气流干燥对减少杂气，改善吃味，增强烟气透发性作用明显。同时香气容易损失，干燥干增加。气流干燥对低档卷烟效果较好，对中高档卷烟有一定副作用。因此需从工艺、配方、加香料改进。,HXD等气流干燥设备介绍,1.英国Dickson-Legg公司的HXD2.德国Hauni公司的HDT3.常州智思Sh9,HXD设备介绍,公司简介1886年Legg公

5、司成立1969年Dickinson公司成立1998年两公司合并合并前Legg公司主要生产制丝线部分设备Dickinson主要生产Co2膨胀线的热端1993年首台叶丝HXD在新加坡英美烟草公司使用目前50HXD在中国使用,HXD工艺流程,叶丝超级回潮筒增温增湿（水分2535，温度6075）HXD热气流干躁 该系统由再循环加湿系统、热风系统、进料系统、膨胀管道、分离塔和尾气循环系统组成。,热空气来源（1）直接（直燃式）（2）间接（非直燃式）HXD控制方式固：叶丝流量、水分、温度气：热风速度、温度、湿度、气料比例 来控制膨胀率,HXD 典 型 布 置,叶丝回潮DCC,DCC工作原理图,叶丝HXD(高

6、膨胀干燥系统),HXD工作原理示意图,设备构成,1.进料管：2.进料气锁：3.垂直干燥管：4.旋风分离器：5.出料气锁：,6.回流气体管道7.工艺风机8.工艺加热器：9.蒸汽喷射：10.自动灭火系统,HXD控制系统,1、工艺气流量控制回路：循环工艺气流量是由旋风分离器出口的文丘里管和压差变送器来测量文丘里管前后的压差，此信号反馈给控制回路，来调节工艺气回流平衡式调节风门.流量、压差和工艺气温度之间的关系是：其Q：工艺气质量流量P：压差（百帕）T：温度（0C）K：系数=61475平衡式风门有两个作用：一是控制气体流量；二是使风机电机冷启动。,(,),273,+,=,T,P,K,Q,2、进料口负压

7、控制回路：由于水汽的蒸发，干燥器中的压力平衡受到破坏。因此在烟丝入口处有一压力传感器测量压力，这个信号被反馈给压力控制回路，来调节电-气控制的废气排放风门开度大小，以确保回路保持一定负压。3.模拟负载水量控制回路：模拟负载（Dummy load）用来降低在空载时工艺气的温度，吸收热交换器的热量，减少管道的热膨胀。当有烟丝进入HXD时，模拟负载就减少。当烟丝流量在一个稳定状态时，模拟负载关闭，减少了干头干尾现象。,4、温度控制回路a.空载状态b.待料状态c.工作状态,5.蒸汽喷射流量控制回路：蒸汽喷射是用来提高工艺气体的湿度。其流量是由孔板和差压变送器来测量，此信号反馈给控制回路调节蒸汽喷射流量

8、控制阀。蒸汽喷射流量是一个可变量，取决于某一种工艺配方的要求。6、水分控制回路：水分工作风温-控制喷水量-炉温 水分工作风温出口炉温（经验设定）-控制喷水量水分工作风温-热、冷风参配比,HXD膨胀特点,1.较高的膨胀率（1225）2.单支重量降低（512）3.卷烟焦油有一定下降4.膨胀率随配方要求可调5.较短的处理时间6.设备生产能力大,最高可达20000Kg/h7.卷烟配方内在质量有一定改善8.采用模拟负载热风系统,干头干未少且造碎少9.设备投资高，占地大,HXD型号规格和主要参数,HDT(Superheated steam Dryer)热蒸汽干燥机介绍,该设备由德国Hauni公司研制生产，

9、目前内即将有3家企业准备采用该设备。工艺流程 叶丝HT增温增湿（水分25，温度8090）HDT热气流干躁,HDT结构示意图,HDT工作原理,工作原理是烟丝在湿热蒸汽的作用下通过转鼓喂料器进入文丘里管，经压缩喷射后进入Z型椭圆管道内释压膨胀，最后由分离塔分离出膨胀烟丝。气体温度为340-370，管道内相对湿度大于90，气料比811：1，物料表面温度100120。,HDT系统组成,系统包括烟丝增温增湿、喂料器、气塔、Z型管道、热交换器和分离塔。该系统的最大特点就是所有的管道和连接处均采用圆角化设计，同时采用扁椭圆型管道以有效的分散烟丝，使烟丝膨胀更迅速、彻底。,HDT特点,膨胀率2025单支重量有

10、一定降低烟碱及焦油均有一定下降干燥时间短(1s)采用低氧高温空气,香气损失相对较少国内尚无该设备,常州智思Sh9,Sh9设备特点,1.采用管塔脉冲组合的气流干燥，热利用率高，出口水分相对稳定。2.膨化和干燥过程发生在几乎无氧的200300C的过热蒸气中进行，不会因氧化而改变叶丝色泽。3.膨化效果好，叶丝膨胀率可达到20%。4.膨化和干燥过程不超过10秒，任一时刻在膨化干燥机内的烟丝总量只相当滚筒烘丝机内的2%左右，所以干头干尾很少，香气损失较少。5.适合老线技术改造，卧式结构，适合6米左右高度较低厂房的技术改造，能与老线设备进行灵活的匹配。,4.HXD气流干燥技术研究,本专题重点研究叶丝状态、

11、热风状态参数变化对设备运行参数、叶丝加工质量及卷烟内在质量的变化规律进行分析交流,研究内容,1.试验材料与检测仪器,2.试验方案,3.试验结果及分析,3.1DCC出口物料含水率对HXD运行条件及物料加工质量、感官质量的影响 3.2RCC出口温度变化对HXD运行条件及物料加工质量、感官质量的影响,3.3HXD工作风温对HXD运行条件及物料加工质量、感官质量的影响,3.4物料流量对HXD运行条件及物料加工质量、感官质量的影响,3.5工艺气流量对HXD运行条件及物料加工质量、感官质量的影响,3.6HXD加蒸汽量对运行条件及物料加工质量、感官质量的影响,3.7HXD排潮风门开度对运行条件及物料加工质量

12、、感官质量的影响,3.8HXD控制喷水量对运行条件及物料加工质量、感官质量的影响,4.结论,1.试验材料与检测仪器试验材料 选定“A”牌号的中档配方叶丝及卷烟做为试验材料。检测仪器 DD60填充仪、烟丝振动分选筛、烘箱、红外含水率、恒温恒湿箱、秒表、卷烟机、综合测试台等。,2.试验方案 2.1 物料状态对设备运行条件、叶丝加工质量、感官质量的影响 物料状态指DCC出口物料含水率、温度及流量；叶丝加工质量包括叶丝填充值、叶丝整丝率、单支重量等。2.2热风工作状态对设备运行条件、叶丝加工质量、感官质量的影响 热风工作状态指热风温度、排潮开度，蒸汽施加量，热风风量等。,2.3取样点位置如图所示,叶丝

13、,DCC回潮,HXD气流干燥,卷 制,取样点1,取样点2,取样点3,取样点1#：含水率、温度取样点2#：含水率、温度、填充值、整丝率取样点3#：跑条叶丝整丝率、卷制质量（硬度，单支重量）、感官质量等。,2.4试验原则及取样方法,（1）所有试验均应保证HXD干燥后含水率在13.5左右为原则。单一参数确定后，其它参数均应围绕保证出口含水率不变的条件进行相应的调整。（2）试验取样时应统一指挥，样品编号清楚，取样应在含水率相对稳定5分钟后进行，尽量对应每个取样点同时取样。（3）设备运行条件应记录炉温设置，工作风温，排潮风温，热风流量，蒸汽施加量，控制喷水量，物料流量等条件。每组试验应记录不少于10次，

14、平均值为该项试验的运行条件。（4）含水率、温度、填充值、整丝率等指标的测定，取样次数不少于3次；上卷烟机进行跑条及卷制试验的叶（烟）丝等取样不少于3次。（5）含水率、填充值、整丝率检测按卷烟工艺规范的要求进行；评吸样；需上卷烟机进行卷制的烟丝取样10 kg15kg，卷烟样品10条。（6）进行卷制、填充值测定的样品均应放在贮丝房进行含水率平衡（24小时以上），以消除不同含水率带来的试验误差.,3.试验结果及分析 见下页,3.1DCC出料含水率对叶丝综合加工质量的影响3.1.1 DCC出料含水率对HXD运行参数影响,随着DCC出口物料含水率的增加，HXD工作风温相应上升，物料含水率每增加一个百分点

15、，工作风温大约增加12。HXD排潮风温与工作风温成线性关系，工作风温大增加10，排潮风温约增加3。随着DCC出口物料含水率的增加，HXD工作风温与排潮风温的差值（温差）相应增大，物料含水率每增加一个百分点，温差大约增加8。HXD出口物料温度与排潮风温成线性关系，排潮风温大增加10，出口物料温度约增加1.5。,3.1.2DCC出口物料含水率对HXD加工质量的影响,HXD出口物料温度与DCC出口含水率成线性关系，DCC出口物料含水率增加一个百分点，出口物料温度增加0.6左右。试验结果表明DCC出口含水率对干燥后整丝率和跑条整丝率影响不大，即对生产过程造碎影响不大。叶丝干燥后填充值和跑条填充值均与D

16、CC出口物料含水率成明显的线性关系，DCC出口物料含水率增加一个百分点，干燥后填充值增加0.05cm3/g左右，跑条填充值大约增加0.02 cm3/g左右。卷烟单支重随着DCC出口含水率的增大而减小。,3.1.3DCC出口物料含水对感官质量的影响,试验项目：DCC出口物料含水率 牌号：“A“牌号 评吸日期：2003年5月20日,DCC出料含水率对叶丝加工质量的综合影响,1.DCC出口物料含水率的变化，直接影响HXD工作风温的改变。一般情况下，含水率增加一个百分点需提高工作风温12左右。2.HXD出口物料温度与DCC出口物料含水率成线性关系，DCC出口物料含水率增加一个百分点，HXD出口物料温度

17、增加0.6左右3.DCC出口物料含水率变化对干燥后叶丝整丝率和跑条整丝率影响不大，即对生产过程造碎影响不大。4.叶丝干燥后填充值与DCC出口物料含水率成明显的正相关性关系，结合卷烟的感官质量综合考虑，对于中档卷烟，DCC出口物料含水率在22%25%之间较好。,3.2DCC出口料温对叶丝综合加工质量的影响3.2.1 DCC出口料温对HXD运行参数影响,在试验范围内，DCC出料温度变化时HXD工作风温基本不发生变化。在试验范围内,排潮风温随DCC出料温度的升高有下降趋势。,DCC温度变化对HXD加工质量的影响,在试验范围内，随着DCC出口温度的升高，出料温度有上升趋势，对其它质量指标影响不明显。,

18、DCC温度变化对叶丝内在质量的影响,DCC出口料温对叶丝综合加工质量的影响 改变DCC出口料温对设备运行参数，加工质量影响不大，但对内在质量有一定影响。结合加工质量及内在质量分析，对于中低档卷烟，RCC出口水份在60-65左右比较适宜。,3.3HXD工作风温对叶丝综合加工质量的影响,HXD出口物料温度随着工作风温的升高而升高，工作风温每增加10，出口物料温度大约增加0.5。改变HXD工作风温对干燥后和跑条叶丝整丝率无明显影响。HXD工作风温与干燥后叶丝填充值和跑条填充值的成正相性关系。工作风温每增加10，干燥后叶丝填充值平均增加0.033cm3/g左右，跑条叶丝填充值平均增加0.016 cm3

19、/g左右。卷烟平均单支重量随着HXD工作风温的增大而逐渐降低。,工作风温对叶丝加工质量的影响,工作风温与感官质量的关系,试验项目：HXD工作风温 牌号：“A“牌号 评吸日期：年 月 日,HXD工作风温对对叶丝干燥的综合影响,1.HXD工作风温的改变，直接影响排潮风温的改变，进而影响HXD出口物料温度的变化。出口物料温度随着工作风温的升高而升高，工作风温每增加10，出口物料温度大约增加0.5.2.HXD工作风温与干燥后叶丝的填充值成较为明显的正相性关性。工作风温每增加10，干燥后叶丝填充值平均增加0.033cm3/g左右。3.通过叶丝加工质量和感官质量的综合分析，对于中档卷烟HXD工作风温在20

20、5240范围内较为适宜。,3.4物料流量对HXD设备综合影响3.4.1物料流量对HXD运行参数影响,工作风温随着物料流量的增加而增加，物料流量每增加100kg/h，工作风温大约增加2.8左右；排潮风温随着物料流量的增加而增加，物料流量每增加100kg/h，排潮风温大约增加0.5左右；工作风温与排潮风温之差随着物料流量的增加而增加，物料流量每增加100kg/h,两者温差增加2.2左右。,3.4.2物料流量对HXD加工质量的影响,HXD出料温度随着物料流量的增大而增大，但无明显的线性关系。干燥后叶丝整丝率和跑条叶丝整丝率受物料流量影响不大。物料流量对跑条填充值的影响很小。烟支重量随物料流量的增大而

21、逐渐降低。,3.4.3物料流量对感官质量的影响,试验名称：物料流量 牌号：”A”牌号 评吸日期：年 月 日,物料流量对叶丝加工质量的综合影响,1.在一定范围内物料流量的提高对叶丝加工质量有一定的改善。随着物料流量增加，干燥后叶丝填充值有一定提高，卷烟单支重量有一定下降，出口物料温度明显提高。2.物料流量的适当增加，卷烟感官质量逐渐提高，对于中档卷烟，结合加工质量综合考虑，保持较高的物料流量较为适宜。,3.5 HXD工艺气流量叶丝综合加工质量的影响3.5.1工艺气流量对HXD运行参数影响,HXD工作风温随着工艺气流量的增大而减小，工艺气流量每增加1103m3/h，工作风温约减小5.6左右；HXD

22、排潮风温随着工艺气流量的增大而增大，工艺气流量每增加1103m3/h，排潮风温增加1.5左右;HXD工作风温与排潮风温之差随着工艺气流量的增大而减小，工艺气流量每增加1103m3/h，温差约减少7左右。,3.5.2HXD工艺气流量对加工质量的影响,工艺气流量变化与出料温度、干燥后整丝率、跑条整丝率、干燥后填充值、跑条填充值以及卷制重量均无线性关系。综合衡量，适中的工艺气流量对叶丝加工质量较为有利。,工艺气流量对感官质量的影响,工序名称：工艺气流量 牌号：“A”牌号 评吸日期：年 月 日,HXD工艺气流量对叶丝综合加工质量的影响,对于中档卷烟牌号，选择相对较高的工艺气流对加工质量及感官质量相对有

23、利。,3.6 HXD蒸汽施加量对叶丝综合加工质量的影响3.6.1 HXD蒸汽施加量对HXD运行参数影响,HXD工作风温随加蒸汽量的上升而上升，并且增加的幅度越来越大。HXD排潮风温随蒸汽量的增大而增大，成线性关系，加蒸汽量每增加100kg/h，排潮风温大约增加0.9左右。温差与加蒸汽量成抛物线关系，在大约1000kg/h处，温差最小。,3.6.2HXD蒸汽施加量对加工质量的影响,HXD出口物料温度随加蒸汽量的增加而增加，蒸汽流量每增加100kg/h，出料温度平均增加0.5左右;干燥后叶丝整丝率总体受蒸汽施加量影响不大。跑条整丝率与蒸汽施加量成抛物线关系，在加蒸汽量达到500kg/h后，跑条整丝

24、率随加蒸汽量的增加而逐渐减小；在不施加蒸汽和蒸汽施加量较高的情况下干燥后叶丝填充值保持较高水平。中等蒸汽施加量下叶丝填充值较低。跑条烟丝填充值基本上随着蒸汽施加量的增加而提高。卷制烟支平均单支重量随着蒸汽施加量的增加而逐渐降低。变化趋势同跑条填充值的变化是一致的,蒸汽施加量对感官质量的影响,工序名称：蒸汽施加量 牌号：“A”牌号 评吸日期：年 月 日,HXD蒸汽施加量对叶丝综合加工质量的影响：,1.出料温度随加蒸汽量的增加而明显增加，蒸汽流量每增加100kg/h，出料温度平均增加0.5左右;2.在不施加蒸汽和蒸汽施加量较高的情况下干燥后叶丝填充值保持较高水平。中等蒸汽施加量下叶丝填充值较低。3

25、.综合叶丝加工质量和卷烟感官质量分析，对于中档卷烟蒸汽施加量较低时对感观质量有利。,3.7负压变化对叶丝综合加工质量的影响3.7.1负压变化对HXD运行参数影响,在试验范围内，负压设置与排潮风门开度呈明显的正相关性。进料负压设置每提高1mmHg,排潮风门开度增加0.8%.在试验范围内，随着负压设置的提高，工作风温有上升趋势，炉温基本保持不变.,3.7.2负压变化对HXD加工质量的影响,在试验范围内，负压变化对叶丝加工质量无明显的影响规律。,负压变化对卷烟感官质量的影响,试验名称：负压设置 牌号：“A”牌号 评吸日期：年 月 日,负压变化对叶丝综合加工质量的影响,负压变化对叶丝内在质量影响较明显

26、。相对较小的负压设置，对于保证卷烟香气、透发性、减少烟气干燥感有利。,3.8 HXD控制喷水量对叶丝综合加工质量的影响3.8.1 HXD控制喷水量对HXD运行参数影响,HXD工作风温与控制喷水量无相关性关系；HXD排潮风温随控制喷水量的增大而增大，控制喷水量每增加100kg/h，排潮风温增加1.4左右；,3.8.2控制喷水量对HXD加工质量的影响,由试验结果分析，控制喷水量对叶丝加工质量无明显的影响规律。,结 论,1.DCC出口含水率的变化，直接影响HXD工作风温的改变。一般情况下，增加一个干燥含水率需提高工作风温12左右。出口物料温度和DCC出口含水率成线性关系，DCC出口物料含水率增加1%

27、，出口物料温度增加0.6左右。2.叶丝干燥后填充值与DCC出口含水率成明显的正相关性关系，结合卷烟的感官质量综合考虑，对于中档卷烟，叶丝初始干燥含水率在22%25%之间较好。3.工作风温的改变，直接影响排潮风温的改变，进而影响出口物料温度的变化。出口物料温度随着工作风温的升高而升高，工作风温每增加10，出口物料温度大约增加0.5.,4.工作风温与干燥后填充值成较明显的正相关性。工作风温每增加10，干燥后叶丝填充值平均增加0.033cm3/g左右。5.在一定范围内物料流量的提高对叶丝加工质量有一定的改善。随着物料流量增加，干燥后叶丝填充值有一定提高。6.选择相对较高的工艺气流量对于加工质量及感官质量较为有利。7.出口料温随加蒸汽量的增加而明显增加，蒸汽流量每增加100kg/h，出料温度平均增加0.5左右;在不施加蒸汽和蒸汽施加量较高的情况下干燥后叶丝填充值保持较高水平。,8.随着蒸汽施加量的增加，卷烟感官质量逐渐下降。综合叶丝加工质量和卷烟感官质量分析，对于中档卷烟，蒸汽施加量相对较低时较好。9.任意单一因素的改变，在干燥过程中对叶丝整丝率的影响均很小。总之，叶丝在相对较高工作风温，较小的绝对脱水量下进行对流干燥时，加工质量相对较好。,