烟草在线专稿　　

　　概述

　　为满足中式卷烟对打叶复烤工艺的需求，实现国家局提出的均质化的加工要求，打叶复烤企业作为均质化加工的重要环节，对复烤加工工艺和设备进行改进、创新是满足中式卷烟对原料个性化需求，适应烟草行业发展的有效途径。

　　目前国内打叶复烤设备梗、叶分离大多采用采用四打十一分的打叶风分原理，梗叶分离的常用方法是利用梗、叶之间悬浮速度的差异，将梗叶混合物料抛入风分仓内，利用垂直向上气流将其分离。云南烟叶复烤有限责任公司石林复烤厂生产使用的是麦克塔维什MacTavish打叶线，一级打叶后配置五组风分机对打后的叶梗进行分离，二级打叶后配置三组风分机进行叶梗的分离，三四级打叶后分别采用的是两组、一组风分机分离，简称“四打十一分”。在生产过程中，按照额定打叶负荷进行生产，然而，由于风分仓的工艺缺陷，多数叶基经一打后撕裂下来的叶片在二打前得不到有效分离，从而造成压料，既增加烟叶造碎，又加大后续打叶负荷，设备堵料的情况也层出不穷，设备有效率作业率收到严重影响。

　　改造风分器的意义

　　1）目前，麦克塔维什MacTavish打叶线中风分器的风分效率、风分精度不尽理想。经一级打叶后，打机撕叶率在74%左右，大部分叶片已经和梗彻底分离，一、二风分成为叶梗分离主要风分阶段，超过30%的烟片将会被分离出来。然而，此时大片率比较高，在风力作用下，大片在上升的过程中会包裹和粘接其它的烟片和烟梗，形成质量较大的烟块，由于风分仓空间的限制，在风力的作用下，部分烟块没有进行有效翻转，在烟块重力作用下下沉至烟叶输送管道进入下一级风分，只有少部分烟块会松散开而进入风分仓的出料口分离出来，严重影响后续风分效率。尤其是加工低次等烟时，如果为了出片率，增加风分风速，叶中含梗指标中大于1.5mm的细光梗比例会加大，叶中带长梗的现状教明显，严重影响烟叶品质。

　　2）进入打叶机烟叶的含水率、温度和打后叶片关系密切，烟梗分离过程中减少水分、温度的流失，是复烤企业和客户最为关注的问题，随着风分级数的增加，烟叶在风分过程中水分、温度散失很快，对叶片质量影响很大，检测中发现，每风分和风力输送一次，叶片含水率将减少0.5-1%，这样多次风分和风送后，叶片含水率将明显减少，烟叶变脆、柔性减弱，再次厮打后的大中片率降低，梗含叶加大，梗上多留下齿轮状的小叶片，造碎加大，长梗率降低，因此，提前将可分离烟片分离出来，是提高打叶质量的关键。

　　3）在风分风机风量允许技术指标下，通过加大一、二风分的风分仓，让烟叶分离空间增加，叶片能够松散开，较大叶片上升过程中不会包裹或粘接其它烟片和烟梗，顺利与烟梗分离开，有效增加叶中的大中片率。

　　实现叶梗分离的理论依据

　　假设把一个颗粒置于速度为V的向上运动的气流中，令气流对颗粒的作用力为R，方向与V相同，同时颗粒会受到一个垂直向下的重力，根据牛顿公式：R=K（Y/g）F（C-V）2=KpF（C-V）2。其中，Y表示空气密度，单位Kg/m3。P表示空气密度，C是颗粒的绝对速度，C-V是颗粒对气流的相对速度，F是迎风面积，K是阻力系数。如果将颗粒看成球体，固定大小，那么F的值就不会改变，如果颗粒不是球形，而是有多种尺寸，颗粒在气流中就会转动，那么其迎风面积F就会不停的变化，但是Q不会改变，所以颗粒就会随着R的变化向上或者向下运动，无法确定其准确的悬浮位置。烟叶、烟梗的外形和尺寸各有不同，也就是迎风面积F不同，同时所受重力Q=mg也会有差异，所以烟叶、烟梗的悬浮速度（临界速度）也就不同，同质量的烟梗和烟叶相比较，迎风面积存在较大差异，悬浮速度也同样存在差异，只要气流速度V满足：烟梗悬浮速度>气流速度>烟叶悬浮速度，就可以把烟叶、烟梗分离开来，达到梗、叶分离的目的。

　　下图为风分仓结构图：

　　根据研究对比发现，影响风分效率的因素比较多，最主要的因素是流量，其次就是风分仓的风选空间和网面垂直风速。当流量一定时，风机的风量上升，风分出叶率就会增加，叶含梗率就会增加；当风量一定时，流量增加，风分出叶率就会随着降低，叶含梗率下降。研究发现，当风分出叶率达到一定数值后，风分出叶率再升高，就会导致叶含梗率的迅速增加，风分出叶率与叶含梗率紧密相连，风分出叶率不能上升得太高，也就是气流速度V必须调节在一个比较合理的范围内，确保烟梗悬浮速度>气流速度>烟叶悬浮速度。

　　对于相同类型的烟叶来说，一级打叶后，前三个风分机出口的叶片应该占总量的45%左右。为了保证打叶的出叶率，打叶操作工会将气流速度V调节在烟叶悬浮速度与较大烟梗悬浮速度之间，根据烟梗之间悬浮速度的差异，允许质量较小的烟梗可以随烟叶一起被分离出来，也就是说质量较大烟梗悬浮速度>气流速度>质量较小烟梗悬浮速度>烟叶悬浮速度，这样给打叶带来的影响是，烟叶中的含梗率会增加，影响烟叶的质量。根据对风分仓的研究发现，进入风分仓的物料会沿着送料棍的切线方向抛入风分仓，由于物料质量不同和物料之间的相互作用，物料抛入风分仓的高度和距离都会存在一定的差异，物料通过抛料辊以一定切向角的抛入风分仓内，在垂直风力的作用下，悬浮速度较小的物料将会随风进入风分仓顶部出料口，与烟梗分离。

　　加高风分仓后加大了烟叶的风选区域，使烟叶得以在较大空间中充分风选。原风分器由于空间有限导致单位时间内烟叶过于集中，烟叶相互纠结、包裹。当风选速度一定时，部分成团烟叶不能有效分离，密度过大，无法将其中的合格烟片风选出来而进入后一级风分，加大后续的风分负荷，影响风分器的综合风选效率，经过第五级风分器后仍有大量的合格烟片未被风选出而进入第二级打叶，导致烟叶造碎，影响了出片率，而当适当提高风选速度时，虽然提高了五级风分后的合格烟片出片率，却又将细小光梗及含长梗的烟叶一同风选出，影响了叶片指标。因此通过提高风分腔体的高度来增加风选区域容积有利于烟叶有效松散，使得烟叶在较大的空间里充分风选，在风选的上升过程中将细小光梗及含长梗的烟叶与合格烟叶分离，提高风选精度且不降低风选效率，降低叶中含梗率。

　　风分仓改造

　　1）风分仓高度增高300mm

　　原MacTavish风分器采用抛料辊方式将烟叶抛进风分仓，大部分烟叶风选分离是在抛料辊与顶罩区域完成的，而原结构的风分器，抛料辊与顶罩的高度差不大，风选空间狭小，使得抛出的烟叶还未经过充分风选就被分走，致使风分精度不高。

　　原有效风选区域高度约为980mm，容积为1.58×3.657×0.980=5.66m3

　　风分仓加高300mm后有效风选区域高度变为1280mm，容积为1.58×3.657×1.280=7.40m3

　　增加容积=7.40-5.66=1.74m3增加容积比=1.74÷5.66=30.7%

　　风分仓加高300mm后造成的压力损失=0.1Pa

　　送风管道加高420mm后造成的压力损失=11.4Pa

　　由以上计算可知，风分仓加高300mm后有效风选区域相对原风分区域增加了30.7%的容积，而造成的压力损失仅为11.5Pa，相对于风机的全压仅占0.39%，风选的横截面悬浮风速未发生变化，因此不会对原风选系统产生影响，可以利用原风分风机。（风机参数由实测风速计算风量为23134～27340m3/h，电机功率37kW，与国内风机对照为：流量为28072；全压为2938）

　　2） 风送系统管道增高300mm　

　　由于第一级风分器风分仓加高300mm，相应的一打风送系统也需增高300mm，经计算：

　　风送管道圆管加高300mm后造成的压力损失=8.1Pa

　　风送管道扁管加高300mm后造成的压力损失=5.9Pa

　　由以上计算可知，风送管道加高300mm后造成的压力损失仅为14Pa，相对于风机的全压仅占0.54%，风送的横截面风速未发生变化，因此不会对原风选系统产生影响，可以利用原风送风机。

　　根据提供的实测风速计算风量为23134～27340m3/h，电机功率30kW，与国内风机对照为：流量为25556；全压为2573）

　　风分仓改造取得经济效益

　　调整一、二风分风分仓的高度，增加烟叶风选区域，可以让梗叶混合物能够在垂直风力的作用下松散分离开来。由于各级风分机所接受到的物料特性有很大差别，　风分难易程度也有较大差异，　导致风分效果也不相同。经过一级打叶后的烟叶撕裂率高达74%　。我们对各级风分机的风速按一定比例加以控制，尽可能将撕裂下来的烟叶都分离出来。改造后的一、二风分风分仓让烟叶有较大的风选空间，可以将打叶后90%左右的叶片在进入二打前分离出来，大于12.5mm　见方的叶片含量最高，小于3mm见方的碎片含量最低，有效提高了打叶出片率。避免了部分烟片的再次撕打，大大降低烟叶的造碎。下面是设备改造前后的风选参数对比：