
造纸法再造烟叶(也称造纸法薄片)生产工艺是将烟梗、烟叶(主要包括烟碎片、烟末、低次烟叶)原料经水提取后,通过固液分离,将烟草中的可溶物与不可溶的纤维进行分离,其中纤维部分采用造纸工艺,通过打浆后经纸机抄造制成片基,含有烟草可溶物的提取液则进行浓缩调配后再回涂到片基上,经烘干形成造纸法再造烟叶成品。
其中提取后经固液分离,固相物的干度水平直接影响提取工序提取率的高低和水耗水平。国内造纸法再造烟叶企业提取固液分离设备多数为造纸行业或其他行业装备的简单移植,尚未建立行业统一的提取处理工艺及其固液分离设备。目前主要采用双螺旋挤干机或单螺旋挤干机,但这些设备存在出料时烟草固形物干度不稳定、固液分离不彻底等缺陷,不能完全满足提取工艺要求。
福建金闽再造烟叶发展有限公司(金闽公司),将提取固液分离工艺装备作为重要研究内容,通过试验研究,研发一种适应于烟梗、碎叶片等物理性状不同的各个工艺点固液分离装备,以有效提升生产线提取过程的稳定性和工艺控制水平,达到烟草固形物干度稳定、分离后提取液纯净度较高、设备内部清洁方便、提取效率高、烟草纤维流失少等要求。
1 烟草浆料的组成及性质的研究
烟草浆料主要由烟梗、烟碎片(夹带微量尘土)、水等经搅拌混合形成烟草物料的分散相,其整体显酸性,pH值为4~6,料水比例1:4~1:8,温度50~80℃。
2 固液分离技术及设备的研究
为了能高效地将含提取后热水可溶物和不溶物分离,再造烟叶行业主要采用双螺旋挤干机、单螺旋挤干机、离心机。
3 离心机在线实验工艺流程
通过对烟草浆料性质的研究及各种固液分离设备的对比,结合烟草浆料分离的要求,我们选择了有滤液澄清功能,固相物刚度稳定性好的卧式螺旋卸料沉降离心机,并将其应用于金闽公司烟草浆料(梗叶混合浆)固液分离。
4 卧螺离心机主要构造及对烟草浆料固液分离的影响
离心机主要部件有:转鼓、螺旋推料器、主驱动电机、液压差速器系统、外壳、底座、隔振器、连接件及控制系统等。根据烟草浆料性质研发的卧螺离心机各部件的特点如下。
4.1 转鼓
转鼓由直转鼓和锥转鼓组成。确定新型卧螺离心机长径比:4.0:1,使其适应再造烟叶行业烟草浆料分离的特殊要求。转鼓采用抗拉强度660MPa的双相不锈钢离心铸造。转鼓内壁采用纵向不锈钢抗魔条进行保护。固体进出料口采用可更换的碳化钨成型套件进行保护。
在通过量为6m³/h情况下,转速升高后,由于分离因数变大,固相含水率逐渐降低。主机3000r/min到3200r/min变化尤为明显,主机3500r/min时,固相含水率减小幅度较小。主机转速升高后,2800、3000、3200r/min时,液含渣变化不是很大,但主机3500r/min时,液含渣有大幅上升趋势。
4.2 螺旋推料器
螺旋推料器中心轴为离心铸造或锻造。螺旋推料器轴承润滑由润滑脂润滑。螺旋推料器中心轴上安装有316L不锈钢材质螺旋叶片。推料器内的进料区域采用可更换的碳化钨嵌件进行抗磨损保护。推料器叶片的接近表面边缘喷涂碳化钨硬质合金粉做抗磨损保护。
4.3 液压差速器系统
液压差速器系统提供推料器和转鼓之间的转速差,差速调节精确可靠,差转速范围1~30r/min,精度可以达到0.1r/min。该液压系统独立驱动螺旋推料器,采用水冷却方式降低油温。液压螺旋推料器驱动的设计使螺旋推料驱动顺序上不需要任何机械齿轮减速机。液压驱动系统可在速度模式或扭矩模式下运行。可以确保脱水效果,并且不会堵塞离心机。随着差转速的减小,扭矩的升高,固相含水率成明显下降趋势。
4.4 外壳
离心机外壳材质采用316L不锈钢。外壳提供了一个完整的屏蔽以降低离心机运行时产生的噪音,离心机产生的噪音在距离离心机1m以外≤85dB。在固体和液体两端隔舱内,离心机外壳安装有符合外形尺寸的不锈钢耐磨衬垫。为减少泼溅和空气泄漏,在外壳上、下部分的交接处安装有橡胶垫片或密封材料。
4.5 连续生产情况下指标实现情况
在进料量6m³/h,进料浓度4%,转速3010r/min,差转速10.4r/min工况下,工艺指标实现情况如下:
液相含渣率(%) | 固相含水率(%) | |
75.7 | 0.29 | |
76.2 | 0.21 | |
77 | 0.26 | |
75.9 | 0.27 | |
74.5 | 0.22 | |
76.2 | 0.28 | |
75.1 | 0.20 | |
76.2 | 0.19 | |
75.6 | 0.22 | |
75 | 0.26 | |
74.9 | 0.25 | |
76.2 | 0.26 | |
73.6 | 0.29 | |
75.5 | 0.18 | |
算术平均值 | 75.5 | 0.24 |
极差 | 3.4 | 0.11 |
5 结论
卧式螺旋卸料离心机在烟草浆料固液分离能力较强,分离后烟草浆料固相物水分在75%以下,液相含渣率0.2%左右,且波动均较小,提高了烟草浆料洗涤效率,保证烟草浆料质量稳定,降低烟草浆料热水可溶物。
6 存在的问题及改进方向
离心机用于烟草浆料分离后,取得较好效果,完全能够满足固液分离和滤液澄清的要求,提高了提取效率,但也存在一些问题。
(1)针对薄片生产废水腐蚀性大的特性,对已选定的耐腐蚀、耐磨损设备材质,需进一步考察。
(2)烟草浆料中烟梗及其纤维吸水后,保水值高,对于烟梗占比大,浸泡时间长的浆料,混合浆料固相物干度受到一定限制。