专利名称：干冰膨胀烟丝设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于提高膨胀烟丝整丝率和品质的干冰膨胀烟丝设备。
典型的DIET工艺及其设备，即干冰膨胀烟丝工艺及其设备，是烟丝经液体二氧化碳浸渍后成为干冰烟丝，经松散器、振动柜和定量喂料皮带，送入高温气流输送系统处理，烟丝中的干冰与固态水分迅速汽化而得到膨胀。此气流输送系统的核心部分为具有两个小半径的90°弯头，中间段为垂直段的圆形管升华器，该升华器连接在文丘里管与切向分离器之间。经膨胀后，烟丝含水率为2％～4％，后经皮带机输送至回潮筒回潮至含水率12％～14％。该工艺及其设备被世界各国广泛用后，其缺陷逐渐被发现，即膨胀后，烟丝造碎率较高，烟丝中香味物质大幅度降低，甚至烟气中出现焦糊味。特别是造碎问题，已成为卷烟行业非常重视的问题。此种工艺生产的膨胀烟丝经卷烟高速机卷制后造碎更加严重，影响了卷烟品质。目前，卷烟行业已将提高膨胀烟丝整丝率，适当降低填充值作为发展方向。
据分析，烟丝经高温膨胀干燥处理后通过机械的方式再加入水分的方法是不科学的。因为，膨胀干燥处理已破坏了烟丝的细胞组织结构，同时，烟丝中的结合水分大部分被干燥掉了，通过机械的方式在加入水分为非结合水分，烟丝的柔韧性大大降低，硬脆性增大。
根据DIET工艺及其设备的缺陷，出现许多改进其工艺设备的措施。这些改进大体可分为两类一类是改进烟丝的浸渍工艺和设备；另一类是改进高温气体输送膨胀系统和工艺。这些改进都取得了一定的效果。但基本上局限于“烟丝经高温膨胀干燥处理后通过机械的方式在加入水分的方法”。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种烟丝膨胀率较高、造碎率低、降低烟丝香味损失的干冰膨胀烟丝设备。
为实现上述目的，本实用新型所采用的解决方案是一种干冰膨胀烟丝设备，包括连接在文丘里管与切向分离器之间的一升华器，其特征在于所述升华器为一“S”形升华管道；该“S”形升华管道上还连接有一与其相通的饱和蒸汽和水雾化器。
所述“S”形升华管道的横截面为矩形截面，其宽度与深度之比为4∶2。
所述“S”形升华管道下段弯曲部分的曲率半径为1500～4500毫米；所述“S”形升华管道上段弯曲部分的曲率半径为1000～3000毫米。
所述“S”形升华管道下端进口尺寸、形状与文丘里管的接口尺寸、形状相对应；所述“S”形升华管道上端出口尺寸、形状与切向分离器的接口尺寸、形状相对应。
所述“S”形升华管道自下端向上延伸至中部的深度渐增，其横断面呈逐渐平滑扩大状；所述“S”形升华管道自中部向上继续延伸至上端的深度渐减，其横断面呈逐渐平滑缩小状。
所述连接在“S”形升华管道上的饱和蒸汽和水雾化器，其连接处至该“S”形升华管道下端水平中心线的垂向距离为3000毫米以上。
采用上述方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果由于本实用新型是一种改进的干冰膨胀烟丝设备，其升华器改为一具有两个大曲率半径的成“S”形的升华管道，其矩形横截面深度由下至上逐渐扩大而后又逐渐缩小，逐渐增加的深度使流动速度自升华器入口到基本垂直的中间管段平缓均匀下降，可以避免在固体CO2完成升华之前，把大块的烟丝传送切向分离器。从中间管道段到升华器出口的上管道段，其深度收缩，便可加速膨胀烟丝，使之进入一切向分离器。大半径的平滑的升华管道还避免倾斜管道段的流动方向突变，这就很显然解决了现有技术90°弯头段引起的烟丝造碎问题。
有气流干燥的实验得知，在料口以上1m左右的干燥管内，干燥速率最快，有气体传给物料的热量占整个干燥管中传热量的1/2～3/4。对此干冰膨胀烟丝设备系统而言，烟丝在升华器中的运动情况可分为加速运动段和恒速运动段。通常加速段在加料口以上1～3m内完成。加速段中的体积传热系数较恒速段中的要大的多。当烟丝进入升华器入口时，管径较小，气流速度较高，且烟丝产生加速运动，当加速运动终了时，升华器截面积变为最大，由于物料运动的惯性作用，使在该段内物料速度大于气流速度，当物料减速后，升华管截面积又逐渐变小，烟丝又被气流加速。从而气体与物料间的相对速度及传热面积都较大，提高了传热和传质速率，因而烟丝膨胀率也较高。
本实用新型干冰膨胀烟丝设备中，由于在“S”形升华管道3米以上的高度上连接有具有喷嘴的饱和蒸汽和水雾化器，用于增加工艺气体的蒸汽含量，降低工艺气体温度，同时蒸汽加入量可调，可根据工艺要求调节蒸汽加入量。目的是为了调节烟丝的含水量，使烟丝含水量达到9％～12％的范围内，即使烟丝水分干燥到9％～12％的要求时不再干燥，便可达到提高整丝率的目的。同时，这部分蒸汽不参加工艺气体循环，以保持工艺气体的蒸汽含量。根据工艺要求，投料烟丝含水率一般在19％～24％，而升华管的加速干燥段已基本完成热量传递的1/2～3/4，烟丝膨胀过程基本完成，后半段继续干燥过程除将水分去掉外，已没有其他作用。这是传统的DIET升华器不具备的。另外，升华器管道的前部具有一文丘里管，可以加速热气流进入升华器。该文丘里管包括一长的稍微倾斜的烟丝输入管路，以确定气流的分布形状，从而冲扫下管道段的底部，保持烟丝块流过管道。
综上所述，本实用新型干冰膨胀烟丝设备所具有的“S”形升华管道，有利于改进升华器中气流流动的均匀性，并使干冰烟丝与气流地接触面积更充分。因此，使用本实用新型的设备，可以得到较高的烟丝膨胀率，尤其是烟丝整丝率得到大大提高。由于本实用新型主要将烟丝膨胀段控制在升华管上升段或前半段，后半段则控制水分含量，保持了烟丝柔韧性，降低了烟丝香味的损失，生产出的成品烟丝进入高速卷烟机后，破碎性也大大降低，提高了卷烟品质。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地描述。
图1是本实用新型干冰膨胀烟丝设备总体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型干冰膨胀烟丝设备是一气流输送膨胀烟丝管道系统，包括文丘里管1、烟丝进料器锁2、切向分离器5、连接在文丘里管1与切向分离器5之间的升华器4、旋风除尘器6、工艺风机7、废气风机8、燃烧炉9、蒸汽调节阀10和11、连接管道12及水调节阀13，本实用新型的主要技术特征是将连接在文丘里管1与切向分离器5之间的升华器4改为“S”形升华管道4，并在该“S”形升华管道4上连接有一与其相通的饱和蒸汽和水雾化器3，其连接处至该“S”形升华管道4下端水平中心线的垂向距离为3000毫米以上，也就是设在“S”形升华管道中部到上端的上管道段上，该饱和蒸汽和水雾化器具有可喷入“S”形升华管道4内蒸汽和水的喷嘴，与上述蒸汽调节阀11和水调节阀13配合调节升华管道上半段工艺气体温度至160℃以下，以增加出料水份至9％～12％。上述蒸汽调节阀10用于调节进入工艺管道的蒸汽量。
上述经改进的升华器4，即“S”形升华管道4还有如下技术特征，其横截面为矩形截面，该矩形截面的长边称为宽度，代号W，矩形截面短边称为深度，代号D，W/D的比率限定在4∶2范围内。该“S”形升华管道4下段弯曲部分的曲率半径控制在1000～3000毫米，上段弯曲部分的曲率半径控制在1500～4500毫米。该“S”形升华管道4的下端进口尺寸、形状与文丘里管1的接口尺寸、形状相对应，以构成“S”形升华管道4下端与文丘里管1右端的固定连接；该“S”形升华管道4的上端出口尺寸、形状与切向分离器5的接口尺寸、形状相对应，以构成“S”形升华管道4上端与切向分离器5的固定连接。该“S”形升华管道4在全长上的横截面是不同的，其深度D是变化的。自“S”形升华管道4的下端向上延伸至中部的深度D逐渐增加，其横截面呈逐渐平滑扩大状；自“S”形升华管道4的中部向上继续延伸至上端的深度D逐渐减小，其横断面呈逐渐平滑缩小状。
下面再结合具体实施例说明本实用新型干冰膨胀烟丝设备的工作情况。
如图1所示，干冰烟丝由烟丝进料器锁2进入文丘里管1，文丘里管喉部热气流速度达47m/s，温度330℃，干冰烟丝被此气流送入“S”形升华管道4。“S”形升华管道4的宽度W为660mm，入口深度D为178mm，出口深度D为191mm，中间深度D为381mm，设“S”形升华管道的中心线下段弯曲部分的曲率半径为R1，其上段弯曲部分的曲率半径为R2，R1＝1829，R2＝3048。当烟丝经过“S”形升华管道4的下段时，气流随管道圆弧方向改变至到垂直方向，速度在此中部的这种减小可防止块状干冰烟丝未膨胀就进入切向分离器。然后，气流速度由于管道深度逐渐减小至“S”形升华管道4的出口尺寸为191mm而增加到30m/s，从而加速膨胀的烟丝进入切向分离器5。在此加速段由于设有饱和蒸汽和水加入器喷入蒸汽和水，便可降低工艺气体温度，同时增加工艺气体湿度，并减小干燥的推动力，从而增加烟丝的水分含量，降低烟丝的温度。在切向分离器5的入口，工艺气体温度约为160℃。
权利要求1.一种干冰膨胀烟丝设备，包括连接在文丘里管与切向分离器之间的一升华器，其特征在于所述升华器为一“S”形升华管道；该“S”形升华管道上还连接有一与其相通的饱和蒸汽和水雾化器。
2.根据权利要求1所述的一种干冰膨胀烟丝设备，其特征在于所述“S”形升华管道的横截面为矩形截面，其宽度与深度之比为4∶2。
3.根据权利要求1所述的一种干冰膨胀烟丝设备，其特征在于所述“S”形升华管道下段弯曲部分的曲率半径为1500～4500毫米；所述“S”形升华管道上段弯曲部分的曲率半径为1000～3000毫米。
4.根据权利要求1所述的一种干冰膨胀烟丝设备，其特征在于所述“S”形升华管道下端进口尺寸、形状与文丘里管的接口尺寸、形状相对应；所述“S”形升华管道上端出口尺寸、形状与切向分离器的接口尺寸、形状相对应。
5.根据权利要求1或2所述的一种干冰膨胀烟丝设备，其特征在于所述“S”形升华管道自下端向上延伸至中部的深度渐增，其横断面呈逐渐平滑扩大状；所述“S”形升华管道自中部向上继续延伸至上端的深度渐减，其横断面呈逐渐平滑缩小状。
6.根据权利要求1所述的一种干冰膨胀烟丝设备，其特征在于所述连接在“S”形升华管道上的饱和蒸汽和水雾化器，其连接处至该“S”形升华管道下端水平中心线的垂向距离为3000毫米以上。
专利摘要本实用新型公开了一种用于提高膨胀烟丝整丝率的干冰膨胀烟丝设备。其主要技术特征是该设备的升华器由两个大曲率半径的呈“S”形升华管道构成，并在该“S”形升华管道上段连接有一饱和蒸汽和水雾化器。“S”形升华管道的横截面为矩形截面，其宽度与深度之比为4∶2。“S”形升华管道自下端向上延伸至中部的深度渐增，其横断面呈逐渐平滑扩大状；“S”形升华管道的中部向上继续延伸至上端的深度渐减，其横断面呈逐渐平滑缩小状。上述“S”形升华管道的结构及增设的饱和蒸汽和水雾化器有效地提高了烟丝的膨胀率，保持了烟丝的柔韧性，造碎率低，同时降低了烟丝香味的损失。
文档编号A24B3/00GK2579180SQ0225399
公开日2003年10月15日 申请日期2002年9月18日 优先权日2002年9月18日
发明者凌卫民, 高宪法, 韩金民 申请人:北京达特烟草成套设备技术开发有限责任公司