专利名称：一种烟叶碎叶烘干方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及烟叶烘干技术，特别是涉及一种烟叶碎叶烘干方法及其装置。
背景技术：
现有12000kg/h打叶线采用的是传统的螺旋碎叶烘干机作为碎叶干燥设备，螺旋 碎叶烘干机工作原理碎叶在螺旋推杆的作用下翻转着向前输送，在输送过程中与高温筒 壁及热空气进行热交换，从而提高叶片温度，使叶片中的水分蒸发，实现叶片烘干。但是在 实际使用中虽然温度能够达到60°C，但因为筒内湿度较大，水分不能很好的挥发，当流量较 大时，水分往往达不到工艺要求。在碎叶风送过程中，如果采用热风风送能不能达到碎叶烘干的效果呢？因为影响 干燥速率的因素较为复杂，主要包括传热速率、外扩散速率、内扩散速率等。为加快传热速率，可以提高干燥介质温度，增加传热面积，提高对流传热系数；如 果采用热风风送可以使碎叶叶片与热风充分接触，最大可能的提高传热面积，同时也有效 的提高了对流传热系数。当碎叶干燥处于等速干燥阶段时，外扩散阻力成为左右整个干燥速率的主要矛 盾，因此降低外扩散阻力，提高外扩散速率，对缩短整个干燥周期影响最大，而采用热风风 送，热风的速度高，相对湿度低，可以有效的提高外扩散速率。水分的内扩散速率是由湿扩散和热扩散共同作用的。其中湿扩散是物料中由于湿 度梯度引起的水分移动，因此热风风送很低的相对湿度也有利于提高水分的内扩散速率。因此，有必要提出一种通过热风风送方式来达到烟叶碎叶烘干的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种烟叶碎叶烘干方法及其装置，用于解决 现有技术中通过螺旋碎叶烘干机进行螺旋输送烘干存在的排潮能力差、来料不均导致水分 不均勻的问题。为了实现上述目的，本发明提供了一种烟叶碎叶烘干方法，其特征在于，包括获取烟叶碎叶要达到烘干温度所需的第一热量；获取所述烟叶碎叶在热风管道输送过程中所吸收的第二热量；通过比较所述第一热量、所述第二热量校核所述烟叶碎叶的水分是否达到工艺要 求。所述的烟叶碎叶烘干方法，其中，所述第一热量获取步骤中，进一步包括以如下 公式获取所述第一热量Q1 = (Q干烟+Q水)*(1+20% )Q干烟=C干烟M干烟AtQ水=C水M水 At式中=Q1，第一热量；
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Q干烟，干烟升温需要的热量；Q &水分升温需要的热量；C干烟，干烟的比热容；C水，水分的比热容；M干烟，干烟的质量；M水，水分的质量；At，温度差；20%，安全系数。所述的烟叶碎叶烘干方法，其中，所述第二热量获取步骤中，进一步包括以如下 公式获取所述第二热量Q2 = Q*t
二 t, -t, AtQ = —1———=——
b/(AA) RR = b/ ( λ A)式中Q2，第二热量；Q，导热速率，W;t，烟叶碎叶在热风管道中的停留时间；b，热风管道的平面壁厚度，m;At，热风管道的平面壁两侧温度差，。C ；R，导热热阻，°C/W;λ，导热系数，w/m°C ；A，导热面积，m2。所述的烟叶碎叶烘干方法，其中，所述比较步骤中，进一步包括；当所述第二热量大于所述第一热量时，则判定所述烟叶碎叶的水分已达到工艺要 求，否则判定所述烟叶碎叶的水分未达到工艺要求。所述的烟叶碎叶烘干方法，其中，所述比较步骤中，进一步包括当所述烟叶碎叶的水分未达到工艺要求时，通过调整热风加热器的蒸汽继续对所 述烟叶碎叶进行热风输送。为了实现上述目的，本发明还提供了一种烟叶碎叶烘干装置，其特征在于，包括烘干热量计算模块，用于获取烟叶碎叶要达到烘干温度所需的第一热量；风送热量计算模块，用于获取所述烟叶碎叶在热风管道输送过程中所吸收的第二
热量；碎叶烘干校核模块，连接所述烘干热量计算模块、所述风送热量计算模块，用于通 过比较所述第一热量、所述第二热量校核所述烟叶碎叶的水分是否达到工艺要求。所述的烟叶碎叶烘干装置，其中，还包括电控系统、热风加热器；所述电控系统根据所述碎叶烘干校核模块的比较结果确定是否对所述热风加热 器输送的蒸汽进行流量调节控制。所述的烟叶碎叶烘干装置，其中，所述烘干热量计算模块以如下公式获取所述第
——执量·
Q1 = (Q干烟+Q水)*(1+20% )Q干烟=C干烟M干烟AtQ水=C水M水 At式中=Q1，第一热量；Q干烟，干烟升温需要的热量；Q &水分升温需要的热量；C干烟，干烟的比热容；C水，水分的比热容；M干烟，干烟的质量；M水，水分的质量；At，温度差；20%，安全系数。所述的烟叶碎叶烘干装置，其中，所述风送热量计算模块以如下公式获取所述第
二热量 R = b/ ( λ A)式中Q2，第二热量；Q，导热速率，W;t，烟叶碎叶在热风管道中的停留时间；b，热风管道的平面壁厚度，m;At，热风管道的平面壁两侧温度差，。C ；R，导热热阻，°C/W;λ，导热系数，w/m°C ；A，导热面积，m2。所述的烟叶碎叶烘干装置，其中，所述碎叶烘干校核模块当所述第二热量大于所 述第一热量时，判定所述烟叶碎叶的水分已达到工艺要求，否则判定所述烟叶碎叶的水分 未达到工艺要求，并通过所述电控系统对所述热风加热器输送的蒸汽进行流量调节控制。所述的烟叶碎叶烘干装置，其中，所述电控系统通过调节用于控制蒸汽的电磁薄 膜阀的开度控制所述热风加热器所输送的蒸汽的流量。与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于本发明解决了现有技术中通过螺旋碎叶烘干机进行螺旋输送烘干存在的排潮能 力差、来料不均导致水分不均勻的问题，达到了工艺要求。本发明比改造前的设备还具有占 地面积小、投资少、节能等优点。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明的烟叶碎叶烘干方法流程7
图2为本发明的烟叶碎叶烘干装置结构图；图3为本发明的烟叶碎叶烘干工艺控制流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。如图1为本发明的烟叶碎叶烘干方法流程图。由于热风风送的干燥速率要远远优 于螺旋烘干机的干燥速率，有利于能量的充分利用。而根据实验，碎叶温度在达到60°C以上 时，碎叶水分就完全可以在热风输送过程中达到工艺要求。碎叶在热风输送过程中能否达 到要求的温度是决定烟叶碎叶能够达到烘干工艺的标准。该流程具体包括如下步骤步骤101，计算烟叶碎叶要达到烘干温度所需的热量。该步骤中，设定原始条件目前加工以原烟为主，最大碎叶流量为600kg/h ；考虑 冬季环境温度较低后碎叶最低温度按10°C计算；车间环境温度最低按5°C计算；降水幅度 为19% -12% ；根据烟叶碎片烘干后温度为60°C ；碎叶风送风量为6500m3/h。假设原始含水为19%，则 G水=600x19%= 114kg，G干烟=486kg。该步骤进一步包括Al)烟叶碎叶烘干后烟叶温度由10°C升至60°C时所需的热量；烟叶温升公式为Q = (Q干烟+Q水)*(1+20% )Q干烟=C干烟M干烟AtQ水=C水M水 At上式中Q，升温需要的热量；Q干烟，干烟升温需要的热量；Q水，水分升温需要的热量；C干烟，干烟的比热容；C水，水分的比热容；M干烟，干烟的质量；M水，水分的质量；At，温度差；20%，为在工程计算中的安全系数。另夕卜，C干烟=0. 5Kcal/kg. h, C水=lKcal/kg. h ；Q干烟=C干烟MAt = 0. 5x486x50 = 12150Kcal/h ；Q水=C水MAt = 1x114x50 = 5700Kcal/h ；Q总=(Q干烟+Q水)x(l+20% ) = 21420Kcal/h。A2)已知风机风量为6500m3/h，将温度由5°C提高到110°C所需要的热量通过如下 公式得到Q = CM At = CpVAt= 0.24x6500x1. 013x105 = 165929Kcal/h。上式中，C = 0.24，为空气比热容；P = 1.013，为空气密度。因为在选择热交换器时，其散热量必须大于所需的热量Q = 165929Kcal/h，实际选择为散热量210000Kcal/h。A3)换热器类型选择选用华美换热器M6000型，散热器散热面积为85m2，散热量为210000KCal/h。步骤102，计算烟叶碎叶在输送过程中所吸收的热量。设定现场碎叶风送距离约为60m，风送风速为19-21m/s，则碎叶在管路中的停留 时间t约为3s。传热速率方程的一般形式为
t, -t2 Δ Q == V
b /(/ΙΑ) R式中Q，导热速率，W;b，平面壁厚度，m;At，平面壁两侧的温度差，即导热推动力，°C ；R = b/UA)，导热热阻，°C/W;λ，导热系数，w/m°C ；A，导热面积，m2。设定碎叶的平面壁b = 0. 0005m, At 取最小值=110-60 = 50°C, λ = 0. 04w/ m°C ο当气料比大于4时就属于稀相气力输送，可以认为碎叶与热风是全面接触。因为碎叶风送的气料比为6500/600 = 10，10为较大，因此可以认为碎叶在风送过 程中可以与热风全面接触，取碎叶水分19%时的容重为P = 150kg/m3，另外，假设碎叶为 扁平形状，转换为每秒流量后/密度/厚度，得到单侧面积，碎叶在空气中与热空气充分接 触，忽略碎叶厚度按双侧面积计算，则每秒钟碎叶此时的导热面积为A = 600/3600/150/0. 0005*2 = 4. 4m2 ；Q = 二&=50*0.04*4.4/0.0005=1.76 X IO4 W=17600Kcal/h；
b /(ΛΑ) R烟叶碎叶在热风管道中总传导热量Q = 17600X3 = 52800Kcal/h。步骤103，校核烟叶碎叶能否在输送过程中吸收足够的热量，即判断烟叶碎叶是否 达到要求的温度或烟叶碎叶水分是否达到了工艺要求，若是，则进入步骤104 ；否则进入步 骤 105。该步骤中，通过比较烟叶碎叶在热风管道中的总传导热量Q与之间的大小来校 核烟叶碎叶能否在输送过程中吸收足够的热量烟叶碎叶在热风管道中总传导热量Q = 52800Kcal/h ；Q总=21420Kcal/h ；Q = 52800Kcal/h > Q总=21420Kcal/h。该步骤中，通过调节热风加热器的蒸汽使得烟叶碎叶在热风管道中的总传导热量 Q大于Q总。步骤104，烟叶碎叶在热风管道输送过程中能够达到要求的温度，即烟叶碎叶水分 达到了工艺要求。步骤105，烟叶碎叶在热风管道输送过程中未能达到要求的温度，即烟叶碎叶水分未达到工艺要求，通过蒸汽调节控制继续进行热风输送，并转入步骤102。如图2所示，为本发明的烟叶碎叶烘干装置结构图。该装置200包括烘干热量计 算模块21、风送热量计算模块22、碎叶烘干校核模块23、电控系统24、热风加热器25。烘干热量计算模块21，用于计算烟叶碎叶达到烘干温度所需要的热量；风送热量计算模块22，用于计算烟叶碎叶在风送过程中所吸收的热量；碎叶烘干校核模块23，连接烘干热量计算模块21、风送热量计算模块22，用于通 过比较烟叶碎叶达到烘干温度所需要的热量与烟叶碎叶在风送过程中所吸收的热量，判断 烟叶碎叶能否在风送过程中吸收足够的热量，即判断烟叶碎叶是否达到了要求的温度或烟 叶碎叶水分是否达到了工艺要求。电控系统24，连接碎叶烘干校核模块23、热风加热器25，用于根据碎叶烘干校核 模块23的判断结果确定是否对热风加热器25输送的蒸汽进行流量调节控制，具体地，当碎 叶烘干校核模块23判断烟叶碎叶未达到要求的温度或未达到工艺要求时，对热风加热器 25输送的蒸汽进行流量调节控制，是通过调节用于控制蒸汽的电磁薄膜阀的开度控制热风 加热器25所输送的蒸汽的流量的。热风加热器25，用于在电控系统24的控制下对烟叶碎叶进行热风输送。结合图2，以一实施例来进一步描述本发明的技术方案。设定原始条件目前加工以原烟为主，最大碎叶流量为600kg/h ；考虑冬季环 境温度较低后碎叶最低温度按10°C计算；车间环境温度最低按5°C计算；降水幅度为 19% -12% ；根据烟叶碎片烘干后温度为60°C ；碎叶风送风量为6500m3/h。假设原始含水为19%，则 G水=600x19%= 114kg，G干烟=486kg。烘干热量计算模块21计算烟叶碎叶要达到烘干温度所需的热量的过程如下Al)烟叶碎叶烘干后烟叶温度由10°C升至60°C时所需的热量；烟叶温升公式为Q = (Q干烟+Q水)*(1+20% )Q干烟=C干烟M干烟AtQ水=C水M水 At上式中Q，升温需要的热量；Qt烟，干烟升温需要的热量；Q水，水分升温需要的热量；C干烟，干烟的比热容；C水，水分的比热容；M干烟，干烟的质量；M水，水分的质量；At，温度差；20 %，为在工程计算中的安全系数。另夕卜，C干烟=0. 5Kcal/kg. h, C水=lKcal/kg. h ；Q干烟=C干烟MAt = 0. 5x486x50 = 12150Kcal/h ；Q水=C水MAt = 1x114x50 = 5700Kcal/h ；Q总=(Q干烟+Q水)x(l+20% ) = 21420Kcal/h。A2)已知风机风量为6500m3/h，将温度由5°C提高到110°C所需要的热量通过如下公式得到Q = CM At = CpVAt= 0. 24x6500x1.013x105 = 165929Kcal/h。上式中，C = 0.24，为空气比热容；P = 1.013，为空气密度。因为在选择热交换器时，其散热量必须大于所需的热量Q = 165929Kcal/h，实际 选择为散热量210000Kcal/h。A3)换热器类型选择选用华美换热器M6000型，散热器散热面积为85m2，散热量为210000KCal/h。风送热量计算模块22在计算烟叶碎叶在输送过程中所吸收的热量时，首先设定 现场碎叶风送距离约为60m，风送风速为19-21m/s，则碎叶在管路中的停留时间t约为3s。传热速率方程的一般形式为 t, -t2 AtQ = ^=rR = b/ ( λ A)式中Q，导热速率，W;b，平面壁厚度，m;At，平面壁两侧的温度差，即导热推动力，°C;R，导热热阻，°C/W;λ，导热系数，w/m°C ；A，导热面积，m2。设定碎叶的平面壁b = 0. 0005m，Δ t 取最小值=110-60 = 50°C，λ = 0. 04w/ m°C ο当气料比大于4时就属于稀相气力输送，可以认为碎叶与热风是全面接触。因为碎叶风送的气料比为6500/600 = 10，10为较大，因此可以认为碎叶在风送过 程中可以与热风全面接触，取碎叶水分19%时的容重为P = 150kg/m3，另外，假设碎叶为 扁平形状，转换为每秒流量后/密度/厚度，得到单侧面积，碎叶在空气中与热空气充分接 触，忽略碎叶厚度按双侧面积计算，则每秒钟碎叶此时的导热面积为A = 600/3600/150/0. 0005*2 = 4. 4m2 ；Q = ^2- =—=50*0.04*4.4/0.0005=1.76 X IO4 W=17600Kcal/h；
b /(AA) R烟叶碎叶在热风管道中总传导热量Q = 17600X3 = 52800Kcal/h。碎叶烘干校核模块23通过比较烟叶碎叶在热风管道中的总传导热量Q与Qg之间 的大小来校核烟叶碎叶能否在输送过程中吸收足够的热量烟叶碎叶在热风管道中总传导热量Q = 52800Kcal/h ；Q总=21420Kcal/h ；Q = 52800Kcal/h > Q总=21420Kcal/h。碎叶烘干校核模块23根据Q、的比较结果，判断烟叶碎叶在热风管道输送过程 中能够达到要求的温度，即烟叶碎叶水分达到了工艺要求。若判定烟叶碎叶的水分未达到
11工艺要求，则通过电控系统24对热风加热器25所输送的蒸汽进行流量调节控制。如图3所示，为本发明的烟叶碎叶烘干工艺控制流程图。结合图2，由热风加热器 25输送的蒸汽进入到散热器30中，在散热器30中蒸汽与通过补风口进入的冷风作用后产 生的热风进入到热风管道，在热风管道中烟叶碎叶通过碎叶表面与热风进行全面接触，在 烟叶碎叶吸收热量后，判断与热风接触后的烟叶碎叶的水分是否合格，即是否达到工艺要 求，若达到了工艺要求，则烟叶碎叶进入成品装箱处理流程；否则由电控系统24对热风加 热器25输送的蒸汽进行流量调节控制，以使得与热风接触后的烟叶碎叶的水分能达到工 艺要求。在上述工艺控制流程中，通过红外水分仪32对烟叶碎叶进行水分检测，并反馈给 电控系统24，由电控系统24发出一个信号给控制蒸汽的电磁薄膜阀，通过调节电磁薄膜阀 的开度来控制热风加热器25所输送蒸汽的流量大小。通过上述实施例，得到如下使用热风加热器25前后的效果对比分析表 通过同等级烟叶在设备改造前后的数据对比表明，效果非常明显，解决了现有技 术中通过螺旋碎叶烘干机进行螺旋输送烘干存在的排潮能力差、来料不均导致水分不均勻 的问题，达到了预期改造的目的。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种烟叶碎叶烘干方法，其特征在于，包括获取烟叶碎叶要达到烘干温度所需的第一热量；获取所述烟叶碎叶在热风管道输送过程中所吸收的第二热量；通过比较所述第一热量、所述第二热量校核所述烟叶碎叶的水分是否达到工艺要求。
2.根据权利要求1所述的烟叶碎叶烘干方法，其特征在于，所述第一热量获取步骤中， 进一步包括以如下公式获取所述第一热量Q1 = (Q干烟+Q水)*(1+20% ) Q干烟=C干烟M干烟Δ t Q水=C水M水At式中=Q1，第一热量；，干烟升温需要的热量； 水分升温需要的热量； ，干烟的比热容； C71^水分的比热容； ，干烟的质量； Μ#，水分的质量； At，温度差； 20%，安全系数。
3.根据权利要求1或2所述的烟叶碎叶烘干方法，其特征在于，所述第二热量获取步骤 中，进一步包括以如下公式获取所述第二热量Q2 = Q氺 t b/μΑ) RR = b/ ( λ A) 式中Q2，第二热量； Q，导热速率，W;t，烟叶碎叶在热风管道中的停留时间；b，热风管道的平面壁厚度，m;At，热风管道的平面壁两侧温度差，°C;R，导热热阻，°C/W;入，导热系数，w/m°C ；Α，导热面积，m2。
4.根据权利要求1或2所述的烟叶碎叶烘干方法，其特征在于，所述比较步骤中，进一 步包括；当所述第二热量大于所述第一热量时，则判定所述烟叶碎叶的水分已达到工艺要求， 否则判定所述烟叶碎叶的水分未达到工艺要求。
5.根据权利要求4所述的烟叶碎叶烘干方法，其特征在于，所述比较步骤中，进一步包括当所述烟叶碎叶的水分未达到工艺要求时，通过调整热风加热器的蒸汽继续对所述烟叶碎叶进行热风输送。
6.一种烟叶碎叶烘干装置，其特征在于，包括烘干热量计算模块，用于获取烟叶碎叶要达到烘干温度所需的第一热量；风送热量计算模块，用于获取所述烟叶碎叶在热风管道输送过程中所吸收的第二热量；碎叶烘干校核模块，连接所述烘干热量计算模块、所述风送热量计算模块，用于通过比 较所述第一热量、所述第二热量校核所述烟叶碎叶的水分是否达到工艺要求。
7.根据权利要求6所述的烟叶碎叶烘干装置，其特征在于，还包括电控系统、热风加 热器；所述电控系统根据所述碎叶烘干校核模块的比较结果确定是否对所述热风加热器输 送的蒸汽进行流量调节控制。
8.根据权利要求6或7所述的烟叶碎叶烘干装置，其特征在于，所述烘干热量计算模块 以如下公式获取所述第一热量Q1 = (Q干烟+Q水)*(1+20% ) Q干烟=C干烟M干烟Δ t Q水=C水M水At式中=Q1，第一热量；，干烟升温需要的热量； 水分升温需要的热量； ，干烟的比热容； C71^水分的比热容； ，干烟的质量； Μ#，水分的质量； At，温度差； 20%，安全系数。
9.根据权利要求6或7所述的烟叶碎叶烘干装置，其特征在于，所述风送热量计算模块 以如下公式获取所述第二热量Q2 = Q氺 tb/(/lA) RR = b/ ( λ A) 式中Q2，第二热量； Q，导热速率，W;t，烟叶碎叶在热风管道中的停留时间；b，热风管道的平面壁厚度，m;At，热风管道的平面壁两侧温度差，°C;R，导热热阻，°C/W;入，导热系数，w/m°C ；Α，导热面积，m2。
10.根据权利要求7所述的烟叶碎叶烘干装置，其特征在于，所述碎叶烘干校核模块当 所述第二热量大于所述第一热量时，判定所述烟叶碎叶的水分已达到工艺要求，否则判定 所述烟叶碎叶的水分未达到工艺要求，并通过所述电控系统对所述热风加热器输送的蒸汽 进行流量调节控制。
11.根据权利要求10所述的烟叶碎叶烘干装置，其特征在于，所述电控系统通过调节 用于控制蒸汽的电磁薄膜阀的开度控制所述热风加热器所输送的蒸汽的流量。
全文摘要
本发明公开了一种烟叶碎叶烘干方法及其装置，其中该方法包括获取烟叶碎叶要达到烘干温度所需的第一热量；获取所述烟叶碎叶在热风管道输送过程中所吸收的第二热量；通过比较所述第一热量、所述第二热量校核所述烟叶碎叶的水分是否达到工艺要求。本发明解决了现有技术中通过螺旋碎叶烘干机进行螺旋输送烘干存在的排潮能力差、来料不均导致水分不均匀的问题，达到了工艺要求；本发明比改造前的设备还具有占地面积小、投资少、节能等优点。
文档编号A24B3/04GK101889727SQ200910084780
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者余尽尧, 唐宏, 徐继华, 杜显维, 王显阳, 陈吉辉 申请人:贵州梵净山烟叶复烤有限责任公司