专利名称：烟丝在线膨胀处理装置和设备系统及处理方法
技术领域：
本发明涉及一种烟丝膨胀处理系统和设备，尤其涉及一种利用过压蒸汽或热空气等加 热气体进行连续化烟丝膨化加工的烟丝在线膨胀处理装置和设备系统。
本发明还涉及一种采用上述烟丝在线膨胀处理设备系统进行烟丝在线膨胀处理的方法。
背景技术：
我国是以烤烟型巻烟为主的国家，与国外混合型巻烟相比，中国烤烟型巻烟焦油含量 相对较高，为降低烤烟型巻烟的焦油含量，膨胀烟丝降焦技术得到了推广。烟丝经膨胀后， 体积变大，填充值增高，以一定比例掺兑到巻烟配方中，通过减少单支重量、增加抽吸和 静燃速度、减少抽吸口数，不仅可以降低巻烟生产成本，而且对巻烟降焦减害具有明显效 果。
目前所采用的烟丝膨胀技术中，较为普及的是二氧化碳烟丝膨胀技术、氟利昂烟丝膨 胀技术和氮气烟丝膨胀技术，其中以二氧化碳烟丝膨胀技术使用最为普遍。以上这些烟丝
膨胀技术的烟丝膨胀率较高， 一般烟丝填充值能达到50%以上，但烟丝的造碎率高，烟丝 损耗较大，烟丝香气损失较大、枯焦气重、烟气干燥，同时这些技术的工艺复杂，设备维 护成本和生产成本较高。
专利200510010637.X公布了一种以水为介质的烟丝膨胀工艺方法。该方法是分批 次将烟丝加湿到20%-300/0的水分，再将烟丝通过250°C-360°C的高温气流，使烟丝含 水降到6%-13%，在烟丝快速脱水的过程中促使烟丝产生膨胀。该方法膨胀的烟丝填充值 较低，膨胀率最高只能达到20%左右。且其脱水膨胀处理的温度达到250°C-360°C，不 利于烟丝香气的保持。
专利200720029527.2公布了一种利用文氏膨胀原理对烟丝进行膨胀的方法和装 置。利用文氏膨胀原理，即通过瞬间释压使烟丝产生膨胀，可以降低膨胀处理温度，有利 于减少对烟丝物料香气的破坏，但同时要求有更高的膨胀处理压力，为了保证足够的膨胀 处理压力，该专利所公开的相应膨胀装置的进、出料口均需设置密封阀。因此该装置不能实现连续进料，其出料也难以实现连续，同时其在工作压力罐内还需加设一烟丝输出装置， 这样不能避免烟丝物料在处理过程中的造碎率进一步增大，同时也加大设备的制造难度和 维修成本，难以实现规模化工业生产。
为降低造碎率，专利200720029526.8还提供了一种静态的烟丝膨胀设备，该设备 结构简单，但生产过程中需要辅以大量的人工，而且不能实现连续生产。
此夕卜，专禾U 200720029527.2禾口专禾U 200720029526.8进行每批烟丝膨胀时，都 需要排空加压仓蒸汽，耗气量大，能源浪费严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用低成本过压热气体，在较低温度下进行在 线连续加工的烟丝在线膨胀处理装置。
本发明所述烟丝在线膨胀处理装置，为一带有进料口和出料口的膨胀气锁，膨胀气锁
的旋转辐板顶端装设有可自动径向调节的活动密封板；膨胀气锁壳体上设置有与过压热气 体源连通的进气口；所述进料口和出料口的中心线均与膨胀气锁的垂直中线成夹角，且出 料口偏向来料口方向；在膨胀气锁的旋转辐板旋转过程中，进气口和进料口之间和进气口 和出料口之间各至少有一个以上的辐板相隔离。
所述活动密封板，可以是CN200620165029.6专利所提供的辐板结构，即在膨胀 气锁的辐板顶端装开设凹槽，凹槽中装设压紧弹簧，压紧弹簧抵住插入凹槽中的刚性密封 滑板的底部，密封滑板由固定在辐板顶端的压板夹持，密封滑板通过装设在其底部的弹簧 压縮，顶在阀壳腔内部凹弧面上。
为了进一步增强膨胀气锁对内腔所通入的过压热气体的密封，本发明还可采用 CN200720044702.5所提供的可同时实现径向密封和轴向密封的旋转密封阔结构，即在 膨胀气锁的辐板顶端装设活动密封板的同时，在膨胀气锁壳体的侧板上设置轴向间隙自动 补偿装置，其基本结构如CN200720044702.5所述。膨胀气锁在工作过程中，当膨胀气 锁因温度变化而导致阀体各部件热胀冷縮时，径向间隙自动补偿装置使星形转子的辐板顶 端处的密封滑板可与阀壳腔内壁保持接触，轴向间隙自动补偿装置保证星形转子的两侧密 封，不会因膨胀或收缩而出现间隙或卡滞。同时，釆用该间隙自动补偿装置，可进一步避 免密封件磨损易失效的问题，减少因更换密封件而必须进行的停机检修次数。
本发明直接采用膨胀气锁做为膨胀处理装置，方便地实现了烟丝在线膨胀的连续加工。同时为解决气锁对过压气体的密封问题，在膨胀气锁的旋转辐板和侧板上设计了可自动调 节的径向活动密封板和轴向密封圈结构，保证了烟丝膨胀处理所需工作压力。
此外，为进一步解决巻烟制造企业10% — 13%水分的烟丝的耐加工性低，易造碎的 问题，做为优选方案，所述进料口的中心线与膨胀气锁垂直中线的夹角在0°—60°之间，出
料口偏向来料方向。如果仍保留现有气锁的垂直进出料口结构，那么，当烟丝因自重落在 膨胀气锁的壳体内表面上，通过辐板来推动烟丝旋转，烟丝就可能因辐板顶部和壳体内表 面的搓动而造碎，甚至烟丝会卡滞在辐板顶部和壳体内表面之间，不仅造成烟丝造碎，还 会影响气锁内部过压气体的密封。本发明通过改变进出料口的位置，可以保证烟丝旋转输 送过程中，在自重力作用下，会停留在两辐板之间的区域，减少气锁输送过程中的烟丝造 碎。此外，进出料口的位置的改变，还保证了在气锁转子旋转的过程中，始终保持进气口 和进料口、进气口和出料口之间至少有一个以上的辐板实现气锁腔体的密封，有利于膨胀 用过压气体压力的保持。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种包括有上述烟丝在线膨胀处理装置的烟 丝在线膨化系统。
本发明所述烟丝膨胀处理系统，包括烟丝膨胀处理装置、热风定型装置、料气分离装
置；所述烟丝膨胀处理装置、热风定型装置和料气分离装置依次连接；所述烟丝膨胀处理 装置，即为如前所述的膨胀气锁。
所述热风定型装置包括干燥管道、向干燥管道提供热风的空气加热器和风机。所述干 燥管道采用脉冲型气流千燥管与倒锥型气流干燥管相结合的形式，以利于保持干燥定型效 果，并缩短气流干燥管的长度。所述脉冲型气流干燥管是指管径交替扩大和縮小的干燥管， 采用脉冲型气流干燥管可以使烟丝随着气流在干燥管内不断地被加速和减速；所述倒锥型 气流干燥管是指管径沿气流方向逐渐扩大的干燥管，可以使管内气流速度逐渐减小，增加 烟丝在干燥管内的停留时间。
所述料汽分离装置包括料气分离仓和一台或多台并联的转网式料汽分离器，转网式料 汽分离器设置在料气分离仓上端，并相互连通。通过旋风落料分离与转网式料汽气分离的 结合，实现料汽分离，降低料气分离过程中烟丝的沉降速度，有利于减少烟丝造碎，同时 可以获得较高的料气分离效率。
在实际使用时，水分为10% — 13%烟丝物料由辅联设备送入膨胀气锁进料口，压力
为0.1MPa-0.8Mpa，温度为100°C-260°C的过压热气体(水蒸汽或空气)由进气口送入膨胀气锁，烟丝随气锁辐板分格向出料口旋转的同时，和气锁内部的气体进行充分的热 交换，烟丝的纤维气室得以激活，在气锁出口处，随着辐板的开启，烟丝由过压环境突然 释放到常压环境的同时被膨胀，然后烟丝在热风的带动下沿干燥管输送到料气分离仓，料 气分离后的烟丝从出料气锁输出，热风由料气分离室上方的转网料汽分离器收集后循环加 热利用。
本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种利用低成本过压热气体，在较低温度下 进行在线连续加工的烟丝膨胀处理方法。
本发明所述烟丝在线膨胀处理方法，包括烟丝膨胀、烟丝定型和烟丝回潮处理工序； 所述烟丝膨胀处理工序是将水份为10% — 13%的烟丝来料，送入膨胀气锁进口；烟丝 随膨胀气锁辐板分格向出料口旋转的同时，和膨胀气锁内部的过压热气体进行热交换；在 膨胀气锁的出口处，随着膨胀气锁辐板的开启，烟丝被瞬间释压膨胀。
本发明所述的过压热气体可以是过压蒸汽或过压热空气，做为优选方案，过压蒸汽或
过压热空气的压力为0.1MPa-0.8Mpa，温度为100°C-260°C。
同时，烟丝应当与气锁内部的过压热气体进行充分的热交换，但也不应时间过长，烟 丝在膨胀气锁内停留的时间在4一20秒，可以有较好的膨胀处理效果。
本发明是利用一种低成本的过压蒸汽或过压热空气，在一定的压力变化的状态下实现 烟丝膨胀。本发明利用具有良好密封性的膨胀气锁做为烟丝膨胀处理装置，有效地实现了 烟丝瞬间释压膨胀的在线连续加工处理。与己有的烟丝膨胀处理方法相比，本发明不仅工
作介质成本低廉，且膨胀处理时的工作温度大大降低，有利于低温保香。
作为进一步改进，本发明所述烟丝定型处理工序可以是膨胀后烟丝在温度为 100。C-16(TC热风的带动下，进入脉冲气流干燥管和倒锥气流干燥管，被热风干燥定型。 采用脉冲型气流干燥管与倒锥型气流干燥管相结合的形式进行膨胀后烟丝的干燥定型，可 以使膨胀后烟丝先随着气流在干燥管内不断地被加速和减速，这有利于保持干燥定型效果， 提高干燥定型效率。
综上，本发明具有以下优点
1、 采用过压过热工作气体对烟丝实施膨胀，综合了压力和温度膨胀烟丝的优点，在较 低的温度和较低的压力下实现了烟丝的膨胀。
2、 通过控制工作气体的压力和温度，间接控制烟丝的膨胀率，实现了烟丝膨胀率的可 控制性，减少了膨胀烟丝的造碎。3、 用于膨胀烟丝的气体为普通热空气或蒸汽，实现了低成本膨胀烟丝。
4、 设备系统使用了旋风落料器与转鼓式料气分离的结合，降低了料气分离过程中烟丝 的沉降速度，减少了烟丝造碎。
5、 设备系统整体结构简单，降低了设备成本和生产能耗。
下面结合附图就本发明的技术内容作进一步说明 图1:本发明所述烟丝在线膨胀处理装置结构示意图； 图2:本发明所述烟丝膨胀处理设备系统结构示意图； 图3:本发明所述烟丝膨胀处理方法工艺流程示意图。
具体实施方式
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如图1所示，烟丝在线膨胀处理装置为一膨胀气锁7。作为优选实例，所述膨胀气锁 7包括进料口 7-1、壳体7-2、进气口 7-4、旋转辐板7-5、出料口 7-6;进料口 7-1的 中心线与膨胀气锁7的中轴线呈3(T —45°夹角；出料口 7-6偏向来料口方向；旋转辐 板7-5顶端设置有活动密封片7-3;进气口 7-4与过压热气体源连通。
膨胀气锁7工作时，其旋转辐板7-5的旋转方向如图1中"M"箭头所示方向，以保 证在气锁转子旋转的过程中，始终保持进气口和进料口、进气口和出料口之间至少有一个 或更多个以上的辐板实现气锁腔体的密封，以更利于膨胀用过压气体压力的保持，保证膨 胀气锁在出料口释放气体、烟丝混合物的瞬间能够提供足够的烟丝膨胀所需要的压力。
如图2所示，本发明所述烟丝膨胀处理设备系统，包括烟丝膨胀处理装置、热风定型 装置、料气分离装置。所述烟丝膨胀处理装置、热风定型装置和料气分离装置依次连接； 所述烟丝膨胀处理装置如前所述，为一具有良好密封性的膨胀气锁7。
如图2所示，所述热风定型装置包括倒锥干燥管5、脉冲干燥管6、气体加热器9和 带排潮口的风机10，脉冲干燥管6 —端与膨胀气锁出料口 7-6相连接，另一端与倒锥管5 连接；气体加热器9向脉冲干燥管6内通入温度为100°C—260°C的干热气体，并由风 机10循环输入拟被加热气体。
如图2所示，所述料气分离装置包括出料气锁1、回风管2、转网落料器3、料气分 离仓4、灰尘沉降器8，其中，转网落料器3可以由一组或多组组成。灰尘沉降器8由进气口8-l、出灰活塞8-2、滤网8-3、出气口8-4、出灰口 8-5几个部分组成。
上述设备系统在使用过程中，烟丝由辅联设备送入膨胀气锁进料口 7-1，压力为 0.1MPa-0.8MPa温度为100°C-260°C的过热压縮气体由进气口 7-4送入膨胀气锁，烟 丝随旋转辐板7-5向出料口 7-6旋转的同时，和气锁内部的气体进行充分的热交换，烟丝 的纤维气室得以激活，在气锁出口7-6处，随着旋转辐板7-5的开启，烟丝由过压环境突 然释放到常压环境的同时被膨胀，然后烟丝在热风的带动下沿脉冲干燥管6进入倒锥管5 输送到料气分离仓4，经料气分离后的烟丝从出料气锁1输出，热风在风机10的抽吸作 用下，由料气分离仓4上方的转网落料器3收集后通过回风管2经灰尘沉降器8除去灰尘， 排出部分潮气后由气体加热器9加热后循环利用。
如图3所示，使用本发明进行烟丝膨胀的工艺流程包括以下几个步骤
一、 烟丝预处理
本发明所处理的水分为10% — 13%的烟丝物料，可由两种方式获得
(一) 通过微波烟包松散后的叶片直接切丝获得；
(二) 由常规的叶丝加工工艺获得。通过常规的叶丝加工工艺，例如依次经切片回潮、
烟片切丝、烟丝烘干工序，获得水分为18% — 20%的烟丝物料，再通过微波或其它方式 烘烤后，将烟丝水分降低到10% — 13%。
二、 经预处理的烟丝由本发明所述设备系统进行烟丝膨化和烟丝定型。具体为烟丝
由辅联设备送入膨胀气锁进料口 7-1;压力为0.1MPa-0.8MPa温度为100°C-260°C的
过压热气体由进气口 7-4送入膨胀气锁；烟丝随旋转辐板7-5向出料口 7-6旋转的同时， 和气锁内部的气体进行充分的热交换，烟丝在膨胀气锁内停留的时间为4一20秒，烟丝的 纤维气室得以激活，在气锁出口7-6处，随着旋转辐板7-5的开启，烟丝由过压环境突然 释放到常压环境的同时被膨胀；然后烟丝在温度为100°C-160°C热风的带动下进入脉冲 干燥管6和倒锥管5的组合干燥管，被热风干燥定型，然后被输送到料气分离仓4，经料 气分离后的烟丝从出料气锁l输出。经膨化定型处理后，烟丝物料的水分有所降低， 一般 为5% — 12%左右。为确保烟丝在膨胀气锁内的热交换时间，在处理流量为IOO — 700Kg/h时，膨胀气锁的转速为10—20r/min。
三、 将膨胀烟丝加料回潮到水分11% — 13%。
四、 烟丝储存，混合掺兑。
权利要求
1、一种烟丝在线膨胀处理装置，其特征在于所述烟丝在线膨胀处理装置为一带有进料口和出料口的膨胀气锁；所述进料口和出料口的中心线均与膨胀气锁的垂直中线成夹角，且出料口偏向来料口方向；膨胀气锁有围绕其中轴线旋转的旋转辐板和包括有紧靠旋转辐板两侧的侧板的气锁壳体；气锁壳体上设置有与过压热气体源连通的进气口；膨胀气锁的旋转辐板顶端装设有可自动径向调节的活动密封板；在膨胀气锁的旋转辐板旋转过程中，进气口和进料口之间和进气口和出料口之间各至少有一个以上的辐板相隔离。
2、 如权利要求1所述的烟丝在线膨胀处理装置，其特征在于在膨胀气锁壳体的侧 板上设置有轴向间隙自动补偿装置。
3、 如权利要求1或者2所述的烟丝在线膨胀处理装置，其特征在于所述进料口的 中心线与膨胀气锁垂直径向线的夹角大于0°，小于或等于60 °。
4、 一种烟丝膨胀处理设备系统，包括烟丝膨胀处理装置、热风定型装置、料气分离装 置；所述烟丝膨胀处理装置、热风定型装置和料气分离装置依次连接；其特征在于所述 烟丝膨胀处理装置为权利要求1、 2或3所述的烟丝在线膨胀处理装置。
5、 如权利要求4所述的烟丝膨胀处理设备系统，其特征在于所述热风定型装置包 括干燥管道、向干燥管道提供热风的空气加热器和风机；其中，所述干燥管道包括由脉冲 型气流干燥管与倒锥型气流干燥管组成的管道。
6、 如权利要求4或5所述的烟丝膨胀处理设备系统，其特征在于所述料汽分离装 置包括料气分离仓和一台或多台并联的转网式料汽分离器，转网式料汽分离器设置在料气 分离仓上端，并相互连通。
7、 一种烟丝在线膨胀处理方法，包括烟丝膨胀、烟丝定型和烟丝回潮处理工序；其特 征在于所述烟丝膨胀处理工序是将水份为10% — 13%的烟丝来料，送入膨胀气锁进 口；烟丝随膨胀气锁辐板分格向出料口旋转的同时，和膨胀气锁内部的过压热气体进行热 交换；在膨胀气锁的出口处，随着膨胀气锁辐板的开启，烟丝被瞬间释压膨胀。
8、 如权利要求7所述的烟丝在线膨胀处理方法，其特征在于膨胀气锁内部的过压热气体的压力为0.1MPa-0.8Mpa，温度为100°C-260°C。
9、 如权利要求8所述的烟丝在线膨胀处理方法，其特征在于烟丝和气锁内部的过压热气体进行热交换的时间为4—20秒。
10、如权利要求7、 8或9所述的烟丝在线膨胀处理方法，其特征在于所述烟丝定 型处理工序是膨胀后烟丝在温度为100。C-160。C热风的带动下，进入包括有脉冲干燥 管和倒锥干燥管的干燥管道，被热风干燥定型。
全文摘要
本发明提供一种利用低成本过压工作气体，在较低温度下进行在线连续加工的烟丝在线膨胀处理装置、设备系统以及相应处理方法。所述烟丝在线膨胀处理装置，为一带有进料口和出料口的膨胀气锁，膨胀气锁壳体上设置有与过压热气体源连通的进气口。本发明利用具有良好密封性的膨胀气锁做为烟丝膨胀处理装置，方便、有效地实现了烟丝瞬间释压膨胀的在线连续加工处理，简化了烟丝在线膨胀处理设备系统，同时与已有的烟丝膨胀处理方法相比，本发明不仅工作介质成本低廉，且膨胀处理时的工作温度大大降低，有利于低温保香。
文档编号A24B3/18GK101444327SQ20081024322
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者王永金, 马铁兵 申请人:江苏智思机械集团有限公司