工业加湿器在烟草业的普及应用

更新时间:2012.03.28 查看次数:

 

烟草业为什么要用加湿器

就卷烟行业而言,从制丝工序直至卷包,对在制品的水份和温度要求都很高,而影响这两项指标的因素除加工工序的设备及工艺参数外,还有一个重要的因素就是加工过程所处的环境.如制丝线的储丝工序就需将刚加工出的烟丝进行一段时间的储存,而在这一段时间内,要保证烟丝质量和为下道工序创造良好的加工条件,就必须将烟丝储存环境的温度、湿度控制在一个适当的范围.又如在卷烟的卷接和包装工序,卷接和包装设备对环境的要求也特别高,卷烟所用的盘纸、水松纸,乳胶等辅料在温湿度不适应时,会产生脆化断裂或变形,加之烟丝由制丝车间经风力输送系统输送到卷包车间,在卷制过程中也需要继续保持烟丝的水份.再则,从人机工程学原则出发,为操作工人提供一个舒适有利的工作环境也是提高工作质量和产品质量的一个关键点.
 
卷烟制造工艺流程:
    由制丝(原料加工)、卷接(卷制成型)、包装(包装成品)三个主要过程组成。
制丝工艺:
    包括备料、回潮、贮叶、切丝、烘丝、叶丝梗丝混合、加香、加料、贮丝等工序。其工艺任务是将各种烟叶制成配比均匀、纯净无杂

质,宽度、水分、温度均符合各等级卷烟工艺要求的烟丝。
卷接工艺:
    包括喂丝、烟支卷制、滤嘴接装等工序。其工艺任务是充分发挥设备效率,将合格的烟丝按照制造规格及质量标准,卷制成合格的烟

支,接装成滤嘴烟支。
包装工艺:
    采用多种包装材料和包装机械,将经烘焙后水分合格的烟支,包装成符合产品质量标准、便于贮运和销售的成品。
  1.湿度在打叶复烤阶段的重要性
  烟叶是吸湿性很高的材料——也就是说它们受附近空气潮湿度变化的影响很大,如果周围环境的相对湿度低,空气就会从烟叶中吸收

水分,使得烟叶变干,影响烟叶的品质。按照烟草行业的标准,烟叶在醇化储存的时候,含水率为16%—18%,醇化后的烟叶经过解包、解

把、选叶进入打叶复烤线进行生产。
        在解包、解把、选叶的过程中,由于下烟、搬运、分级等操作造成烟叶中水份的丢失,烟叶很容易破碎。不仅降低了烟叶的品质

,造成经济损失,而且增加了车间的粉尘度,造成生产环境的恶化。尘埃飘浮在空气中,夹杂着浓重的烟叶气味影响着车间工人的嗅觉与

呼吸。尘埃不仅仅是清扫和保洁的麻烦事,而且是很多微生物最常见的载体。刺激性烟尘、粉尘,空气中的二氧化碳以及附着在尘埃上的

多种微生物等多种污染,被工人吸入,可导致和加重慢性支气炎,肺炎,彭响工人的健康。
较高的相对湿度(高于50%呢)可以使空气中的尘埃下沉。因为空气中的尘埃表面带有正电荷,雾化的水颗粒表面带有负电荷,正、负电荷的

接触使空气中飘浮的烟雾、粉尘体积不断膨胀增大,加速尘埃的沉淀。能有效去除尼古丁、甲醛、一氧化碳和细菌等各种有害物质以及油

漆昧、霉昧、烟昧和臭味等各种异昧,使空气更加清新。水雾化过程中释放大量的负离子,高浓度的负离子能有效提高人体吸氧和排出二

氧化碳的效率,增加人体大脑细胞营养,保持良好的精神状态。车间内相对湿度的提高也可减少烟叶破碎损失,大幅度提高经济效益。
在烟草生产过程中,为了提高生产卷烟所需的烟丝等级,在烟叶加工前,需将烟叶进行分级加工。由于烟叶在经过复烤后,变得非常干燥

,在进行烟叶分级叶,烟叶特别易碎,飘尘现象也较严重,会对人体造成危害,也造成了经济上的损失。云南某卷烟厂曾在一车间作过模

拟试验,将车间湿度控制在80% RH左右,这样烟叶的破损率可以降低两个千分点以上,光此一项,该烟厂每年就可以避免因烟叶破碎造成

的四百万元的损失。由此可见,湿度控制在卷烟生产工艺中起着多幺重要的作用。
烟叶和烟支的包装纸都是吸湿性很高的材料,也就是说,他们都很容易受到周围空气的湿度含量所影响。如果周围环境的湿度低,材料中

的水份就会被周围的空气吸走,使得材料变得干燥并且性质也会发生变化。从而导致香烟皱缩、烟丝脱落、烟叶破碎、收缩,卷烟生产时

卷烟纸会出现卡纸现象,延误生产。在雪茄和卷烟生产的每一个阶段都有特殊的湿度要求,以便确保烟叶中所需含的足够的水份,从而保

证生产效率和产品的质量。
 
制丝阶段
    当最初烟草被送进工厂解包时,烟叶是非常干燥的。最初的工艺步骤通常称为软化,也就是将烟叶通过一个滚动的蒸汽罐。这个区域

湿度特别的高,大约在85%--88%RH、温度为30--32℃,主要是高温、高湿的软化工艺向周围环境泄露造成的。在这个过程中,烟叶的含水

量会从1%--2%上升到24%左右,具体的要根据客户的要求来定。
    烟叶经过软化处理后,烟梗被挑选出来。在此过程中,为了防止烟叶失去水份,周围环境应该维持在20--29℃,70—75%RH左右。制丝

阶段的最后工艺是加香料和调整。在很多工厂,完成这些处理后烟草的含湿量约为13—16%。这就要求周围环境的相对湿度在60—68%RH,

这样才能有效地阻止烟草中已含有的水分的流失。
    因为这个阶段始终有蒸汽,水份向周围环境泄露,可以维持周围环境的湿度在一定的水平,不需要再通过加湿设备来维持周围环境的

相对湿度。
储存经过了上述过程后,在生产需要之前,被加湿的烟叶被储存在敞开的箱子或储存容器内。一些小工厂没有专用的储存库,因此它们会

使用箱子或减少烟叶储存储存库中必须得保持在21--24℃,60—70%RH。因为大量储存的烟丝被暴露在空气中,如果湿度低于这个水平,烟草就会开始变干。
过滤嘴生产过滤嘴生产区是少数几个真正不需要加湿的生产区域之一。因为生产过滤嘴所需要的材料对湿度很不敏感。但是如果湿度在50%R,就有可能产生静电,那样会导致生产材料之间的粘贴,影响过滤嘴生产的正常流动状态。因此,我们建议将环境条件保持在21℃、50%RH,这样,就会有效地限制静电的产生。而当湿度低于45%时,无论湿度怎样,都会有静电电荷的积累从而产生静电。
卷烟生产
 这个区域的湿度控制可能是最重要高的。烟丝通过通道,利用压缩空气送到卷烟机上方的料斗。烟丝被送到机器内卷烟形状槽内、用

纸包裹,在此过程中烟丝丢失水份的多少取决于机器生产的速度、烟丝在环境中暴露时间的长短以及在输送过程中压缩空气的使用。
 被储存在卷筒上的包装烟支所用的纸,也应该保持在相对湿度平衡的环境里。如果纸张的含湿量改变,包装纸卷边缘的尺寸就会发生

变化。导致纸张破裂,机器喂料送纸错误。
英国大多数烟厂卷烟生产区一般控制在21℃,65—68%RH水平。这个区域的相对湿度水平是非常关键的,只有在这个温、湿度下才能保

证烟丝的含水量在13—16%。这种含湿量对不同配方的各类产品非常重要。如果湿度水平低于60%RH,烟丝就会开始丢失水份,变的干燥,

当把烟支倒置时,有些烟支内的烟叶就有可能脱落出来。如果相对湿度高于70%RH,额外的水份就有可能造成在香烟纸上产生水迹,这样的

烟客户是绝对不会购买的。因此在生产区域将环境的相对湿度控制在65%±5%时,对于保证生产和产品质量都有非常重要的意义。
    在卷烟生产过程中,当过滤嘴安装上去后,过滤嘴要用激光打上小孔,允许空气进去从而控制吸烟特性。在激光打孔阶段,相对湿度

需要保持在55%RH,以防止打孔时过滤嘴上的小孔被阻塞。有时需要对此区域进行除湿,使湿度达到55%RH。可以在机器附近悬挂小型除湿

机,将激光打孔区域的空气干燥。
    当卷烟制成后,烟支被送到输送系统上。从这里开始,烟支经过一或两条路线运输。根据机器的种类而定。老式机器没有直接的包装

机与其相连,烟支分类后先送入一个大储槽内,一般可容纳10000支左右。这些烟支被运到另外一个区域打包,装条,装箱。大多数新式机

器同时具有包装功能,直接将烟支直接包装成20支一盒,200盒一箱。
    与打包机相连的部分是一个储存槽或缓冲装置,任何时候均可以容纳几千支烟支。缓冲装置的作用是当产量大于包装量时,可以把制

好的烟支先储存在一旁。当烟支制造慢时,它也可以供应包装线上的烟支。烟支可能在容槽内储存数个小时,在烟支储存区域保持60—

70%RH的相对湿度是很重要的,如果烟支暴露的环境相对湿度低于65%RH时,烟支中的含水量即可发生改变。
    在工厂的非生产期、周末、午休期间,保持车间内的相对湿度水平,可以防止机器内运转的烟支丢失水份、重量和影响产品的质量。

这样在工作重新开始时生产线可以立即启动,无须动用库存材料。
    最后一个需要加湿的区域有时是回收区。这个区域是将有问题的烟支或废物重新打碎再作成烟支,包烟的纸和过滤嘴就丢弃了。任何

水份的丢失会对烟草的回收产生不利影响。所以,这个区域一般保持在温度65%RH,温度21℃。
    为了较好地保持生产和储存区域的温度控制,有必要通过加热、通风和空调系统来维持整个区域的温度。空调系统可以向生产区域输

送大量的新风,主要看它们是怎样设计的。另外许多卷烟机都有尘埃处理功能,主要是吸尘设备。这些吸尘设备使用大量额外的空气,也

就增加了车间内新风的需求量。由于车间内有大量的新风,所需加湿量也会增大,所以在设计加湿系统时要非常谨慎。经常容易被忽略的

是,在冬季,当室外冷、湿的空气被吸入到室内加热后,空气的相对湿度会下降很多。例如,冬季外气进入室内前是0℃,80%RH,当加热

到21℃时,相对湿度只有24%RH了。当所需湿度为65%RH时,如果没有额外的加湿,那么24%RH的相对湿度会造成烟支中大量水份的丢失。
在制烟过程中,烟丝的破损率及质量与储存时的空气湿度有着重要的关系,储存时空气过于干燥,则烟丝易破碎成烟沫,气味也挥发出去

,烟丝质量随之降低。一般地,储丝库的温度需要维持在18~25之间,相对湿度要保持在70%RH以上,在此环境条件下,烟丝才不易破碎,

飘尘现象也较轻,烟味也较纯正,而一般储丝库内的空气相对湿度难以满足此要求。因此,为了提高烟丝质量,贮丝库必须加湿。
? 冬季 :希望等温或升温加湿
? 春秋季:希望降温加湿
? 夏季:希望降温加湿
三、    加湿解决方案
最常见的冷水加湿方式是喷雾系统。有多种不同的方式。如超声波雾化加湿方式,盘状离心方式,气、水混合喷嘴方式,高压微雾和喷淋

方式。离心盘式和喷淋方式目前已经很少见,主要原田是卫生问题和军团菌。离心盘式加湿器有一个储水罐,从这里水被注入并被离心甩

入空气中。但是,由于水储存不动,水罐为细菌的生长提供了良好的场所。工人容易得一种被称为“加湿热”的病。因为这些喷嘴很容易

产生堵塞和滴漏,雾化颗粒大,加湿水压力高(70Kg)。不安全,不适宜在大空间内直接喷雾加湿。尤其是冬季温度低时,热量不足,加湿

效率低,不能与气流,充分交换,有细雨感,影响烟叶质量。广泛应用的加湿方式是超声波雾化加湿,气/水混合喷雾方式,将周围环境

的湿度提高到所需的水平。喷嘴均匀地分布在生产区域内,合理地避开车间内的一些设施如灯管、风道等。
根据产品生产的地理位置,随着季节的变化湿度控制量也会有很大的变化。在寒冷地区,室内的加热系统在很大程度上会影响室内所需的

湿度要求,所以冬季将是大量需要加湿的季节。
由于很多烟叶分级厂房只在一年内某几个月(如何云南多在9-10月)使用,故很多厂房没有安装中央空调,只是在厂房内安装若干个排气

扇,进行室内空气的新风换气处理。在此环境下,如能保持室内湿度则烟尘会大大降低,烟叶破碎率也将大为减少。在此条件下我们建议


1、如烟叶分级厂房面积较大,且烟厂已有大型空压站,优先选择气水混合加湿
2、如烟叶分级厂房面积较小(面积小于200㎡),请选择离心加湿
对于拥有中央空调的烟叶分级厂房,在冬季或春秋季,用户可以选择空调机组中加湿的方案(一般此方案投资较小),如湿膜循环水加湿

方案、高压喷雾+湿膜挡水板加湿方案或干蒸汽加湿方案。但需要注意的是:夏季空调送风温度偏低(一般送风温度为12℃左右),此时在

空调机组中无论采取何种加湿方式,即使加湿达到饱和状态,也无法满足室内温度20-24℃,相对湿度70-80%RH的空气条件。在此条件下必

须采用室内直接加湿方式补充的方案方可以达到上述要求。
谈到加湿,许多人会想到利用中央空调系统进行加湿!在冬季,中央空调系统中使用干蒸汽加湿器可以使贮丝库达到所需的相对湿度,但

是到了夏季,由于贮丝库内温度过高,中央空调必须送温度较低的冷风才能使贮丝库内的温度有所下降(一般维持在24~26℃左右),此

时中央空调中无论采用何种加湿方案,即使使送风相对湿度达到饱和(100%RH),可由于送风空气中含水量较少,进入贮丝库后由于温度

的上升所带来的相对湿度下降,导致贮丝库内仍然达不到70%RH的相对湿度。
结论:夏季当中央空调送风温度过低时,无论在中央空调中采用何种加湿方式(如:干蒸汽式、喷淋室式、高压喷雾式等),均无法满足

贮丝库70%RH的贮丝最佳湿度要求。
卷烟厂贮丝库夏季最佳加湿方案。
既然夏季卷烟厂贮丝库仅靠中央空调无法满足贮丝的贮丝要求,人们就必须在贮丝库内直接加湿来达到目的!
l 一般而言,人们不采用贮丝库内直接喷蒸汽的方法,因为这不仅会造成库内温度的大幅增高,而且还会造成库顶冷凝滴水,墙皮受潮脱

落等一系列问题!
l 从减少冷冻机冷负荷的方面考虑,我们推荐使用降温等焓加湿方式,如:离心加湿方式、气水混合加湿方式或高压微雾加湿方式
一般地:
a)贮丝库面积<200㎡,建议使用离心加湿方案;
b)烟厂压缩空气站气量充沛时,建议使用气水混合加湿方案;
c)贮丝库面积>300㎡又无压缩空气站时,建议使用高压微雾加湿方式。
请注意:由于中央空调系统中加湿器投资较低,而室内直接加湿器投资较高,故建议夏季中央空调中加湿器开到最大,使送风的相对湿度

达到饱和!这样可以减少直接加湿器的投资!
四、    加湿器选用
目前在烟草系统中使用最多的是直接超声波雾化加湿系统。空气超声波雾化加湿器系统使用冷水源,利用压电陶瓷进行机械换能,将水经

过高速振荡直接喷向空气中,通过水雾的快速蒸发使空气相对湿度提高到所需水平,系统主要由若干雾化出口、控制箱、电磁阀、整流桥

、雾化振子、振动芯片、续电器、湿度传感器、风机、管道等组成。该系统的中心部分是多组精密制造的雾化振动芯片。平均雾化颗粒的

大小仅为1-5um,没有水滴和渗漏。
高压喷雾加湿器很少用于空调系统内的加湿,但常用于制造室外潮湿性环境。如博物馆广场。因为这些喷嘴很容易产生堵塞和滴漏,在工

业场所会导致生产间断,不太合适。
广泛应用的加湿方式是气/水混合喷雾方式,喷嘴使用有压力的水和空气来产生非常好的喷雾。这种喷雾可以很快地蒸发,将周围环境的湿

度提高到所需的水平。喷嘴均匀地分布在生产区域内,合理地避开车间内的一些设施如灯管、空调、风道等。
    喷嘴式的加湿器可以提供大能量的加湿,便于控制。如果使用直接空气喷雾加湿器,因为含有自动清洗功能,能够防止堵塞,几乎不

需要日常维护。正常情况下每年维护一次。这种系统可使用很多年而没有任何麻烦,对于工作繁忙的车间来说这一点是最基本的。这种喷

嘴在制造阶段已经周密考虑设计,来保证正确的雾化效果,没有任何滴漏。系统最大的喷雾量是300Kg/h。这些特性使得JS系统非常适合于

工业场所的应用。
    另外很多雾化喷嘴系统直接使用可饮用的自来水。任何水质的水源均可使用。如果水质太硬,喷雾后会有矿物质残留,将会是一个问

题。在很多生产区域这种情况是不能接受的。这种情况可以通过使用纯水处理装置来解决。另外,加湿器对所在区域具有降尘作用。同时

还有降温作用,为职员提供更好的工作环境。
? 冬季在空调机组中使用干蒸汽加湿器,
? 春秋季在空调机组中使用湿膜蒸发冷却加湿器或喷淋室加湿,
? 夏季在空调机组中使用湿膜蒸发冷却加湿器或喷淋室加湿,并在送风湿度无法满足时采用厂房内直接加湿.
空气湿度参数
1)干空气
完全不含水蒸汽的空气称为干空气,干空气本身是氮、氧及少量其它气体的混合物,其成分比较稳定。大气中的空气或多或少都含有水蒸

汽,因此人们在日常生活及工程上遇到的都是湿空气。随地理位置、季节、气候等条件影响,大气成分有些变动。通常认为干空气各组分

的标准容积分数如下表:
干空气是指完全不含有水蒸汽的空气。在热力学中,常温常压下(空调属于此范畴)的干空气可认为是理想气体。
2)湿空气
湿空气是干空气和水蒸汽的混合气体,由于水蒸汽的分压力很低,所以把湿空气当作理想气体混合物。含有水蒸汽的空气,它是干空气和

水蒸汽的混合物。存在于大气中的水蒸汽,由于其分压力通常很小,并大都处于过热状态,比热容很大,因此湿空气可按理想气体处理。
湿空气是干空气和水蒸气的混合物。湿空气中水蒸气的含量很少,它随着气候以及产生水蒸气的来源情况变化而变化。由于水蒸气量的变

化,会直接影响到人体的舒适感、工业生产过程、产品质量和设备维护。因此尽管水蒸气的含量很少,它却是影响空气物理性质的一个重

要因素。
事实上,空气中的水汽一部分来自其下垫面上江河湖泊和潮湿土壤的蒸发,另一部分(在许多情况下是主要的一部分)则来自热带地区特别

是热带洋面。我国地处亚欧大陆东南部,因此,偏南或西南气流一般携带有暖湿空气,而西北气流是干冷空气的同义语。由春至夏,高温

高湿的西太平洋副热带高压向北挺进,我国自南向北先后进入高温高湿的多雨季节。由秋至冬,来自西伯利亚的干冷空气步步南侵, 我国

又自北向南先后经历低温低湿的少雨时光。  

工业加湿器的湿度计算 

1.      绝对湿度

每立方米湿空气中含有的水蒸气的质量。

2.      相对湿度

在一定温度下,未饱和湿空气的绝对湿度与饱和湿空气的绝对湿度的比值。它反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度,所以相对湿度

是相对于同温度、同压力下的饱和空气而言的。

3.      含湿量

  湿空气是由干空气和水蒸汽组成,在湿空气中与1kg干空气同时并存的水蒸汽量,称为含湿量。

4.      等温加湿

利用热能将液态水转化成蒸汽与空气混合进行加湿,其在焓、湿图上的变化为近似等温过程。

5.      等焓加湿

利用水吸收空气的显热进行蒸发加湿,其在焓、湿图上的变化为近似等焓过程。

6.      加湿量

        工作时流经该装置的空气在单位时间内所增加的水蒸汽的质量。

7.      加湿效率

向空气中喷雾或雾化水分的量中,实际上有多少被空气吸收成水水蒸汽。对于高压喷雾加湿器:有效加湿量=喷雾量×加湿效率。

8.      饱和效率

在等焓加湿过程中,加湿器入口空气经加湿后达到饱和的概率。该值直接反映了该加湿器的加湿能力,值越大,说明加湿能力越强,反之

,则加湿能力越弱。对于气化式加湿器,因为水分的气化蒸发完全在加湿器内进行,所以加湿模块的能力是决定饱和效率的重要因素。水

雾式加湿器是使水粒子向气流中喷雾蒸发,所以喷雾粒子的粒径、喷雾位置、蒸发吸收距离等决定饱和效率,这是选择加湿器的重要因素

9.      给水有效利用率

在加湿器的给水量中,实际上有多少水能付加到流通空气中,这是衡量节水效果的指标。

10. 吸收距离

       喷雾或雾化在气流中的水分被流通空气所吸收的距离。水雾加湿的吸收距离与水滴雾化颗粒大小、均匀分布情况、空气温度、空气

流速、空气相对湿度等因素有关。

11. 喷雾量

      加湿器在正常工作状态下,单位时间内所有喷头喷出的水雾总质量。

12. 单位加湿量的耗电量

将单位质量的水进行加热或雾化成为水蒸汽,所消耗的电量。
 

 

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