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HDT设备结构及其工艺控制原理
发布时间：2013-04-29 09:01 来源：未知
HDT - LE型过热蒸气干燥机烘干机是德国HAUNI公司设计生产的叶丝干燥膨胀装置，与目前国内许多卷烟厂使用的英国Dickinson公司的HXD工艺原理相似，即烟丝加湿后在过热气流输送过程中快速干燥，叶丝细胞内的水分迅速蒸发，使叶丝组织结构充分膨胀。
1、HDT设备结构
切后烟丝经入口振槽、进料气锁进入扬丝器。过热蒸气通过扬丝器定量喷射到烟丝上，并把烟丝送入干燥管。烟丝在干燥管中迅速干燥膨胀并进入旋风落料器。旋风落料器使气、物分离，烟丝经HDT出料气锁进入VAS冷却分离器冷却定形；气流则进入回风管道，通过循环风机进入燃烧炉的热交换器。经燃烧炉间接加热后的过热蒸气再次进入干燥管被循环使用。HDT与HXD结构上的不同之处有：
(1) HDT没有HXD入口前的叶丝回潮筒，切后叶丝（含水率18%～22%）经喂料机、入口振槽直接进入HDT。在叶丝膨胀方面，HDT中的过热蒸气通过扬丝器喷射到叶丝上。扬丝器的主轴和耙钉都是中空的，并分布有蒸气喷射孔，过热蒸气可以按照设定的流量通过这些小孔喷射到叶丝上，同时耙钉将物料松散均匀后送入干燥管。
HDT没有使用叶丝回潮筒的有利之处是降低设备能耗和减少入口叶丝流量、含水率的波动。试验表明，当叶丝含水率高于26%时，设备能耗显著增大，叶丝填充值的增大趋于缓慢，在高水分的条件下对叶丝进行干燥还会造成叶丝香气成分的大量损失。由于HDT - LE系统降低了干燥前的叶丝水分含量，因此与HXD相比，HDT能耗有较大幅度的降低（表1）。
由于HDT入口叶丝为经过贮叶柜平衡含水率后的切后叶丝，含水率波动小，因此HDT的出口叶丝含水率的稳定性较高。经测试，在HDT进入生产状态后，每3 min取样测试HDT出口的叶丝含水率，共取样17次，最后计算出干燥后叶丝含水率标准偏差为0 .17%（表2）。
(2) HDT管道系统比较简单，烟丝进料气锁、扬丝器与干燥管切向连接。该结构与HXD进料方式有所不同（图2），可以使物料更加均匀地进入干燥管，物料均匀则有利于系统的控制。
2、HDT控制系统
HDT分为压力、氧气含量、天然气流量、热风温度、水分和蒸气流量6大控制系统。
2.1压力控制器
压力控制器通过回风管的压力传感器控制排潮翻板门的开度，使回风管的实际负压值与设定值一致。压力控制器与氧气含量控制器的功能一样，后者是通过热风管内的氧气探测器控制排潮翻板门的开度，调节回风管的压力，使系统的氧气含量与设定值一致。这两个控制器在设备正常运行时二选一，但通过氧气含量方式控制，系统响应比较慢，通常选用压力控制。
HDT压力控制的关键是负压风机和排潮开度将出料气锁处的压力控制在±0Pa，这样回风管的负压在0～700Pa之间，干燥管的压力在lkPa左右。这与HXD的控制方式有所区别，后者是通过控制进料点的负压值(0。- 2kPa)控制排潮翻板门的位置，但进料气锁叶片转动会造成进料点负压波动。而控制出料气锁的压力与大气压一致或略负，可以尽可能地减少外界新鲜空气进入管道系统，减少热量的散失，且系统压力的波动非常小。
回风管的负压越大，排潮翻板门的开度越大，当蒸气流量相同时，管道内的蒸气含量越低；反之，管道内的蒸气含量越高。
2.2天然气流量控制器
天然气流量控制器是根据干燥管的温度探测器的值或以HDT出口水分仪探测的含水率作为反馈信号控制燃气阀门的开度。燃气流量的大小直接决定干燥管内气流温度的高低。例如：设备能力9600kg/h，天然气流量为8～120m3／h，热风温度120~ 240℃，若用于梗丝干燥膨胀，温度可达到300℃。
2.3热风温度控制器
热风温度控制器是根据干燥管温度探测器向天然气流量控制器提供的信号，调节燃气量，使实际温度与设定值一致。热风温度控制器与水分控制器的功能一样，后者通过HDT进、出口水分仪的信号调节燃气量，使出口含水率的实际值与设定值一致。热风温度控制器与水分控制器也是二选一，正常生产时，通常选择水分控制器。
通常，叶丝在距离人口6m处，即叶丝进入干燥管1～2s后，干燥管中气流的温度大幅度降低，接近于回风管中的气流温度。为避免产生冷凝水，回风管温度不能低于100℃。
人口叶丝含水率恒定时，叶丝流量越大，热风温度越高；叶丝流量恒定时，入口叶丝含水率越大，热风温度越高。
2.4水分控制器
水分控制是叶丝干燥膨胀的关键。即使选择水分控制器调节燃气流量，系统在预热和刚启动的2min（时间可以设定）内依然是温度控制器参与控制。出口叶丝含水率趋于稳定后，系统自动转为水分控制。因此，预热温度的设定对于“干头干尾”的影响很大，如果预热温度过高或过低，含水率调节的时间也会相应增加。经过测试，当系统处于稳定时，出口叶丝实际含水率达到设定值后，叶丝含水率标准偏差为0.17%。
2.5蒸气流量控制器
蒸气流量控制器控制进入扬丝器的蒸气阀门开度，使实际流量与设定值一致。蒸气在HDT系统中的作用是：控制叶丝膨胀率；调节干燥系统中的氧气含量。
通过试验发现，叶丝流量相同时，蒸气流量越大，叶丝的填充值越高，膨胀率越大。由表3可见，经HDT加工处理后的叶丝填充值提高了18%。28%，且蒸气流量越高，叶丝的膨胀率越大。
叶丝膨胀率是影响卷烟香气和吸味的主要因素之一，叶丝膨胀率越高，其香气损失越多。HDT的蒸气流量在0～1200kg／h范围内可调，因此，低档卷烟可以采用高蒸气流量以提高膨胀率，去除杂气，降低刺激性；高档卷烟可以通过降低蒸气流量减少香气的损失。
在其他条件恒定的情况下，蒸气流量越低，管道内氧气的含量越高。当氧气含量超过8%时，系统会自动停机。这是由于在高温环境下，氧气含量过高，叶丝会有燃烧的危险，组成物质也有发生其他化学反应的可能。
3、HDT运行状态
HDT运行时有预热、就绪、启动、生产、冷却、清洗6个状态。
(1)预热。燃烧炉将干燥管的温度加热到比设定的热风温度高3℃后，燃烧炉停止加热。预热温度略高于设定的热风温度可以减少刚开始生产时叶丝的“湿头”。
预热时，蒸气流量控制器没有参与控制，蒸气流量由压力控制器根据设定的预热时回风管压力进行调节。此时，排潮翻板门关闭，蒸气逐渐充满整个管道，系统的氧气含量下降。
(2)就绪。预热时，管道温度超过设定温度5℃（该值可以设定）后，系统从预热转为就绪状态。当温度降低到设定温度下2℃时，燃烧炉又自动启动，此时生产可以启动。
(3)启动。启动状态时，蒸气流量、燃气流量、回风管压力、热风温度等参数开始由各自相应的控制器参与控制，2min后（时间可以设定）系统从启动状态转为生产状态。
(4)生产。蒸气流量：由蒸气流量控制器控制在设定值左右；回风管压力：由压力控制器或氧气含量控制器，根据相应探测器的信号，调节排潮翻板门的开度，控制在设定值左右；干燥管的热风温度：选择温度控制器，则始终保持在设定值左右；选择水分控制器，启动状态依然是温度控制，2min（时间可设定）后，自动转为水分控制，同时系统从启动转为生产状态；天然气流量：根据选择的温度或水分控制器的信号进行调节。
(5)冷却。当生产结束后，系统处于冷却状态。回风管道的排潮翻板门全部打开，蒸气流量降低到设定的冷却状态值（该值可调）。冷却状态时，系统依然会喷入蒸气，以避免管道内的氧气含量高于8%的极限值。
(6)清洗。当冷却程序自动完成后，可以对设备进行清洗。从扬丝器处喷入清洁水，废水从干燥管下方的排水口排出，排完后再喷水清洗。循环清洗的次数和时间均可以在程序中设定。
4、结论
HDT结构比较紧凑，设计原理先进合理，装机功率和设备能耗小。工艺控制模式简单，需要输入和调整的参数少，各PID控制器的响应迅速。
根据我厂实际使用效果，HDT水分控制稳定，烟丝膨胀效果明显，卷烟原料消耗明显降低，并有效改善了中、低档卷烟的吃味和色泽，降低了烟气中的青杂气和刺激性。同时，由于HDT蒸气流量的可调范围较大，其在高档卷烟生产上的应用还需要进一步研究。
三门峡富通新能源销售木屑烘干机、木屑气流式烘干机等烘干设备。
