烟草多级风选方法及系统
技术领域
本发明属于烟草的气流分选领域，尤其是一种烟草多级风选方法及系统。
背景技术
风选是卷烟厂生产线上物料分离的设备之一，其原理是利用不同物料悬浮速度差异来进行风选的。从理论上叶丝，梗丝，烟片，烟丝，膨胀丝，梗签的密度不同，其悬浮速度也不同，只要设定好悬浮风速，就能有效的风选出需要的物料，或者说剔除不需要的物料。但实际情况比较复杂，有的设备效率高但风选的精度不够，风选后物料的杂质含量较高，纯净度低，品质差；有的设备风选的精度较好，纯净度较高，但效率很低，产量不高，设备占地面积大，安装成本，使用成本，维护成本都很高。
目前细支烟开始流行，很多烟厂都开辟了自己的细支烟品牌，细支烟的横截面相对于标准烟支要小很多，在卷烟过程中如果烟丝中含有梗丝会导致卷制时出现大量的残烟，所以如果要提高卷烟的效率，降低残烟产率，就需要严格控制烟丝的纯净度。而烟丝的纯净度与风选系统的能力密切相关，只有高精度的风选机才能提高风选后烟丝的纯净度。
目前常用的风选设备如振动风选机，两级风选机，就地风选机等。此类设备风选的精度不高，对于密度相当的物料不能很好的筛选，后果是要么风选后产品纯净度不够，要么风选后不合格品中的合格品残存太多，造成浪费。这些设备由于结构缺陷还会出现窜风，物料过度造碎等现象。
所以在这种背景下急需一种高效的，能精细风选的设备，这个设备能够实现多级分选，同时出料，在风选过程中能防止窜风，减小物料造碎，最大限度的从不合格品中将混合的合格品有效的风选出来，同时还能确保风选出来的合格品具有很高的纯净度。
专利申请说明书(申请号为200710021325.8)公开了一种烟草物料风选方法及设备，该设备包括一次风分室和机架，一次风分室设置有进料口、一次出料口和一次补风口，所述一次风分室还串联有二次风分室，一次风分室的一次出料口与二次风分室的进料口相合并；该二次风分室还设置有二次补风口、二次出杂口和出料口；一次风分室的补风口和二次风分室的二次补风口分别置于一次风分室和二次风分室的底部，并分别设置有一次调节风门和二次调节风门。在两个串联的风分室内进行，烟草物料先经过一次风选，分离出密度比较大的杂物，再经过分选风速相对于一次风分风选风速度低的二次风分，分离出次重杂物。
该方法采用振槽输送机直接将烟草物料送入风分室，烟草物料在风分室内靠气流支撑，对烟草物料的每秒送入量的要求较高，如果送入过多容易导致来不及风选就从风分室底部的出料口掉落，基于此，对风选风的风速控制要求也很高。另外，由于二次风分室的进料口开在侧壁上，而风选风从风分室的底部向上吹，一次风分室内的风选风难以将被分离出来的烟草物料送入二次风分室，同样地二次风分室内的风也是从底部向上吹，烟草物料需要借助两个风分室的压力差进入二次风分室，难度较大，导致部分烟草物料始终停留在一次风分室，风选效率不高。此外，该设备的补风口也是不合格品的出料口，不合格品没有单独的输出通道。不合格品一旦被筛选出来后没有办法进入下一级进行精选，该设备对物料的筛精细度不够。该设备风选风不是循环风，补风都是从环境中采风，这样做对房间空调通风系统要求高，浪费能源。
发明专利(申请号为201310235737.7)公开了一种风压式三仓风分器，利用两个分离仓与一个落料仓串联连接的风压式三仓风分器，通过高速输送网带吸附物料，可进行两次两仓正负压的四次分离过程。该申请非常难以实际应用。其烟草物料也是直接抛洒进分离仓，利用风选风将轻质物料向上吹起，通过负压作用使得被吹起的物料吸附在传送网带的下表面，吸附在网带下表面的物料进入第二分离仓，第二分离仓的正压较小，传送网带上一部分比较重的物料掉落。该申请的分离仓之间以及分离仓与出料仓之间采用敞开式结构，第一分离仓与第二分离仓以及第二分离仓与出料仓之间必须设置辅助进风口，使得两个分离仓之间的风压不同，具有压力差。该风分器采用振筛出料，分离仓下方既是出料口同时又是进风口，此区域的网筛孔会有物料漏进下风道内且无法处理掉。
发明专利(申请号为201510741809.4)公开了一种高效烟丝风选方法及设备，通过控制一级风选室的风速，控制风分后的两部分物料，保证其中一种物料的纯洁度达到风选标准，对另一种物料进行有选择的二次风选。该风选设备使用多级独立的风选设备连接在一起，烟丝每风选一次就要通过切向落料器、出料气锁进行一次出料，容易造碎，并且该设备结构庞大，占地面积大。该设备对风速要求高，且没有传感器与风机联动，不能自动控制和设定风量，每级风选室需要两个风机，结构复杂。
此外，以上技术方案都是将物料抛进风选室，重量大的杂物都是从风选室进风口出料，对进风口的风机的设置要求比较高，既要考虑方便收集杂物，又要考虑杂物收集设备对风选风的影响，以免导致风选风无法均匀地送入风选室，结构设置比较复杂。
发明内容
本发明提供一种烟草多级风选方法及系统，能够利用梯度风速对膨胀梗丝或叶丝进行精细化风选，最大限度的从膨胀梗丝、叶丝或梗签中挑选出合格的产品。
本发明的烟草多级风选系统，包括风机、切向落料器、多级风选室，各级风选室的侧壁上开有进料口和出料口，上一级风选室的出料口与下一级风选室的进料口连通；第一级风选室的进料口与最后一级风选室的出料口之间设置有网带输送器；所述风机的出风口设置有风速调节阀，所述风速调节阀的多个阀门分别与各级风选室底部对应的进风口连接，各级风选室顶部的出风口分别与所述切向落料器的进料口连接，所述切向落料器的落料口设置有出料气锁。
本发明的烟草多级风选系统通过风速调节阀设置梯度风速，使烟草在并联的多级风选室内进行多次精细化风选，最大限度地从不合格品中将混合的合格品有效的风选出来，同时还能确保风选出来的合格品具有很高的纯净度。本发明利用网带输送器输送烟草物料，风选风从风选室的底部向上吹，将合格的烟草物料从网带输送器上吹起来，从风选室顶部出口进入切向落料器，避免现有技术中直接将烟草物料喷洒进风选室时，烟草物料快速下坠而无法有效地筛选出合格品。此外，被风选出来的合格品从风选室出口输出，被剔除出来的不合格品通过网带输送器输送出去，避免杂物等不合格品从风选室进风口输出，对进风口的布局没有任何影响。
进一步，各级风选室的进料口在竖直方向上高于出料口，各级风选室的进料口均设置有簸扬器，上一级风选室的出料口与下一级风选室的进料口通过所述簸扬器连接；各级风选室的进料口下方至出料口之间均设置有网带输送器，各级风选室内的网带输送器之间沿输送方向呈由高到低的阶梯状分布。网带输送器运输分离出的密度较大的物料横穿各级风选室，从而进行多次风选。阶梯状的分布，可以很方便在各级风选室的进料口均设置有簸扬器等松散设备，用于抛洒进料，使得物料被松散，便于风选。同时，簸扬器还能防止各级风选室之间窜风，起到密封的作用。
进一步，在所述网带输送器的正下方，各级风选室内均设置有百叶窗式调节门。百叶窗式调节门竖直反向布置，用于定向导流风选室的循环风，使循环风始终能垂直穿过网带输送器，避免窜风。
进一步，各级风选室顶部的出风口通过管道与所述切向落料器连接，在各级风选室顶部的管道拐弯处切向位置均设有补风阀，能够补充由风机的排尘管损失的风量，还能够避免物料与管道冲击出现物料造碎。
进一步，在各级风选室底部的进风口处均设有风速传感器，所述风速传感器与所述风速调节阀上对应的阀门联动，能够控制各级风选室内的悬浮风的风速。
进一步，所述切向落料器的回风口通过回风管与所述风机的进风口连接，所述回风管中设有负压传感器，所述负压传感器与所述风机联动。负压传感器与风机联动，控制风选系统的风速，同时让系统的0压点始终保持在回风管内，这样使循环风从风机出风口到回风管进风口始终保持正压状态，这样有利于物料的风选和运送。
进一步，最后一级风选室的出料口处还设置有卸料螺旋输送器和出料气锁，用于将风选出的不合格物料排出风选系统外。
进一步，第一级风选室的进料口处设置有进料振筛，用于定量向第一级风分室内投料。所述切向落料器的落料口下方设置有皮带输送机，用于将合格产品送入下一道工序。
本发明的烟草多级风选方法，烟草通过网带输送器在多个并联的风选室中输送的过程中进行风选；在上一级风选室中分离出的密度较大的烟草进入下一级风选室中继续风选，下一级风选室内的风速大于上一级风选室内的风速，且每一级风选室的悬浮风速始终小于不合格品的悬浮风速。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)实现多级风选，一级一级的把密度不同的物料风选出来，风选精度高；
(2)风选出的合格品纯净度高，杂质少；
(3)物料造碎小，风选效率高，各级合格品同时出料；
(4)设备高度集成，占地面积小。
附图说明
图1为本发明的烟草多级风选系统的结构示意图。
附图标记：1.第一级风选室、1-1.簸扬器、1-2.网带输送器、1-3.百叶窗式调节门、1-4.补风阀、1-5.风速传感器、2.第二级风选室、3.第三级风选室、4.切向落料器、5.设备外壳、6.出料气锁、7.皮带输送机、8.支腿、9.回风管、10.风机、10-1.排尘管、11.卸料螺旋输送器、12.风速调节阀、13.出料气锁、14.进料振筛、15.负压传感器。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
在图1所示的实施例中，本发明的烟草多级风选系统包括进料振筛14、第一级风选室1、第二级风选室2、第三级风选室3、切向落料器4、出料气锁6、皮带输送机7、回风管9、风机10、卸料螺旋输送器11、出料气锁13，整个系统安装在设备外壳5中，并由支腿8支撑。
其中并排的第一级风选室1、第二级风选室2、第三级风选室3横向连接，形成物料的三级风选室。各级风选室的风循环是并联关系，即各级风选室的风循环是独立的。风机10的出风口设置有风速调节阀12，风速调节阀12的多个阀门通过管道与各级风选室底部对应的进风口连接，为物料提供由下至上的悬浮风。各级风选室顶部的出风口分别通过管道与切向落料器4连接，将筛选出来的密度较小的物料汇集在切向落料器4中进行分离，分离出的物料从切向落料器4的落料口经过出料气锁6，落入皮带输送机7，从而运送到下一工序。而切向落料器4的回风口则通过回风管9与风机10的进风口连接，从而将悬浮风送回风机10，形成风选系统的循环风。在本发明的其他实施例中，各级风选室顶部和底部的管道与各级风选室是一体件。如果不对悬浮风进行循环利用，则回风管9也不是必需的。
各级风选室的相对侧壁上开有进料口和出料口，进料口在竖直方向上高于出料口，上一级风选室的出料口与下一级风选室的进料口连通。第一级风选室1的进料口位于进料振筛14出料口的下方，第三级风选室3的出料口设有卸料螺旋输送器11和出料气锁13。为满足各级风选室的功能，在进料口均设有簸扬器1-1，用于抛洒进料，使得物料被松散，便于风选；各级风选室在簸扬器1-1的下方至出料口之间设有水平的网带输送器1-2，用于将筛选出来的密度较大的物料输送至出料口。图1中三级风选室的三个网带输送器1-2在横向上形成沿物料输送方向呈由高到低的阶梯状，方便设置簸扬器1-1，利用簸扬器连接相邻两个风选室的出料口、进料口，第一级风选室的进料口通过簸扬器与进料振筛14的出料口连接，簸扬器可以防止各级风选室窜风，使各级风选室相互之间独立工作，又能抛洒物料，利于风选，起到松散物料以及密封的作用。来自进料振筛14的物料通过网带输送器1-2横穿各级风选室，在各级风选室中进行多次风选，剩下的密度最大的物料则经过卸料螺旋输送器11和出料气锁13排放到系统外。在本发明的其他实施例中，各级风选室的进料口和出料口在竖直方向上位于同一高度，则在第一级风选室1的进料口与第三级风选室3的出料口之间设置一个连续的网带输送器来输送物料；采用这种直线运送物料时，在两个风选室之间为了让物料经过就必须开口，这样会出现不同风选室窜风的情况，影响风选质量，若要避免窜风则相邻风选室之间需要设置比较复杂的密封结构。
在第一级风选室1的进料口与进料振筛14的出料口之间设置有密封结构，在各级风选室之间也设置有密封结构，在本发明的其他实施例中，在第一级风选室1的进料口处设置进料气锁，在上一级风选室的出料口与下一级风选室的进料口之间设置有簸扬器作为密封结构，它属于旋转密封，密封特性类似于气锁。通过设置密封结构使得各个风选室内的风压相对独立，更有利于进行风选。
各级风选室在网带输送器1-2的正下方均设有百叶窗式调节门1-3，用于调节风速和风向，使得悬浮风尽可能垂直穿过网带输送器。风机10上带有排尘管10-1，用于收集和排放循环风中通过风机10离心作用排出的尘埃和杂质。而在各级风选室顶部的管道拐弯处切向位置均设有补风阀1-4，补风阀1-4上设置有调节翻板，可根据各级风选室内悬浮风速的大小调节补偿值，用于补充新风，弥补风机10上因排尘管10-1排出的风量。切向落料器出来的循环风经回风管返回风机，风机一般选用离心风机，在离心风机的风壳切向方向上设置有排尘管，离心风机运行时通过离心作用将系统循环风中的尘埃和小颗粒杂质甩入排尘管，排尘管直接连接到车间总除尘器进行收集和处理。离心风机经排尘管排出的风量占系统总循环风量的10％-20％，经排尘管损失的风量，由各风选室上端的补风阀补给，确保系统风量不变。
在各级风选室底部的进风口处的管道上均设有风速传感器1-5，风速传感器1-5与风速调节阀12上对应的阀门联动，从而控制各级风选室内的风速和风量。风速调节阀12将风机10的来风分成三路W1、W2和W3，且每一路风速都有单独的阀门控制，每一路阀门与对应的风速传感器1-5联动，用于控制相应的风选室内风速。回风管9中设有负压传感器15，负压传感器15与风机10联动，控制回风管9中的风压。
第一级风选室1、第二级风选室2和第三级风选室3的结构组成完全相同，但尺寸和功能有所差别。一般的，风选室的结构尺寸随需要风选的合格品占总投料的百分比减小而减逐渐小，每一级风选室的高度一样，第一级风选室风选的合格品最多，截面积最大，之后几级风选室风选的合格品依次减少，截面积也相应减小，风选室内风速则随着需要需要风选的合格品的密度增大而逐渐增大，但最大悬浮风速始终要小于不合格品的悬浮风速。如图1所示，第一级风选室1相对尺寸最大，而其内风速Vw1相对最小，第一级风选室1通过具有稳定速度Vw1的风精选合格的物料a。物料a中合格品的占有率为99.5％-100％，a的密度ρa在总投料F中相对最小，但数量最多，占总投料F的50％-60％。第二级风选室2相对尺寸居中，其内风速Vw2居中，第二级风选室2通过具有稳定速度Vw2的风精选合格的物料b，物料b中合格品的占有率为99.5％-100％，b的密度ρb在总投料F中居中，数量也居中，占总投料F的20％-30％。第三级风选室3相对尺寸最小，其内风速Vw3相对最大，第三级风选室3通过具有稳定速度Vw3的风精选合格的物料c，物料c中合格品的占有率为98％-100％，c的密度ρc在总投料F中相对较大，但数量最少，占总投料F的10％-20％。在三级风选过程中风速关系可以表示为Vw1＜Vw2＜Vw3＜V不合格品，筛选物料的密度关系可以表示为ρa＜ρb＜ρc＜ρF3＜ρ不合格品，ρF3是分选结束后剩下的混合物F3的密度。由于精细化的控制，ρc和ρF3相差很小，最大限度的风选出总投料F中的合格产品。通过精细的风速控制，多级筛选，可以减轻每一级风选合格品的阻力，大大提高风选的效率。
进入系统的物料在第一级风选室将密度较轻的50％-60％的合格品风选出来，进入切向落料器，剩下的物料中含有合格品和不合格的混合物，但第一级风选已经去除大部分密度比较低的合格品，为第二级风选减小了风选阻力，有利于第二级风选的精细化风选。在第二级风选过程中只需要控制好风速，将20％-30％密度稍大些的合格品风选出来。同样的经过第二级后，剩下的物料中同样含有合格品和不合格的混合物，但此时合格品的密度和不合格品的密度较为接近，所以此时第三级风选的目的就是要更精细的风选出剩下的密度和不合格品相似的合格品，这部分合格品占总投料的10％-20％。经过三级风选后的物料中大部分都是不合格品，只有极少部分密度和不合品相似的合格品混合在内，这部分合格品只占投料总重的1％-2％。
物料是经过膨化处理的膨胀梗丝或叶丝，风选过程就是通过不同的风速，将密度较小的膨化处理合格的膨胀梗丝或叶丝一级一级地筛选出来，剩下则是密度大的膨化处理不合格的梗签、梗丝或叶丝。
物料F(即总投料F)在三级风选室内具体的风选过程如下：进料振筛14将打叶机出来的物料F投入第一级风选室1，簸扬器1-1将物料F抛散在第一级风选室1的风腔内，经过风速调节阀12和风速传感器1-5联动控制风速的风W1，以风速VW1从第一级风选室1的底部吹来，经过百叶窗式调节门1-3的导流作用，W1穿过网带输送器1-2，将密度较轻的物料a吹起，并从第一级风选室1顶部的管道送往切向落料器4，补风阀1-4补充的新风从第一级风选室1顶部的管道切向位置为W1+a进行加速，减少物料a和管道在拐弯处的冲撞，从而减少a的造碎现象；物料F经过一级风选后剩下的合格品和不合格品的混合物F1因为其密度ρF1＞ρa，在设定风速VW1下不能被吹起，所以掉落到网带输送器1-2上，混合物F1被网带输送器1-2送往第二级风选室2，并掉入第二级风选室2的簸扬器中开始第二级风选；混合物F1在第二级风选室2中风选出合格品b，剩下的不合品与合格品的混合物F2通过网带输送器进入第三级风选室3中进行第三级风选；混合物F2在第三级风选室3中风选出合格品c，剩下的不合品与合格品的混合物F3通过网带输送器进入卸料螺旋输送器11，卸料螺旋输送器11将定量的混合物F3送入出料气锁13，最后出料气锁13将混合物F3排放到系统外。
系统稳定运行的时候，三级风选是同时进行的，三级风选出来的物料a+b+c与风W4一起进入切向落料器4中。在切向落料器4中W4通过回风管9返回风机10，不同密度的合格品a+b+c则通过出料气锁6运送到系统外，通过皮带输送机7运送到下一工序。
在图1所示的实施例中，本发明的烟草多级风选系统为三级风选系统。在本发明的其他实施例中，根据特定物料风选的特性也可以将风选系统分为四级，甚至更多级数。
本发明的烟草多级风选系统除用于膨胀梗丝或叶丝风选外，同样适用于烟片、烟丝、叶片、叶梗等物料的精细风选。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。
