烟叶复烤干湿度控制系统
技术领域
本实用新型涉及烟叶处理技术领域，具体涉及烟叶复烤干湿度控制系统。
背景技术
在将烟叶从农产品转变为工业原料的整理准备性加工过程中，其主要作业是干燥，而烟叶复烤是对初步调制好的原烟进行再一次烘烤加工的过程，其主要目的是调整至烟叶水分约12％，便于安全储存。因此烟叶的复烤加工时要剔除霉变和不符合等级的烟叶，除去杂物和砂土，在加热干燥的同时也起杀虫的作用。
目前烟叶复烤工艺主要有两种：
1、挂杆复烤(传统的复烤工艺)，将扎把的原烟跨“挂”在烟杆上送入复烤机干燥。这种工艺简单，大部分工序是手工操作，劳动强度大，作业场所空气含尘量高，渐趋于淘汰。
2、打叶复烤，用打叶机分离叶片和烟梗，然后分别干燥。20世纪50年代开始推广，现已被广泛采用。由于是原烟打叶，烟叶抗破碎的能力高，较之卷烟厂打叶造碎少，可提高烟叶利用率。加工过程能实现机械化。卷烟厂直接用叶片和烟梗作原料，规格整齐，砂土含量少，不仅工序减少，生产环境也将明显改善。叶片和烟梗采用专门的烤片机和烤梗机(见卷烟机械)干燥。但烤片机和烤梗机的蒸汽温度干湿度不易控制，需要向复烤烟叶喷水以调节蒸汽湿度，复烤烟叶表面容易产生黄斑，降低烟叶品质，工艺流程反复。
实用新型内容
针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种烟叶复烤干湿度控制系统，其包括有热源机，可以根据复烤烟叶量、复烤前烟叶含水量、复烤过程温度、回潮水分工艺指标等实时调整热源机热能提供量，蒸汽干湿度容易控制，工艺流程简单，不需要多次烘烤；且该烟叶复烤系统采用低氮火排燃烧器作为热源机的燃烧源，燃烧氮氧排放含量远低于国家排放标准，节能降耗。
为实现上述目的，本实用新型的烟叶复烤干湿度控制系统，其包括热源机和控制器；
所述热源机包括机架以及设置在机架内的蒸汽发生模组，所述蒸汽发生模组包括燃烧室、设置在该燃烧室内的低氮火排燃烧器以及位于该低氮火排燃烧器上方的换热器，所述换热器具有冷水入口和出蒸汽口；
所述冷水入口的入水管路上设置有水流量传感器，所述出蒸汽口的蒸汽管路上设置有蒸汽流量计；
所述水流量传感器、蒸汽流量计、热源机均与所述控制器连接；
所述换热器为翅片式换热器；
或者所述换热器包括形成串联式布置的翅片式换热器与列管式光管换热器，其中列管式光管换热器位于低氮气火排燃烧器上方，且位于翅片式换热器下方，所述冷水入口设置在翅片式换热器上，所述出蒸汽口设置在所述列管式光管换热器上。
进一步的，上述提及的翅片式换热器为双层铜换热器。
本实用新型的烟叶复烤干湿度控制系统其热源机采用蒸汽发生模组提供蒸汽，该热源机通过蒸汽流量计与控制器连接，热源机冷水入口的入水管路上通过水流量传感器与控制器连接，控制器通过对蒸汽流量监控调节冷水入口的入水流量和燃烧器进气量，从而能实时调节蒸汽干湿度，能保证需复烤的烟叶不需要多次喷水以调节蒸汽湿度，从而可以实现烟叶在适宜湿度的蒸汽烘烤条件下二次干燥，保证了烟叶的品质稳定，避免出现烟叶表面黄斑现象；并且热源机的换热器还可采用翅片式换热器和列管式光管换热器的组合，其中列管式光管换热器更靠近于燃烧器，且两换热器为串联式布置以形成单向的串联式介质流动路径，热源热能利用更充分，产蒸汽效率更高，大规模应用于烟叶复烤时，能耗能显著降低，节约经济成本显著。
进一步的，所述入水管路上还设置有水泵，所述水泵通过变频器与所述控制器连接。
控制器通过对蒸汽流量的监控，利用变频器调节水泵运行频率。
进一步的，所述控制器采用微电脑控制系统。
具体的，所述列管式光管换热器包括换热管束和若干连接弯管，所述换热管束上设有热介质入口和出蒸汽口，该热介质入口与前述翅片式换热器的热介质出口连通；
其中：
所述换热管束包括上层换热管排和下层换热管排，所述上层换热管排与下层换热管排相互平行且错列布置；
所述上层换热管排包括若干相互平行排列的第一换热管和第二换热管，所述第一换热管与第二换热管依次交替设置，且第一换热管的轴线中心与第二换热管的轴线中心均在同一条直线上；
所述下层换热管排包括若干相互平行排列的第三换热管，所述第三换热管的管道长度介于第一换热管与第二换热管之间；所述第三换热管沿其轴线方向错列布置，其一端与第一换热管的端部齐平，另一端与第二换热管的端部齐平；
所述上层换热管排中的第一换热管与下层换热管排中最靠近第一换热管，且端部与第一换热管端部齐平的第三换热管通过连接弯管相连通；所述上层换热管排中的第二换热管与下层换热管排中最靠近第二换热管，且端部与第二换热管端部齐平的第三换热管通过连接弯管相连通，以形成单向蛇形交替换热路径。
具有上述结构的列管式光管换热器因不带有翅片，因此缩短了换热管与管之间的间距，解决了翅片式换热器靠近火排时，翅片的热量不能及时传递到换热管而容易导致变形的缺陷。
同时，上层换热管排与下层换热管排相互平行且错列布置，有利于底部燃烧的火焰燃烧后形成的高温烟气穿过上层换热管排与下层换热管排错列布置形成的流通间隙，烟气横向冲刷错列管束，有效提高了烟气对流放热系数，增加了烟气与换热管壁之间的换热强度，从而提高了蒸发器的对流换热效率。
下层换热管排中的第三换热管沿其管道的轴线方向错位布置，其一端与第一换热管的端部齐平，另一端与第二换热管的端部齐平，故利用连接弯管将第一换热管与最靠近第一换热管且端部与其齐平的第三换热管进行连接，将第二换热管与最靠近第二换热管且端部与其齐平的第三换热管进行连接时，能保证足够的安装操作空间，进而提高了列管式光管蒸发器的加工制造效率，同时也提高了连接弯管与换热管道之间的连接质量，降低了管道漏水、开裂等问题的风险。
采用翅片式换热器与列管式光管换热器的组合使用，能提高热源机的热源利用效率，蒸汽产出更成分。
进一步的，所述低氮火排燃烧器包括火排组和设置在所述火排组下方的火排燃气管，所述火排组由多个并列设置的火排单元组成；所述火排单元的顶端设有若干火排孔，底端设有双进气孔，内部设有连通所述若干火排孔和双进气孔的气腔；所述火排燃气管上对应所述双进气孔的位置设有燃气喷嘴，所述火排燃气管连通设有燃气比例阀的燃气进气管，所述燃气比例阀与所述控制器电连接；所述火排单元上凹设有用于将所述气腔分隔成第一气腔和第二气腔的十字形凹槽；所述燃烧室的顶部设有抽风口，所述抽风口处设有抽风机；所述抽风机的下端与翅片式换热器之间还设有导流板。
本实用新型的烟叶复烤干湿度控制系统采用低氮火排燃烧器为换热器提供热源，其热能利用率高，且燃烧排放物较现有热能提供设备的氮氧含量低。
进一步的，所述低氮火排燃烧器还包括水冷系统，所述水冷系统包括多个并列设置的导热片组和依次贯穿所述多个导热片组的冷却水管，所述导热片组由分设在所述第一气腔和第二气腔外侧的第一导热片和第二导热片组成。
进一步的，所述蒸汽发生模组为两组以上，且在所述机架内的高度方向上呈并联式设置。
作为其中一种布置方式，所述蒸汽发生模组为四组，所述机架内设置有竖直隔板，所述竖直隔板将机架内空间分隔成两腔体，所述两腔体分别设置有呈上下排列且并联的两组所述蒸汽发生模组。
作为另一种布置方式，所述蒸汽发生模组为四组，所述机架内设置有水平隔板，所述水平隔板将机架内空间分隔成上腔体和下腔体，所述上腔体和下腔体内均设置呈水平设置且并联的两组所述蒸汽发生模组。
相较于现有技术，本实用新型具有如下技术效果：
设置分别与控制器连接的水流量传感器和蒸汽流量计，以分别控制经由冷水入口进入热源机的冷水量，以及经由热源机出蒸汽口的蒸汽量；并且，通过控制器通过蒸汽流量计的反馈，实时调整水量和蒸汽量，从而实现烟叶复烤蒸汽干湿度调节，保证复烤烟叶的蒸汽干湿度适宜，不需要向烟叶表面喷水，也不会产生烟叶表面黄斑缺陷。
热源机采用低氮氧排放量低的燃烧器为换热器提供热源，燃烧器的热能利用率高，能耗小，能极大的降低烟叶复烤成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的烟叶复烤干湿度控制系统的流程框图；
图2为本实用新型烟叶复烤干湿度控制系统实施例1所采用的热源机整体结构示意图；
图3为图2中蒸汽发生模组的整体结构示意图；
图4为图3蒸汽发生模组的内部结构示意图；
图5为图4中低氮火排燃烧器的结构示意图；
图6为图5中火排单元的结构示意图；
图7为本实用新型烟叶复烤干湿度控制系统实施例2所采用的热源机蒸汽发生模组的内部结构示意图；
图8为图7中列管式光管换热器的结构示意图；
图9为图8所示列管式光管换热器的部分结构示意图；
图10为图8所示列管式光管蒸发器去掉连接弯管后的右视图。
其中，附图标记的含义如下：
1、机架；2、蒸汽发生模组；3、低氮火排燃烧器；4、翅片式换热器；211、冷水支管；212、冷水入口；213、出蒸汽口；214、蒸汽管；201、蒸汽母管；202、回水母管；7、抽风机；311、火排单元；3111、火排孔；312、火排燃气管；3121、燃气喷嘴；313、冷却水管；3141、第一导热片；3142、第二导热片；31121、第一进气孔；31122、第二进气孔；31131、第一气腔；31132、第二气腔；315、十字形凹槽；35、点火枪；36、脉冲点火器；61、主燃气进气管；62、燃气进气支管；63、燃气比例阀；500、换热管束；2121、热介质出口；2131、热介质入口；501、隔热板；502、蒸发器支撑板；11、上层换热管排；511、第一换热管；512、第二换热管；12、下层换热管排；521、第三换热管；503、连接弯管。
具体实施方式
为了更好地理解和实施，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，不用来限制本实用新型的范围。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例1
如图1图示，本实用新型的烟叶复烤干湿度控制系统，包括热源机以及控制热源机的控制器，该热源机具有冷水入口和出蒸汽端，该冷水入口的入水管路上设置有与控制器连接的水流量传感器，该入水管路上还设置连通冷水源的水泵，该水泵通过变频器与控制器连接；该热源机的出蒸汽端连通的蒸汽管路上设置有与上述控制器连接的蒸汽流量计，经由蒸汽出口的蒸汽被提供至烟叶复烤潮房。
如图2图示，本实用新型烟叶复烤干湿度控制器中的热源机结构如图1图示，包括机架1，机架1内设置有竖直隔板，将机架内空间分隔成左右两腔体，该左右两腔体内各设置有两组蒸汽发生模组2，两组蒸汽发生模组2在腔体高度方向呈上下布置且并联设置。
如图3和4图示，该蒸汽发生模组2包括燃烧室、设置在燃烧室的低氮火排燃烧器3以及设置在该低氮火排燃烧器3上方的翅片式换热器4；该翅片式换热器4一端设置有冷水入口212，另一端设置有出蒸汽口213，该冷水入口212通过冷水支管211连通至回水母管202，所述回水母管202连通水泵(图中未示出)，所述回水母管202上设置有水流量传感器；该出蒸汽口213通过蒸汽管214连通至蒸汽母管201，且该蒸汽母管201上连接有与前述控制器电连接的蒸汽流量计，该蒸汽母管201用以给复烤烟叶潮房提供适宜的蒸汽。低氮火排燃烧器3底部连通燃气进气支管62，该燃气进气支管62的管路上还设有燃气比例阀63，该燃气比例阀63一端连接控制器，另一端连通主燃气进气管61。通过设置燃气比例阀63能控制燃气的供应量，从而调节燃烧程度。
控制器根据蒸汽流量计反馈的蒸汽量来控制热源机的燃气比例阀63开度以及热源机回水母管的冷水流量。该控制器为微电脑控制器。
另外，再参阅图3和4，该低氮火排燃烧器3上还设有三个点火枪35，燃烧室上设有与该点火枪35电连接的脉冲点火器36。该燃烧室的顶部还设有抽风口，所述抽风口处设有三个抽风机7。抽风机7的下端与翅片式换热器4之间还设有导流板(图中未示出)，抽风机7通过导流板均匀抽吸空气以避免燃烧室内部局部温度偏高，降低了氮氧化物的生成。燃烧室四面内壁包裹有耐高温隔热棉毡板(图中未示出)以用作隔热。通过设置隔热板可防止燃烧时火焰加热燃烧室外框，对外产生热辐射，浪费能源；同时可以保证热水发生设备整机的外壳温度不高，避免使用过程中的意外烫伤。
参阅图5和图6，低氮火排燃烧器3包括火排组、所述火排组下方的火排燃气管312以及用以对火排组冷却降温的水冷系统。
所述火排组由多个并列设置的火排单元311组成，该火排单元311的顶端设有若干呈腰形的火排孔3111；该火排单元311的底端还设有第一进气孔31121和第二进气孔31122，内部设有连通所述若干火排孔3111和两进气孔的气腔；火排燃气管312的顶端对应该双进气孔的位置设有燃气喷嘴3121；通过设置双进气孔，大大增大了燃气比例，从而改变了燃气与空气之间的配比，使燃烧混合得更加充分，从而降低了氮氧化物的排放污染，达到低氮的效果。该火排燃气管312下端的中心位置设有燃气进口(图中未示出)，该燃气进口连通前述的燃气进气支管62。
结合图5和图6，前述水冷系统包括多个并列设置的导热片组和呈U型的冷却水管313，该导热片组由分设在第一气腔31131和第二气腔31132外侧的第由高导热性能金属片制成的第一导热片3141和第二导热片3142组成。所述冷却水管313依次穿过多个导热片组以固定。该冷却水管313上设有连通冷却水进水管的冷却水进口(图中未加以附图标记)和连通有冷却水出水管(图中未加以附图标记)的冷却水出口(图中未加以附图标记)。通过在火排组上设置水冷系统，冷却水管313可通过多个并列设置的导热片组的传热从而对火排组进行水冷，进而达到了快速降温的效果，有效降低了氮氧化物的排放。
另外，该火排单元311还凹设有用于将所述气腔分隔成第一气腔31131和第二气腔31132的十字形凹槽315。通过设置相隔离的第一气腔31131和第二气腔31132，细化了燃气的分布，避免燃气聚集在某一点燃烧，提高了燃烧率，有效降低了氮氧化物的排放。
具体的，前述提及的翅片式换热器4为双管铜换热器。
本实用新型的烟叶复烤干湿度控制系统采用水流量传感器和蒸汽流量计以分别控制热源机冷水入水量和热源机的出蒸汽量，并借此调节热源机的进气量，由此实现送往烟叶复烤潮房的蒸汽温度和湿度适宜，避免烟叶因干燥温度过高而发脆的现象。
表1复烤烟叶等级指标
表2实施例1的烟叶复烤干湿度控制系统对复烤烟叶指标的影响
实施例2
实施例2所公开的烟叶复烤干湿度控制系统，其流程框图与实施例1的相同，不同之处在于热源机的蒸汽发生模组结构的不同，具体体现在蒸汽发生模组中换热器结构的不同，与实施例1结构相同的部分，在此不再赘述。
下面将结合图7-10详细说明本实施例2中的蒸汽发生模组结构。
如图7图示，该蒸汽发生模组包括燃烧室、设置在燃烧室的低氮火排燃烧器3、设置在该低氮火排燃烧器3上方的列管式光管换热器5以及位于该列管式光管换热器5上方的翅片式换热器4；该翅片式换热器4具有冷水入口212以及热介质出口2121，列管式光管换热器5具有出蒸汽口213以及与所述热介质出口2121通过管路连通的热介质入口2131。
该列管式光管换热器5具体结构如图8-10图示：
所述列管式光管换热器5包括换热管束500、若干连接弯管503、两块隔热板501，以及沿换热管束500的管轴线方向设置的，且位于两块隔热板501之间的三块蒸发器支撑板502；所述隔热板501间隔设置在所述换热管束500的两端；所述蒸发器支撑板502上均布有与所述换热管束500管径相匹配的通孔，所述换热管束500贯穿所述通孔；热介质入口2131和出蒸汽口213分别设置在换热管束500的两端；
其中：
所述换热管束500包括上层换热管排11和下层换热管排12，所述上层换热管排11与下层换热管排12相互平行且错列布置；
所述上层换热管排11包括若干相互平行排列的第一换热管511和第二换热管512，所述第一换热管511与第二换热管512依次交替设置，且第一换热管511的轴线中心与第二换热管512的轴线中心均在同一条直线上；
所述下层换热管排12包括若干相互平行排列的第三换热管521，所述第三换热管521的管道长度介于第一换热管511与第二换热管512之间；所述第三换热管521沿其轴线方向错列布置，其一端与第一换热管511的端部齐平，另一端与第二换热管512的端部齐平；
所述上层换热管排11中的第一换热管511与下层换热管排12中最靠近第一换热管511，且端部与第一换热管511端部齐平的第三换热管521通过连接弯管503相连通；所述上层换热管排11中的第二换热管512与下层换热管排12中最靠近第二换热管512，且端部与第二换热管512端部齐平的第三换热管521通过连接弯管503相连通，以形成单向蛇形交替换热路径。
在实际应用中，蒸发器支撑板的数量根据换热管管长合理安排，沿换热管均匀设置即可。
表3实施例2的烟叶复烤干湿度控制系统对复烤烟叶指标的影响
本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
