卷烟生产能耗技术经济分析方法及应用

为挖掘卷烟企业的节能潜力,采用基于实物量投入产出分析的卷烟生产能源消耗技术经济分析方法,分析了三家卷烟企业不同层级能源消耗。结果表明:①能源种类、地域气候条件对企业综合能耗影响较大;②主要生产系统、辅助生产系统能耗占总能耗比重高达90%以上。其中,制丝能耗占主要生产系统能耗的78%~94%,锅炉房和空调能耗占辅助生产系统能耗的90%;③单位产量膨胀烟丝能耗约是单位产量叶丝、梗丝的5倍。选择高效锅炉、空调设备,提高设备运行效率,是卷烟企业节能的关键。     

均匀磁场中磁种聚并脱除燃煤PM10实验研究

在均匀磁场中，通过添加Fe3O4磁种对东胜烟煤燃烧产生的0.023-9.314 mm粒径范围内飞灰粒子进行了聚并实验，研究了磁种对飞灰粒子聚并的形态以及粒径、磁感应强度、质量浓度、停留时间和磁种添加比例对聚并的影响。实验结果表明：磁种与多个飞灰粒子聚并，将飞灰粒子连接在一起；添加磁种可提高所有粒径飞灰粒子的聚并脱除效率，其中对小粒子更为明显；磁种对飞灰粒子的聚并可通过增大磁感应强度、粒子质量浓度、粒子在磁场中停留时间以及磁种的添加质量比来加强，从而提高粒子的聚并总脱除效率；在粒子达到饱和磁化时，磁感应强度的增大对聚并无作用；在磁种添加比例不变时，粒子数目中位直径随总聚并脱除效率的提高而降低；在其它条件不变而增大磁种添加质量比时，粒子数目中位直径增大。数值模拟结果表明，当飞灰粒子质量浓度为40g×m-3时，聚并总脱除效率可达80%，数目中位直径从初始的0.151 mm减小到0.098 mm。     

纤维对PM2.5过滤性能的影响

在日常的生产和生活排放的残留物中存在许多有毒的PM_2.5细颗粒物,对人体呼吸功能损害大,因此研究如何有效去除PM_2.5细颗粒物具有十分重要的意义。对不同尺寸“Y”形截面和圆形截面的单纤维丝对烟气中PM_2.5颗粒物的过滤性能进行实验,分析不同烟气流速和颗粒物浓度对颗粒物截留率的影响,进而研究纤维集合体在不同单丝线密度和孔隙率的条件下对烟气中PM_2.5颗粒物过滤性能的作用。结合Euler法和Lagrange法对上述单纤维丝和纤维集合体实验工况进行数值模拟,将其结果与实验数据进行对比发现实验与数值模拟结果吻合较好。研究结果表明,同一时刻“Y”形截面的单纤维丝比圆形截面单纤维丝对颗粒物截留率更高。对于纤维集合体,单丝线密度为0.27 tex和孔隙率为0.88工况下,纤维集合体对颗粒物PM_2.5的捕集性能最好。     

燃煤PM_10_在高梯度磁场中的捕集

根据高梯度磁分离原理,在考虑磁场、流场、布朗扩散和惯性作用的情况下,建立了高梯度磁场捕集燃煤可吸入颗粒物的模型,计算了颗粒捕集效率,并将计算结果与试验结果进行对比分析。结果发现,在0.023~9.3μm的粒径范围内,颗粒捕集效率计算值与试验值呈现的趋势基本一致,1~9.3μm的颗粒计算值与试验值吻合较好,误差在5%以内。较高的颗粒磁化强度、磁场强度以及较长的停留时间均有利于颗粒在磁场中的捕集,布朗扩散对于dp<1μm的颗粒捕集效率有较大促进作用,而惯性作用对颗粒捕集效率影响微弱。研究表明,采用高梯度磁场捕集燃煤可吸入颗粒物是一种有效可行的方法。     

叶丝气流干燥过程中水分和丙三醇迁移特性

为了在叶丝气流干燥过程中有效调控物料的水分和丙三醇含量,考察丙三醇含量和干燥温度对叶丝中丙三醇和水分迁移的影响,利用固定床气流干燥装置,在100～145℃下对丙三醇含量为0～6.6%的叶丝进行干燥试验,得到了叶丝中丙三醇和水分释放规律。结果表明：(1)添加丙三醇后叶丝水分迁移规律基本一致,叶丝的干燥速率受丙三醇初始含量的影响较小。干燥过程分为两个阶段,第一阶段（0～100 s）和第二阶段（100～600 s）。(2)叶丝表面温度与干燥温度正相关,与丙三醇的初始含量无关。(3)丙三醇初始含量对其脱除无显著影响。第一阶段丙三醇的损失量基本相同,约占总损失量的50%以上;第二阶段不同丙三醇初始含量的损失速率无明显差异,且随着干燥时间的增加不断减小。(4)干燥温度对丙三醇脱除有显著影响。第一阶段不同干燥温度下丙三醇损失量均为0.6百分点左右,损失速率随干燥时间线性降低,损失速率的变化率与干燥温度呈负相关关系;第二阶段丙三醇损失量随干燥温度的升高而增大,损失速率基本保持稳定。     

工业中试装置中烟丝的滚筒传输特性

在一工业中试装置中对烟丝的滚筒传输特性进行了研究,考察了冷态稳定传输过程中烟丝流量、筒内风速、滚筒转速以及烟丝含水率对烟丝滚筒滞留量、滞留时间和轴向传输速度的影响,分析了不同条件下烟丝在滚筒内升举—抛洒单元运动时间、运动次数及运动步长的变化规律.结果表明:①筒内风速、滚筒转速和烟丝含水率对烟丝滚筒滞留时间影响显著,随筒内风速、滚筒转速的增大,烟丝滚筒滞留时间减小、轴向传输速度增加,烟丝含水率增大则使得烟丝滚筒滞留时间增加、轴向传输速度减小;②随滚筒转速、烟丝流量、烟丝含水率增大,烟丝在滚筒传输过程中经历的升举—抛洒单元运动次数增加、运动步长减小,筒内风速对烟丝在滚筒内的升举—抛洒单元运动次数和运动步长的影响与之相反.     

均匀磁场中燃煤可吸入颗粒物聚并实验研究

在均匀磁场中分别对东胜、大同和徐州烟煤燃烧产生的3种飞灰细微粒子进行了聚并实验，研究了粒径、外磁场强度、粒子在磁场中停留时间以及粒子质量浓度对聚并脱除效率的影响。实验结果表明：在相同条件下，东胜烟煤飞灰粒子的聚并脱除效率最高，大同烟煤次之，徐州烟煤最小；在0.098~9.314mm粒径范围内，0.576~3.758mm粒径的3种飞灰粒子聚并脱除效率最高；聚并总脱除效率随磁感应强度、粒子在磁场中停留时间以及粒子质量浓度的增加而增大，粒子饱和磁化时，聚并总脱除效率达到最大值，不再随外磁场的增强而变化。采用二元碰撞聚并模型计算了粒子在均匀磁场中的聚并系数，在此基础上求解了粒子聚并动力学方程，预测了粒子的聚并脱除效率。数值模拟结果与实验结果相一致，在粒子质量浓度为40g×m-3时，东胜烟煤、大同烟煤和徐州烟煤燃烧产生的3种飞灰粒子聚并总脱除效率分别为52.6%、43.1%、14.4%。     

燃煤可吸入颗粒物在高梯度磁场中的捕集试验研究

针对3种不同磁特性的燃煤可吸入颗粒物(PM10),利用高梯度磁场试验装置进行了颗粒捕集的试验研究,用电气低压冲击器(ELPI)实时测量了颗粒浓度的变化.结果表明:开启磁场后燃煤可吸入颗粒物捕集效率的变化可分为缓慢提高、快速提高和稳定3个阶段;饱和磁矩较大的样品,其捕集效率较高;增加磁场强度和磁介质的填充率可以提高燃煤可吸入颗粒物的捕集效率;而气体流速的增大则会导致颗粒捕集效率降低.试验表明,高梯度磁场捕集燃煤可吸入颗粒物是一种新型有效的方法.     

不同温度条件下烟丝—发烟剂体系热物性研究

采用瞬态平面热源法对加热非燃烧烟草制品的烟丝-发烟剂(丙三醇与丙二醇质量比51)体系的热物性进行研究,分析含水率和发烟剂含量对再造烟叶丝和烤烟丝热物性的影响。结果表明,随温度(22~75℃)的升高,烟草物料导热系数增大[再造烟叶丝0.06~0.12 W/(m·K)、烤烟丝0.06~0.16 W/(m·K)],热扩散系数减小(再造烟叶丝0.33~0.05mm2/s、烤烟丝0.40~0.09mm2/s),体积热容增大[再造烟叶丝0.17~2.70 MJ/(m3·K)、烤烟丝0.15~1.45 MJ/(m3·K)];随含水率(湿基含水率0%~13%)的增大,烟草物料导热系数增大、热扩散系数减小、体积热容增大;随发烟剂含量(0%~25%)的增大,烟草物料导热系数呈增大趋势,但变化很小[再造烟叶丝增大0.005 W/(m·K),烤烟丝增大0.006 W/(m·K)],热扩散系数减小(再造烟叶丝减小0.069mm~2/s,烤烟丝减小0.069 mm2/s),体积热容增大[再造烟叶丝增大0.106 MJ/(m3·K),烤烟丝增大0.138 MJ/(m3·K)]。     

甘油对叶丝等温热失重及关键成分释放特性的影响

为研究甘油对加热卷烟叶丝等温热失重行为及关键成分热释放特性的影响,利用宏量烟草高温热转化热重分析仪,研究了不同甘油含量加热卷烟叶丝在200℃的等温热失重行为,并对失重过程中甘油、烟碱、水分及其他成分的热释放特性进行了分析。结果表明,甘油的添加对叶丝等温热失重行为产生了显著影响。随着甘油的加入,失重曲线发生明显变化,表明热降解过程发生了改变。同时,甘油的存在也影响了关键成分的释放特性。在实验条件范围内提高甘油含量（0～13.35%）,会增加叶丝失重率和失重速率,延长叶丝预热时间,并降低叶丝成分释放过程的稳定性,叶丝失重率从18.14%增加至23.79%;提高了烟碱释放比例和释放速率,烟碱释放比例从95.62%增加至96.49%;降低了甘油、水分和其他成分的释放比例和速率,其中甘油释放比例从88.69%降至80.20%,水分释放比例从82.13%降至64.03%,其他成分释放比例从15.82%降至12.63%;叶丝中的甘油、烟碱和其他成分的热释放速率均呈现先升速后降速的趋势,而水分则相反。