文 楊華強 陳昶 湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司武漢卷煙廠

薄板烘絲機疏水及冷凝水回收系統(tǒng)的改進

文/楊華強 陳昶 湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司武漢卷煙廠

我廠薄板烘絲機生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了出口含水率不穩(wěn)定，不能滿足標準偏差≤0.17%的要求，經(jīng)過對蒸汽管路，疏水和冷凝水回收管路的檢查和分析，發(fā)現(xiàn)疏水閥前產(chǎn)生汽鎖，冷凝水回收管路布置不合理導(dǎo)致疏水不暢是出口含水率不穩(wěn)定的主要原因，為此，采用破汽鎖的浮球疏水閥，并優(yōu)化疏水管路，讓疏水系統(tǒng)正常工作，改進后，出口含水率的標準偏差合格，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。

1 存在的問題及原因分析

1.1 工作原理

我廠烘絲機滾筒薄板蒸汽經(jīng)減壓及薄膜調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后，通過旋轉(zhuǎn)接頭進入滾筒薄板，進入滾筒的蒸汽的壓力、溫度分別通過壓力表，溫度表測量，物料與薄板接觸后，完成熱交換的冷凝水通過旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)管流入冷凝水管，經(jīng)過浮球式疏水閥疏水后，進入開式冷凝水回收罐?；厥展迌?nèi)安裝有高低位液位開關(guān)，控制熱水泵將冷凝水輸送回鍋爐房回收利用。

1.2存在問題

出口含水率是烘絲機控制的主要指標。在控制系統(tǒng)中，出口含水率主要是通過改變滾筒內(nèi)的蒸汽壓力來調(diào)節(jié)的。當(dāng)出口含水率反饋到控制系統(tǒng)時，根據(jù)工藝要求，來控制薄膜調(diào)節(jié)閥的開度，控制進入滾筒內(nèi)的蒸汽的壓力和流量，來控制出口含水率。在正常情況下，蒸汽壓力越高，薄板溫度也越高，系統(tǒng)的干燥能力越強。

我廠在日常生產(chǎn)過程中，烘絲機出口含水率不穩(wěn)定，以某牌號1013批次為例，出口含水率雖然滿足13±0.5%的技術(shù)要求，但σ=0.213，不能滿足單批次出口含水率標準偏差σ≤0.17%的要求。

1.2 原因分析

影響烘絲機出口含水率的因素較多，如來料流量、來料含水率、供汽壓力、滾筒轉(zhuǎn)速、排潮風(fēng)門開度、排潮除塵布袋狀況、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)量、滾筒蒸汽壓力等。通過對生產(chǎn)過程中采集的數(shù)據(jù)來分析，發(fā)現(xiàn)滾筒轉(zhuǎn)速、排潮風(fēng)門開度、熱風(fēng)風(fēng)機頻率、熱風(fēng)管道風(fēng)門開度固定，來料流量、來料含水率、供汽壓力、熱風(fēng)溫度控制的精度好于技術(shù)要求，且其數(shù)據(jù)波動不具有周期性，除塵布袋也處于清潔狀況，這些因素不是產(chǎn)生烘絲機出口含水率波動的主要因素。

分析滾筒蒸汽壓力的過程數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，蒸汽壓力的波動較大，且與烘絲機出口含水率波動有類似的周期性，由此可以判定滾筒疏水系統(tǒng)出現(xiàn)異常。

1.2.1 汽鎖導(dǎo)致疏水不暢

在烘絲機預(yù)熱時，疏水閥連續(xù)疏水，在進煙絲后，卻間隔20min才能疏水一次。由于間歇疏水，冷凝水不能及時排出時，后續(xù)的蒸汽進入不了滾筒薄板，薄板溫度會降低，系統(tǒng)的干燥能力下降，烘絲機進薄板蒸汽壓力就會增高。當(dāng)冷凝水集中排放后，相應(yīng)的蒸汽壓力就會降低，蒸汽壓力不穩(wěn)定，薄板溫度就不穩(wěn)定，煙絲出口含水率就不穩(wěn)定，影響煙絲質(zhì)量。由此可見冷凝水不能及時排出是煙絲出口含水率波動的主要原因。通過對疏水系統(tǒng)進行了檢查，我們認為產(chǎn)生了蒸汽汽鎖，冷凝水被疏水閥前的混雜的蒸汽堵住，是導(dǎo)致疏水不暢的主要原因。

初步分析烘絲機滾筒產(chǎn)生蒸汽汽鎖的原因有以下兩點：

(1) 預(yù)熱的時間過長。由于沒有冷負荷，在預(yù)熱后期，蒸汽和薄板溫度達到一致，就沒有換熱，如果此時疏水完畢，疏水閥前就沒有冷凝水，而充滿了蒸汽，開始生產(chǎn)后濕煙絲進入烘絲機，由于有了熱交換，就產(chǎn)生了冷凝水，但由于疏水閥的“阻汽通水”的特性，冷凝水被疏水閥前的預(yù)熱時產(chǎn)生的一小段蒸汽堵住，只有等這一段蒸汽冷凝成水后，疏水閥才能啟動工作。

(2) 換熱器中，疏水閥的最佳安裝工況是連續(xù)換熱盤管沿蒸汽流動方向逐次下降，疏水閥在最低點，這樣冷凝水能夠順利的到達疏水閥。烘絲機薄板可看作旋轉(zhuǎn)的板式換熱器，板內(nèi)是連續(xù)蒸汽盤管。在烘絲機薄板中，連續(xù)盤管不是沿蒸汽流動方向逐次下降的，而且熱交換板是旋轉(zhuǎn)的，部分冷凝水需要有一個提升的過程進到滾筒中心的旋轉(zhuǎn)接頭，然后再下降到疏水閥，不是疏水閥的最佳安裝工況，所以有蒸汽混雜在冷凝水中，產(chǎn)生汽鎖。

1.2.2 疏水閥后管路設(shè)計不合理導(dǎo)致疏水不暢

我廠烘絲機是已使用10年，為老式的冷凝水罐，接口較少，熱風(fēng)散熱器冷凝水和薄板冷凝水進入同一根凝結(jié)水回收總管，總管管徑也較小。熱風(fēng)散熱器使用的蒸汽壓力為0.6 MPa，冷凝水背壓為0.25 MPa（實測），薄板使用的蒸汽壓力為0.2 MPa，冷凝水背壓為0.07 MPa（實測）。熱風(fēng)換熱器冷凝水的背壓比薄板冷凝水的背壓大，背壓壓差達到了0.18MPa，因為冷凝水的背壓相差太大而它們卻進入同一根凝結(jié)水回收管，如果兩者同時排放冷凝水時，背壓大的冷凝水會堵塞、干擾背壓小的冷凝水排水，使其疏水不暢，從而影響背壓小的換熱系統(tǒng)的溫度和壓力，最后影響生產(chǎn)。而且一旦熱風(fēng)散熱器疏水閥漏汽，會直接影響薄板冷凝水的排放。

2 改進方案

為了不影響生產(chǎn)，讓煙絲含水率達到質(zhì)量要求，以前采用的方法是打開疏水閥的旁通截止閥，及時排放冷凝水。此時疏水閥就失去了作用，截止閥由于無法精確控制其開度，且不具有阻汽通水的功能，所以大量蒸汽也與冷凝水一起被排放到大氣環(huán)境中，浪費了能源，影響了環(huán)境，還增加了生產(chǎn)成本，同時人為手動操作加大了操作的繁瑣性，影響產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)研究，我們決定采用兩種方案對其進行改進。

2.1 采用破汽鎖的浮球疏水閥

破汽鎖的浮球疏水閥實質(zhì)是疏水閥內(nèi)置一個針形閥或并聯(lián)一個針形閥，將形成汽鎖的蒸汽排放到下游，由于針形閥口徑、流量很小，且可比較精確地調(diào)整其開度，通過在生產(chǎn)中摸索找到一個準確的開度，能夠及時將形成汽鎖的蒸汽排出，不會浪費蒸汽，不會影響疏水閥的阻汽通水的功能，保證疏水閥及時排放冷凝水。通過試驗，使用加裝旁通針形閥的浮球疏水閥以加大排放汽鎖蒸汽的量，保證疏水的及時通暢。

2.2 優(yōu)化疏水管路

將熱風(fēng)熱交換器進冷凝水罐的管線與薄板冷凝水進罐的管線分開，各自單獨進罐，避免了對滾筒薄板冷凝水排放的干擾。

表1

3 改進效果

通過質(zhì)量管理系統(tǒng)采集的部分數(shù)據(jù)制成表1可見，薄板烘絲機疏水及冷凝水回收系統(tǒng)經(jīng)過以上兩方面的改造以后，出口含水率的標準偏差得到了很大的提高，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。蒸汽得到充分的利用，減少了能源的浪費以及對環(huán)境的影響，符合集約化生產(chǎn)的要求和節(jié)能減排的發(fā)展趨勢。