林敏，溫延，劉興樂，王芳，劉勇

湖北中煙工業(yè)有限責任公司武漢卷煙廠，武漢市漢陽區(qū)龍陽大道特5號 430051

散熱器廣泛應用于煙草制絲的烘絲類設(shè)備中，采用蒸汽作為熱交換介質(zhì)，以蒸汽管路在散熱器中的分布和安裝在管路上的散熱片對進入散熱器的空氣等氣體介質(zhì)進行加熱形成生產(chǎn)要求的熱風[1-9]。烘絲類設(shè)備散熱器破損時易導致蒸汽外泄，降低熱風對煙絲的干燥能力和除水能力，影響煙絲水分和造成水濕煙團，同時也將會增加維修成本，影響工序的工藝質(zhì)量以及生產(chǎn)，因此，散熱器的性能一直備受關(guān)注。

黃冬等分析了蒸汽品質(zhì)的指標及影響因素，提出了提高蒸汽品質(zhì)的措施[10]；盧衛(wèi)華針對蒸汽中的含水量，提出了采用不同類型汽水分離器來提高蒸汽品質(zhì)[11]；朱存行分析研究了蒸汽氣源壓力的穩(wěn)定性，通過改進散熱器壓力控制模式,加裝蒸汽壓力檢測元件和氣動控制薄膜閥,組成蒸汽壓力自動控制單元,穩(wěn)定散熱器蒸汽氣源壓力控制[12]。目前，國內(nèi)外研究熱點為通過提高蒸汽的品質(zhì)和穩(wěn)定性來保障散熱器的性能，對散熱器裝置的研究設(shè)計較少。本研究結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場情況，提出了一種多功能集成模塊化散熱裝置，該多功能集成模塊化散熱裝置能夠?qū)崿F(xiàn)散熱器分區(qū)并且分區(qū)可控，任意一回路泄漏，可實現(xiàn)單獨封閉漏點，保證不停機，不因泄漏影響產(chǎn)品工藝質(zhì)量，同時便于查找漏點，縮小檢修范圍。

1 現(xiàn)狀調(diào)查及分析

卷煙行業(yè)的烘絲類設(shè)備熱風加工設(shè)備中都通過一定壓力的蒸汽與工藝干燥風在散熱器內(nèi)進行熱交換，達到對筒體熱風溫度控制，帶走煙絲水分的目的?，F(xiàn)有散熱器進出接頭為鋼管焊接，當散熱器三路進出接頭任意一路焊縫破損時，將導致蒸汽外泄，造成能源浪費和工藝總蒸汽壓力下降；若散熱器內(nèi)的三路熱交換蒸汽排管任何位置發(fā)生一處破損泄漏，將導致水蒸汽混入工藝干燥風，降低熱風對煙絲的干燥能力和除水能力；同時由泄漏的蒸汽引起的冷凝水將進入工藝風管道，導致冷凝水被帶入干燥煙絲，影響煙絲水分和造成水濕煙團；若冷凝水在散熱器內(nèi)蒸汽管道內(nèi)積存，將導致高溫蒸汽通過受阻，阻礙熱交換的進行，導致工藝干燥風溫度降低。這些異常情況都要停機維修，并且至少耗費4～6小時維修時間，這勢必嚴重影響本道工序的工藝質(zhì)量以及生產(chǎn)準時制的完成[1-2]。

由于上述問題的存在，生產(chǎn)設(shè)備及工序需根據(jù)車間工藝現(xiàn)狀及條件進行改進。為此，提出了多功能集成模塊化散熱裝置的設(shè)計思想。

2 設(shè)計方案分析

多功能集成模塊化散熱裝置，通過將散熱器分區(qū)并且分區(qū)可控，保障生產(chǎn)連續(xù)性，加強產(chǎn)品工藝質(zhì)量的可靠性。在實際使用過程中，根據(jù)散熱器的能力確定散熱器的分組。根據(jù)車間工藝現(xiàn)狀及條件，以三路散熱器為例說明其工作原理和實施效果，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。散熱器的三路入口和三路出口分別連接帶法蘭連接的金屬軟管和截止閥，三路出口的截止閥分別獨立依次連接過濾器、單向閥、疏水閥后接入冷凝水回收罐。過濾器、單向閥、疏水閥及冷凝水回收罐組成冷凝水排放系統(tǒng)。較佳的，在每路過濾器、單向閥、疏水閥的兩端可都并聯(lián)一個截止閥，正常狀況下截止閥都關(guān)閉，散熱器可正常使用；一旦疏水閥或過濾器發(fā)生故障，可打開截止閥進行疏水，整套裝置的使用不受影響。

在實際應用過程中，若散熱器中三路蒸汽管道任意一路任意一處破損，可以關(guān)閉進出口的兩個截止閥，將破損回路單獨隔離，由剩余兩路蒸汽管路繼續(xù)維持生產(chǎn)。而若是散熱器外部進出接頭破損，可關(guān)閉該路進出截止閥，拆卸更換金屬軟管，此時不需停機，不需關(guān)閉蒸汽總閥，不影響正常生產(chǎn)，冷凝水排放系統(tǒng)隨時排放散熱器蒸汽管路產(chǎn)生的冷凝水。

將原散熱器三路進出口分別增設(shè)截止閥，可單獨開啟或關(guān)閉散熱器三路蒸汽回路中的任意一路，實現(xiàn)散熱器分區(qū)并且分區(qū)可控。任意一回路泄漏，可實現(xiàn)單獨封閉漏點，保證不停機，不因泄漏影響產(chǎn)品工藝質(zhì)量，同時便于查找漏點，縮小檢修范圍。將原散熱器三路進出口不銹鋼管焊接（硬連接）接頭，改為金屬軟管法蘭連接，實現(xiàn)進出口連接距離可調(diào)，使得對安裝尺寸要求高的硬連接變?yōu)榉奖闶r的快速易拆卸活連接，便于檢修更換。將原散熱器三路蒸汽回路分別配置安裝冷凝水排放系統(tǒng)，保障散熱器內(nèi)冷凝水無積留，便于每一路的冷凝水排放，同時便于單獨檢修，查找故障。

各個部分可集成一體，預留輸入輸出接口（如圖2虛線區(qū)域部分所示），可以實現(xiàn)模塊化應用。

圖1 多功能集成模塊化散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 The structure of the multi-function integrated modular radiator device

圖2 管路連接示意圖Fig.2 The diagram of tube connection

3 實施效果

經(jīng)過生產(chǎn)跟蹤，記錄同一類煙絲，改進前后散熱器某一路發(fā)生故障時，對烘絲機后的煙絲水分的影響如圖3所示，圖中橫坐標生產(chǎn)時間，單位min；圖中縱坐標為烘絲后煙絲水分，單位 %；曲線1表示改進前的煙絲水分變化趨勢；曲線2表示改進后的煙絲水分變化趨勢。

從圖3數(shù)據(jù)可以看出：改進前散熱器內(nèi)的三路熱交換蒸汽排管任何位置發(fā)生一處破損泄漏，煙絲水分將會升高，這是由于水蒸汽混入工藝干燥風，降低熱風對煙絲的干燥能力和除水能力；同時由泄漏的蒸汽引起的冷凝水將進入工藝風管道，導致冷凝水被帶入干燥煙絲，影響煙絲水分。改進后即使任何位置發(fā)生一處破損泄漏，對煙絲水分的影響也較小。通過跟蹤生產(chǎn)，該設(shè)備運行效果良好，保證了后續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定。

圖3 改進前后煙絲水分變化趨勢圖Fig.3 The moisture levels of tobacco shred before and after improvement

經(jīng)過生產(chǎn)跟蹤，記錄改進前后當月設(shè)備故障發(fā)生次數(shù)，如圖4所示，圖中橫坐標為散熱器改進前1、改進后2；圖中縱坐標為設(shè)備故障次數(shù)，A表示烘絲機故障次數(shù)，B表示散熱器引起的故障次數(shù)。

從圖4數(shù)據(jù)可以看出：散熱器改進后，烘絲機的故障次數(shù)和散熱器的故障次數(shù)顯著較少，提升了維修效率和成本，保證了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝質(zhì)量。

4 結(jié)論分析

經(jīng)過生產(chǎn)跟蹤驗證，多功能集成模塊化散熱裝置優(yōu)點如下：

1）散熱器多路分區(qū)獨立可控，保障生產(chǎn)連續(xù)性，加強產(chǎn)品工藝質(zhì)量的可靠性。

圖4 改進前后設(shè)備故障次數(shù)對比圖Fig.4 Comparison of frequency of equipment failure before and after improvement

2）提高了設(shè)備檢修效率，提高了設(shè)備可靠性，降低了由散熱器故障引起的烘絲機停機率。

3）優(yōu)化了整個散熱器冷凝水排放系統(tǒng)工作性能，多路蒸汽回路獨立可控排放冷凝水。

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