薄板烘絲機(jī)自動(dòng)排放式輸水系統(tǒng)的改造

朱建新　趙淑華（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司安陽(yáng)卷煙廠(chǎng)，河南　安陽(yáng)　455004）

薄板烘絲機(jī)自動(dòng)排放式輸水系統(tǒng)的改造

朱建新趙淑華
（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司安陽(yáng)卷煙廠(chǎng)，河南安陽(yáng)455004）

針對(duì)制絲車(chē)間薄板式烘絲機(jī)在烘絲過(guò)程中存在烘絲機(jī)筒壁溫度波動(dòng)較大、水分控制效果不理想及耗能大等問(wèn)題，對(duì)烘絲機(jī)自動(dòng)排放式輸水系統(tǒng)加以改造，在生產(chǎn)中明顯得提高了CPK值，其平均合格率由31.79%提高到99.27%，有效提高了煙絲含水率的控制精度，提高了煙絲合格率，達(dá)到了優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、降耗效果。

烘絲機(jī)；輸水系統(tǒng)；水分；自動(dòng)控制

在煙廠(chǎng)的制絲生產(chǎn)過(guò)程中，烘絲機(jī)是重要的設(shè)備之一，是保證卷煙內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵性設(shè)備。它的主要作用有四。首先是干燥，把含水率較高的煙絲干燥到適合卷制煙支所需的含水率。其次是填充，通過(guò)烘絲機(jī)使煙絲可以得到進(jìn)一步松散和變形卷曲，增加彈性，使葉絲和梗絲得到膨脹定型，從而提高煙絲的填充能力。第三是烘烤，烘烤過(guò)程使部分青雜味物質(zhì)得以揮發(fā)排除，使香氣顯露，使煙味變得醇和，因此通過(guò)烘烤可以一定程度的提高煙絲的品質(zhì)。最后是拌勻，通過(guò)烘絲過(guò)程使煙絲運(yùn)動(dòng)和加溫，煙絲中的不同配方成分和添加物料更加均勻，可使同批煙支的成分和品位基本一致。在這些作用中，干燥和填充能力是主要作用。因此對(duì)于煙絲在經(jīng)過(guò)烘絲機(jī)的干燥和烘烤后有一些質(zhì)量指標(biāo)比如含水率、出料溫度、填充值等要進(jìn)行有效控制。大量實(shí)踐證明烘絲質(zhì)量要達(dá)到規(guī)定指標(biāo)，其核心在于筒壁溫度是否穩(wěn)定在工藝控制指標(biāo)范圍內(nèi)。

一、存在的問(wèn)題

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，特別是首批生產(chǎn)時(shí)，飽和蒸汽輸送管道內(nèi)及薄板烘絲機(jī)換熱機(jī)組內(nèi)存留大量冷凝水不能及時(shí)排空，造成首批生產(chǎn)時(shí)烘絲機(jī)筒壁溫度波動(dòng)較大，同一牌號(hào)批次間質(zhì)量不穩(wěn)定，Cpk值最大的僅為0.62，筒壁溫度平均合格率僅為31.79%（表1）。另一方面，由于首批生產(chǎn)，蒸汽管道及換熱器內(nèi)的冷凝水排除系統(tǒng)時(shí)間較長(zhǎng)，烘絲機(jī)首批預(yù)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，高達(dá)30min，所消耗的蒸汽量及用電量消耗過(guò)大。

二、問(wèn)題分析

通過(guò)存在的問(wèn)題可以了解到CPK值過(guò)低，且波動(dòng)性大，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中耗能也大，因此，以提高出口水分CPK值和降低能耗作為系統(tǒng)改造升級(jí)的主要目標(biāo)。首先，我們把影響首批筒壁溫度的潛在因素作為測(cè)量分析，其中包括：入口水分實(shí)際值、增溫增濕機(jī)工作壓力、電子稱(chēng)、熱風(fēng)溫度以及疏水效果。在對(duì)5個(gè)對(duì)筒壁溫度有顯著影響的因素分析中，只有疏水效果與筒壁溫度有較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，入口水分、增溫增濕機(jī)工作壓力、入口秤流量、熱風(fēng)溫度與筒壁溫度有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，疏水效果是影響筒壁溫度波動(dòng)的主要原因。

其次，在首批生產(chǎn)過(guò)程中，截止閥將飽和蒸汽通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入加熱器內(nèi)，通過(guò)調(diào)整氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，從而調(diào)整進(jìn)入旋轉(zhuǎn)接頭的蒸汽量，達(dá)到烘絲機(jī)的工藝要求，蒸汽由旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)口進(jìn)入布滿(mǎn)烘筒內(nèi)壁的熱交換板，并隨著烘筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)煙絲進(jìn)行烘焙，熱交換后，蒸汽和冷凝水的混合物由旋轉(zhuǎn)接頭出口流入到疏水閥泵中，形成冷凝水并排放。然而在生產(chǎn)過(guò)程中，熱交換后的冷凝水需要集中排出，再進(jìn)入蒸汽冷凝水回收管路中，由于其他關(guān)聯(lián)設(shè)備的蒸汽冷凝水不定時(shí)排入冷凝水回收管路，造成冷凝水回收管路有背壓，且背壓變化無(wú)規(guī)律，不穩(wěn)定因素多，當(dāng)回收管道內(nèi)的背壓高于0.1MPa時(shí)，將啟動(dòng)動(dòng)力蒸汽強(qiáng)制疏水，這時(shí)將消耗大量的動(dòng)力蒸汽；同時(shí)，在反復(fù)調(diào)整蒸汽進(jìn)入薄板加熱器的過(guò)程中，蒸汽壓力波動(dòng)較大，也將消耗大量的蒸汽量，筒壁溫度也隨之產(chǎn)生較大的波動(dòng)，如圖1所示。

目前，行業(yè)內(nèi)尚無(wú)較好的解決方案可以借鑒，經(jīng)研究分析，在烘絲機(jī)冷凝水排放口設(shè)計(jì)安裝一套具有一定儲(chǔ)存能力且能自動(dòng)識(shí)別蒸汽與冷凝水，具有自動(dòng)排放冷凝水及空氣的疏水罐裝置。

表1　2014年7月首批薄板烘絲機(jī)筒壁溫度Cpk值統(tǒng)計(jì)表

圖1　改進(jìn)前輸水系統(tǒng)示意圖

通過(guò)以上的簡(jiǎn)要分析可以得出結(jié)論：造成薄板干燥筒壁溫度穩(wěn)定性差及蒸汽消耗量較大的主要原因是控制過(guò)程中疏水效果不理想，造成準(zhǔn)確度不夠，中心值偏離目標(biāo)較大，有較大的改進(jìn)空間。

三、改進(jìn)措施

1.改進(jìn)思路

薄板烘絲機(jī)啟動(dòng)后，蒸汽管道及筒體加熱器內(nèi)存有大量空氣，飽和蒸汽與這些空氣混合，此時(shí)飽和蒸汽經(jīng)過(guò)熱交換后在加熱器表面冷卻，空氣逐步集聚并形成絕熱層，而空氣本身是級(jí)差的熱導(dǎo)體，僅1mm厚度的空氣層其熱阻就相當(dāng)于13.2mm厚的銅板，因此，空氣有極強(qiáng)的絕熱作用，熱阻較大，嚴(yán)重影響加熱器的熱傳遞效率，當(dāng)加熱器內(nèi)部形成一定量的空氣時(shí)，形成氣阻，導(dǎo)致疏水效果降低，換熱能力下降，筒壁溫度波動(dòng)較大。

2.方案實(shí)施

（1）在薄板烘絲機(jī)冷凝水出口加裝一套疏水罐，在烘絲機(jī)預(yù)熱及生產(chǎn)過(guò)程中，儲(chǔ)存一定量的冷凝水、閃蒸蒸汽及CO等不凝性氣體，如圖2所示。

圖2　輸水罐

（2）在疏水罐上部安裝一套ATVB-2DDN20自動(dòng)排空及破真空閥組，以便在設(shè)備啟機(jī)時(shí)自動(dòng)排除蒸汽管道及加熱器內(nèi)的空氣，設(shè)備停機(jī)后，自動(dòng)破壞掉換熱器內(nèi)的真空，使冷凝水能夠在重力的作用下經(jīng)疏水閥后集中回收，如圖3所示。

圖3　排空閥組

（3）在疏水罐內(nèi)增加一套溫度傳感器，此溫度檢測(cè)裝置通過(guò)信號(hào)線(xiàn)，傳遞到自動(dòng)控制系統(tǒng)中，該控制系統(tǒng)可以根據(jù)冷凝水溫度自動(dòng)選擇是直接排入地下水，還是回流到冷凝水收集管道進(jìn)行循環(huán)利用。通過(guò)烘絲機(jī)冷凝排放水管道溫度檢測(cè)裝置，冷凝水由旋轉(zhuǎn)接頭出口排出時(shí)，經(jīng)截止閥進(jìn)入溫度檢測(cè)儀，溫度探頭檢測(cè)水溫，當(dāng)?shù)陀?00℃時(shí)，左側(cè)氣動(dòng)球閥打開(kāi)，右側(cè)氣動(dòng)球閥關(guān)閉，冷凝水從排空管道排入地下；當(dāng)高于100℃時(shí)，右側(cè)氣動(dòng)球閥打開(kāi)，左側(cè)氣動(dòng)球閥關(guān)閉，冷凝水通過(guò)冷凝水回收的管道流入疏水閥收集循環(huán)利用（溫度設(shè)置可根據(jù)實(shí)際效果任意調(diào)整），如圖4所示。改造過(guò)程中應(yīng)用的溫度自動(dòng)控制程控器及自動(dòng)疏水裝置實(shí)物圖見(jiàn)圖5、6。

圖4　改進(jìn)后輸水系統(tǒng)示意圖

圖5　溫度自動(dòng)控制程控器

圖6　自動(dòng)輸水裝置

表2　2014年9月首批筒壁溫度Cpk值統(tǒng)計(jì)表

四、改進(jìn)效果

1.設(shè)備啟動(dòng)預(yù)熱時(shí)間由30min縮短到10min

我廠(chǎng)使用的SH627Y型薄板烘絲機(jī)耗電總功率為30.75kW，統(tǒng)計(jì)2013年度烘絲機(jī)總預(yù)熱時(shí)間為360h，預(yù)熱總耗電為11070kW，改進(jìn)后平均年度預(yù)熱時(shí)間為120h，預(yù)熱總耗電 為3690kW，工業(yè)用電0.83元kW ?h。

2.提高換熱效率，減少蒸汽消耗量

改進(jìn)后可及時(shí)自動(dòng)排除系統(tǒng)內(nèi)CO等不凝性氣體，有效避免了換熱器內(nèi)壁形成的隔熱層及氣阻的形成，提高換熱效率，有效減少蒸汽消耗量。SH627Y型薄板烘絲機(jī)蒸汽消耗量為2.2～2.7t/h，統(tǒng)計(jì)2013年度烘絲機(jī)總預(yù)熱時(shí)間約為360h，預(yù)熱總消耗蒸汽量為792～972t。蒸汽制造成本為390元/t。

3.筒壁溫度穩(wěn)定性大幅提高，產(chǎn)品質(zhì)量有效提升

實(shí)現(xiàn)了熱交換后冷凝水與蒸汽的自動(dòng)識(shí)別，克服了背壓過(guò)高對(duì)系統(tǒng)的影響，疏水效果及筒壁溫度穩(wěn)定性大幅提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到有效提升，筒壁溫度Cpk值由改進(jìn)前0.62調(diào)高到2.1以上，平均首批合格率達(dá)到99.27%。

用過(guò)MAS采集的數(shù)據(jù)可看出，12批的筒壁溫度Cpk最高值為3.04，最低值為2.1。平均合格率為99.27%（表2）。

五、結(jié)論

本次對(duì)薄板烘絲機(jī)自動(dòng)排放式輸水系統(tǒng)的成功改造，在生產(chǎn)中明顯得提高了CPK值，其平均合格率由31.79%提高到99.27%，有效的提高了煙絲含水率的控制精度，同時(shí)也節(jié)約了能源，提高了效益。

［1］李秀芳，王永華等.解決烘絲機(jī)干頭干尾的方法與實(shí)現(xiàn)［J］.煙草科技，2013.9.

［2］彭呈華.有效減少SH623B型薄板式烘絲機(jī)烘絲干尾量研究［J］.廣西輕工業(yè)，2009.10.

TS452；TK173

B

1671-0711（2015）11-0072-04