高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置的改進(jìn)及應(yīng)用研究

摘要：為了避免煙片復(fù)烤在回潮加濕過程中產(chǎn)生水滴，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)煙葉復(fù)烤加工的要求，在雙側(cè)交替進(jìn)風(fēng)煙片復(fù)烤設(shè)備回潮加濕段頂部采用封裝式的頂部加熱保溫蓋板，有效避免頂部結(jié)露而產(chǎn)生冷凝水滴落。經(jīng)過應(yīng)用驗(yàn)證，結(jié)果表明，封裝式的頂部加熱保溫蓋板可有效防止高溫高濕環(huán)境頂部產(chǎn)生冷凝水，對(duì)高溫高濕環(huán)境的溫度影響降至最底，可靠性及穩(wěn)定性較以往結(jié)構(gòu)有大幅度的提高。

關(guān)鍵詞：頂部加熱;封裝;結(jié)露;高溫高濕;煙片復(fù)烤

0? 引言

在煙草加工行業(yè)中，煙片復(fù)烤環(huán)節(jié)是控制成品水分和溫度的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，對(duì)煙片自然醇化質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定影響。煙片復(fù)烤設(shè)備需具備對(duì)煙片進(jìn)行回潮加濕的功能。現(xiàn)有的煙片回潮加濕段采用隧道式濕熱空氣強(qiáng)制循環(huán)對(duì)流技術(shù)，增濕水經(jīng)霧化噴嘴，在風(fēng)機(jī)的作用下，形成富含細(xì)微水顆粒的高溫高濕氣流穿過煙片層，在較高水蒸氣分壓作用下，水分子向煙片內(nèi)部滲透，煙片吸收水分，含水率上升。通常情況下，煙片經(jīng)過回潮加濕，其含水率由9%左右上升到12%，溫度由40℃左右上升到約65℃。

富含細(xì)微水顆粒的高溫高氣流在運(yùn)動(dòng)過程中遇到溫度偏低的物體就會(huì)形成結(jié)露，隨著時(shí)間的推移，結(jié)露增加，露珠逐漸加大，形成水珠。煙片在經(jīng)過回潮加濕隧道時(shí)，上方頂蓋板處的水珠飄落在煙片表面，就會(huì)形成水漬煙（行業(yè)內(nèi)稱之為“機(jī)尾明水現(xiàn)象”）。水漬煙的含水率較高，非常容易出現(xiàn)霉變。在自然醇化后，成品含水率超標(biāo)的片煙出現(xiàn)點(diǎn)狀霉煙問題。如果機(jī)尾明水現(xiàn)象嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致整箱成品片煙發(fā)霉，嚴(yán)重影響成品質(zhì)量，給煙草加工企業(yè)帶來損失。所以對(duì)煙片復(fù)烤設(shè)備回潮加濕隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究及改進(jìn)，杜絕機(jī)尾明水現(xiàn)象出現(xiàn)是非常必要的。本文將結(jié)合杜絕機(jī)尾明水現(xiàn)象的研究及結(jié)構(gòu)改進(jìn)在實(shí)際應(yīng)用過程中的效果進(jìn)行比較分析。

1  傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前打葉復(fù)烤生產(chǎn)線上使用的煙片復(fù)烤設(shè)備的回潮段保溫頂蓋板下方處都設(shè)置了頂部加熱裝置，目的是提升頂蓋板下表面溫度，防止物料上方頂蓋板處由于結(jié)露而產(chǎn)生水珠飄落在煙片表面形成水漬煙。其結(jié)構(gòu)形式見圖1（傳統(tǒng)頂部加熱裝置）。

向圖1所示的頂部加熱管內(nèi)部送入飽和蒸汽，蒸汽壓力在5～8bar，加熱管被蒸汽加熱140～174℃，加熱管向四周輻射、對(duì)流傳熱，設(shè)備頂蓋板吸收熱量，溫度升高，超過了加濕空氣的露點(diǎn)溫度，頂蓋板不出現(xiàn)凝露。為盡可能避免結(jié)露，煙片復(fù)烤設(shè)備頂蓋板采用帶夾層并填充保溫棉，盡可能減小熱量損失，同時(shí)把加熱管排布得更密，減少加熱盲區(qū)。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于煙片復(fù)烤設(shè)備的加熱管外露在對(duì)流的濕空氣里，加熱管熱量散發(fā)快，超過80%的熱量被對(duì)流的空氣帶走，頂蓋板吸收的熱量非常有限，加熱管表面散發(fā)的熱量不能充分用于頂蓋板溫度的提升，并且加熱管不能完全覆蓋需要加熱的頂蓋板，出現(xiàn)了接近加熱管的部位溫度高，遠(yuǎn)離加熱管的部位溫度低的問題。為了提高加熱效率，有的煙片復(fù)烤設(shè)備甚至采用了紫銅管加工加熱管。即便采用較高的蒸汽壓力，更密集布置的加熱管，當(dāng)環(huán)境溫度偏低、輻射不均勻、對(duì)流盲區(qū)等多方面原因影響時(shí)，加熱管不能有效的均勻加熱整個(gè)頂蓋板，稍微有不慎，局部位置就會(huì)形成水珠飄落在煙片表面，形成水漬煙，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

另一方面，由于在煙片復(fù)烤設(shè)備內(nèi)部設(shè)置了密集的較高溫度的加熱管，加熱管向設(shè)備的回潮段內(nèi)部輸入了較多的熱量，導(dǎo)致濕空氣溫度升高，影響回潮段的溫度控制，同時(shí)導(dǎo)致物料溫度高等問題。

2? 改進(jìn)研究

針對(duì)水漬煙這一困擾煙葉復(fù)烤企業(yè)多年的問題，相關(guān)技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了技術(shù)研究及論證，并且進(jìn)行多種方式的技術(shù)改進(jìn)嘗試，逐步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，徹底解決了此問題。

2.1 加熱管上方增加接水擋板

結(jié)合實(shí)際情況，在加熱管下方增加接水擋板，接水擋板緊貼加熱管（見圖2）。技術(shù)思路是接水擋板接住頂部形成的冷凝水滴，加熱管與接水擋板接觸，通過接觸加熱接水擋板，使擋板上方的水滴蒸發(fā)。

但在實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了更嚴(yán)重的水漬煙問題。分析原因：①接水擋板阻礙了加熱管的熱量向頂蓋板輻射和對(duì)流傳遞，頂蓋板溫度較低，形成了大量的冷凝水滴;②加熱管與接水擋板的傳熱能力低，接水擋板溫度不高，不能及時(shí)蒸發(fā)落在擋板上的水滴;③接水擋板與頂蓋板間形成狹小空間，空氣流動(dòng)不通暢，接水擋板蒸發(fā)水分后在頂蓋板上凝結(jié)，形成水滴滴落在接水擋板上，再次蒸發(fā)、滴落，水分子在這個(gè)狹小空間內(nèi)反復(fù)循環(huán)，越積越多;④接水擋板不平整，并且有接縫，水滴在接水擋板低洼處匯聚，并在接縫處直接滴漏在下方的煙片上，形成水漬煙。

加熱管上方增加接水擋板的技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)不成功。

2.2 增加加熱管的覆蓋率

結(jié)合實(shí)際情況，在未找到更好解決方案的時(shí)候，技術(shù)團(tuán)隊(duì)選擇了增加加熱管的覆蓋率，通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)，改變?cè)屑訜峁艿呐挪挤绞?。第一次改進(jìn)是把加熱管間距從210mm改為160mm，并在局部位置進(jìn)行特殊加密排布。2.1×3.7m的頂部下表面處，加熱管行程長度由41.44m增加到58.07m。雖然取得了一定效果，但局部位置還會(huì)形成水珠飄落，形成水漬煙。

結(jié)合第一次改進(jìn)的取得的成果，緊接著又進(jìn)行了第二次改進(jìn)，把加熱管間距從160mm改為100mm，同樣在局部位置進(jìn)行進(jìn)一步加密排布。在2.1m的長度上，加熱管往返行程由58.07m增加到94.02m。

第二次改進(jìn)取得了明顯效果，局部位置形成水珠飄落的幾率大幅降低，但不能完全杜絕。如果再縮小加熱管間距，會(huì)導(dǎo)致加工成本快速提高，可靠性降低等不利因素出現(xiàn)，并且在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)了影響回潮段溫度控制的問題，導(dǎo)致物料溫度偏高的不良影響。

2.3 均勻加熱、減小熱量損失的頂部加熱方式

結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中地暖的應(yīng)用案例進(jìn)行技術(shù)拓展，在雙側(cè)交替進(jìn)風(fēng)煙片回潮加濕設(shè)備中，把頂部加熱管封裝在頂蓋板里，減小對(duì)流導(dǎo)致的熱量損失，提高加熱均勻性，避免加熱盲區(qū)。

加熱管封裝在下面板與上層保溫層之間，加熱管散發(fā)的熱量被限制一個(gè)封閉的空腔內(nèi)部，空腔內(nèi)部與外界無空氣對(duì)流熱量損失小，內(nèi)部升溫容易;加熱管散發(fā)的熱量集中在一個(gè)封閉腔內(nèi)，腔體內(nèi)部溫度均勻，腔體向下傳熱到下面板，下面板溫度上升快，加熱均勻;熱量向上傳熱到上層保溫層，上層保溫層阻礙熱量向上傳遞。此頂部加熱結(jié)構(gòu)完全避免了保溫頂蓋板下方結(jié)露的問題，解決了多年來一直困擾復(fù)烤企業(yè)由于產(chǎn)生水珠飄落在煙片表面形成水漬煙的問題。

采用封裝式的頂部加熱保溫蓋板優(yōu)點(diǎn)：①降低無效加熱損失，加熱的目標(biāo)集中在下面板上;②在封閉的空間內(nèi)加熱，避免對(duì)流空氣帶走更多加熱管熱量;③封閉空間內(nèi)部溫度均勻，對(duì)下面板的加熱均勻性好;④蒸汽壓力在1.5～2bar就可實(shí)現(xiàn)下面板不結(jié)露的均勻加熱，下面板表面溫度不高，對(duì)回潮段的溫度影響不大，同時(shí)降低了熱量損耗;⑤下面板為一個(gè)整體平面，避免以往外露加熱管可能出現(xiàn)的掛料積灰問題。

3? 應(yīng)用效果

封裝式的頂部加熱保溫蓋板在多臺(tái)煙片復(fù)烤設(shè)備中應(yīng)用，我公司針對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了專項(xiàng)技術(shù)跟蹤及用戶回訪，封裝式的頂部加熱保溫蓋板確實(shí)解決了煙片復(fù)烤設(shè)備回潮段頂部冷凝水的問題，并且取得非常明顯的效果。在設(shè)備管理、使用、操作及維護(hù)等方面都起到的積極推進(jìn)作用，得到用戶的一致好評(píng)。

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