煙草制絲異味處理系統(tǒng)除霧器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與優(yōu)化

方瑞萍 張興禮 張 程 普云偉 肖智斌

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司會澤卷煙廠，云南 曲靖 654200）

0 引言

在煙草加工過程中，制絲線回潮、加料、加香等工序會產(chǎn)生大量氣體，這部分氣體含有少量粉塵、煙焦油和大量刺激性異味氣體，且溫度較高、濕度較大，如直接進(jìn)行排放，會造成空氣污染，并對工廠周圍居民的生活造成不良影響，因此煙草制絲生產(chǎn)中的排潮氣體需集中收集并經(jīng)過異味處理系統(tǒng)處理后達(dá)到環(huán)保排放要求才能排放。由于排潮氣體成分的復(fù)雜性及腐蝕性，而且溫度較高、濕度較大，極易黏附在異味處理系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部并造成設(shè)備腐蝕，因此，需要在異味處理工序前對含雜質(zhì)的氣體進(jìn)行凈化預(yù)處理。目前常用于煙草廢氣異味處理的方式有化學(xué)藥液吸收法、生物法、離子貓技術(shù)、低溫等離子技術(shù)及光催化氧化法等，這些方法原理不同，處理效果也不同[1]。

1 異味處理系統(tǒng)概況

目前大多卷煙廠采用低溫等離子反應(yīng)器對異味氣體進(jìn)行分解，利用高頻高壓靜電特殊脈沖放電產(chǎn)生高密度高能活性離子與臭氣接觸，打開臭氣分子化學(xué)鍵，氧化分解成二氧化碳和水，進(jìn)而達(dá)到凈化惡臭氣體的目的。該方法處理設(shè)備體積相對較小，自重輕，安裝簡單，適用于布置緊湊的狹小場合。由于低溫等離子反應(yīng)器內(nèi)部會發(fā)生自由基反應(yīng)，因此工作條件要求較高，煙草制絲過程中產(chǎn)生的尾氣必須經(jīng)過預(yù)處理，在用的預(yù)處理設(shè)備大多采用除霧器。

姚冬等人[2-3]研究出了一種降溫除濕箱，安裝在異味處理系統(tǒng)前端，箱內(nèi)依次安裝降焦油模塊、波紋折流板、冷凝器和絲網(wǎng)除霧器。通過各模塊以后，排潮氣體中的粉塵、煙焦油被過濾，其溫度和濕度也大幅降低，為異味處理系統(tǒng)創(chuàng)造了良好的工作條件。這種方法可以作為借鑒，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。王燕慶[4]的文章介紹了北京卷煙廠采用的水洗與活性炭吸附處理技術(shù)，廢氣經(jīng)過噴淋塔除去夾雜的粉塵，通過冷水/廢氣的熱交換使廢氣的溫度降低，然后廢氣經(jīng)過主風(fēng)機(jī)進(jìn)入除味器，利用活性炭纖維吸附異味氣體分子，凈化后的氣體經(jīng)過排潮并排入大氣。但活性炭吸附法在使用初期效果明顯，隨著使用時間的推移，活性炭吸附效果明顯下降，需要再次投資更換活性炭。莊田等人[5]將多級化學(xué)洗滌器與光氫離子氧化技術(shù)連用，能充分除去制絲工藝產(chǎn)生的雜質(zhì)及異味，但是采用多級化學(xué)洗滌劑容易造成二次污染。

無論采用哪種預(yù)處理設(shè)備，都需要滿足除雜效果好、清潔維護(hù)方便、經(jīng)濟(jì)性好等要求。該研究對異味處理系統(tǒng)前端除霧器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化，以提高除雜效果，有望為行業(yè)內(nèi)其他卷煙廠或設(shè)備制造廠家提供借鑒和啟發(fā)。

2 現(xiàn)有除霧器的結(jié)構(gòu)及缺點(diǎn)

煙草生產(chǎn)企業(yè)在用（包括煙草生產(chǎn)設(shè)備制造企業(yè)在制、銷售）的異味處理系統(tǒng)除霧器是由不銹鋼網(wǎng)面環(huán)繞形成的，具有一定厚度的圓柱形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（俗稱“卷筒紙”結(jié)構(gòu)），如圖1所示。

圖1 改進(jìn)前除霧器實(shí)物圖

制絲線生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有一定水分和雜質(zhì)的廢氣經(jīng)過收集由排潮除異味處理系統(tǒng)集中處理，除霧器的作用就是將廢氣中的水汽和雜質(zhì)過濾除去。制絲線生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣通過除霧器后，水汽和雜質(zhì)被過濾并黏附于除霧器的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上，過濾后的氣體進(jìn)入低溫等離子反應(yīng)器進(jìn)行惡臭氣體分子的無害化處理，異味處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

圖2 異味處理系統(tǒng)原理圖

經(jīng)過除霧器預(yù)處理的氣體通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入異味處理機(jī)。為保證除霧器的除雜效果，使用一段時間后需要對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行清潔。但該除霧器是由不銹鋼網(wǎng)面環(huán)繞形成，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)上的缺陷，內(nèi)圈和外圈均是多點(diǎn)焊接于頂板和底板，因此在有限空間內(nèi)，除霧器的“卷筒紙”結(jié)構(gòu)拆卸、安裝十分困難。多層圓柱形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是一個整體，拆卸、安裝容易對不銹鋼網(wǎng)造成一定的機(jī)械破壞，所以在以往的清洗過程中，常常不拆卸，而是采用“除垢劑浸泡-高壓水槍沖洗”的方式進(jìn)行清潔，先用除垢劑浸泡3天~5天，再用高壓水槍沖洗。清洗情況統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 除霧器清洗情況統(tǒng)計(jì)

根據(jù)除霧器清洗情況統(tǒng)計(jì)，浸泡時間長，則耗水量少，浸泡時間短，則耗水量多，難以達(dá)到設(shè)備清潔高效和節(jié)能降耗的雙重要求。由于整個過程在原位置進(jìn)行，不僅耗費(fèi)時間，還往往清洗不干凈，進(jìn)而導(dǎo)致廢氣中的部分水汽和雜質(zhì)進(jìn)入等離子反應(yīng)器，一方面污染、腐蝕設(shè)備，甚至造成電氣設(shè)備短路，另一方面影響惡臭氣體分子分解的效果，具有環(huán)境污染的風(fēng)險。因此該研究對異味處理系統(tǒng)除霧器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，以解決除霧器拆裝困難、清潔效果不佳等問題。

3 新型除霧器的結(jié)構(gòu)及原理

基于原結(jié)構(gòu)的缺陷，綜合考慮改進(jìn)后的效果、經(jīng)濟(jì)效益、改進(jìn)難易程度等，該研究設(shè)計(jì)了一種新型的除霧器，其整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 新型除霧器結(jié)構(gòu)示意圖

該結(jié)構(gòu)由頂板、內(nèi)側(cè)保持架、外側(cè)吊桿、網(wǎng)狀濾塊、底板、鎖扣組成。濾芯沿徑向方向布置在內(nèi)側(cè)保持架和外側(cè)吊桿之間。且濾芯包括多個呈圓環(huán)形的網(wǎng)狀濾塊，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。多個網(wǎng)狀濾塊環(huán)繞內(nèi)側(cè)保持架，并沿內(nèi)側(cè)保持架向上層層堆疊布置，形成多層過濾系統(tǒng)，方便拆卸和清洗更換。

圖4 新型除霧器網(wǎng)狀濾塊結(jié)構(gòu)示意圖

該結(jié)構(gòu)設(shè)置了上端面的頂板和下端面的底板，底板設(shè)置活動鎖扣，便于拆卸，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。內(nèi)側(cè)保持架和外側(cè)吊桿的頂部分別與頂板之間焊接固定連接。內(nèi)側(cè)保持架的底部焊接固定連接有連接環(huán)，外側(cè)吊桿的底部與底板之間通過卡扣連接固定，方便拆卸和日常維護(hù)。

圖5 新型除霧器底板結(jié)構(gòu)示意圖

內(nèi)側(cè)保持架、外側(cè)吊桿與頂板的焊接過程嚴(yán)格按照金屬材料焊接成型作業(yè)的要求進(jìn)行，選擇合適的焊接電流、焊接弧度和焊接角度，避免焊接人員的不正確處理或其他原因?qū)е陆饘僦破樊a(chǎn)生冷裂紋或在熔化結(jié)晶過程中產(chǎn)生熱裂紋，進(jìn)而影響材料的使用壽命。網(wǎng)狀濾塊層層疊放時，網(wǎng)孔錯位擺放，以便提高除雜效果。

該研究將除霧器的“卷筒紙”結(jié)構(gòu)改為“多層網(wǎng)狀濾芯重疊”結(jié)構(gòu)，尺寸相同的多層網(wǎng)狀濾芯重疊起來形成具有一定厚度的疊層，內(nèi)圈和外圈由網(wǎng)狀式改為吊桿式，簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)。需要清潔過濾網(wǎng)時，把鎖扣打開，取下底板，即可將重疊的網(wǎng)狀濾芯從上至下逐層取出，便于對除霧器結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底清潔。

該研究根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了一種外徑為600mm、內(nèi)徑為250mm、單層高度為65mm的不銹鋼網(wǎng)狀濾塊，除霧器總體高度為1350mm，包括20層不銹鋼網(wǎng)狀濾塊，內(nèi)側(cè)吊桿和外側(cè)吊桿分別為4根。經(jīng)過一年多的實(shí)際應(yīng)用效果檢測，每季度對除霧器的濾芯網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次清洗，僅需用除垢劑浸泡2h，再用水沖洗即可清洗干凈，清洗時長大大縮短，除垢效果大大增加，且其力學(xué)性能沒有發(fā)生明顯變化，屈服強(qiáng)度為210N/mm2，抗拉強(qiáng)度為530N/mm2，表面未出現(xiàn)銹蝕痕跡。

4 效果檢驗(yàn)

該研究將環(huán)繞式不銹鋼網(wǎng)改為網(wǎng)狀濾芯層疊式，將網(wǎng)狀的內(nèi)圈和外圈改為吊桿式，將內(nèi)側(cè)保持架、外側(cè)吊桿與頂板固定連接，改為外側(cè)吊桿與底板的鎖扣鉤掛式連接。其結(jié)構(gòu)簡單，拆卸、安裝方便，易于實(shí)現(xiàn)，便于維護(hù)，多層網(wǎng)狀濾芯取出容易，便于徹底清潔。該文對新型除霧器的清潔保養(yǎng)情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。

表2 新型除霧器的清潔保養(yǎng)情況統(tǒng)計(jì)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，新型除霧器拆卸、安裝分別僅需10min、15min，且浸泡時長比之前大大縮短，如圖6所示，耗水量也較之前減少，如圖7所示，不僅提高了清潔效率，也節(jié)約了水資源。

圖6 除霧器浸泡長統(tǒng)計(jì)

圖7 清洗除霧器耗水量

打開低溫等離子反應(yīng)器箱體，箱體內(nèi)沒有出現(xiàn)異常現(xiàn)象。對異味處理系統(tǒng)外排氣體進(jìn)行檢測，結(jié)果見表3。各項(xiàng)指標(biāo)均符合環(huán)保要求，說明該研究設(shè)計(jì)的除霧器除雜效果好，符合生產(chǎn)及環(huán)保的要求。

表3 異味處理系統(tǒng)外排氣體顆粒物檢測結(jié)果

該設(shè)計(jì)解決了原除霧器拆卸、安裝困難，清洗不徹底等問題，保證了除霧器的過濾效果，避免了廢氣中的水汽和雜質(zhì)影響低溫等離子反應(yīng)器的性能，確保了異味處理系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。經(jīng)過驗(yàn)證，該種結(jié)構(gòu)的除霧器效果良好，且該結(jié)構(gòu)也得到了國家專利局的認(rèn)可[6]，具有實(shí)用創(chuàng)新性，可為其他卷煙生產(chǎn)廠和設(shè)備制造廠家提供借鑒和啟發(fā)。

5 結(jié)語

環(huán)境保護(hù)日益成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)，各工業(yè)企業(yè)正逐步對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行重點(diǎn)治理，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廢氣達(dá)標(biāo)排放。卷煙生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣排放量大、危害性強(qiáng)，提高異味處理設(shè)備的性能是日常設(shè)備檢維修關(guān)注的重點(diǎn)。該研究從除霧器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)出發(fā)，降低設(shè)備的清洗難度，確保設(shè)備性能，提升異味處理效果，該種結(jié)構(gòu)具有較好的市場應(yīng)用前景。