打葉復(fù)烤重點(diǎn)工序蒸汽節(jié)能技術(shù)的研究應(yīng)用

摘 要：【目的】以天昌國際煙草有限公司寶豐復(fù)烤廠為例，對該企業(yè)的打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程中存在的蒸汽能耗偏高問題進(jìn)行研究?！痉椒ā扛鶕?jù)該企業(yè)重點(diǎn)工序蒸汽能耗的運(yùn)行現(xiàn)狀，分析蒸汽能耗偏高的原因，采用汽機(jī)聯(lián)合式抽真空技術(shù)、旋風(fēng)除雜技術(shù)及冷凝水回路增壓技術(shù)對真空回潮、熱風(fēng)潤葉及片煙復(fù)烤等工序的主要設(shè)備進(jìn)行升級改造?！窘Y(jié)果】研究應(yīng)用結(jié)果表明，在真空回潮工序中使用汽機(jī)聯(lián)合抽真空系統(tǒng)，能使單批次真空回潮過程蒸汽消耗量下降49.21%；在熱風(fēng)潤葉工序中使用旋風(fēng)除雜技術(shù)，能使?jié)櫲~機(jī)每小時(shí)蒸汽消耗量下降24%；在片煙復(fù)烤工序使用冷凝水回路增壓技術(shù)，能使片煙復(fù)烤機(jī)每小時(shí)蒸汽消耗量下降10.4%。應(yīng)用該技術(shù)后，寶豐復(fù)烤廠2023年煙季每噸煙蒸汽能耗與2021年煙季相比下降32.7%左右，累計(jì)節(jié)約成本200余萬元?！窘Y(jié)論】該研究成果對打葉復(fù)烤企業(yè)縮減生產(chǎn)成本、提升盈利水平、增強(qiáng)企業(yè)競爭力具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：打葉復(fù)烤；蒸汽能耗；真空回潮；片煙復(fù)烤；冷凝水增壓回路

中圖分類號：TS43 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1003-5168（2024）21-0027-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.21.006

Research and Application of Steam Energy Saving Technology in Key Processes of Leaf Threshing and Redrying

LIU Yang1，2 TIAN Zhanjun1 LI Yanzhou1 JIN Meisheng1 HAO Yongxing2，3

（1.Tianchang International Tobacco Co.， Ltd.， Xuchang 461000， China;

2.North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou 450045， China;

3.Henan Digital Intelligent Equipment Engineering Research Center， Zhengzhou 450064， China）

Abstract： [Purposes] This article takes Tianchang International Tobacco Co.， Ltd. Baofeng Redrying Factory as an example to study the problem of high steam energy consumption during the threshing and redrying production process of the enterprise. [Methods] Based on the current operating status of steam energy consumption in the key processes of the enterprise， the reasons for the high steam energy consumption were analyzed. The main equipment in the processes of vacuum rehydration， hot air moistening and lamina redrying were upgraded and renovated using steam turbine combined vacuum technology， cyclone impurity removal technology， and condensate water circuit pressurization technology. [Findings] The research application results show that using a steam turbine combined with a vacuum pumping system in the vacuum rehydration process can reduce the steam consumption of a single batch of vacuum rehydration process by 49.21%; in the hot air moistening process， the use of cyclone impurity removal technology can reduce the steam consumption per hour of the moistening machine by 24%; the use of condensate water circuit pressureization technology in the tobacco re roasting process can reduce the hourly steam consumption of the lamina redrying machine by 10.4%. Ultimately， the steam energy consumption per ton of tobacco in the 2023 tobacco season at Baofeng Redrying Plant decreased by about 32.7% compared to the 2021 tobacco season， saving more than 2 million yuan in cumulative costs. [Conclusions] The research results have certain practical value for reducing production costs， improving profitability， and enhancing competitiveness of threshing and redrying enterprises.

Keywords： threshing and redrying; steam energy consumption; vacuum rehydration; lamina redrying; condensed water boosting circuit

0 引言

打葉復(fù)烤是通過真空回潮、潤葉、打葉去梗以及復(fù)烤等工序，將煙葉轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)原料［1］。作為卷煙生產(chǎn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，打葉復(fù)烤是一個(gè)高能耗環(huán)節(jié)，蒸汽能耗約占打葉復(fù)烤總能耗的75%左右。隨著煙草行業(yè)改革的不斷深化，打葉復(fù)烤企業(yè)在節(jié)能降耗方面，尤其是降低蒸汽能耗方面面臨著巨大挑戰(zhàn)。

眾多學(xué)者對打葉復(fù)烤的節(jié)能降耗進(jìn)行了研究。毛光平［2］提出在管道保溫施工過程中，打葉復(fù)烤企業(yè)要根據(jù)保溫絕熱材料的特性，合理選擇“臨界絕緣直徑”，可以減少熱力管道的散熱損失，為企業(yè)節(jié)約能源，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)。孫紀(jì)周等［3］對襄陽復(fù)烤廠的能源管控現(xiàn)狀和需求進(jìn)行分析，進(jìn)行能源因素識別與評價(jià)，并采取有效的管理手段、高效的管理途徑和科學(xué)的管理方法，使企業(yè)能源管理逐漸向精益化、實(shí)時(shí)化、科學(xué)化管理邁進(jìn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。孟艷超［4］、呼延曉靜［5］、王娜［6］、桂嚴(yán)敏等［7］、章治國等［8］分別從企業(yè)文化、宣傳力度、規(guī)章制度、績效考核、精益管理等方面出發(fā)，提出創(chuàng)新管理機(jī)制，形成全員、全過程、全方位的降本增效工作體系，為行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展做出更大的努力和貢獻(xiàn)。

雖然眾多學(xué)者對煙草行業(yè)節(jié)能降耗進(jìn)行了大量研究，但在打葉復(fù)烤重點(diǎn)工序蒸汽節(jié)能技術(shù)方面的研究應(yīng)用基本空白?；谏鲜鲅芯看嬖诘膯栴}，本研究從打葉復(fù)烤重點(diǎn)工序蒸汽能耗出發(fā)，對其蒸汽能耗進(jìn)行分析，運(yùn)用相應(yīng)蒸汽節(jié)能技術(shù)對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造升級，對打葉復(fù)烤企業(yè)實(shí)現(xiàn)縮減生產(chǎn)成本、提升盈利水平、增強(qiáng)企業(yè)競爭力具有一定的指導(dǎo)意義。

1 重點(diǎn)蒸汽能耗工序介紹

1.1 真空回潮工序

真空回潮工序是利用真空泵抽吸回潮箱體內(nèi)的空氣，使箱體內(nèi)的真空度值達(dá)到預(yù)定值，然后加濕系統(tǒng)將高溫飽和蒸汽與純凈軟水混合物以低壓濕蒸汽的形式噴入箱內(nèi)，被煙葉吸收后使其回軟。該工序主要目的是除去煙葉中的青雜氣、滅殺煙包內(nèi)的昆蟲，同時(shí)適當(dāng)提高煙葉的含水量及溫度，以滿足后續(xù)工序操作的需要。真空回潮工序在抽真空及煙葉增濕過程中的蒸汽消耗量較大，蒸汽消耗約占打葉復(fù)烤全生產(chǎn)工序的30%。

1.2 熱風(fēng)潤葉工序

熱風(fēng)潤葉工序是將高溫高濕的熱風(fēng)在潤葉滾筒內(nèi)循環(huán)，并使其與煙葉充分接觸，同時(shí)噴灑水與蒸汽混合的低壓濕蒸汽，使煙葉達(dá)到設(shè)定的溫度與含水率，從而增加煙葉的韌性，保證煙葉具有更好的打葉效果，滿足葉梗分離的工藝要求。熱風(fēng)潤葉過程所需的循環(huán)熱風(fēng)及低壓增濕蒸汽均要消耗大量蒸汽。

1.3 片煙復(fù)烤工序

片煙復(fù)烤工序是打葉復(fù)烤過程中的重要環(huán)節(jié)，其作用是調(diào)整片煙中的水分、除去片煙中的青雜氣、殺滅片煙中的害蟲和病菌，使片煙更適合貯存、醇化和人工發(fā)酵，并使片煙質(zhì)量趨于一致。片煙復(fù)烤工序中需要消耗的能源以電為主，并消耗大量蒸汽。

2 重點(diǎn)工序蒸汽節(jié)能技術(shù)的研究應(yīng)用

2.1 真空回潮機(jī)汽機(jī)聯(lián)合式抽真空技術(shù)的應(yīng)用

寶豐復(fù)烤廠原有的真空回潮機(jī)的抽真空系統(tǒng)為三級四段式，所用真空泵均為蒸汽噴射泵，各級蒸汽噴射泵性能見表1。

由表1中可知，三級四段式抽真空系統(tǒng)中的三級蒸汽噴射泵與四級蒸汽噴射泵的管徑較大、蒸汽消耗量較大。針對上述問題，寶豐復(fù)烤廠對原有的真空回潮機(jī)三級四段式抽真空系統(tǒng)進(jìn)行改造升級，使用水環(huán)真空泵來代替蒸汽消耗量較大的三級、四級蒸汽噴射泵，兩類抽真空系統(tǒng)原理如圖1所示。

抽真空系統(tǒng)在完成改造升級后，按照打葉復(fù)烤生產(chǎn)工藝規(guī)范，對改造升級前后的單批次真空回潮全周期工作時(shí)間、抽真空過程蒸汽消耗量、回潮過程蒸汽消耗量及總蒸汽消耗量進(jìn)行對比，所得結(jié)果見表2。

由表2可知，與三級四段式抽真空系統(tǒng)相比，汽機(jī)聯(lián)合式抽真空系統(tǒng)不僅在生產(chǎn)效率方面有所提高，而且抽真空過程中的蒸汽消耗量明顯下降。其中，工作時(shí)間由15.67 min下降至14.92 min，工作效率提高4.78%；抽真空過程蒸汽消耗量由改造升級前的239.97 kg/次下降至48.04 kg/次，降幅達(dá)80%；總蒸汽消耗量由改造升級前的389.97 kg/次下降至198.04 kg/次，降幅為49.21%。

2.2 潤葉機(jī)旋風(fēng)除雜技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)型熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)和排潮風(fēng)機(jī)、熱交換器、循環(huán)和排潮管道及風(fēng)門等組成，熱風(fēng)循環(huán)過程如圖2所示。

為防止生產(chǎn)線雜物進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)堵塞風(fēng)機(jī)，傳統(tǒng)型熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)采用安裝篩鼓式過濾器的方式對循環(huán)熱風(fēng)進(jìn)行過濾，但潤葉過程中產(chǎn)生的碎煙、粉塵及麻絲較多，導(dǎo)致濾網(wǎng)頻繁堵塞，生產(chǎn)過程中清理難度較大，且過濾器對顆粒度較小的雜物過濾效果不佳，進(jìn)而造成熱風(fēng)循環(huán)不暢、溫度達(dá)不到工藝要求。雖然能通過在潤葉機(jī)滾筒內(nèi)噴入高溫蒸汽的方式提升潤葉機(jī)筒體內(nèi)溫度，但因蒸汽的溫度及含水率較高，不僅會導(dǎo)致潤葉機(jī)出料口煙葉溫度及含水率控制能力下降，從而產(chǎn)生水漬煙或蒸片煙，造成生產(chǎn)事故，還會大幅增加蒸汽消耗量，提高生產(chǎn)成本。

針對上述生產(chǎn)過程中存在的問題，寶豐復(fù)烤廠利用旋風(fēng)除雜技術(shù)對傳統(tǒng)型熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改造升級，使用旋風(fēng)除雜器代替原有經(jīng)常性發(fā)生堵塞的篩鼓式過濾器，改造后的熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)如圖3所示。

熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)升級完成后，以2023年河南省信陽市BC12模塊為實(shí)驗(yàn)材料，對改造升級前后出料口煙葉平均溫度、出料口煙葉含水率、熱風(fēng)平均溫度及每小時(shí)蒸汽消耗量進(jìn)行對比，所得結(jié)果見表3。

由表3可知，與傳統(tǒng)型熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)相比，加裝旋風(fēng)除雜器后的抽真空系統(tǒng)在加工質(zhì)量及節(jié)能方面均有所提升。其中，熱風(fēng)溫度平均值由73.5 ℃增加至84.4 ℃，出料口煙葉平均溫度平均值44.5 ℃增加至59.7 ℃，出料口煙葉含水率平均值有20.1%降低至17.8%，均符合潤葉后煙葉質(zhì)量要求；蒸汽消耗量由1.53 t/h降低至1.16 t/h，降幅為24%。

2.3 片煙復(fù)烤機(jī)冷凝水回路增壓技術(shù)的應(yīng)用

寶豐復(fù)烤廠片煙復(fù)烤機(jī)原蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)為開式回收系統(tǒng)，即將片煙復(fù)烤機(jī)蒸汽系統(tǒng)排出的冷凝水回收至鍋爐給水箱中，而后將高溫冷凝水泵送至鍋爐中生產(chǎn)蒸汽，從而減少能源消耗。由于片煙復(fù)烤機(jī)產(chǎn)生的冷凝水無法依靠自壓輸送至鍋爐給水箱，會大量滯留于管道內(nèi)，導(dǎo)致二次蒸汽排放不暢，增大冷凝水回收系統(tǒng)的背壓，造成片煙復(fù)烤機(jī)散熱器散熱效果降低，需要大幅增加蒸汽消耗量，方可保證烤機(jī)干燥區(qū)內(nèi)溫度達(dá)到工藝要求。

針對上述問題，寶豐復(fù)烤廠使用冷凝水回路增壓技術(shù)對片煙復(fù)烤機(jī)冷凝水回收系統(tǒng)進(jìn)行升級，即在冷凝水回收管道上加裝熱水管道泵，從而快速排出散熱器及回水管道內(nèi)產(chǎn)生的冷凝水，降低冷凝水回收系統(tǒng)背壓，提高蒸汽使用效率，減少蒸汽消耗，改造后的冷凝水增壓回路如圖4所示。

片煙復(fù)烤機(jī)冷凝水增壓回路改造完成后，以2023三門峽CH19模塊為實(shí)驗(yàn)材料，對改造升級前后的冷凝水回收系統(tǒng)背壓、片煙復(fù)烤機(jī)每小時(shí)蒸汽消耗量進(jìn)行對比，結(jié)果見表4。

由表4可知，增壓回路改造完成后，冷凝水回收系統(tǒng)背壓由0.5 MPa降低至0.26 MPa，降幅為48%；片煙復(fù)烤機(jī)每小時(shí)蒸汽消耗量由4.5 t降至4.03 t，降幅為10.4%。

3 重點(diǎn)工序蒸汽節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果

寶豐復(fù)烤廠于2022年煙季開始逐步應(yīng)用上述重點(diǎn)工序蒸汽節(jié)能技術(shù)，統(tǒng)計(jì)寶豐復(fù)烤廠2021—2023年煙季的蒸汽用量、成品產(chǎn)量及噸煙蒸汽用量等數(shù)據(jù)，結(jié)果見表5。

由表5可知，自2022年煙季以來，寶豐復(fù)烤廠噸煙用蒸汽量呈不斷下降態(tài)勢，由2021年煙季的1.371 t下降至2023煙季的0.922 t，降幅為32.7%。

4 結(jié)論

運(yùn)用蒸汽節(jié)能技術(shù)對真空回潮抽真空系統(tǒng)、潤葉機(jī)熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)及片煙復(fù)烤機(jī)冷凝水回收系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，節(jié)能技術(shù)應(yīng)用結(jié)果表明：①真空回潮蒸單次蒸汽用量下降49.21%；熱風(fēng)潤葉機(jī)每小時(shí)蒸汽消耗量下降24%，片煙復(fù)烤機(jī)每小時(shí)蒸汽消耗量下降10.4%；②寶豐復(fù)烤廠2023年煙季噸煙蒸汽能耗與2021年煙季相比下降了32.7%左右，累計(jì)節(jié)約成本200余萬元。

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