煙草干燥滾筒筒內(nèi)結(jié)垢問題分析及治理展望

關(guān)鍵詞干燥機(jī);筒內(nèi)結(jié)垢；治理；煙草中圖分類號TS43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 0517-6611（2025）13-0163-07doi：10.3969/j. issn. 0517-6611.2025. 13. 031開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Analysisand Prospects fortheManagement of Fouling InsideCut Tobacco Dryer

LUOYong-chang，QUESua1，JWen-ze2etal（1.TechnologyCenter，ChinaTobaccoFujianIdustrialCo.，Ld，Xiaenujar 361021;2.China Tobacco Xiamen Industrial Co.，Ltd.，Xiamen，F(xiàn)ujian 361022））

AbstractInodertofurtherclarifytesalingprobleminteobaccodyingdrumandxplorethtreamntstrategtedataatisticsand detectionetodsesdmpaedalytngdatapcityottrolbiltyillced steamconsumpoftoesofupetwidifrentsalinggres.ealltemperaturedistrbutioufoityasivd theclasificationdtreaentofdryersaleprevetioeprosptedTesultssodtattrerediferencsineopatigange ofbatchmateldosofsiengsdeigddai bout 20kg/h ;withtheseverityofwallscaling，thefluctuationofprocess hotairflowandthedisturbanceof processhotairtemperatureincreased，the tail stock delay time increased by 30s ，and the steam consumption increased by 65kg/h .In addition，the adhesion and accumulationofwallparticlesaleaetedtuifoityofedumalltemperatureistrbutionndelocaltemperaturedifrenes8 C ;there wasaninteractivefectbetwenthesalingtieandthestepriskofproductqualityafterdescaling.Teproductqualityandtreamentcost shouldbeconsideredcomprehensivelyndascalepreventionstrategyofclasificationtreatmentandprecisepolicyshouldbeadopted.

KeywordsDryer;Fouling in the drum;Governance;Tobacco

滾筒干燥是煙草加工過程中的關(guān)鍵工序之一[]。隨著設(shè)備的長期運(yùn)行，干燥機(jī)筒內(nèi)關(guān)鍵換熱組件易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。通常，干燥機(jī)筒體較長，筒內(nèi)屬于高溫有限空間，同時有研究表明，換熱器表面污垢的生長是一個緩慢的過程[2-3]，因此，干燥機(jī)筒內(nèi)結(jié)垢的生成及變化容易被忽視。目前，針對煙草加工設(shè)備結(jié)垢后的清洗方法，相關(guān)學(xué)者做了大量研究，如吳文韜等[4]對比了滾筒式干燥機(jī)煙垢清除的4種方法，并研究制定了干燥機(jī)清洗方案；龐存瑞5研發(fā)了燃油管道式干燥機(jī)加熱管道清洗裝置，有效降低了煙塵結(jié)塊和自燃現(xiàn)象發(fā)生，提高了設(shè)備穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率;李慧帆等[6]針對再造煙葉紙機(jī)末端烘干部的托網(wǎng)改向輥表面積垢問題，開發(fā)了一種自動清洗裝置，提高了生產(chǎn)運(yùn)行效率；張敬沖等7設(shè)計了煙草皮帶輸送機(jī)清洗裝置，該裝置可有效清除皮帶表面煙垢；王普濤等[8-10]對制絲加工回潮機(jī)、加料機(jī)等筒類設(shè)備沉積的煙垢及料垢清洗方法進(jìn)行了研究，并研發(fā)了專用清洗裝置，提高了設(shè)備運(yùn)行效率。由此可知，當(dāng)前針對煙草設(shè)備結(jié)垢問題的分析較多集中在清洗方法上。但是，目前關(guān)于干燥機(jī)筒內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重程度對工藝控制性能的影響關(guān)注度不夠，利用數(shù)據(jù)分析和檢測技術(shù)，實證分析不同結(jié)垢程度的干燥機(jī)干燥脫水能力、參數(shù)指標(biāo)控制穩(wěn)定性、實際筒壁溫度分布均勻性、能源消耗量等相關(guān)研究也鮮見報道。此外，當(dāng)前針對干燥機(jī)筒內(nèi)結(jié)垢的認(rèn)知僅限于除垢層面，對于結(jié)垢程度與除垢后產(chǎn)品質(zhì)量的交互效應(yīng)、過程阻垢方法等相關(guān)治理策略均未有涉及。

基于此，該研究選取了2臺不同結(jié)垢程度的干燥機(jī)作為考察分析對象，擬通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計與挖掘技術(shù)，研究干燥脫水能力、熱風(fēng)控制穩(wěn)定性、料尾延遲特性、蒸汽消耗量的差異，利用熱成像探測儀，分析壁面溫度分布的均勻性。通過工藝性能分析，展望設(shè)備治理的新策略，以期為烘絲過程穩(wěn)定控制、能源消耗管理、設(shè)備智能運(yùn)維等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1材料與方法

1.1材料與儀器主要材料：云南楚雄和大理配方煙葉，采樣時間2022年6月—2023年12月。

主要儀器：某煙廠KLD2-3型煙草干燥滾筒（一區(qū)）、某煙廠KLD2-3型煙草干燥滾筒（二區(qū)），德國HAUNI公司；FOTRIC3 46⁺ 型熱成像探測儀，上海熱成像科技股份有限公司；7D2C50型渦街流量計，德國 E+H 公司。2臺干燥機(jī)筒內(nèi)抄板結(jié)垢狀態(tài)如圖1所示，設(shè)備運(yùn)行年限、工藝路線、結(jié)垢程度評估等信息如表1所示。

1.2 試驗方法

1.2.1過程參數(shù)分析。從企業(yè)MES生產(chǎn)系統(tǒng)中調(diào)取采樣周期內(nèi)，一區(qū)干燥機(jī)、二區(qū)干燥機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括入口葉絲含水率、入口物料流量、工藝熱風(fēng)流量、工藝熱風(fēng)溫度、出口葉絲含水率、脫水流量、筒壁壓力等。按批次統(tǒng)計上述指標(biāo)的平均值、最大值、最小值、標(biāo)偏等，并繪制批間或批內(nèi)參數(shù)變化曲線。統(tǒng)計分析上述參數(shù)有助于更深入評價干燥過程設(shè)備控制系統(tǒng)狀態(tài)。

1.2.2蒸汽流量測定。在干燥機(jī)蒸汽供應(yīng)總管上加裝蒸汽渦街流量計，按1次/10s間隔進(jìn)行采樣，記錄批次生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行時蒸汽流量，并計算平均值。測定上述參數(shù)可對比分析干燥滾筒的蒸汽消耗變化情況。

1.2.3壁面溫度測定。將熱成像儀架設(shè)在滾筒入口觀察窗處，在設(shè)備空載且連續(xù)轉(zhuǎn)動過程中，抓取區(qū)域溫度熱成像，并記錄溫度數(shù)據(jù)，繪制實際筒壁溫度變化曲線。測定上述參數(shù)可用于監(jiān)測分析煙垢對壁面溫度的影響。

1.3數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理方法主要為描述性統(tǒng)計，數(shù)據(jù)處理與分析軟件為Excel。

2 結(jié)果與分析

2.1結(jié)垢程度對干燥脫水能力的影響不同結(jié)垢程度的煙草干燥滾筒批間物料流量和工藝熱風(fēng)流量變化曲線如圖2、3所示。由圖2可知，一區(qū)物料流量批間運(yùn)行值lt;二區(qū)烘絲物料流量批間運(yùn)行值；由圖3可知，一區(qū)工藝熱風(fēng)流量批間運(yùn)行值gt;二區(qū)工藝熱風(fēng)流量批間運(yùn)行值。過程參數(shù)指標(biāo)描述性統(tǒng)計結(jié)果見表2。由表2可知，在烘絲出口葉絲含水率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計值基本一致的前提下，與二區(qū)烘絲過程相比，一區(qū)干燥脫水能力具體表現(xiàn)為：一區(qū)入口葉絲含水率批間均值lt;二區(qū)入口葉絲含水率批間均值，但一區(qū)物料流量批間均值lt;二區(qū)物料流量批間均值，一區(qū)工藝熱風(fēng)流量批間均值 gt; 二區(qū)工藝熱風(fēng)流量批間均值。進(jìn)一步測算一區(qū)和二區(qū)干燥平均脫水流量可知，一區(qū)干燥過程平均脫水流量也低于二區(qū)。上述參數(shù)指標(biāo)分析結(jié)果表明，與二區(qū)干燥滾筒相比，一區(qū)干燥滾筒物料流量略小，其降幅約為 84kg/h ，且平均脫水量也較低，其降幅約為 20kg/h 。說明在一區(qū)滾筒結(jié)垢程度較嚴(yán)重的狀態(tài)下，筒壁熱量傳遞受阻，干燥過程熱量傳遞效率下降，進(jìn)而增加了對工藝熱風(fēng)流量調(diào)節(jié)的需求以補(bǔ)償熱量傳遞的不足。這種調(diào)節(jié)作用的增大，從一區(qū)較高的工藝熱風(fēng)流量中得到了體現(xiàn)，其增幅約為 50m³/h 。

2.2結(jié)垢程度對熱風(fēng)控制穩(wěn)定性的影響2臺干燥滾筒工藝熱風(fēng)溫度和工藝熱風(fēng)流量批間標(biāo)偏變化如圖4、5所示，熱風(fēng)控制批次數(shù)描述性統(tǒng)計結(jié)果如表3所示。由圖4可知，一區(qū)工藝熱風(fēng)溫度批間標(biāo)偏gt;二區(qū)工藝熱風(fēng)溫度批間標(biāo)偏；由圖5可知，一區(qū)工藝熱風(fēng)流量批間標(biāo)偏gt;二區(qū)工藝熱風(fēng)流量批間標(biāo)偏。將所有生產(chǎn)批次數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計對比，由表3可知，一區(qū)工藝熱風(fēng)溫度標(biāo)偏平均值 gt; 二區(qū)工藝熱風(fēng)溫度標(biāo)偏平均值、一區(qū)工藝熱風(fēng)流量標(biāo)偏平均值 gt; 二區(qū)工藝熱風(fēng)流量平均值。與二區(qū)干燥滾筒相比，一區(qū)熱風(fēng)溫度標(biāo)偏增幅為0.123^°C ，熱風(fēng)流量標(biāo)偏增幅為 3.925m³/h 。結(jié)果表明，一區(qū)的熱風(fēng)控制穩(wěn)定性整體上低于二區(qū)，這是由于壁面結(jié)垢的累積不僅降低了熱交換效率，還影響了干燥過程中水分的蒸發(fā)和遷移。具體來說，滾筒干燥過程中嚴(yán)重的結(jié)垢所導(dǎo)致的熱量傳遞受阻，迫使熱風(fēng)系統(tǒng)必須進(jìn)行更大幅度的調(diào)節(jié)以維持干燥效果，而這種調(diào)節(jié)的增加直接反映在熱風(fēng)溫度和流量的波動上。因此，作為水分調(diào)節(jié)的關(guān)鍵變量，當(dāng)熱風(fēng)系統(tǒng)的波動性增大時，不利于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定控制。

綜上可知，干燥機(jī)壁面結(jié)垢發(fā)生后，設(shè)備干燥脫水能力降低，影響了熱風(fēng)系統(tǒng)PID反饋控制。因此，結(jié)合干燥入口葉絲含水率和物料流量控制狀態(tài)，針對一區(qū)干燥機(jī)和二區(qū)干燥機(jī)不同的結(jié)垢程度，制定了以下關(guān)聯(lián)規(guī)則做數(shù)據(jù)篩選分析。 ① 針對一區(qū)干燥機(jī)，對入口葉絲含水率標(biāo)偏、入口物料流量標(biāo)偏進(jìn)行升序排列，選擇入口葉絲含水率標(biāo)偏小且入口物料流量標(biāo)偏也較小的批次，定義為“優(yōu)良批次”； ② 針對二區(qū)干燥機(jī)，對入口葉絲含水率標(biāo)偏、入口物料流量進(jìn)行降序排列，選擇入口葉絲含水率標(biāo)偏偏大，且人口物料流量標(biāo)偏也偏大的批次，定義為“較差批次”； ③ 篩選出一區(qū)“優(yōu)良批次\"數(shù)據(jù)、二區(qū)“較差批次\"數(shù)據(jù)。

分析上述批次下工藝熱風(fēng)溫度、工藝熱風(fēng)流量、出口葉絲含水率等過程指標(biāo)的控制穩(wěn)定性差異，描述性統(tǒng)計結(jié)果見表4、5。由表4、5可知，在一區(qū)入口葉絲含水率標(biāo)偏lt;二區(qū)入口葉絲含水率標(biāo)偏，且一區(qū)物料流量標(biāo)偏lt;二區(qū)物料流量標(biāo)偏的前提下，一區(qū)工藝熱風(fēng)溫度標(biāo)偏gt;二區(qū)工藝熱風(fēng)溫度標(biāo)偏，一區(qū)工藝熱風(fēng)流量標(biāo)偏gt;二區(qū)工藝熱風(fēng)流量標(biāo)偏，且一區(qū)出口葉絲含水率標(biāo)偏gt;二區(qū)出口葉絲含水率標(biāo)偏。數(shù)據(jù)篩選結(jié)果進(jìn)一步表明：即使一區(qū)干燥入口控制穩(wěn)定性均優(yōu)于二區(qū)，但由于一區(qū)烘絲筒內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重程度大于二區(qū)，導(dǎo)致工藝熱風(fēng)流量的調(diào)節(jié)遲滯性增加，而風(fēng)量調(diào)節(jié)與風(fēng)溫控制之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，故關(guān)鍵調(diào)節(jié)變量工藝熱風(fēng)流量的波動，以及工藝熱風(fēng)溫度的擾動進(jìn)一步加劇。采用上述數(shù)據(jù)篩選分析方法，進(jìn)一步佐證了熱風(fēng)系統(tǒng)波動的真實存在。

2.3結(jié)垢程度對料尾延遲的影響干燥料尾過程中，出口葉絲含水率屬程序自動控制狀態(tài)，2臺干燥機(jī)設(shè)備料尾階段參數(shù)設(shè)定值相同。因此，選取了相近加工時間條件下，一區(qū)和二區(qū)烘絲料尾階段，筒壁壓力下降至出口水分下降的延遲特性作為考察分析對象。筒壁壓力開始下降時刻至出口葉絲含水率開始下降的變化曲線如圖6、7所示。其中，一區(qū)料尾階段筒壁壓力開始下降時刻記為 t₁ ，出口葉絲含水率開始下降時刻記為 t₂ 。同理，二區(qū)對應(yīng)時刻分別記為 t₃ 和 t₄ 。一區(qū)和二區(qū)料尾延遲特性對比結(jié)果為：一區(qū)、二區(qū)延遲時間分別為 230.200s 。由圖6、7可知，在烘絲料尾階段，筒壁蒸汽壓力由正常狀態(tài)值降為程序設(shè)定值，隨后延遲一定時間后出口葉絲含水率逐漸下降。一區(qū)延遲時間 （t₂-t₁）gt; 二區(qū)延遲時間 （t₄-t₃） ，二者相差 30s 。相比之下，由于一區(qū)結(jié)垢程度更為嚴(yán)重，其實際筒壁溫度下降速度趨緩，間接影響了料尾階段出口水分的下降狀態(tài)。

2.4結(jié)垢程度對蒸汽消耗量的影響2臺干燥機(jī)干燥穩(wěn)態(tài)加工過程渦街蒸汽流量計檢測數(shù)據(jù)結(jié)果如表6所示。由表6可知，在筒壁壓力、工藝熱風(fēng)溫度、出口葉絲含水率等工藝參數(shù)設(shè)定值均相同的條件下，一區(qū)干燥機(jī)蒸汽消耗量高出二區(qū)65kg/h ，可見干燥機(jī)筒壁污垢的進(jìn)一步沉積會影響設(shè)備換熱效率，增加了系統(tǒng)熱耗散。

2.5結(jié)垢程度對壁面溫度分布的影響對干燥機(jī)壁面污垢實際觀測發(fā)現(xiàn)：筒體前端、中部、后端污垢厚度存在較為明顯的差別，以上厚度分布差異會影響壁面溫度分布的均勻性?？蛰d條件下，干燥機(jī)壁面局部溫度場熱成像如圖8所示。滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動過程中，壁面區(qū)域溫度變化曲線如圖9所示。由圖8可知，所抓取的 S_Pl?S_P2?S_P3 3 個點探測點溫度示值差異較大，極差約為 8% 。其中， S_Pl 位點成像顯示：該點位可能存在明顯顆粒垢堆積，導(dǎo)致其溫度顯著低于其他區(qū)域。由圖9可知，跟蹤測試過程中，壁面溫度存在明顯波動。該結(jié)果進(jìn)一步表明，有污垢條件下干燥機(jī)壁面溫度存在較大的不均勻性。

2.6結(jié)垢治理展望 通過發(fā)放調(diào)研問卷，對全國卷煙廠煙

草干燥滾筒清洗周期、觸發(fā)清洗原因開展了普查分析。普查數(shù)據(jù)如表7所示。由表7可知，目前有40家企業(yè)的干燥機(jī)清洗周期普遍設(shè)定在 ?1a 次，其合計占比達(dá)到 86.96% ；而把清洗周期設(shè)定為 ?1.5a 次的企業(yè)數(shù)量則相對較少，僅有6家，占比為 13.04% 。同時，觸發(fā)清洗原因的反饋結(jié)果表明：滾筒清洗均是由煙廠設(shè)備部門負(fù)責(zé)發(fā)起的周期性例行工作，清洗周期的確定主要來源于經(jīng)驗感知判斷，且清洗前后產(chǎn)品工藝控制參數(shù)和指標(biāo)未見有顯著性變化。這一現(xiàn)象反映了當(dāng)前業(yè)界在采用清洗維護(hù)措施時，可能更多的是基于設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的本能管理行為。同時，也證明了將煙草干燥滾筒的結(jié)垢清洗周期傾向控制于1＼～2a內(nèi)，可最大限度地降低清洗除垢后對產(chǎn)品工藝參數(shù)波動、產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)波動的風(fēng)險

進(jìn)一步深人探究，對設(shè)備結(jié)垢清洗周期與產(chǎn)品品質(zhì)階躍效應(yīng)之間的相互作用進(jìn)行了分析，如圖10所示。由圖10可知，在設(shè)備清洗完成后，或自啟用開始約2a的運(yùn)行周期內(nèi)，盡管筒內(nèi)部已初步形成污垢形態(tài)，但其積累速度較為緩慢，污垢熱阻相對較小，暫時未對設(shè)備整體換熱效能造成實質(zhì)影響，預(yù)計此時設(shè)計筒壁溫度與實際筒壁溫度偏差較小。然而，隨著設(shè)備連續(xù)運(yùn)行時間的增長，污垢生成及發(fā)展速率逐步加快，由于污垢熱阻增大，設(shè)計筒壁溫度與實際筒壁溫度的偏差隨之加大；若選擇在此階段進(jìn)行清洗作業(yè)，理論上可能導(dǎo)致清洗后產(chǎn)品品質(zhì)階躍的風(fēng)險增加。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行到達(dá)N 年（例如10a）這一時間節(jié)點時，污垢沉積速率已達(dá)到或接近剝蝕速率，即進(jìn)人所謂的“凈生長”狀態(tài)，即便如此，筒壁溫差依舊存在，此時進(jìn)行除垢清洗后，產(chǎn)品品質(zhì)階躍風(fēng)險仍然較高。

基于以上綜合分析與研判，對于運(yùn)行超過10a且未曾進(jìn)行大規(guī)模結(jié)垢清理的煙草干燥滾筒設(shè)備，其除垢后的換熱性能變化可能會導(dǎo)致工藝參數(shù)間的匹配失衡的情況，從而引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量的較大波動。因此，急需研發(fā)更為科學(xué)精確的阻垢治理方案以應(yīng)對此類狀況。

2.6.1高端高價卷煙烘絲阻垢治理展望。綜合不同結(jié)垢嚴(yán)重程度的干燥滾筒在干燥脫水能力、蒸汽消耗量、壁面溫度分布等設(shè)備換熱性能方面的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，同時結(jié)合全國煙廠干燥機(jī)清洗周期的事實依據(jù)，對高端高價位卷煙烘絲過程的阻垢治理進(jìn)行了展望，如圖11所示。由圖11可知，高端高價位卷煙烘絲過程污垢治理中，產(chǎn)品質(zhì)量效應(yīng)被置于優(yōu)先考慮的位置，并以此構(gòu)建了基于多維綜合評價的烘絲設(shè)備換熱性能預(yù)警體系，提出筒壁溫差不可接受域 ΔT_m 這一概念，影響 ΔT_m 的主要因素包含烘絲機(jī)熱系統(tǒng)換熱效率 η_?m 、質(zhì)量Q_?m 、成本效益Cost等要素，據(jù)此確定最優(yōu)的治理周期。技術(shù)路線如下：通過實時監(jiān)測筒壁溫差等關(guān)鍵參數(shù)，并結(jié)合設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)其超過預(yù)設(shè)的不可接受域時，系統(tǒng)會觸發(fā)預(yù)警，以便技術(shù)人員及時采取治理措施，從而確保設(shè)備性能的穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，可根據(jù)換熱性能的衰減曲線提前做出感知及預(yù)測，前瞻性采用適宜的關(guān)鍵參數(shù)調(diào)控方法、參數(shù)修正技術(shù)等，將治理點前移至換熱效率下降之前。該策略旨在實現(xiàn)設(shè)備換熱效率無顯著變化或近似于直線控制狀態(tài)，從而確保卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性，最終形成以最佳質(zhì)量控制為導(dǎo)向的阻垢治理策略。圍繞上述阻垢策略原則，其涵蓋的關(guān)鍵技術(shù)方法及內(nèi)涵，如表8所示。

2.6.2中低端卷煙烘絲阻垢治理展望。同理，對中低端價 位卷煙烘絲過程的阻垢治理也進(jìn)行了展望，如圖12所示。

由圖12可知，中低端價位卷煙烘絲過程結(jié)垢治理中，成本效益Cost被定位為優(yōu)先考慮因素，并以此構(gòu)建基于多維綜合評價的干燥機(jī)設(shè)備換熱性能預(yù)警體系，輸出筒壁溫差不可接受域 ΔT_n ，以確定最適宜的保養(yǎng)周期。進(jìn)一步地，提出一種綜合考慮換熱性能衰減曲線的治理方法。該方法通過評估保養(yǎng)成本與維護(hù)便捷性，選擇既能基本保持產(chǎn)品質(zhì)量在可接受范圍內(nèi)，又能實現(xiàn)成本最優(yōu)化的保養(yǎng)方法和工具，該策略確保了卷煙產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)得到滿足的同時，還實現(xiàn)了治理成本的最小化，最終形成以成本控制為核心的阻垢治理策略。圍繞上述阻垢策略原則，其涵蓋的關(guān)鍵技術(shù)方法及內(nèi)涵如表9所示。

3討論

該試驗結(jié)果表明，不同結(jié)垢嚴(yán)重程度的干燥滾筒在干燥脫水能力上存在差異，具體體現(xiàn)在物料流量和工藝熱風(fēng)流量的運(yùn)行值上。這是因為，結(jié)垢程度的增加導(dǎo)致傳熱效率下降[]，這不僅使得物料流量降低，也增加了工藝熱風(fēng)流量的運(yùn)行值，以補(bǔ)償傳熱效率的損失。這一現(xiàn)象與文獻(xiàn)［12-13]的結(jié)論一致，即“物料流量與干燥脫水量直接相關(guān)，工藝熱風(fēng)流量對出口水分具有調(diào)節(jié)能力”。該試驗中2臺不同結(jié)垢嚴(yán)重程度的干燥機(jī)，其脫水流量差值超過 20kg/h ，則進(jìn)一步佐證了結(jié)垢對干燥過程的影響。此外，文獻(xiàn)[14]中提到的換熱器傳熱性能下降與結(jié)垢現(xiàn)象的關(guān)聯(lián)，與該試驗中觀察到的結(jié)垢嚴(yán)重程度與傳熱效率下降之間的關(guān)系相吻合。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，壁面結(jié)垢的沉積加劇了工藝熱風(fēng)流量的調(diào)節(jié)波動，導(dǎo)致工藝熱風(fēng)溫度的擾動增大。即使在入口控制性能達(dá)到優(yōu)良水平的情況下，結(jié)垢更嚴(yán)重的干燥機(jī)的工藝熱風(fēng)溫度擾動仍然大于結(jié)垢較輕的干燥機(jī)。這是因為結(jié)垢導(dǎo)致了熱交換面積的減少，從而需要更大的熱風(fēng)流量來維持相同的干燥效果，進(jìn)而增加了熱風(fēng)溫度的波動。

此外，結(jié)垢嚴(yán)重程度與烘絲料尾延遲時間相關(guān)，更為嚴(yán)重的結(jié)垢會造成料尾階段筒壁溫度下降速度趨緩，進(jìn)而影響出口水分的下降狀態(tài)。同時，蒸汽消耗量監(jiān)測和熱成像探測結(jié)果也表明，壁面顆粒污垢的附著，增加了蒸汽熱量的耗散[15]，影響了筒壁實際溫度分布的均勻性。上述觀點為“隨著污垢厚度的增加，傳熱系數(shù)逐漸減小，這是由于污垢增加了換熱器污垢熱阻，從而導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱性能降低”的論斷提供了試驗佐證[16-18]。結(jié)垢時間越長，除垢后產(chǎn)品質(zhì)量階躍風(fēng)險越大。對于高端高價與中低端卷煙產(chǎn)品加工，應(yīng)綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量效應(yīng)和治理成本因素，圍繞設(shè)備換熱性能感知和控制，分類施策，研發(fā)專屬個性化阻垢治理技術(shù)方法。

4結(jié)論

針對煙草干燥滾筒筒內(nèi)結(jié)垢問題，采用數(shù)據(jù)分析和儀器探測方法，實證分析了壁面結(jié)垢與干燥脫水能力、熱風(fēng)控制等工藝性能的相關(guān)關(guān)系，并研究了不同結(jié)垢程度對料尾延遲、蒸汽消耗量、壁面溫度分布的影響，展望了干燥機(jī)阻垢分類治理策略。結(jié)果表明，煙草干燥滾筒筒內(nèi)結(jié)垢與工藝控制性能存在相關(guān)關(guān)系，污垢的附著和積聚直接或間接影響過程參數(shù)調(diào)節(jié)與控制穩(wěn)定性、蒸汽消耗量、壁面溫度分布均勻性，結(jié)垢時長與除垢后產(chǎn)品質(zhì)量階躍風(fēng)險存在交互作用。因此，加強(qiáng)生產(chǎn)過程運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測和聯(lián)動分析，動態(tài)監(jiān)控干燥機(jī)壁面結(jié)垢程度及演進(jìn)狀態(tài)，智能感知并穩(wěn)定控制設(shè)備換熱性能，采取科學(xué)精準(zhǔn)的阻垢分類治理策略，對于提高產(chǎn)品加工質(zhì)量保障能力、提升設(shè)備智能運(yùn)維水平具有重要意義。

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