薄板烘絲機自動排放式輸水系統的改造

朱建新　趙淑華（河南中煙工業有限責任公司安陽卷煙廠，河南　安陽　455004）

薄板烘絲機自動排放式輸水系統的改造

朱建新趙淑華
（河南中煙工業有限責任公司安陽卷煙廠，河南安陽455004）

針對制絲車間薄板式烘絲機在烘絲過程中存在烘絲機筒壁溫度波動較大、水分控制效果不理想及耗能大等問題，對烘絲機自動排放式輸水系統加以改造，在生產中明顯得提高了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，達到了優質、節能、降耗效果。

烘絲機；輸水系統；水分；自動控制

在煙廠的制絲生產過程中，烘絲機是重要的設備之一，是保證卷煙內在質量的關鍵性設備。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，通過烘絲機使煙絲可以得到進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，烘烤過程使部分青雜味物質得以揮發排除，使香氣顯露，使煙味變得醇和，因此通過烘烤可以一定程度的提高煙絲的品質。最后是拌勻，通過烘絲過程使煙絲運動和加溫，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。因此對于煙絲在經過烘絲機的干燥和烘烤后有一些質量指標比如含水率、出料溫度、填充值等要進行有效控制。大量實踐證明烘絲質量要達到規定指標，其核心在于筒壁溫度是否穩定在工藝控制指標范圍內。

一、存在的問題

在實際生產過程中，特別是首批生產時，飽和蒸汽輸送管道內及薄板烘絲機換熱機組內存留大量冷凝水不能及時排空，造成首批生產時烘絲機筒壁溫度波動較大，同一牌號批次間質量不穩定，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，蒸汽管道及換熱器內的冷凝水排除系統時間較長，烘絲機首批預熱時間過長，高達30min，所消耗的蒸汽量及用電量消耗過大。

二、問題分析

通過存在的問題可以了解到CPK值過低，且波動性大，同時生產過程中耗能也大，因此，以提高出口水分CPK值和降低能耗作為系統改造升級的主要目標。首先，我們把影響首批筒壁溫度的潛在因素作為測量分析，其中包括：入口水分實際值、增溫增濕機工作壓力、電子稱、熱風溫度以及疏水效果。在對5個對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的正相關關系，入口水分、增溫增濕機工作壓力、入口秤流量、熱風溫度與筒壁溫度有較強的負相關關系。因此，疏水效果是影響筒壁溫度波動的主要原因。

其次，在首批生產過程中，截止閥將飽和蒸汽通過旋轉接頭進入加熱器內，通過調整氣動薄膜調節閥，從而調整進入旋轉接頭的蒸汽量，達到烘絲機的工藝要求，蒸汽由旋轉接頭進口進入布滿烘筒內壁的熱交換板，并隨著烘筒的轉動，對煙絲進行烘焙，熱交換后，蒸汽和冷凝水的混合物由旋轉接頭出口流入到疏水閥泵中，形成冷凝水并排放。然而在生產過程中，熱交換后的冷凝水需要集中排出，再進入蒸汽冷凝水回收管路中，由于其他關聯設備的蒸汽冷凝水不定時排入冷凝水回收管路，造成冷凝水回收管路有背壓，且背壓變化無規律，不穩定因素多，當回收管道內的背壓高于0.1MPa時，將啟動動力蒸汽強制疏水，這時將消耗大量的動力蒸汽；同時，在反復調整蒸汽進入薄板加熱器的過程中，蒸汽壓力波動較大，也將消耗大量的蒸汽量，筒壁溫度也隨之產生較大的波動，如圖1所示。

目前，行業內尚無較好的解決方案可以借鑒，經研究分析，在烘絲機冷凝水排放口設計安裝一套具有一定儲存能力且能自動識別蒸汽與冷凝水，具有自動排放冷凝水及空氣的疏水罐裝置。

表1　2014年7月首批薄板烘絲機筒壁溫度Cpk值統計表

圖1　改進前輸水系統示意圖

通過以上的簡要分析可以得出結論：造成薄板干燥筒壁溫度穩定性差及蒸汽消耗量較大的主要原因是控制過程中疏水效果不理想，造成準確度不夠，中心值偏離目標較大，有較大的改進空間。

三、改進措施

1.改進思路

薄板烘絲機啟動后，蒸汽管道及筒體加熱器內存有大量空氣，飽和蒸汽與這些空氣混合，此時飽和蒸汽經過熱交換后在加熱器表面冷卻，空氣逐步集聚并形成絕熱層，而空氣本身是級差的熱導體，僅1mm厚度的空氣層其熱阻就相當于13.2mm厚的銅板，因此，空氣有極強的絕熱作用，熱阻較大，嚴重影響加熱器的熱傳遞效率，當加熱器內部形成一定量的空氣時，形成氣阻，導致疏水效果降低，換熱能力下降，筒壁溫度波動較大。

2.方案實施

（1）在薄板烘絲機冷凝水出口加裝一套疏水罐，在烘絲機預熱及生產過程中，儲存一定量的冷凝水、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自動排空及破真空閥組，以便在設備啟機時自動排除蒸汽管道及加熱器內的空氣，設備停機后，自動破壞掉換熱器內的真空，使冷凝水能夠在重力的作用下經疏水閥后集中回收，如圖3所示。

圖3　排空閥組

（3）在疏水罐內增加一套溫度傳感器，此溫度檢測裝置通過信號線，傳遞到自動控制系統中，該控制系統可以根據冷凝水溫度自動選擇是直接排入地下水，還是回流到冷凝水收集管道進行循環利用。通過烘絲機冷凝排放水管道溫度檢測裝置，冷凝水由旋轉接頭出口排出時，經截止閥進入溫度檢測儀，溫度探頭檢測水溫，當低于100℃時，左側氣動球閥打開，右側氣動球閥關閉，冷凝水從排空管道排入地下；當高于100℃時，右側氣動球閥打開，左側氣動球閥關閉，冷凝水通過冷凝水回收的管道流入疏水閥收集循環利用（溫度設置可根據實際效果任意調整），如圖4所示。改造過程中應用的溫度自動控制程控器及自動疏水裝置實物圖見圖5、6。

圖4　改進后輸水系統示意圖

圖5　溫度自動控制程控器

圖6　自動輸水裝置

表2　2014年9月首批筒壁溫度Cpk值統計表

四、改進效果

1.設備啟動預熱時間由30min縮短到10min

我廠使用的SH627Y型薄板烘絲機耗電總功率為30.75kW，統計2013年度烘絲機總預熱時間為360h，預熱總耗電為11070kW，改進后平均年度預熱時間為120h，預熱總耗電 為3690kW，工業用電0.83元kW ?h。

2.提高換熱效率，減少蒸汽消耗量

改進后可及時自動排除系統內CO等不凝性氣體，有效避免了換熱器內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型薄板烘絲機蒸汽消耗量為2.2～2.7t/h，統計2013年度烘絲機總預熱時間約為360h，預熱總消耗蒸汽量為792～972t。蒸汽制造成本為390元/t。

3.筒壁溫度穩定性大幅提高，產品質量有效提升

實現了熱交換后冷凝水與蒸汽的自動識別，克服了背壓過高對系統的影響，疏水效果及筒壁溫度穩定性大幅提高，產品質量得到有效提升，筒壁溫度Cpk值由改進前0.62調高到2.1以上，平均首批合格率達到99.27%。

用過MAS采集的數據可看出，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、結論

本次對薄板烘絲機自動排放式輸水系統的成功改造，在生產中明顯得提高了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，同時也節約了能源，提高了效益。

［1］李秀芳，王永華等.解決烘絲機干頭干尾的方法與實現［J］.煙草科技，2013.9.

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

TS452；TK173

B

1671-0711（2015）11-0072-04