薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統的優化改進研究

彭斌，盛小文，陳加坤，劉銀初，吳松濤

（江西中煙有限責任公司井岡山卷煙廠，江西 吉安 343000）

薄板烘絲機是卷煙制絲加工的重要設備，主要采用熱傳導和熱對流兩種方式對來料煙絲進行干燥脫水，使之達到成品煙絲工藝設定的含水率。薄板烘絲機使用蒸汽加熱筒壁和形成工藝熱風，工作過程中會產生大量的蒸汽冷凝水，必須及時排放，否則，會降低薄板烘絲機換熱效率，甚至引發水錘而損壞設備。為了最大限度地利用冷凝水的熱量，有效節能降耗，我廠針對車間現有的兩臺薄板烘絲機均設有蒸汽冷凝水回收系統，用于將薄板烘絲機排放的冷凝水回收至鍋爐房再利用。因此，維護好蒸汽冷凝水回收系統對薄板烘絲機冷凝水的正常排放，進而保障設備性能至關重要。

1 問題分析

1.1 工作原理

改進前薄板烘絲機烘絲機蒸汽冷凝水回收系統主要由冷凝水回收罐、液位傳感器、回收泵（離心泵）及相應的管路等組成，如圖1所示。冷凝水回收罐收集來自薄板烘絲機旋轉接頭及熱交換器中流出的高溫冷凝水，回收罐內安裝有檢測高低液位的傳感器，當回收罐內冷凝水達到高液位后，高液位檢測傳感器將產生液位超高信號，PLC控制器根據該信號控制回收泵啟動將冷凝水輸送回鍋爐房回收利用，直到回收罐內液位重新低于低液位后停止回收泵。

圖1 改進前薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統示意圖

1.2 存在問題

在日常實際生產過程中，尤其是首批生產時，經常出現回收罐水位超高后，回收泵啟動運行，但是，冷凝水回收罐液位不會下降反而不斷上升的故障表現。通過排查分析，發現冷凝水回收罐至回收泵間的管路并無阻塞和泄漏，且回收泵在機械上和電氣上也無故障，造成該現象的原因很可能是回收泵在泵送高溫冷凝水時發生了“氣蝕”現象，使泵內積存了空氣。實際處理該故障的方法也驗證了這一推測。當該故障發生時，維修人員首先打開直排截止閥將回收罐中的冷凝水排入地下，使泵停止工作后關閉直排閥，然后卸去泵頂部注水口的絲堵，往泵內注滿水后重新安裝絲堵，最后等待泵重新啟動，打開泵頂部的排氣閥適當排氣后關閉排氣閥，冷凝水回收泵即可恢復正常?，F有薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統存在以下問題。

（1）上位機缺乏對冷凝水位超高的醒目的監控報警提示，現場人員不能及時發現冷凝水回收異常，導致薄板烘絲機飽和蒸汽輸送管道內及熱交換器內存留大量冷凝水不能及時排空，繼而導致生產階段筒壁溫度及熱風波動較大，影響了烘絲工藝質量的穩定性。

（2）由于該故障出現頻次較高，現有的處理方法較為煩瑣，而且由于作業空間的局限性，處理過程中容易被高溫蒸汽管路燙傷，不僅增加了人員勞動強度，還存在一定的安全隱患。

（3）蒸汽冷凝水回收異常會增加薄板烘絲機工作時的蒸汽消耗量，同時，為了不影響生產，在處理該故障的過程需要打開截止閥，將回收罐中接近飽和溫度的冷凝水直排地下，造成一定的能源浪費，增加了生產成本。

2 改進方法

為了提高薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統運行的穩定性，針對該系統目前存在的問題，結合實際情況對此進行了優化改進。

2.1 回收泵自動排氣

現有冷凝水回收泵為格蘭富士CR3型號的離心泵，為了解決回收泵在泵送高溫冷凝水時因“氣蝕”導致的抽空，在現有回收泵頂部的排氣閥口上增設了一個斯派莎克AE30型號的自動排空閥，如圖2所示。

圖2 改進后薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統示意圖

2.2 冷凝水回收異常預警

由薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統工作原理可知，生產過程中回收罐中冷凝水達到高液位的次數會比較多，因此現有回收罐冷凝水達到高液位后上位機監控畫面顯示“冷凝水位超高”的文本報警，并不能直接反映故障狀態，而且對于不會時刻關注上位機監控畫面的操作人員而言，也很難起到及時提醒的作用。為此，根據薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統實際工作情況，在現有PLC和HMI的平臺上設計并實現了冷凝水回收異常的預警功能：在PLC控制程序中利用采集的烘絲機工作狀態信號和冷凝水高、低液位檢測信號作邏輯判斷，當烘絲機處于工作狀態，高、低液位檢測的開關信號均為1，且持續時間大于等于3min時，HMI將彈出“冷凝水位超限，請及時檢查！”的報警窗口，同時觸發電控柜上的警笛響起；當烘絲處于工作狀態，高、低液位檢測的開關信號均為0，且持續時間大于等于2min時，HMI將彈出“冷凝水位過低，請及時檢查！”的報警窗口，同時觸發電控柜上的警笛響起。只有預警條件不滿足時或現場操作人員按下故障確認按鈕，彈窗和警笛聲才會消除。

3 改進效果

經過上述兩方面的改造后，薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統回收泵抽空的故障現象基本消除，同時，針對日常有其他方面原因（例如，檢修期間將冷凝水回收管路上常開閥門關閉后遺忘打開）造成的冷凝水回收異常，預警功能及時有效地提醒、幫助現場操作人員發現問題，大大地降低了人員的勞動強度，提高了冷凝水回收系統運行的穩定性，減少了能源的浪費。