薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)的優(yōu)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(chǎn)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(fā)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(jié)能降耗，我廠針對車間現(xiàn)有的兩臺薄板烘絲機均設有蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)，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(tǒng)對薄板烘絲機冷凝水的正常排放，進而保障設備性能至關(guān)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(tǒng)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(zhuǎn)接頭及熱交換器中流出的高溫冷凝水，回收罐內(nèi)安裝有檢測高低液位的傳感器，當回收罐內(nèi)冷凝水達到高液位后，高液位檢測傳感器將產(chǎn)生液位超高信號，PLC控制器根據(jù)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(nèi)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(tǒng)示意圖

1.2 存在問題

在日常實際生產(chǎn)過程中，尤其是首批生產(chǎn)時，經(jīng)常出現(xiàn)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(xiàn)。通過排查分析，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象的原因很可能是回收泵在泵送高溫冷凝水時發(fā)生了“氣蝕”現(xiàn)象，使泵內(nèi)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(fā)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(guān)閉直排閥，然后卸去泵頂部注水口的絲堵，往泵內(nèi)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(guān)閉排氣閥，冷凝水回收泵即可恢復正常。現(xiàn)有薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)存在以下問題。

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

（2）由于該故障出現(xiàn)頻次較高，現(xiàn)有的處理方法較為煩瑣，而且由于作業(yè)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(chǎn)，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(chǎn)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(tǒng)運行的穩(wěn)定性，針對該系統(tǒng)目前存在的問題，結(jié)合實際情況對此進行了優(yōu)化改進。

2.1 回收泵自動排氣

現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)工作原理可知，生產(chǎn)過程中回收罐中冷凝水達到高液位的次數(shù)會比較多，因此現(xiàn)有回收罐冷凝水達到高液位后上位機監(jiān)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(tài)，而且對于不會時刻關(guān)注上位機監(jiān)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(jù)薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)實際工作情況，在現(xiàn)有PLC和HMI的平臺上設計并實現(xiàn)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(tài)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(tài)，高、低液位檢測的開關(guān)信號均為1，且持續(xù)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(fā)電控柜上的警笛響起；當烘絲處于工作狀態(tài)，高、低液位檢測的開關(guān)信號均為0，且持續(xù)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(fā)電控柜上的警笛響起。只有預警條件不滿足時或現(xiàn)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(jīng)過上述兩方面的改造后，薄板烘絲機蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)回收泵抽空的故障現(xiàn)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(guān)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(xiàn)場操作人員發(fā)現(xiàn)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(tǒng)運行的穩(wěn)定性，減少了能源的浪費。