高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置的改進(jìn)及應(yīng)用分析

伍颯

惠州至精精密技術(shù)有限公司 廣東惠州 516227

煙片復(fù)烤是指對初步調(diào)制好的原煙進(jìn)行再一次烘烤加工的過程，主要目的是調(diào)整煙葉水分，便于安全儲存，主要作業(yè)是干燥，是煙葉調(diào)制后的又一次干燥，故稱復(fù)烤，是煙草加工過程中的重要環(huán)節(jié)，可以起到控制成品水分與溫度的作用。為有效增強(qiáng)煙片醇化質(zhì)量，要求所使用的煙片復(fù)烤設(shè)備必須具有多種顯著的優(yōu)勢，尤其是要具備回潮加濕煙片的功能。從當(dāng)前煙草加工行業(yè)所使用的煙片復(fù)烤設(shè)備來看，為有效實(shí)現(xiàn)回潮加濕煙片的功能，多選擇使用隧道式濕熱空氣強(qiáng)制循環(huán)對流技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的效果。具體來說，在風(fēng)機(jī)作用下，所形成的高溫高濕氣流可以穿過煙片層，且在較高水蒸氣分壓作用下會促使水分子朝著煙片內(nèi)部滲透，此時煙片的含水率會大大上升[1]。在長期的研究過程中發(fā)現(xiàn)，在回潮加濕作用下，煙片的含水量可以由之前的9%上升至12%，溫度也會有所較大的升高，通常可以由40℃上升至65℃。另外，在高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高溫高氣流運(yùn)行過程中所遇到的物體溫度較低時，勢必會結(jié)露，當(dāng)結(jié)露不斷增加時會導(dǎo)致露珠加大，繼而形成水珠。當(dāng)煙片經(jīng)過回潮加濕隧道時會必可避免的接觸到水珠，此時煙片會形成水漬煙。水漬煙有著很大的危害性，若是含水率始終處于較高狀態(tài)時則會導(dǎo)致煙片霉變，通常情況下煙片會出現(xiàn)點(diǎn)狀霉煙問題，這對煙草生產(chǎn)質(zhì)量所造成的影響是十分巨大的[2]。而在長時間的研究過程中發(fā)現(xiàn)，在高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置的改進(jìn)中，可以優(yōu)先考慮使用封裝式的頂部加熱保溫蓋板。針對于此，必須積極開展高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置的改進(jìn)工作。

1 煙片復(fù)烤工藝中的傳統(tǒng)頂部加熱裝置

從當(dāng)前煙草企業(yè)所使用的煙片復(fù)烤設(shè)備來看，均選擇在回潮段保溫頂蓋板的下方部位設(shè)置頂部加熱裝置，實(shí)際可以取得很好的應(yīng)用效果。具體來說，在頂部加熱裝置的支持下，頂蓋板下部的表面溫度可以得到有效的提升，物料上方頂蓋板出現(xiàn)水珠的風(fēng)險可以大大降低，這對于防止煙片表面形成水漬煙有十分大的裨益，非常值得推廣應(yīng)用。

所使用的傳統(tǒng)頂部加熱裝置非常依賴于頂部加熱管作用的發(fā)揮，是通過在殼體的筒體部分均勻分布加熱管和徑向交錯設(shè)置的折流板，及在加熱管底部設(shè)置的布汽器構(gòu)成的.它可使過熱蒸汽在折流板的作用下在裝置內(nèi)繞行，加大了高溫蒸汽在殼體內(nèi)的滯留時間，使得鍋爐的高溫蒸汽能夠與殼體內(nèi)的加熱管充分接觸，均勻受熱，頂部加熱管內(nèi)部可以有飽和蒸汽送入，蒸汽壓力通常可以達(dá)到5-8bar，在蒸汽加熱的作用下加熱管的溫度可以達(dá)到140-174℃，并且加熱管可以向四周進(jìn)行輻射，做到對流傳熱。另外，設(shè)備頂蓋板可以吸收較多的熱量，溫度也可以隨之而升高，會高于加濕空氣的露點(diǎn)溫度，此時頂蓋板不會出現(xiàn)凝露。需要特別注意的一點(diǎn)是，為了最為有效的避免結(jié)露問題的出現(xiàn)，要考慮在煙片復(fù)烤設(shè)備頂蓋板去使用帶夾層，并要結(jié)合實(shí)際需求去填充保濕棉，相信可以最大限度的減少熱量損失。除此之外，為了最大限度減少加熱盲區(qū)，要考慮將加熱管排布的更密。

在長期的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)頂部加熱裝置在煙片復(fù)烤工藝中雖然可以取得較好的成效，但所存在的局限也是較多的。具體來說，在傳統(tǒng)頂部加熱裝置的運(yùn)用過程中，因?yàn)闊熎瑥?fù)烤設(shè)備的加熱管需要外露在對流的濕空氣中，因而會導(dǎo)致加熱管的熱量會散發(fā)的更快，大約有80%的熱量會被對流的空氣所帶走，且因?yàn)轫斏w板所吸收的熱量是非常有限的，所以頂蓋板溫度無法借助加熱管表面散發(fā)的熱量來得以提升。更為不利的一點(diǎn)是，加熱管因?yàn)闊o法徹底有效的覆蓋所需要加熱的頂蓋板，所以會不可避免的導(dǎo)致接近加熱管的部位溫度高，而遠(yuǎn)離加熱管的部位溫度會較低。針對這一問題，必須從多個方面去提升加熱效率，一些煙草加工企業(yè)甚至使用了紫銅管加工加熱管來提升煙片復(fù)烤設(shè)備的性能。但總的來說，在較高蒸汽壓力、加熱管更加密集布置的條件下，加熱管會受到輻射不均勻、環(huán)境溫度偏低、對流盲區(qū)這些因素的影響，導(dǎo)致無法均勻加熱整個頂蓋板，情況嚴(yán)重時便會導(dǎo)致水珠飄落到煙片的表面，所形成的水漬煙對煙草產(chǎn)品的品質(zhì)有很大的影響[3]。

2 高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置的改進(jìn)與應(yīng)用

可以說，煙片復(fù)烤設(shè)備所使用的傳統(tǒng)頂部加熱裝置在應(yīng)用過程中是存在著較多不足的，如何有效抑制水漬煙的形成是必須解決的重點(diǎn)問題。從當(dāng)前行業(yè)內(nèi)對高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置的改進(jìn)研究來看，改進(jìn)時需要從多個方面來著手，并且要借助一些新型技術(shù)的優(yōu)勢，以求更好的去優(yōu)化結(jié)構(gòu)，有效解決水漬煙這一問題。總的來說，在當(dāng)前高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置的改進(jìn)中，主要是從三個方面來著手的，一是在加熱管的上方去增加接水擋板，二是結(jié)合實(shí)際情況去增加加熱管的覆蓋率，三是優(yōu)化頂部加熱方式，極力促使頂部加熱方式可以實(shí)現(xiàn)均勻加熱與減少熱量損失。通過嚴(yán)格執(zhí)行這三方面的操作，能夠很好的應(yīng)對煙片復(fù)烤加工過程的一些不利情況，但總的來說，第一種方式與第二種方式在實(shí)驗(yàn)過程中均存在較大的局限性，無法得到廣泛性的應(yīng)用。同時必須明確一點(diǎn)，煙片復(fù)烤加工有著精密性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，采取多種措施去解決煙片復(fù)烤設(shè)備回潮段頂部冷凝水問題時，務(wù)必確保這些措施可以應(yīng)用得當(dāng)，以求實(shí)現(xiàn)最佳的效果。

3 加熱管上方增加接水擋板

加熱管的上方去增加接水擋板這一方式是應(yīng)對高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置不利問題的早期猜想與實(shí)踐，但無法取得最佳的成效。具體來說，需要在加熱管的上方增加接水擋板，始終確保接水擋板可以緊緊貼著加熱管，此時接水擋板可以很好的承受住頂板所形成的冷凝水滴，且接水擋板處于加熱狀態(tài)時，上方所形成的水滴可以很有效的便蒸發(fā)[4]。在長時間的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，在加熱管上方增加接水擋板會引發(fā)較為嚴(yán)重性的水漬煙問題，因而這一種改進(jìn)措施是不可行的。之所以會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的水漬煙問題，分析原因主要有以下四個方面：

①在使用接水擋板時，熱量管的熱量會一定程度上被阻礙，無法有效向頂蓋板輻射，對流傳遞也無法形成，此時會形成較多的冷凝水滴。②在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，接水擋板與加熱管之間不具有良好的傳熱能力，接手擋板的溫度不高，無法滿足實(shí)際需求，這導(dǎo)致?lián)醢迳纤纬傻乃螣o法及時有效的被蒸發(fā)。③將接水擋板緊貼在加熱管的上方時，兩者會形成一個較小的空間，在這樣的一種狹小空間中勢必會導(dǎo)致空氣無法通暢流動。具體來說，當(dāng)接水擋板蒸發(fā)水分后會凝結(jié)在頂蓋板上，繼而形成水滴，水滴會滴落至接水擋板上，而后循環(huán)性的出現(xiàn)蒸發(fā)與滴落，水分子在一次次的循環(huán)過程中，勢必會形成更為嚴(yán)重的水漬煙問題[5]。④目前所使用的接水擋板是不平整的，且存在著接縫，這導(dǎo)致水滴很容易便匯聚在接水擋板的低洼部位，在接縫部位可以直接發(fā)生滴漏問題，下方的煙片會因此而受到影響，最終形成水漬煙。

總的來說，在加熱管的上方去增加接水擋板這一措施是無法適用的，無法推廣應(yīng)用。

4 增加加熱管的覆蓋率

增加加熱管的覆蓋率這一做法也是早期所確立的思路，雖然操作起來較為簡單，但所取得的效果是有限的，且會引發(fā)一些新的問題，會形成水漬煙。具體來說，技術(shù)人員需要重點(diǎn)去改進(jìn)結(jié)構(gòu)，重新去布置加熱管的排布方式，可以通過兩種改進(jìn)方案來加以驗(yàn)證。在第一種改進(jìn)措施中，可以考慮將加熱管的管距由之前的210mm調(diào)整為160mm，同時需要在一些局部的特殊位置開展加密排布。在研究過程中發(fā)現(xiàn)，頂部下表面處的加熱管行程長度發(fā)生了較大的變化，由之前的41.44m變化成了58.07m。因此可以說，這一種改進(jìn)方案雖然可取得了一定的成效，但局部位置依然會形成水珠，水漬煙的問題無法得到有效的解決。

在第二次的改進(jìn)研究中，可以考慮去進(jìn)一步調(diào)整加熱管管距，將之前的160mm調(diào)整為100mm，同時在局部位置上做好加密排布工作。在最后的研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，在長度為2.1m時，加熱管往返行程所發(fā)生的變化是較大的，能夠由之前的58.07增加至94.02m。可以看出，第二次改進(jìn)研究方案取得了較好的成效，局部位置形成水珠的風(fēng)險可以得到很好的控制，不會因?yàn)樗轱h落而引發(fā)煙片質(zhì)量問題，但因?yàn)樗轱h落無法得到杜絕，所以取得的效果依然不能稱之為最佳。針對這一問題，若是考慮進(jìn)一步去縮小加熱管的管距，雖然可能會取得更好的成效，但會同時引發(fā)一些不利問題，比如加工成本會升高、可靠性會降低。除此之外，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，很容易出現(xiàn)回潮段溫度控制能力不足的問題，物料溫度也會隨之升高，導(dǎo)致物料溫度偏高這一不良影響。

因此可以說，增加加熱管的覆蓋率雖然可以取得較好的成效，但實(shí)際操作過程中所引發(fā)的問題也是較多的，并無法得到廣泛性的推廣應(yīng)用。

5 優(yōu)化頂部加熱方式

在頂部加熱方式優(yōu)化這一做法中，最根本的要求便是促使頂部加熱可以均勻加熱和減小熱量損失。具體來說，優(yōu)化頂部加熱方式與生活中的地暖應(yīng)用有著較大的相似性，在雙側(cè)交替進(jìn)風(fēng)煙片回潮加濕設(shè)備中，要求技術(shù)人員在頂蓋板中封裝頂部加熱管，以此來最大限度減少因?yàn)閷α魉鶎?dǎo)致的熱量損失，更好的去提升加熱的均勻性，防止出現(xiàn)加熱盲區(qū)。在實(shí)際的操作過程中，會將加熱管封裝在一個特定的環(huán)境中，存在于下面板和上層保溫層之間，當(dāng)加熱管散發(fā)熱量時，熱量會被限制在一個封閉性的空腔內(nèi)部。因?yàn)榭涨粌?nèi)部和外界不會發(fā)生空氣對流，所以損失的熱量會較少，很容易便可以完成內(nèi)部升溫的任務(wù)。另外，加熱管所散發(fā)出的熱量會集中到一個封閉腔中，封閉腔的內(nèi)部溫度是比較均勻的，腔體會將熱量傳遞至下面板，此時下面板的溫度會很快便上升，加熱也是均勻的。除此之外，熱量會向上傳遞，繼而傳遞至上層保溫層，上層保溫層阻礙熱量向上傳遞。總的來說，這一種頂部加熱結(jié)構(gòu)巧妙的控制和避免了保溫頂蓋板下方結(jié)露問題，可以非常有效的來抑制水漬煙問題的發(fā)生，對保證和提升煙片質(zhì)量有十分大的裨益。總的來說，這一種改進(jìn)后的頂部加熱方式有著非常多的顯著優(yōu)勢，集中體現(xiàn)在以下五個方面：

①可以有效降低無效的加熱損失，下面板可以成為加熱的目標(biāo)區(qū)，針對性更強(qiáng)。②在一種封閉的環(huán)境中實(shí)施加熱時，可以有效避免對流空氣帶走更多的加熱熱量。③在封閉狀態(tài)下，頂部加熱的溫度是較為均勻的，且下面板的加熱均勻性也是較好的。④當(dāng)蒸汽壓力處于1.5-2.0har時，下面板可以不結(jié)露，同時可以實(shí)現(xiàn)均勻加熱的目的。當(dāng)下面板的表面溫度不高時，能夠?qū)够爻倍螠囟人纬傻挠绊懯禽^小的，且可以同時降低熱量損耗。⑤所使用的下面板是一個整體平面，可以很好的避免外露加熱管，掛料積灰的風(fēng)險可以大大降低。

總的來說，頂部加熱方式優(yōu)化這一改進(jìn)方案的應(yīng)用效果是值得肯定的，可以滿足煙片復(fù)烤加工的諸多需求，有效抑制了水漬煙的產(chǎn)生，是當(dāng)前一種值得推廣和應(yīng)用的方法。

6 結(jié)語

高溫高濕環(huán)境頂部防冷凝水裝置的改進(jìn)是較為復(fù)雜和專業(yè)的，必須結(jié)合實(shí)際情況去不斷改進(jìn)，采取多種措施去解決煙片復(fù)烤設(shè)備回潮段頂部冷凝水的問題。在本次的研究分析中，發(fā)現(xiàn)在加熱管的上方去增加接水擋板、增加加熱管的覆蓋率這兩種方式雖然可以取得一定的成效，但引發(fā)的問題是較難解決的，而優(yōu)化頂部加熱方式的優(yōu)勢顯著，且實(shí)際操作較為簡單，是當(dāng)前解決煙片復(fù)烤設(shè)備回潮段頂部冷凝水問題的最佳方式，值得推廣應(yīng)用。