薄板烘丝机疏水及冷凝水回收系统的改进

文 杨华强 陈昶 湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂

薄板烘丝机疏水及冷凝水回收系统的改进

文/杨华强 陈昶 湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂

我厂薄板烘丝机生产过程中出现了出口含水率不稳定，不能满足标准偏差≤0.17%的要求，经过对蒸汽管路，疏水和冷凝水回收管路的检查和分析，发现疏水阀前产生汽锁，冷凝水回收管路布置不合理导致疏水不畅是出口含水率不稳定的主要原因，为此，采用破汽锁的浮球疏水阀，并优化疏水管路，让疏水系统正常工作，改进后，出口含水率的标准偏差合格，保证了产品质量，降低了生产成本。

1 存在的问题及原因分析

1.1 工作原理

我厂烘丝机滚筒薄板蒸汽经减压及薄膜调节阀调节后，通过旋转接头进入滚筒薄板，进入滚筒的蒸汽的压力、温度分别通过压力表，温度表测量，物料与薄板接触后，完成热交换的冷凝水通过旋转接头内管流入冷凝水管，经过浮球式疏水阀疏水后，进入开式冷凝水回收罐。回收罐内安装有高低位液位开关，控制热水泵将冷凝水输送回锅炉房回收利用。

1.2存在问题

出口含水率是烘丝机控制的主要指标。在控制系统中，出口含水率主要是通过改变滚筒内的蒸汽压力来调节的。当出口含水率反馈到控制系统时，根据工艺要求，来控制薄膜调节阀的开度，控制进入滚筒内的蒸汽的压力和流量，来控制出口含水率。在正常情况下，蒸汽压力越高，薄板温度也越高，系统的干燥能力越强。

我厂在日常生产过程中，烘丝机出口含水率不稳定，以某牌号1013批次为例，出口含水率虽然满足13±0.5%的技术要求，但σ=0.213，不能满足单批次出口含水率标准偏差σ≤0.17%的要求。

1.2 原因分析

影响烘丝机出口含水率的因素较多，如来料流量、来料含水率、供汽压力、滚筒转速、排潮风门开度、排潮除尘布袋状况、热风温度、热风风量、滚筒蒸汽压力等。通过对生产过程中采集的数据来分析，发现滚筒转速、排潮风门开度、热风风机频率、热风管道风门开度固定，来料流量、来料含水率、供汽压力、热风温度控制的精度好于技术要求，且其数据波动不具有周期性，除尘布袋也处于清洁状况，这些因素不是产生烘丝机出口含水率波动的主要因素。

分析滚筒蒸汽压力的过程数据发现，蒸汽压力的波动较大，且与烘丝机出口含水率波动有类似的周期性，由此可以判定滚筒疏水系统出现异常。

1.2.1 汽锁导致疏水不畅

在烘丝机预热时，疏水阀连续疏水，在进烟丝后，却间隔20min才能疏水一次。由于间歇疏水，冷凝水不能及时排出时，后续的蒸汽进入不了滚筒薄板，薄板温度会降低，系统的干燥能力下降，烘丝机进薄板蒸汽压力就会增高。当冷凝水集中排放后，相应的蒸汽压力就会降低，蒸汽压力不稳定，薄板温度就不稳定，烟丝出口含水率就不稳定，影响烟丝质量。由此可见冷凝水不能及时排出是烟丝出口含水率波动的主要原因。通过对疏水系统进行了检查，我们认为产生了蒸汽汽锁，冷凝水被疏水阀前的混杂的蒸汽堵住，是导致疏水不畅的主要原因。

初步分析烘丝机滚筒产生蒸汽汽锁的原因有以下两点：

(1) 预热的时间过长。由于没有冷负荷，在预热后期，蒸汽和薄板温度达到一致，就没有换热，如果此时疏水完毕，疏水阀前就没有冷凝水，而充满了蒸汽，开始生产后湿烟丝进入烘丝机，由于有了热交换，就产生了冷凝水，但由于疏水阀的“阻汽通水”的特性，冷凝水被疏水阀前的预热时产生的一小段蒸汽堵住，只有等这一段蒸汽冷凝成水后，疏水阀才能启动工作。

(2) 换热器中，疏水阀的最佳安装工况是连续换热盘管沿蒸汽流动方向逐次下降，疏水阀在最低点，这样冷凝水能够顺利的到达疏水阀。烘丝机薄板可看作旋转的板式换热器，板内是连续蒸汽盘管。在烘丝机薄板中，连续盘管不是沿蒸汽流动方向逐次下降的，而且热交换板是旋转的，部分冷凝水需要有一个提升的过程进到滚筒中心的旋转接头，然后再下降到疏水阀，不是疏水阀的最佳安装工况，所以有蒸汽混杂在冷凝水中，产生汽锁。

1.2.2 疏水阀后管路设计不合理导致疏水不畅

我厂烘丝机是已使用10年，为老式的冷凝水罐，接口较少，热风散热器冷凝水和薄板冷凝水进入同一根凝结水回收总管，总管管径也较小。热风散热器使用的蒸汽压力为0.6 MPa，冷凝水背压为0.25 MPa（实测），薄板使用的蒸汽压力为0.2 MPa，冷凝水背压为0.07 MPa（实测）。热风换热器冷凝水的背压比薄板冷凝水的背压大，背压压差达到了0.18MPa，因为冷凝水的背压相差太大而它们却进入同一根凝结水回收管，如果两者同时排放冷凝水时，背压大的冷凝水会堵塞、干扰背压小的冷凝水排水，使其疏水不畅，从而影响背压小的换热系统的温度和压力，最后影响生产。而且一旦热风散热器疏水阀漏汽，会直接影响薄板冷凝水的排放。

2 改进方案

为了不影响生产，让烟丝含水率达到质量要求，以前采用的方法是打开疏水阀的旁通截止阀，及时排放冷凝水。此时疏水阀就失去了作用，截止阀由于无法精确控制其开度，且不具有阻汽通水的功能，所以大量蒸汽也与冷凝水一起被排放到大气环境中，浪费了能源，影响了环境，还增加了生产成本，同时人为手动操作加大了操作的繁琐性，影响产品质量。经研究，我们决定采用两种方案对其进行改进。

2.1 采用破汽锁的浮球疏水阀

破汽锁的浮球疏水阀实质是疏水阀内置一个针形阀或并联一个针形阀，将形成汽锁的蒸汽排放到下游，由于针形阀口径、流量很小，且可比较精确地调整其开度，通过在生产中摸索找到一个准确的开度，能够及时将形成汽锁的蒸汽排出，不会浪费蒸汽，不会影响疏水阀的阻汽通水的功能，保证疏水阀及时排放冷凝水。通过试验，使用加装旁通针形阀的浮球疏水阀以加大排放汽锁蒸汽的量，保证疏水的及时通畅。

2.2 优化疏水管路

将热风热交换器进冷凝水罐的管线与薄板冷凝水进罐的管线分开，各自单独进罐，避免了对滚筒薄板冷凝水排放的干扰。

表1

3 改进效果

通过质量管理系统采集的部分数据制成表1可见，薄板烘丝机疏水及冷凝水回收系统经过以上两方面的改造以后，出口含水率的标准偏差得到了很大的提高，保证了产品质量。蒸汽得到充分的利用，减少了能源的浪费以及对环境的影响，符合集约化生产的要求和节能减排的发展趋势。