卷烟厂真空机组水洗除尘器的研制与应用

高宪君

（河南中烟工业公司黄金叶生产制造中心，河南郑州 450000）

1 真空系统工艺流程

真空系统真空负压气的生产过程如下：真空泵开启→卷包车间管道空气→旋风除尘器（通过滤芯对空气进行过滤、除尘、净化）→缓冲罐（稳压）→真空泵水环压缩腔体（空气压缩）→气水分离器（对气中的水分离）→排入大气（图1）。

图1 真空系统工艺流程

在泵体连续运转过程中，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，做功产生大量的热能，作为工作液的水会被不断加热升温。由热力学理论可知，当水的温度达到其对应压力下的饱和温度时就会被汽化，水环密封性能下降，抽吸能力下降，进而导致效率降低甚至无法工作。为了限制工作液温度过高，通过列管式换热器，将工作液与冷却液进行热量交换，使工作液温度保持在合理的范围之内。

2 存在的问题及分析

2.1 除尘效果差

从2019 年5 月11 日各真空机组实际测量数据可知，主要存在的问题是列管式换热器换热效果差（表1）。

从表1 可以看出，工作液进、出口温差不足4 ℃，冷却液进、出口温差始终不足2 ℃。分析原因，因为除尘效果差，导致从卷包车间吸取过来的粉尘、烟土等颗粒物混入工作液之中，造成列管式换热器的内列管严重污染，造成换热器的效率严重下降。

表1 各真空机组列管换热器工作液和冷却液温度 ℃

列管式换热器结构分为管程和壳程，管程流动着冷却液，壳程里流动着工作液。为了避免列管式换热器的污染，每月至少需要对列管换热器解体、用高压水枪进行清洗、冲刷两次，这成了维修工又累又脏的常态化工作。

2.2 除尘器滤芯更换困难

此旋风除尘器型号HKNP-180，除尘器内部装设有20 个滤芯，型号HPNP-80,靠滤芯过滤达到除尘的目的。当滤芯使用3 个月后，就需要对滤芯进行清吹与更换，但是，由于此旋风除尘器只在底部开设了除灰口，同时也是维修手孔，每次更换滤芯靠一只手摸索施工、难度很大，更换完20 根滤芯至少需要5 h。

以上存在的问题，归根到底都是由于旋风除尘器工作性能不佳所致，基于此，又考虑到卷包车间被真空泵抽回的空气含尘量较大，自行设计加工水洗除尘器，替换掉原来的旋风除尘器，使得空气进入真空泵之前将粉尘滤除、及时排放，以维持真空泵的效率。

3 水洗除尘器的设计

相关部件技术要求及作用主要有以下4 个方面。

（1）箱体：采用长方体结构，尺寸1500 mm×1500 mm×2950 mm，材料：8 mm 的不锈钢板，箱体内部加装不锈钢加强筋。箱体支架采用10#槽钢。

（2）冲孔板：采用不锈钢材料，孔径8 mm、板材厚5 mm，孔的数量应满足通透面积为进气管面积的3～5 倍。在进行除尘时，在空气通过进气管进入到水中时会产生较大的气泡，气泡中包裹着部分灰尘，气泡在上升到水面时破裂，仍会使灰尘进入到软化水的上方。另一方面，较大的气泡不断上升到水面，会引起水的剧烈翻腾，这又会导致水的流失加剧。基于以上考虑，设计冲孔板起稳水作用，当气泡经过冲孔板上的小孔时，被分割成较小的气泡，这一方面能增大气体与软化水的接触面积，使更多的灰尘滞留在水中；另一方面能减小软化水的翻腾和流失。

（3）挡水板：采用PVC 材料加工而成，为多层波浪结构、倾斜设置，波峰的顶部和波谷的底部均设有挡片，当空气经过两板层的波谷处或波峰处时，气流就需要改变方向。经过水洗的气体中，含有较多的小液滴，这些小液滴能随着空气一同流入出水管，该挡水板的作用就是有效阻挡气中的小水珠、减小气体含水率，减少除尘器水的消耗量。

（4）通过磁翻板液位计和补水电动阀的控制，保持进气管上方50～100 mm 的液面高度，尽可能减小压差损失。因为液面太低会破空、达不到除尘的效果，而液面太高会造成压力损失太大、达不到合适的工艺压力要求，所以在使用过程中应保持除尘器前后的压差在300 Pa 左右（图2）。

图2 水洗除尘器设计加工图

4 成效

4.1 运行效果

用水洗除尘器替代原来的旋风除尘器，仔细对水洗除尘器的液位进行调试，并注意观察除尘器所带来的压差损失，发现磁翻板液位计显示在48 cm 时，运行效果最佳。从2019 年7 月3日投入运行以来，真空机组保供完全正常。

2019 年9 月6 日通过用红外热像仪对1#～3#真空泵的列管换热器进行拍照，图像显示工作液上层与下层温差达5 ℃，换热效果明显（图3、图4）。

图3 1#～3#真空泵列管换热器可见光图

图4 1#～3#真空泵列管换热器端部红外热像图

4.2 明显降低维修工的劳动强度

原来使用旋风除尘器：①需要每月对其内部的滤芯进行清吹、保养，每年需要更换滤芯至少两次，每次对滤芯的保养或更换，由于空间上操作的不便，耗时耗力；②需要每月至少两次对列管换热器解体、用高压水枪进行清洗、冲刷，既脏又累。

成功研制水洗除尘器，替代了原来的旋风除尘器，每周只需要打开水洗除尘器底部的排污阀进行排污即可，一般不需要对列管换热器进行清洗和冲刷，明显降低了维修工的劳动强度。

4.3 经济价值

改造之后，省去了每年需更换旋风除尘器滤芯两次以上的维保过程，每次更换20 根滤芯，每根单价3979 元，每年至少节约维修费3979×20×2=15.916 万元。