薄板烘丝机蒸汽冷凝水回收系统的优化改进研究

彭斌，盛小文，陈加坤，刘银初，吴松涛

（江西中烟有限责任公司井冈山卷烟厂，江西 吉安 343000）

薄板烘丝机是卷烟制丝加工的重要设备，主要采用热传导和热对流两种方式对来料烟丝进行干燥脱水，使之达到成品烟丝工艺设定的含水率。薄板烘丝机使用蒸汽加热筒壁和形成工艺热风，工作过程中会产生大量的蒸汽冷凝水，必须及时排放，否则，会降低薄板烘丝机换热效率，甚至引发水锤而损坏设备。为了最大限度地利用冷凝水的热量，有效节能降耗，我厂针对车间现有的两台薄板烘丝机均设有蒸汽冷凝水回收系统，用于将薄板烘丝机排放的冷凝水回收至锅炉房再利用。因此，维护好蒸汽冷凝水回收系统对薄板烘丝机冷凝水的正常排放，进而保障设备性能至关重要。

1 问题分析

1.1 工作原理

改进前薄板烘丝机烘丝机蒸汽冷凝水回收系统主要由冷凝水回收罐、液位传感器、回收泵（离心泵）及相应的管路等组成，如图1所示。冷凝水回收罐收集来自薄板烘丝机旋转接头及热交换器中流出的高温冷凝水，回收罐内安装有检测高低液位的传感器，当回收罐内冷凝水达到高液位后，高液位检测传感器将产生液位超高信号，PLC控制器根据该信号控制回收泵启动将冷凝水输送回锅炉房回收利用，直到回收罐内液位重新低于低液位后停止回收泵。

图1 改进前薄板烘丝机蒸汽冷凝水回收系统示意图

1.2 存在问题

在日常实际生产过程中，尤其是首批生产时，经常出现回收罐水位超高后，回收泵启动运行，但是，冷凝水回收罐液位不会下降反而不断上升的故障表现。通过排查分析，发现冷凝水回收罐至回收泵间的管路并无阻塞和泄漏，且回收泵在机械上和电气上也无故障，造成该现象的原因很可能是回收泵在泵送高温冷凝水时发生了“气蚀”现象，使泵内积存了空气。实际处理该故障的方法也验证了这一推测。当该故障发生时，维修人员首先打开直排截止阀将回收罐中的冷凝水排入地下，使泵停止工作后关闭直排阀，然后卸去泵顶部注水口的丝堵，往泵内注满水后重新安装丝堵，最后等待泵重新启动，打开泵顶部的排气阀适当排气后关闭排气阀，冷凝水回收泵即可恢复正常。现有薄板烘丝机蒸汽冷凝水回收系统存在以下问题。

（1）上位机缺乏对冷凝水位超高的醒目的监控报警提示，现场人员不能及时发现冷凝水回收异常，导致薄板烘丝机饱和蒸汽输送管道内及热交换器内存留大量冷凝水不能及时排空，继而导致生产阶段筒壁温度及热风波动较大，影响了烘丝工艺质量的稳定性。

（2）由于该故障出现频次较高，现有的处理方法较为烦琐，而且由于作业空间的局限性，处理过程中容易被高温蒸汽管路烫伤，不仅增加了人员劳动强度，还存在一定的安全隐患。

（3）蒸汽冷凝水回收异常会增加薄板烘丝机工作时的蒸汽消耗量，同时，为了不影响生产，在处理该故障的过程需要打开截止阀，将回收罐中接近饱和温度的冷凝水直排地下，造成一定的能源浪费，增加了生产成本。

2 改进方法

为了提高薄板烘丝机蒸汽冷凝水回收系统运行的稳定性，针对该系统目前存在的问题，结合实际情况对此进行了优化改进。

2.1 回收泵自动排气

现有冷凝水回收泵为格兰富士CR3型号的离心泵，为了解决回收泵在泵送高温冷凝水时因“气蚀”导致的抽空，在现有回收泵顶部的排气阀口上增设了一个斯派莎克AE30型号的自动排空阀，如图2所示。

图2 改进后薄板烘丝机蒸汽冷凝水回收系统示意图

2.2 冷凝水回收异常预警

由薄板烘丝机蒸汽冷凝水回收系统工作原理可知，生产过程中回收罐中冷凝水达到高液位的次数会比较多，因此现有回收罐冷凝水达到高液位后上位机监控画面显示“冷凝水位超高”的文本报警，并不能直接反映故障状态，而且对于不会时刻关注上位机监控画面的操作人员而言，也很难起到及时提醒的作用。为此，根据薄板烘丝机蒸汽冷凝水回收系统实际工作情况，在现有PLC和HMI的平台上设计并实现了冷凝水回收异常的预警功能：在PLC控制程序中利用采集的烘丝机工作状态信号和冷凝水高、低液位检测信号作逻辑判断，当烘丝机处于工作状态，高、低液位检测的开关信号均为1，且持续时间大于等于3min时，HMI将弹出“冷凝水位超限，请及时检查！”的报警窗口，同时触发电控柜上的警笛响起；当烘丝处于工作状态，高、低液位检测的开关信号均为0，且持续时间大于等于2min时，HMI将弹出“冷凝水位过低，请及时检查！”的报警窗口，同时触发电控柜上的警笛响起。只有预警条件不满足时或现场操作人员按下故障确认按钮，弹窗和警笛声才会消除。

3 改进效果

经过上述两方面的改造后，薄板烘丝机蒸汽冷凝水回收系统回收泵抽空的故障现象基本消除，同时，针对日常有其他方面原因（例如，检修期间将冷凝水回收管路上常开阀门关闭后遗忘打开）造成的冷凝水回收异常，预警功能及时有效地提醒、帮助现场操作人员发现问题，大大地降低了人员的劳动强度，提高了冷凝水回收系统运行的稳定性，减少了能源的浪费。