烟草制丝异味处理系统除雾器结构的改进与优化

方瑞萍 张兴礼 张 程 普云伟 肖智斌

（红云红河烟草（集团）有限责任公司会泽卷烟厂，云南 曲靖 654200）

0 引言

在烟草加工过程中，制丝线回潮、加料、加香等工序会产生大量气体，这部分气体含有少量粉尘、烟焦油和大量刺激性异味气体，且温度较高、湿度较大，如直接进行排放，会造成空气污染，并对工厂周围居民的生活造成不良影响，因此烟草制丝生产中的排潮气体需集中收集并经过异味处理系统处理后达到环保排放要求才能排放。由于排潮气体成分的复杂性及腐蚀性，而且温度较高、湿度较大，极易黏附在异味处理系统设备内部并造成设备腐蚀，因此，需要在异味处理工序前对含杂质的气体进行净化预处理。目前常用于烟草废气异味处理的方式有化学药液吸收法、生物法、离子猫技术、低温等离子技术及光催化氧化法等，这些方法原理不同，处理效果也不同[1]。

1 异味处理系统概况

目前大多卷烟厂采用低温等离子反应器对异味气体进行分解，利用高频高压静电特殊脉冲放电产生高密度高能活性离子与臭气接触，打开臭气分子化学键，氧化分解成二氧化碳和水，进而达到净化恶臭气体的目的。该方法处理设备体积相对较小，自重轻，安装简单，适用于布置紧凑的狭小场合。由于低温等离子反应器内部会发生自由基反应，因此工作条件要求较高，烟草制丝过程中产生的尾气必须经过预处理，在用的预处理设备大多采用除雾器。

姚冬等人[2-3]研究出了一种降温除湿箱，安装在异味处理系统前端，箱内依次安装降焦油模块、波纹折流板、冷凝器和丝网除雾器。通过各模块以后，排潮气体中的粉尘、烟焦油被过滤，其温度和湿度也大幅降低，为异味处理系统创造了良好的工作条件。这种方法可以作为借鉴，但其结构复杂，成本较高。王燕庆[4]的文章介绍了北京卷烟厂采用的水洗与活性炭吸附处理技术，废气经过喷淋塔除去夹杂的粉尘，通过冷水/废气的热交换使废气的温度降低，然后废气经过主风机进入除味器，利用活性炭纤维吸附异味气体分子，净化后的气体经过排潮并排入大气。但活性炭吸附法在使用初期效果明显，随着使用时间的推移，活性炭吸附效果明显下降，需要再次投资更换活性炭。庄田等人[5]将多级化学洗涤器与光氢离子氧化技术连用，能充分除去制丝工艺产生的杂质及异味，但是采用多级化学洗涤剂容易造成二次污染。

无论采用哪种预处理设备，都需要满足除杂效果好、清洁维护方便、经济性好等要求。该研究对异味处理系统前端除雾器的结构进行了改进与优化，以提高除杂效果，有望为行业内其他卷烟厂或设备制造厂家提供借鉴和启发。

2 现有除雾器的结构及缺点

烟草生产企业在用（包括烟草生产设备制造企业在制、销售）的异味处理系统除雾器是由不锈钢网面环绕形成的，具有一定厚度的圆柱形网状结构（俗称“卷筒纸”结构），如图1所示。

图1 改进前除雾器实物图

制丝线生产过程中产生的含有一定水分和杂质的废气经过收集由排潮除异味处理系统集中处理，除雾器的作用就是将废气中的水汽和杂质过滤除去。制丝线生产过程中产生的尾气通过除雾器后，水汽和杂质被过滤并黏附于除雾器的网状结构上，过滤后的气体进入低温等离子反应器进行恶臭气体分子的无害化处理，异味处理系统的结构原理如图2所示。

图2 异味处理系统原理图

经过除雾器预处理的气体通过进风口进入异味处理机。为保证除雾器的除杂效果，使用一段时间后需要对网状结构进行清洁。但该除雾器是由不锈钢网面环绕形成，由于设备结构上的缺陷，内圈和外圈均是多点焊接于顶板和底板，因此在有限空间内，除雾器的“卷筒纸”结构拆卸、安装十分困难。多层圆柱形网状结构是一个整体，拆卸、安装容易对不锈钢网造成一定的机械破坏，所以在以往的清洗过程中，常常不拆卸，而是采用“除垢剂浸泡-高压水枪冲洗”的方式进行清洁，先用除垢剂浸泡3天~5天，再用高压水枪冲洗。清洗情况统计见表1。

表1 除雾器清洗情况统计

根据除雾器清洗情况统计，浸泡时间长，则耗水量少，浸泡时间短，则耗水量多，难以达到设备清洁高效和节能降耗的双重要求。由于整个过程在原位置进行，不仅耗费时间，还往往清洗不干净，进而导致废气中的部分水汽和杂质进入等离子反应器，一方面污染、腐蚀设备，甚至造成电气设备短路，另一方面影响恶臭气体分子分解的效果，具有环境污染的风险。因此该研究对异味处理系统除雾器的结构进行了改进，以解决除雾器拆装困难、清洁效果不佳等问题。

3 新型除雾器的结构及原理

基于原结构的缺陷，综合考虑改进后的效果、经济效益、改进难易程度等，该研究设计了一种新型的除雾器，其整体结构如图3所示。

图3 新型除雾器结构示意图

该结构由顶板、内侧保持架、外侧吊杆、网状滤块、底板、锁扣组成。滤芯沿径向方向布置在内侧保持架和外侧吊杆之间。且滤芯包括多个呈圆环形的网状滤块，其结构如图4所示。多个网状滤块环绕内侧保持架，并沿内侧保持架向上层层堆叠布置，形成多层过滤系统，方便拆卸和清洗更换。

图4 新型除雾器网状滤块结构示意图

该结构设置了上端面的顶板和下端面的底板，底板设置活动锁扣，便于拆卸，其结构如图5所示。内侧保持架和外侧吊杆的顶部分别与顶板之间焊接固定连接。内侧保持架的底部焊接固定连接有连接环，外侧吊杆的底部与底板之间通过卡扣连接固定，方便拆卸和日常维护。

图5 新型除雾器底板结构示意图

内侧保持架、外侧吊杆与顶板的焊接过程严格按照金属材料焊接成型作业的要求进行，选择合适的焊接电流、焊接弧度和焊接角度，避免焊接人员的不正确处理或其他原因导致金属制品产生冷裂纹或在熔化结晶过程中产生热裂纹，进而影响材料的使用寿命。网状滤块层层叠放时，网孔错位摆放，以便提高除杂效果。

该研究将除雾器的“卷筒纸”结构改为“多层网状滤芯重叠”结构，尺寸相同的多层网状滤芯重叠起来形成具有一定厚度的叠层，内圈和外圈由网状式改为吊杆式，简化了设备结构。需要清洁过滤网时，把锁扣打开，取下底板，即可将重叠的网状滤芯从上至下逐层取出，便于对除雾器结构进行彻底清洁。

该研究根据实际需要，设计了一种外径为600mm、内径为250mm、单层高度为65mm的不锈钢网状滤块，除雾器总体高度为1350mm，包括20层不锈钢网状滤块，内侧吊杆和外侧吊杆分别为4根。经过一年多的实际应用效果检测，每季度对除雾器的滤芯网状结构进行一次清洗，仅需用除垢剂浸泡2h，再用水冲洗即可清洗干净，清洗时长大大缩短，除垢效果大大增加，且其力学性能没有发生明显变化，屈服强度为210N/mm2，抗拉强度为530N/mm2，表面未出现锈蚀痕迹。

4 效果检验

该研究将环绕式不锈钢网改为网状滤芯层叠式，将网状的内圈和外圈改为吊杆式，将内侧保持架、外侧吊杆与顶板固定连接，改为外侧吊杆与底板的锁扣钩挂式连接。其结构简单，拆卸、安装方便，易于实现，便于维护，多层网状滤芯取出容易，便于彻底清洁。该文对新型除雾器的清洁保养情况进行了统计，结果见表2。

表2 新型除雾器的清洁保养情况统计

根据统计，新型除雾器拆卸、安装分别仅需10min、15min，且浸泡时长比之前大大缩短，如图6所示，耗水量也较之前减少，如图7所示，不仅提高了清洁效率，也节约了水资源。

图6 除雾器浸泡长统计

图7 清洗除雾器耗水量

打开低温等离子反应器箱体，箱体内没有出现异常现象。对异味处理系统外排气体进行检测，结果见表3。各项指标均符合环保要求，说明该研究设计的除雾器除杂效果好，符合生产及环保的要求。

表3 异味处理系统外排气体颗粒物检测结果

该设计解决了原除雾器拆卸、安装困难，清洗不彻底等问题，保证了除雾器的过滤效果，避免了废气中的水汽和杂质影响低温等离子反应器的性能，确保了异味处理系统的安全、高效运行。经过验证，该种结构的除雾器效果良好，且该结构也得到了国家专利局的认可[6]，具有实用创新性，可为其他卷烟生产厂和设备制造厂家提供借鉴和启发。

5 结语

环境保护日益成为社会关注的焦点，各工业企业正逐步对生产过程中产生的废气进行重点治理，以实现生产废气达标排放。卷烟生产过程中产生的废气排放量大、危害性强，提高异味处理设备的性能是日常设备检维修关注的重点。该研究从除雾器的结构改进出发，降低设备的清洗难度，确保设备性能，提升异味处理效果，该种结构具有较好的市场应用前景。