打叶复烤重点工序蒸汽节能技术的研究应用

摘 要：【目的】以天昌国际烟草有限公司宝丰复烤厂为例，对该企业的打叶复烤生产过程中存在的蒸汽能耗偏高问题进行研究。【方法】根据该企业重点工序蒸汽能耗的运行现状，分析蒸汽能耗偏高的原因，采用汽机联合式抽真空技术、旋风除杂技术及冷凝水回路增压技术对真空回潮、热风润叶及片烟复烤等工序的主要设备进行升级改造。【结果】研究应用结果表明，在真空回潮工序中使用汽机联合抽真空系统，能使单批次真空回潮过程蒸汽消耗量下降49.21%；在热风润叶工序中使用旋风除杂技术，能使润叶机每小时蒸汽消耗量下降24%；在片烟复烤工序使用冷凝水回路增压技术，能使片烟复烤机每小时蒸汽消耗量下降10.4%。应用该技术后，宝丰复烤厂2023年烟季每吨烟蒸汽能耗与2021年烟季相比下降32.7%左右，累计节约成本200余万元。【结论】该研究成果对打叶复烤企业缩减生产成本、提升盈利水平、增强企业竞争力具有一定的指导意义。

关键词：打叶复烤；蒸汽能耗；真空回潮；片烟复烤；冷凝水增压回路

中图分类号：TS43 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2024）21-0027-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.21.006

Research and Application of Steam Energy Saving Technology in Key Processes of Leaf Threshing and Redrying

LIU Yang1，2 TIAN Zhanjun1 LI Yanzhou1 JIN Meisheng1 HAO Yongxing2，3

（1.Tianchang International Tobacco Co.， Ltd.， Xuchang 461000， China;

2.North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou 450045， China;

3.Henan Digital Intelligent Equipment Engineering Research Center， Zhengzhou 450064， China）

Abstract： [Purposes] This article takes Tianchang International Tobacco Co.， Ltd. Baofeng Redrying Factory as an example to study the problem of high steam energy consumption during the threshing and redrying production process of the enterprise. [Methods] Based on the current operating status of steam energy consumption in the key processes of the enterprise， the reasons for the high steam energy consumption were analyzed. The main equipment in the processes of vacuum rehydration， hot air moistening and lamina redrying were upgraded and renovated using steam turbine combined vacuum technology， cyclone impurity removal technology， and condensate water circuit pressurization technology. [Findings] The research application results show that using a steam turbine combined with a vacuum pumping system in the vacuum rehydration process can reduce the steam consumption of a single batch of vacuum rehydration process by 49.21%; in the hot air moistening process， the use of cyclone impurity removal technology can reduce the steam consumption per hour of the moistening machine by 24%; the use of condensate water circuit pressureization technology in the tobacco re roasting process can reduce the hourly steam consumption of the lamina redrying machine by 10.4%. Ultimately， the steam energy consumption per ton of tobacco in the 2023 tobacco season at Baofeng Redrying Plant decreased by about 32.7% compared to the 2021 tobacco season， saving more than 2 million yuan in cumulative costs. [Conclusions] The research results have certain practical value for reducing production costs， improving profitability， and enhancing competitiveness of threshing and redrying enterprises.

Keywords： threshing and redrying; steam energy consumption; vacuum rehydration; lamina redrying; condensed water boosting circuit

0 引言

打叶复烤是通过真空回潮、润叶、打叶去梗以及复烤等工序，将烟叶转化为工业生产原料［1］。作为卷烟生产的第一个环节，打叶复烤是一个高能耗环节，蒸汽能耗约占打叶复烤总能耗的75%左右。随着烟草行业改革的不断深化，打叶复烤企业在节能降耗方面，尤其是降低蒸汽能耗方面面临着巨大挑战。

众多学者对打叶复烤的节能降耗进行了研究。毛光平［2］提出在管道保温施工过程中，打叶复烤企业要根据保温绝热材料的特性，合理选择“临界绝缘直径”，可以减少热力管道的散热损失，为企业节约能源，从而提高企业的经济效益和社会效益，为节能减排作出贡献。孙纪周等［3］对襄阳复烤厂的能源管控现状和需求进行分析，进行能源因素识别与评价，并采取有效的管理手段、高效的管理途径和科学的管理方法，使企业能源管理逐渐向精益化、实时化、科学化管理迈进，实现节能降耗。孟艳超［4］、呼延晓静［5］、王娜［6］、桂严敏等［7］、章治国等［8］分别从企业文化、宣传力度、规章制度、绩效考核、精益管理等方面出发，提出创新管理机制，形成全员、全过程、全方位的降本增效工作体系，为行业的持续健康发展做出更大的努力和贡献。

虽然众多学者对烟草行业节能降耗进行了大量研究，但在打叶复烤重点工序蒸汽节能技术方面的研究应用基本空白。基于上述研究存在的问题，本研究从打叶复烤重点工序蒸汽能耗出发，对其蒸汽能耗进行分析，运用相应蒸汽节能技术对现有设备进行改造升级，对打叶复烤企业实现缩减生产成本、提升盈利水平、增强企业竞争力具有一定的指导意义。

1 重点蒸汽能耗工序介绍

1.1 真空回潮工序

真空回潮工序是利用真空泵抽吸回潮箱体内的空气，使箱体内的真空度值达到预定值，然后加湿系统将高温饱和蒸汽与纯净软水混合物以低压湿蒸汽的形式喷入箱内，被烟叶吸收后使其回软。该工序主要目的是除去烟叶中的青杂气、灭杀烟包内的昆虫，同时适当提高烟叶的含水量及温度，以满足后续工序操作的需要。真空回潮工序在抽真空及烟叶增湿过程中的蒸汽消耗量较大，蒸汽消耗约占打叶复烤全生产工序的30%。

1.2 热风润叶工序

热风润叶工序是将高温高湿的热风在润叶滚筒内循环，并使其与烟叶充分接触，同时喷洒水与蒸汽混合的低压湿蒸汽，使烟叶达到设定的温度与含水率，从而增加烟叶的韧性，保证烟叶具有更好的打叶效果，满足叶梗分离的工艺要求。热风润叶过程所需的循环热风及低压增湿蒸汽均要消耗大量蒸汽。

1.3 片烟复烤工序

片烟复烤工序是打叶复烤过程中的重要环节，其作用是调整片烟中的水分、除去片烟中的青杂气、杀灭片烟中的害虫和病菌，使片烟更适合贮存、醇化和人工发酵，并使片烟质量趋于一致。片烟复烤工序中需要消耗的能源以电为主，并消耗大量蒸汽。

2 重点工序蒸汽节能技术的研究应用

2.1 真空回潮机汽机联合式抽真空技术的应用

宝丰复烤厂原有的真空回潮机的抽真空系统为三级四段式，所用真空泵均为蒸汽喷射泵，各级蒸汽喷射泵性能见表1。

由表1中可知，三级四段式抽真空系统中的三级蒸汽喷射泵与四级蒸汽喷射泵的管径较大、蒸汽消耗量较大。针对上述问题，宝丰复烤厂对原有的真空回潮机三级四段式抽真空系统进行改造升级，使用水环真空泵来代替蒸汽消耗量较大的三级、四级蒸汽喷射泵，两类抽真空系统原理如图1所示。

抽真空系统在完成改造升级后，按照打叶复烤生产工艺规范，对改造升级前后的单批次真空回潮全周期工作时间、抽真空过程蒸汽消耗量、回潮过程蒸汽消耗量及总蒸汽消耗量进行对比，所得结果见表2。

由表2可知，与三级四段式抽真空系统相比，汽机联合式抽真空系统不仅在生产效率方面有所提高，而且抽真空过程中的蒸汽消耗量明显下降。其中，工作时间由15.67 min下降至14.92 min，工作效率提高4.78%；抽真空过程蒸汽消耗量由改造升级前的239.97 kg/次下降至48.04 kg/次，降幅达80%；总蒸汽消耗量由改造升级前的389.97 kg/次下降至198.04 kg/次，降幅为49.21%。

2.2 润叶机旋风除杂技术的应用

传统型热风循环系统由循环和排潮风机、热交换器、循环和排潮管道及风门等组成，热风循环过程如图2所示。

为防止生产线杂物进入循环系统内堵塞风机，传统型热风循环系统采用安装筛鼓式过滤器的方式对循环热风进行过滤，但润叶过程中产生的碎烟、粉尘及麻丝较多，导致滤网频繁堵塞，生产过程中清理难度较大，且过滤器对颗粒度较小的杂物过滤效果不佳，进而造成热风循环不畅、温度达不到工艺要求。虽然能通过在润叶机滚筒内喷入高温蒸汽的方式提升润叶机筒体内温度，但因蒸汽的温度及含水率较高，不仅会导致润叶机出料口烟叶温度及含水率控制能力下降，从而产生水渍烟或蒸片烟，造成生产事故，还会大幅增加蒸汽消耗量，提高生产成本。

针对上述生产过程中存在的问题，宝丰复烤厂利用旋风除杂技术对传统型热风循环系统进行改造升级，使用旋风除杂器代替原有经常性发生堵塞的筛鼓式过滤器，改造后的热风循环系统如图3所示。

热风循环系统升级完成后，以2023年河南省信阳市BC12模块为实验材料，对改造升级前后出料口烟叶平均温度、出料口烟叶含水率、热风平均温度及每小时蒸汽消耗量进行对比，所得结果见表3。

由表3可知，与传统型热风循环系统相比，加装旋风除杂器后的抽真空系统在加工质量及节能方面均有所提升。其中，热风温度平均值由73.5 ℃增加至84.4 ℃，出料口烟叶平均温度平均值44.5 ℃增加至59.7 ℃，出料口烟叶含水率平均值有20.1%降低至17.8%，均符合润叶后烟叶质量要求；蒸汽消耗量由1.53 t/h降低至1.16 t/h，降幅为24%。

2.3 片烟复烤机冷凝水回路增压技术的应用

宝丰复烤厂片烟复烤机原蒸汽冷凝水回收系统为开式回收系统，即将片烟复烤机蒸汽系统排出的冷凝水回收至锅炉给水箱中，而后将高温冷凝水泵送至锅炉中生产蒸汽，从而减少能源消耗。由于片烟复烤机产生的冷凝水无法依靠自压输送至锅炉给水箱，会大量滞留于管道内，导致二次蒸汽排放不畅，增大冷凝水回收系统的背压，造成片烟复烤机散热器散热效果降低，需要大幅增加蒸汽消耗量，方可保证烤机干燥区内温度达到工艺要求。

针对上述问题，宝丰复烤厂使用冷凝水回路增压技术对片烟复烤机冷凝水回收系统进行升级，即在冷凝水回收管道上加装热水管道泵，从而快速排出散热器及回水管道内产生的冷凝水，降低冷凝水回收系统背压，提高蒸汽使用效率，减少蒸汽消耗，改造后的冷凝水增压回路如图4所示。

片烟复烤机冷凝水增压回路改造完成后，以2023三门峡CH19模块为实验材料，对改造升级前后的冷凝水回收系统背压、片烟复烤机每小时蒸汽消耗量进行对比，结果见表4。

由表4可知，增压回路改造完成后，冷凝水回收系统背压由0.5 MPa降低至0.26 MPa，降幅为48%；片烟复烤机每小时蒸汽消耗量由4.5 t降至4.03 t，降幅为10.4%。

3 重点工序蒸汽节能技术的应用效果

宝丰复烤厂于2022年烟季开始逐步应用上述重点工序蒸汽节能技术，统计宝丰复烤厂2021—2023年烟季的蒸汽用量、成品产量及吨烟蒸汽用量等数据，结果见表5。

由表5可知，自2022年烟季以来，宝丰复烤厂吨烟用蒸汽量呈不断下降态势，由2021年烟季的1.371 t下降至2023烟季的0.922 t，降幅为32.7%。

4 结论

运用蒸汽节能技术对真空回潮抽真空系统、润叶机热风循环系统及片烟复烤机冷凝水回收系统进行升级改造，节能技术应用结果表明：①真空回潮蒸单次蒸汽用量下降49.21%；热风润叶机每小时蒸汽消耗量下降24%，片烟复烤机每小时蒸汽消耗量下降10.4%；②宝丰复烤厂2023年烟季吨烟蒸汽能耗与2021年烟季相比下降了32.7%左右，累计节约成本200余万元。

参考文献：

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