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【摘要】WZ1004-NN系列型喷射式真空回潮机是卷烟制丝生产线上片烟处理的关键工序，其主要作用是对分切机切下的烟片进行真空回潮处理，经过真空回潮处理后的片烟水分可以增加3%～5%，温度可以达到70℃，从而提高烟片的柔软性、抗破碎性、减少烟片中的青杂气，并杀死片烟中存在的虫卵。
【关键词】真空回潮
一、设备的主要构造及工作原理
WZ1004-NN系列型喷射式真空回潮机主要由以下六大部分组成：即箱体、抽真空系统、增湿系统、蒸汽分配系统、压缩空气系统和控制系统组成。其工作原理是：物料进入箱体后启动二级喷射泵抽真空，当抽到一定真空度后，一级喷射泵加入抽真空，真空度继续下降，当真空度达到标定值时，抽真空系统停止工作；关闭真空阀，同时增湿系统工作，向箱体内喷入混合后的增湿汽和增湿水；当增湿到一定值时，再抽真空到标定值，然后关闭真空阀，同时增湿系统再次工作，循环次数的多少根据工艺要求确定。当满足工艺要求后，破真空，开门，运出已增温增湿的烟片，完成整个回潮过程。该设备从2004年开始投入使用以来，就整体而言系统存在的主要问题是：抽吸到工作真空度666Pa时间长较，蒸汽使用量大，能耗高。
二、设备使用存在的问题和缺陷
通过对系统工作原理和相应的执行机构的研究分析，我们发现其中造成能耗高的主要因素有：
1、现在所采用的二级两泵式由于两台末级真空泵并联，并安装2#冷凝器上部，致使末级辅泵抽气量较大，当两台末级泵同时开启时，抽空过程中流道的瓶颈存在于二级蒸汽泵喉管處。要克服这一缺陷，其中末级主泵必须安装在2#冷凝器、末级辅泵必须安装在1#冷凝器，这样就避免了大抽气量时系统中存在瓶颈；二次及三次抽空时、开启1#冷凝器和末级主泵即可；冷却水循环系统的供、排水泵连续不停工作也是造成能耗高的主要因素。
2、原机加潮系统采用的是“牛角对喷”型式的加潮器，其不足之处是由于混合距离短、时间短，一级水汽混合不充分、雾化效果差，水汽损耗较大。
三、改进思路
基于以上分析做出以下改进方案
1、抽真空系统采用四级五泵式真空系统，代替原机的一套二级三泵真空系统提高设备工作真空度、缩短工作周期，解决回透率低、产能无法提高的问题。
原二级三泵真空系统简单示意图如下：
采用这种方式造成能耗高的原因是因为每级蒸汽喷射泵的压缩比较大、因而蒸汽能耗较大。根据计算一套二级三泵的蒸汽平均能耗为2371.2kg/h，每蒸处理每吨烟叶的耗蒸汽量为1185.6kg，能耗之大显而易见。
四级五泵式真空系统简单示意图如下：
改造后由于蒸汽喷射泵是多级接力式的，因而每级蒸汽喷射泵压缩比与改造前相比大大减小，因此设备效率较高、能耗较小。
其工作原理图如下
此外，与之配套的冷却水循环系统也相应进行改进，其主要内容是由原设备冷却水系统在整个工作周期都一直在连续运转改为根据实际需要间断性供、排水。
改进后的原理图为：
A仅当真空系统抽空需要冷却水时，供水泵才启动；当真空系统不需要冷却水时水泵停止，经过测算每蒸烟供水泵启动时间为7min。
B仅当真空水箱排水时排水泵才启动。抽空工作时冷凝水贮存在真空水箱内，抽空结束后，系统压力降低，然后采用普通管道泵排水，因此排水泵间断排水，每蒸烟排水泵工作时间约为6min。
2、增湿系统采用“二级引射旋流对撞式”结构，代替原机“牛角对喷”型式的加潮器，解决能耗较大问题。
原加潮系统原理图为：
由原理图可知，原机的加潮系统采用两级雾化的双介质喷嘴，第一级采用拉瓦尔喷嘴（水汽），第二级采用牛角喷嘴对喷。其存在的不足：
A由于混合距离短、时间短，因此一级水汽混合不充分、雾化效果差；
B牛角对喷式雾化是一种粗放式的方式，雾化效果不理想、水汽损耗较大。
改进后的加潮原理图为：
系统采用“二级引射旋流对撞式加潮器”，其结构特点是：（1）加潮器内置二级引射集成，增大汽水强制混合程度，是实现汽水充分混合的较理想结构。（2）引射器出口采用旋流对撞结构，增强蒸汽雾化程度。（3）回潮箱内设置雾化罩，减少明水迸溅，杜绝水渍烟。安装位置在箱体顶部，杜绝了棚板两侧因温差而形成冷凝水的弊端。
四、改造后效果验证
改造完成后，从工作条件、工艺参数、能耗和经济效益四个方面，最改造效果进行了全面的测试和评价，其主要指标如下：
1.工作条件对比
序号 项目 改造前 改造后 备注
1 蒸汽压力，MPa ≥0.8 ≥0.6 表压
2 增湿水压力，MPa ≥0.3 ≥0.1 表压
3. 冷却水入口压力，MPa ≥0.2 ≥0.1 表压
2.工艺参数对比
序号 项目 改造前 改造后 备注
1 工作真空度，Pa 666～1066.6 266～666
2 工作周期，min 25～30 17
3 回潮后烟叶温度，0C 65～80（不可调） 55～70（可调）
4 回透率，% ≤95 ≥97
5 装机功率，kw 25 25 含水循环
3.能耗对比
序号 项目 改造前 改造后 备注
1 饱和蒸汽耗量，kg/蒸 1200 350
2 耗水量，kg/蒸 600 260
3 耗电，KWh/蒸 12 3.5
4.经济效益分析
序号 项目 改造前 改造后
1 吨烟抽空耗汽量，kg 600 175
2 吨烟耗电量，KWh 6 2
3 处理0.378万吨烟抽空耗汽量，吨 2268 661.5
4 处理0.378万吨烟电耗量，KWh 2.268万 0.756万
5 处理0.378万吨烟抽空蒸汽费用，万元 58.97 17.2
6 处理0.378万吨烟电费，万元 2.268 0.756
由上表可知，每年处理9万箱卷烟，改造前设备的运行成本为58.97+2.268=61.238万元，改造后的运行成本为17.2+0.756=17.956万元，每年节约43.282万元。
说明：每箱卷烟消耗烟叶按42kg，根据工艺要求经过真空回潮工序的片烟年产量为9万箱计0.378万吨，每吨蒸汽260kg，每度电按1元计。
通过对比改进前后的各项指标可以看出，设备通过改进后，能耗、效率等各项性能指标得到了优化，效果非常明显，并取得较好的经济效益，符合节能降耗和清洁生产的要求。
【关键词】真空回潮
一、设备的主要构造及工作原理
WZ1004-NN系列型喷射式真空回潮机主要由以下六大部分组成：即箱体、抽真空系统、增湿系统、蒸汽分配系统、压缩空气系统和控制系统组成。其工作原理是：物料进入箱体后启动二级喷射泵抽真空，当抽到一定真空度后，一级喷射泵加入抽真空，真空度继续下降，当真空度达到标定值时，抽真空系统停止工作；关闭真空阀，同时增湿系统工作，向箱体内喷入混合后的增湿汽和增湿水；当增湿到一定值时，再抽真空到标定值，然后关闭真空阀，同时增湿系统再次工作，循环次数的多少根据工艺要求确定。当满足工艺要求后，破真空，开门，运出已增温增湿的烟片，完成整个回潮过程。该设备从2004年开始投入使用以来，就整体而言系统存在的主要问题是：抽吸到工作真空度666Pa时间长较，蒸汽使用量大，能耗高。
二、设备使用存在的问题和缺陷
通过对系统工作原理和相应的执行机构的研究分析，我们发现其中造成能耗高的主要因素有：
1、现在所采用的二级两泵式由于两台末级真空泵并联，并安装2#冷凝器上部，致使末级辅泵抽气量较大，当两台末级泵同时开启时，抽空过程中流道的瓶颈存在于二级蒸汽泵喉管處。要克服这一缺陷，其中末级主泵必须安装在2#冷凝器、末级辅泵必须安装在1#冷凝器，这样就避免了大抽气量时系统中存在瓶颈；二次及三次抽空时、开启1#冷凝器和末级主泵即可；冷却水循环系统的供、排水泵连续不停工作也是造成能耗高的主要因素。
2、原机加潮系统采用的是“牛角对喷”型式的加潮器，其不足之处是由于混合距离短、时间短，一级水汽混合不充分、雾化效果差，水汽损耗较大。
三、改进思路
基于以上分析做出以下改进方案
1、抽真空系统采用四级五泵式真空系统，代替原机的一套二级三泵真空系统提高设备工作真空度、缩短工作周期，解决回透率低、产能无法提高的问题。
原二级三泵真空系统简单示意图如下：
采用这种方式造成能耗高的原因是因为每级蒸汽喷射泵的压缩比较大、因而蒸汽能耗较大。根据计算一套二级三泵的蒸汽平均能耗为2371.2kg/h，每蒸处理每吨烟叶的耗蒸汽量为1185.6kg，能耗之大显而易见。
四级五泵式真空系统简单示意图如下：
改造后由于蒸汽喷射泵是多级接力式的，因而每级蒸汽喷射泵压缩比与改造前相比大大减小，因此设备效率较高、能耗较小。
其工作原理图如下
此外，与之配套的冷却水循环系统也相应进行改进，其主要内容是由原设备冷却水系统在整个工作周期都一直在连续运转改为根据实际需要间断性供、排水。
改进后的原理图为：
A仅当真空系统抽空需要冷却水时，供水泵才启动；当真空系统不需要冷却水时水泵停止，经过测算每蒸烟供水泵启动时间为7min。
B仅当真空水箱排水时排水泵才启动。抽空工作时冷凝水贮存在真空水箱内，抽空结束后，系统压力降低，然后采用普通管道泵排水，因此排水泵间断排水，每蒸烟排水泵工作时间约为6min。
2、增湿系统采用“二级引射旋流对撞式”结构，代替原机“牛角对喷”型式的加潮器，解决能耗较大问题。
原加潮系统原理图为：
由原理图可知，原机的加潮系统采用两级雾化的双介质喷嘴，第一级采用拉瓦尔喷嘴（水汽），第二级采用牛角喷嘴对喷。其存在的不足：
A由于混合距离短、时间短，因此一级水汽混合不充分、雾化效果差；
B牛角对喷式雾化是一种粗放式的方式，雾化效果不理想、水汽损耗较大。
改进后的加潮原理图为：
系统采用“二级引射旋流对撞式加潮器”，其结构特点是：（1）加潮器内置二级引射集成，增大汽水强制混合程度，是实现汽水充分混合的较理想结构。（2）引射器出口采用旋流对撞结构，增强蒸汽雾化程度。（3）回潮箱内设置雾化罩，减少明水迸溅，杜绝水渍烟。安装位置在箱体顶部，杜绝了棚板两侧因温差而形成冷凝水的弊端。
四、改造后效果验证
改造完成后，从工作条件、工艺参数、能耗和经济效益四个方面，最改造效果进行了全面的测试和评价，其主要指标如下：
1.工作条件对比
序号 项目 改造前 改造后 备注
1 蒸汽压力，MPa ≥0.8 ≥0.6 表压
2 增湿水压力，MPa ≥0.3 ≥0.1 表压
3. 冷却水入口压力，MPa ≥0.2 ≥0.1 表压
2.工艺参数对比
序号 项目 改造前 改造后 备注
1 工作真空度，Pa 666～1066.6 266～666
2 工作周期，min 25～30 17
3 回潮后烟叶温度，0C 65～80（不可调） 55～70（可调）
4 回透率，% ≤95 ≥97
5 装机功率，kw 25 25 含水循环
3.能耗对比
序号 项目 改造前 改造后 备注
1 饱和蒸汽耗量，kg/蒸 1200 350
2 耗水量，kg/蒸 600 260
3 耗电，KWh/蒸 12 3.5
4.经济效益分析
序号 项目 改造前 改造后
1 吨烟抽空耗汽量，kg 600 175
2 吨烟耗电量，KWh 6 2
3 处理0.378万吨烟抽空耗汽量，吨 2268 661.5
4 处理0.378万吨烟电耗量，KWh 2.268万 0.756万
5 处理0.378万吨烟抽空蒸汽费用，万元 58.97 17.2
6 处理0.378万吨烟电费，万元 2.268 0.756
由上表可知，每年处理9万箱卷烟，改造前设备的运行成本为58.97+2.268=61.238万元，改造后的运行成本为17.2+0.756=17.956万元，每年节约43.282万元。
说明：每箱卷烟消耗烟叶按42kg，根据工艺要求经过真空回潮工序的片烟年产量为9万箱计0.378万吨，每吨蒸汽260kg，每度电按1元计。
通过对比改进前后的各项指标可以看出，设备通过改进后，能耗、效率等各项性能指标得到了优化，效果非常明显，并取得较好的经济效益，符合节能降耗和清洁生产的要求。