基于烟草烘丝品质提升的蒸汽系统综合优化

引言

薄板烘丝属于卷烟过程中的重要环节,烘丝质量直接影响卷烟的物理形态及感官质量。某卷烟企业的烘丝质量稳定性较差,主要体现在:HT出口温度合格率在82%~83%,烘丝筒壁温度合格率甚至低至22%~43%,其不同牌号及不同季节生产的产品之间筒壁温度偏差量差异明显。以往对薄板烘丝质量控制大多局限于本工序的研究,对前道工序质量、环境、加工介质等相关因素缺乏系统性研究和评价。筒壁温度合格率低,烘丝加工强度变化大,卷烟感官质量的一致性较弱。

本文通过对上述影响因素进行剖析,针对性地进行改进,实现薄板烘丝质量的精准控制,有效提高系统运行参数合格率。

1薄板烘丝机滚筒内部积垢影响

烘丝机滚筒内部筒壁表面积垢较多,导致热阻增大,传热效率下降,筒壁温度上升,影响烘丝出料水分稳定性。

经深度保养后,内壁和抄板的积垢得到彻底清除。对比同期运行数据:新一品A筒壁温度下降22.7℃,金光明A下降8.1℃,极值偏差也由原来的士25℃降至士2.7℃。筒壁温度的稳定性和筒壁热传导效率改善效果显著。

由此将筒内壁清洁纳入设备巡查要求,每年不少于两次深度保养,可消除积垢对筒壁温度稳定性的影响。

2薄板烘丝机来料一致性影响

来料参数的一致性影响,主要包括来料水分批间波动、来料温度波动以及料头水分上冲三部分。查阅2028年2一3月份切丝后水分控制主要牌号批间切丝后水分数据得知,新一品A:标准值(29.5士0.6)%,金光明A:标准值(28.5士0.6)%,二者达标率均为200%,即两个牌号切丝后水分批间、批内水分比较稳定,均满足设备对来料允许偏差范围,来料水分批间波动影响微弱。

薄板烘丝部分批次水分料头存在上冲现象,料头阶段水分上冲会影响薄板筒壁温度和出口水分稳定性。经调阅历史曲线分析,影响料头水分上冲主要原因有首批生产叶片增温、HT蒸汽内含水较多,水分形成液膜造成较大冷凝传热热阻,且薄板温度初始平台、烘丝料头控制参数设置也不合理。

因此,采取相应措施:(2)首批生产前,充分疏离叶片增温、HT、烘丝工序蒸汽管路内冷凝水,提升换热效率:(2)对烘丝预热温度平台和控制参数进行运行优化,如将预热平台温度由220℃调整为230℃,转入工作状态延时长度设为220s。

经上述改进后,烘丝料头水分和筒壁温度上冲现象基本消失,出料含水量值更加平稳,筒壁温度也更为平稳。

3蒸汽品质提升影响

针对薄板烘丝蒸汽品质波动问题,主要采取以下措施:(2)在烘丝机工序安装新型高效汽水分离器,主管路蒸汽进入汽水分离器,以降低液膜对蒸汽冷凝过程的抑制作用:(2)在车间主蒸汽管网上每隔30m加装2组疏水装置,以提升蒸汽主管路的疏水能力:(3)在薄板烘丝蒸汽管路疏水器后安装观察镜,便于维修操作人员对疏水器疏水效果的点检和维护:(4)对HT、烘丝两个工序终端蒸汽管路保温层的缺失、破损进行完善,降低蒸汽在终端管路输送过程中的热量损失:(5)拆除烘丝机多余蒸汽管道,缩短蒸汽输送距离,减少蒸汽在多余管道内滞留和终端输送过程中的热量损失。

上述改善措施实施后,再对薄板烘丝蒸汽干度进行在线检测(SO-PRO蒸汽品质监测仪),得到干度均值为0.98,极差值为0.05,干度sD为0.02。即采取上述改善措施后,烘丝薄板进汽蒸汽干度提高9%,标准偏差降低60.0%,极差值降低70.6%,蒸汽干度有一定提高,且干度的稳定性有明显提升。

4降低筒壁温度检测值偏差和HT蒸汽施加量波动

在烘丝生产稳态条件下,对于筒壁温度传感器显示值与机械温度表示值,随机统计二者平均差值达7.9℃。

HT出口温度检测仪器为红外辐射测温仪,其测量误差较大,而机械式温度计具有检测准确度较高的特点,二者示值差值过大不利于过程精细化控制,需对检测系统进行适当调整,主要包括:(2)优化机械式温度计安装位置,由原来安装在薄板进汽气动薄膜阀后,改装到薄板旋转接头进汽前蒸汽管路上,可降低周围高温环境对其的影响:(2)参考机械式温度计,对红外温度传感器检测结果进行校准修正。

采取以上两个措施后,筒壁机械式温度表示值与传感器温度表示值误差值缩小至2.4℃,较措施实施前差值下降6.5℃。筒壁传感器温度示值基本能准确表征筒壁真实温度。

由于检测温度结果低于物料的实际温度,为了满足出口温度要求,运行人员需频繁手动调整蒸汽阀门开度,导致批间HT施加蒸汽量波动,进而导致批间烘丝来料水分出现差异。

该问题的改进措施包括在HT出口振槽上安装铂电阻温度计,并在iFix烘丝界面上新增HT红外温度仪和铂电阻温度计实时对比数据模块和历史曲线。

而针对蒸汽流量施加变化问题,在HT施加蒸汽管路上安装质量流量计,并在iFix界面上增加蒸汽定量施加反馈控制回路,采取不同牌号定量施加蒸汽方式,避免因HT施加蒸汽的变化而导致烘丝入口水分波动。改进后,统计了不同牌号两种检测方式在HT出口温度上的差值,结果表明平均差值均已降至3℃以下,且HT出口温度控制越高,两者差值越大,其他牌号

也有相同的规律。

5综合改造成果及结论

由表1可以看出,通过系统性综合改造,HT出口平均温度合格率达到95.57%,较实施前提高了13.06%:而改善后筒壁温度合格率为96.37%,较项目实施前提高了69.45%,筒壁温度稳定性有显著性提升:烘丝水分合格率(允差±0.5%)平均值为99.98%,较实施前提高0.14个百分点,烘丝出口水分更稳定。

本文对薄板烘丝中来料物性、蒸汽品质、蒸汽施加方式和薄板工艺等多方面进行了深入分析,结果表明,影响烘丝品质的因素众多,从系统及相互关联角度来进行分析,蒸汽系统的优化是提升烘丝品质的关键。

运用SO-PRO蒸汽品质监测仪对薄板烘丝机蒸汽品质进行评估,结果表明,该蒸汽品质评价方法较为适用。