0引言

SP32煙絲膨脹生產線是一種新型的煙絲膨脹系統，它采用符合國家環保政策且具有自主知識產權的煙絲膨脹介質浸漬煙絲，然后通過密閉微波設備加熱煙絲，使煙絲達到一定的膨脹效果，而煙絲膨脹介質通過回收系統實現循環利用。

在膨脹煙絲的生產過程中，密閉微波設備原有排潮能力不足，致使微波密閉艙內水汽十分嚴重。水汽對整個系統的影響很大，一是降低微波加熱效率，煙絲膨脹效果受影響；二是影響氧濃度監測儀、壓縮回收機組等設備的正常工作；三是影響設備內部的視頻監控；四是過多的水汽，使得系統無法連續工作，需要每天開艙門清除凝結水，不僅增大勞動強度，也給降低膨脹介質消耗和氮氣控氧設備正常工作帶來不利影響。為此，解決水汽問題迫在眉睫。

1原因分析

1.1系統工作原理

圖1為原有排潮系統示意圖。SP32煙絲膨脹系統在生產運行時，為了提高煙絲膨脹介質的循環利用率，降低運行成本，煙絲在經過介質浸漬后，通過密閉設置的傳輸槽、松散器、貯柜等輸送設備進入密閉微波設備，完成煙絲的加熱膨脹過程。從圖中可以看到，傳輸槽、貯柜和微波設備等組成了一個密閉的整體空間，微波加熱過程溢出的水汽通過抽濕泵引出，經過換熱器和汽水分離器，去除水分，而后回到密閉空間。由于膨脹介質的沸點遠低于水，因此可以保證在去除水分的同時，介質氣體不向外溢散，而通過回收設備進行回收。因此，SP32微波設備的排潮系統是一個內循環過程，這是與一般微波設備的排潮系統zui大的不同之處。正是由于SP32微波設備排潮系統的特殊性和排潮能力的不足，在微波加熱膨脹煙絲的生產過程中，煙絲內部溢出的水汽無法及時排出，導致艙體內凝結大量水汽，如圖2所示。

1.2原因分析

分析原有排潮系統，主要由抽濕泵、換熱器和汽水分離器這三臺設備及管道組成，抽濕泵的抽氣流量為1320m3/h，管道內徑為DN100mm，則混合氣體在管道內的流速為46.71m/s。根據設計，原換熱器冷卻水流量為10m3/h，原有汽水分離器筒徑為DN300mm，容積約0.07m3，則混合氣體經汽水分離器時，流速降為5.19m/s。可見，即使在汽水分離器內，氣體流速仍比較高，這不利于液態水的分離。因此，要提高排潮系統的除水能力，需要從增強換熱器的熱交換能力和提高汽水分離器的水汽分離能力兩個方面入手。

另外，由于微波諧振腔處于微波密閉艙之內，為了避免水汽在微波諧振腔內凝結，從而造成微波能量的浪費，還需要提高諧振腔的透氣性，即使得抽氣氣流能充分穿過諧振腔進入排潮系統，避免氣體在諧振腔內形成渦流。

2解決措施

2.1增強換熱器熱交換能力

為了考察換熱器的熱交換能力，對換熱器所需的冷卻水量進行簡單估算。已知SP32設備生產能力為300kg/h，浸漬后煙絲水分約為23%左右，經微波干燥后水分約為8%左右，煙絲脫水約為15%，即每小時有mH＝45kg的水需要干燥變為水蒸氣。微波諧振腔內溫度約t=60℃。

由于未考慮空間散熱和換熱效率的影響，冷卻水流量應高于5.23m3/h。原定的冷卻水流量為10m3/h，基本相當于兩倍的理論值。因此，為了進一步提高換熱器的換熱能力，在不對系統設備進行大改變的前提下，可以從降低冷卻水入口水溫和適當增加冷卻水流量兩方面入手[2]。

根據現場條件，有微波電源設備所用的冷水機組可以提供溫度為26℃的冷卻水，且流量滿足要求，不影響微波設備的正常工作。所以，將26℃冷卻水引入換熱器，同時適當增加流量，設定為12m3/h。

2.2改進汽水分離器

從現場實際運行情況看，原汽水分離器工作后排出的冷凝水量十分有限，說明含水氣流在此沒有得到充分的氣液分離。氣液分離器依靠的是物理作用去除水分，當氣體流速為零時，液滴因自身重力自然沉降。當氣流速度提高且向上時，液滴受到向上的力，抵消一部分重力的沉降作用，對液滴的沉降產生不利影響[1]。所以，氣體流速在氣液分離器內應該得到充分降低，并利用盡可能大的空間，使得水汽凝結匯聚。為此，經過分析討論，決定利用現場能提供的zui大場地空間，在排潮管路上設計了如圖3所示的除水箱[3]。

為了在盡可能短的時間內解決水汽問題，滿足系統設備運行的需要，除水箱采用5mm厚不銹鋼板焊接而成，進出氣口分別通過法蘭與原管道相接，箱體底部預留排水口，通過磁翻板液位計接入總控制系統以便控制排水閥門的啟閉。

箱體的內尺寸為2500×600×2400mm，凈容積達到3.6m3，相比原來的氣液分離器水汽的冷凝空間提高了50多倍。內部設置三道折流板，并填充網狀聚四氟乙烯填料，使得含水氣流有足夠的凝結表面積。氣體在除水箱內的流道截面積為0.36m2，故氣體流速至此降低為1.02m/s，為原來流速的1/5不到，這樣的流速可以保證水汽充分的液化、凝結和沉降。

2.3微波諧振腔透氣性改進

從圖2中可以看到，抽濕泵從微波諧振腔頂部抽氣，經過循環后，回到微波密閉艙內，再由前后進出料口回到諧振腔。為了提高諧振腔的透氣性，諧振腔底部全部改為網板設計，見圖4，均布7602個φ4mm網眼，通流截面積為0.096m2，保證諧振腔底部通風順暢，不留死角。經過上述改進后的微波排潮系統如圖5所示。

3應用效果

排潮系統的三項技術改進利用現場停產時間完成，并通過了連續三個月的生產運行檢驗。結果表明，此次技術改進十分有效，解決了密閉微波設備的排潮問題，通過視頻監控和系統生產運行后的實地檢測，發現微波諧振腔內部和密閉艙內均無可見水汽，艙內各表面保持干燥。系統設備可連續穩定運行。