蒸汽品质对卷烟加工过程的影响研究

毛爱莉　刘文东

[摘 要]蒸汽作为卷烟加工的主要能源动力应用广泛，在制丝工序增温增湿、干燥膨胀等环节尤为重要，蒸汽品质直接影响卷烟加工质量。本文通过对现有蒸汽运行环节进行调查分析，包括蒸汽的产生、减压分配方式、疏水阀、蒸汽管网保温等蒸汽质量控制点的运行效果，全面了解蚌埠卷烟厂当前蒸汽管网存在的问题。对蒸汽输送过程进行优化，并在满足加工工艺和设备运行的基础上，优化冷凝水排放方式和提高保温效果，达到满足工艺要求的情况下，降低能源耗用。

[关键词]饱和蒸汽 减温系统 热损

中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0160-02

1、蒸汽运行现状与原因分析

1.1 蒸汽运行现状

蚌埠卷烟厂单项蒸汽成本出现上升趋势，同时供汽不稳均发生在制丝高压烘、润设备。通过对现有蒸汽管网进行调查，发现蒸汽管网存在缺少保温（保温层老化、阀门保温层丢失）；疏水阀布局、安装不合理；输送管道选型已不符合实际需要；自产蒸汽成本高，而外购蒸汽存在不符合工艺需要的风险；在线系统无法进行实时监控，造成应急处置措施滞后等问题。

2、蒸汽运行环节调查与优化

2.1 蒸汽产生方式的优化

蚌埠卷烟厂蒸汽来源有外购蒸汽和自产蒸汽两种，其中外购蒸汽存在不符合制丝设备用汽要求的风险，而自产蒸汽为饱和蒸汽存在成本过高的现象。为此，考虑采用外购蒸汽全面代替自产蒸汽，同时考虑增加过热蒸汽向饱和蒸汽转化的减温系统，来满足工艺的需求。

为了解外购蒸汽即过热蒸汽对制丝烘、润设备的影响，选取薄板烘丝机、松散回潮机作为两类设备的研究对象，记录锅炉房分汽缸至热力站分汽缸、热力站分汽缸至制丝高压设备、热力站分汽缸至制丝低压设备三段的温度、压力数据。

一是与饱和蒸汽压力和温度的关系对照表进行对比，市政蒸汽确为过热蒸汽，即在同等压力下，其温度比饱和蒸汽高；二是市政蒸汽经我厂蒸汽管网运输至制丝高压、低压设备，其压力、温度均有损耗，锅炉分汽缸处过热度为13℃-16℃左右，热力站分汽缸处过热度8℃-9℃，在制丝薄板烘丝机和松散回潮机处过热度下降至1℃左右（蒸汽温度比饱和蒸汽温度基本持平）。

由上可知，采取市政蒸汽代替自产蒸汽后，无需增加过热蒸汽向饱和蒸汽转化的减温系统。因此，我厂正式将蒸汽产生方式改为全面外购。

2.2 蒸汽输送方式的优化

2.2.1 增设市政蒸汽低压报警

我厂配备的在线系统仅能看到压力数据，无法实时报警，市政蒸汽供压不稳时，操作工不能及时了解情况采取措施，可能对制丝车间产生不利影响。通过在锅炉房分汽缸处，外接声光报警装置，将报警压力设置为0.85Mpa，当压力下降至报警压力，就会开启报警。操作工可即时开启锅炉供给自产蒸汽，避免制丝设备由于压力不足导致的停机，降低断流率。

2.2.2 关停不必要的蒸汽管道，降低蒸汽损耗

蚌埠卷烟厂使用自产蒸汽时，蒸汽输送至热力站分为两路。一路从锅炉经高压蒸汽管道输送至热力站（自产蒸汽），一路从锅炉经低压蒸汽管道输送至热力站（外购蒸汽）。由于当前外购蒸汽压力已满足制丝高压用汽需求，通常情况下，锅炉是关闭的。因此，近200米300管道会产生大量的热损。停用锅炉低压分汽缸至热力站高压分汽缸一段管道，蒸汽全部走锅炉低压分汽缸至热力站高低压分汽缸，可减少一条管道的输送热损。

根据管道热损经验公式，单位长度热损失量

Qt=×1.3，

经计算，长度管道热损=141.17W/m

因此，200米管道单位时间热损为141.17*200=28234W。

由于1Mpa压力下，200℃过热蒸汽焓值为2791.4KJ/Kg，得每小时损耗蒸汽量为：28234×3600/1000/2791.4=36.41Kg/H。关停此路管道每小时可节约36.41千克蒸汽，以每年实际工作天数230天计算，即每年节约蒸汽200.98吨蒸汽。

2.2.3 蒸汽主管道的优化

蚌埠卷烟厂蒸汽使用主要有制丝生产和动力空调加湿两个位置，其主管管径为300的无缝钢管，查《蒸汽与冷凝水系统手册》工程数据表在1.0MPa压力下，流速为25m/s时蒸汽流量為29000kg/h。通过长期观察流量计数据，制丝线蒸汽用量峰值时未超过8000kg/h，而动力常开空调机组9台，单台峰值未超过400kg/h，即总用量未超过11600kg/h。这样？300的无缝钢管选型就显得偏大。选型偏大热损失会增加，形成冷凝水量多，无形中增加能耗。

通过查《蒸汽与冷凝水系统手册》工程数据表在1.0MPa压力下，流速25m/s，蒸汽流量为12000kg/h时175管道即可满足要求，考虑到余量选择200即可。这样选择可以减少能源消耗。由于即将进行易地技改，厂区内管道无法进行改善，因此，项目只能通过计算对易地技改管道设计提出建议。

查《组合式空调招标技术文件》内空调技术参数要求，技改后厂区共配置32台组合式空调机组，其蒸汽加湿总量为9115kg/h，加上制丝设计用量14000kg/h，共23115kg/h，结合流速25m/s，查蒸汽管道选型得？260管道。

综上，我们建议在蚌烟易地技改中厂区内主蒸汽管道铺设？260的无缝钢管即可。

2.3 蒸汽管网热损和疏水的优化

2.3.1 蒸汽管网调查

经过丈量，锅炉分汽缸至热力站分汽缸管道输送距离约为160米，热力站分汽缸至制丝高压设备（薄板烘丝机）100米，热力站分汽缸至制丝低压设备（松散回潮机）200米。测算三段输送管网的压降和温降（如表1）。

理想情况下，压降和温降应与输送距离成线性正相关，而实际情况下，压降与温降与输送距离成正相关无线性，因此，我厂锅炉蒸汽管网存在不同程度的保温、疏水不良的情况。同时，由于制丝高压设备位于我厂供汽管网末端，当制丝车间用汽量大时，制丝高压设备容易受到影响。

2.3.2 优化管网保温

通过对锅炉房分汽缸至热力站分汽缸、热力站分汽缸至制丝高压设备、热力站分汽缸至制丝低压设备，三段的输送管网保温情况进行调查，得出锅炉房内大型阀门（DN150）共有17个，其中未进行保温处理的1个，温度177±3℃；进行保温处理的16个，温度70±3℃。热力站大型阀门（DN150）21个，其中未进行保温处理的7个，温度170±2℃；进行保温处理的16个，温度71±3℃。（如表2）

未进行保温处理的阀门热损明显，因此，为其安装了新型阀门保温夹套。通过对改善后阀门使用测温枪测温，得到改善后阀门表面温度均值为48.7℃。

改善后，阀门表面温度均值为48.7℃。

根据散热公式Q=KS△Tt，

其中：碳钢的导热系数K为52.3W/（m2℃），

表面积S为1m2，

△T取均值为170-48.7=121.3℃，

代入公式可计算出单位时间损失热量为6.34KW，因此，改善后的8个阀门每天损失热量Q=6.34*8*24=1217.3KWH=4.4*106KJ。

查找过热蒸汽焓值表，在1Mpa的压力、190℃的温度下，其焓值为2784.9KJ/Kg，即为1.58吨/天，以每年实际工作天数230天计算，相当于每年节约363.4吨蒸汽。

2.3.3 优化管网疏水

卷烟厂生产不是全年24小时不间断的，而是根据计划和生产安排，分时间段。这会造成一定时间内，车间蒸汽主管内蒸汽不流动或停滞，管道会生成一定量的冷凝水；如在再次生产前不排除，冷凝水就会随着开始生产时，快速流动的蒸汽，进入用汽工艺设备，使蒸汽含水量高，影响产品质量。

通过对锅炉房至热力站的疏水器进行排查，发现热力站至制丝车间设备前疏水器存在部分布局不合理现象：管道直铺无坡度；蒸汽支管水平取汽。

解决办法：

一是蒸汽管道在车间的铺设坡度不宜小于0.003，两疏水器间隔30至50米；二是蒸汽支管一定要从主管上部取汽，以避免冷凝水流至蒸汽支管；由于对制丝管网进行改善涉及变动大、费用高，且适逢蚌烟易地技改。因此，项目组将改善措施作为易地技改铺设管道建议提交给技改项目组。

同时，为了解地下疏水器运行状态，建议技改时加装在线蒸汽疏水器故障检测装置。其原理是每个疏水器前段连接一个温度传感器，给温度传感器一个设定值，比如105℃，当温度大于105℃时，即疏水器内部含有蒸汽，判断为疏水器失效。传感器将数据上传至在线系统，可通过在线系统上的颜色模块显示疏水器实时故障。

3、结果验证

3.1 蒸汽管网损耗下降，末端用汽穩定性提高

管网中的8个未进行保温的大型阀门在进行保温夹套处理后，表面温度平均下降了121.3度，每年可节约363.4吨蒸汽。同时，关停锅炉高压至热力站高压管道每年可节约200.98吨蒸汽。因此，每年共可节约564.38吨蒸汽。疏水管道的改善有效降低了管道内的冷凝水含量，提高了制丝末端用汽的稳定性。

3.2 制丝车间用汽不稳反馈次数下降明显

为了解项目实施后，制丝车间用汽稳定性的情况我们对2015年9月和10月蒸汽压力稳定性对制丝设备的影响进行了调查，通过记录发现，项目实施后，相对于上年度，制丝车间供汽不稳反馈次数月均下降了58.7%。

参考文献

[1] 建筑工程常用数据系列手册编写组.暖通空调常用数据手册.北京：中国建筑工业工业出版社，1997.

[2] 曾丹苓，敖越.工程热力学.北京：高等教育出版社，1980.

[3] 徐烈，方荣生，马庆芳.绝热技术[M].北京：国防工业出版社，1990.