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关于干冰膨胀烟丝的生产线热端系统优化-行业动态

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-11-13 7:24:00 * 浏览: 6

      干冰膨胀烟丝系统采用液态二氧化碳对烟丝进行 浸泡,在烟丝内部和表面形成干冰,烟丝通过文丘里管 快速进入升华管,在 350 ℃左右的热气流中,二氧化碳 迅速升华,促使烟丝膨胀。该工艺可以满足烟丝的 高膨胀率(60%以上),提高膨胀烟丝的有效利用率,协 调烟丝膨胀后的物理品质与感官品质,降低干冰膨胀 工艺处理强度,达到凸显品牌风格特征的目的。但 在使用过程中,该设备热端尾气系统存在容易结垢、热 交换系统效率低、炉膛温度升高报警、尾气系统容易自 燃 等 问 题 ,给 生 产 带 来 安 全 隐 患。 前 人 已 对 热 端 系统进 行 了实用性研究,如 CO2 膨胀升华管的改进设 计、燃烧炉换热器可替性探讨、干冰膨胀烟丝工艺 热段的改进等,但这些方法均无法对干冰膨胀线热 端系统实现在线改造。为此,通过增设第三热交换器 以及对冷却振槽的除尘风进行单独除尘等措施,对干 冰膨胀线热端系统进行改造,以解决尾气风机、热风管 道及热交换器等设备结垢等问题,提高系统的热交换 效率,降低柴油消耗。

1 存在问题 美国 AIRCO 公司生产的 570 kg/h 干冰膨胀烟丝生 产线的热端系统主要由燃烧炉、烟丝膨胀系统、旋风除 尘 器 等 组 成 ,见 图 1。 工 艺 热 风 由 工 艺 风 机 6 提 供 动 力,通过热交换器 2 吸收能量后,进入烟丝膨胀系统 4对烟丝进行瞬间干燥,再通过旋风除尘器 5 对热风进行 除尘,完成热风循环。同时在工艺风机出口引出少量 工艺气体,与来自冷却振槽上的废气风混合后,由尾气 风机 7 抽入热交换器 1 预热,进入燃烧炉 3 助燃形成炉 膛风,再分别经过热交换器 2 和 1 两次热交换后排出大 气,以实现热能的回收利用。为实现工艺热风的温度 控制,通过调节热风互动风门 8 控制进入热交换器 2 的 风量,以得到满足生产要求的工艺热风温度。

在生产过程中,从冷却振槽上抽出的气体中含有大 量的烟尘,这是因为刚经过干燥膨胀的烟丝温度较高, 含水率仅为 5%左右,在冷却皮带和冷却振槽的运输过 程中,造碎较严重,成品烟丝中夹杂有大量烟末[8]。为 避免烟末进入烟丝回潮筒中影响成品烟丝品质,系统 采用皮带和振槽上方抽风的形式,将烟尘抽离,送至热 端系统的炉膛内焚烧。热端系统在使用过程中主要存 在以下问题: (1)从 工 艺 气 体 中 分 流 出 来 的 气 体 温 度 较 高(约 340 ℃),且富含焦油烟气(主要从-78℃的干冰烟丝中 瞬间升温而分离出来),而从冷却振槽上方抽出的废气 温度较低(约 70 ℃),烟尘量较大。两种气体混合后, 温度急剧下降(约 160 ℃),焦油烟气遇冷产生凝露效 应,在尾气风机 7 的叶轮和风机内壳、连接管道内壁以 及热交换器 1 的管束内壁上均黏附有烟油,而干燥的烟 尘 很 容 易 粘 附 在 烟 油 上 ,形 成 一 层 较 厚 且 坚 硬 的 烟 垢。由此导致尾气风机叶轮出现积垢现象,影响叶轮 的动平衡,造成叶轮运转时尾气风机振动和噪音增大, 轴承座温度升高,从而缩短了轴承的使用寿命。因此, 设备维护人员每周需打开观察孔检查烟垢厚度,至少 每季度清理一次热交换器及管道,每月清理一次尾气 风机,维护保养成本较高。

(2)由于第二热交换器的管束内壁上黏附烟垢,致使热交换器效率降低,进入炉膛的工艺气体温度偏低, 因此需要提高炉温。提高炉温需要增加供油量,产生 的大量多余热能无法通过热交换器进行热传导而直接 排放,造成热量损失,能耗增加;同时还会导致热端系 统温度超高报警而引起生产停机;黏附的烟垢容易达 到燃点引起燃烧,导致设备停机,影响生产。在生产过 程中,热交换器因为管内燃烧,温度过高,热变性加剧, 所有管束中部下垂,管束变形严重,从而给生产带来安 全隐患。