高憲君

（河南中煙工業(yè)公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州 450000）

1 真空系統(tǒng)工藝流程

真空系統(tǒng)真空負(fù)壓氣的生產(chǎn)過程如下：真空泵開啟→卷包車間管道空氣→旋風(fēng)除塵器（通過濾芯對空氣進(jìn)行過濾、除塵、凈化）→緩沖罐（穩(wěn)壓）→真空泵水環(huán)壓縮腔體（空氣壓縮）→氣水分離器（對氣中的水分離）→排入大氣（圖1）。

圖1 真空系統(tǒng)工藝流程

在泵體連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不斷地進(jìn)行著吸氣、壓縮、排氣過程，做功產(chǎn)生大量的熱能，作為工作液的水會被不斷加熱升溫。由熱力學(xué)理論可知，當(dāng)水的溫度達(dá)到其對應(yīng)壓力下的飽和溫度時就會被汽化，水環(huán)密封性能下降，抽吸能力下降，進(jìn)而導(dǎo)致效率降低甚至無法工作。為了限制工作液溫度過高，通過列管式換熱器，將工作液與冷卻液進(jìn)行熱量交換，使工作液溫度保持在合理的范圍之內(nèi)。

2 存在的問題及分析

2.1 除塵效果差

從2019 年5 月11 日各真空機(jī)組實(shí)際測量數(shù)據(jù)可知，主要存在的問題是列管式換熱器換熱效果差（表1）。

從表1 可以看出，工作液進(jìn)、出口溫差不足4 ℃，冷卻液進(jìn)、出口溫差始終不足2 ℃。分析原因，因?yàn)槌龎m效果差，導(dǎo)致從卷包車間吸取過來的粉塵、煙土等顆粒物混入工作液之中，造成列管式換熱器的內(nèi)列管嚴(yán)重污染，造成換熱器的效率嚴(yán)重下降。

表1 各真空機(jī)組列管換熱器工作液和冷卻液溫度 ℃

列管式換熱器結(jié)構(gòu)分為管程和殼程，管程流動著冷卻液，殼程里流動著工作液。為了避免列管式換熱器的污染，每月至少需要對列管換熱器解體、用高壓水槍進(jìn)行清洗、沖刷兩次，這成了維修工又累又臟的常態(tài)化工作。

2.2 除塵器濾芯更換困難

此旋風(fēng)除塵器型號HKNP-180，除塵器內(nèi)部裝設(shè)有20 個濾芯，型號HPNP-80,靠濾芯過濾達(dá)到除塵的目的。當(dāng)濾芯使用3 個月后，就需要對濾芯進(jìn)行清吹與更換，但是，由于此旋風(fēng)除塵器只在底部開設(shè)了除灰口，同時也是維修手孔，每次更換濾芯靠一只手摸索施工、難度很大，更換完20 根濾芯至少需要5 h。

以上存在的問題，歸根到底都是由于旋風(fēng)除塵器工作性能不佳所致，基于此，又考慮到卷包車間被真空泵抽回的空氣含塵量較大，自行設(shè)計加工水洗除塵器，替換掉原來的旋風(fēng)除塵器，使得空氣進(jìn)入真空泵之前將粉塵濾除、及時排放，以維持真空泵的效率。

3 水洗除塵器的設(shè)計

相關(guān)部件技術(shù)要求及作用主要有以下4 個方面。

（1）箱體：采用長方體結(jié)構(gòu)，尺寸1500 mm×1500 mm×2950 mm，材料：8 mm 的不銹鋼板，箱體內(nèi)部加裝不銹鋼加強(qiáng)筋。箱體支架采用10#槽鋼。

（2）沖孔板：采用不銹鋼材料，孔徑8 mm、板材厚5 mm，孔的數(shù)量應(yīng)滿足通透面積為進(jìn)氣管面積的3～5 倍。在進(jìn)行除塵時，在空氣通過進(jìn)氣管進(jìn)入到水中時會產(chǎn)生較大的氣泡，氣泡中包裹著部分灰塵，氣泡在上升到水面時破裂，仍會使灰塵進(jìn)入到軟化水的上方。另一方面，較大的氣泡不斷上升到水面，會引起水的劇烈翻騰，這又會導(dǎo)致水的流失加劇?；谝陨峡紤]，設(shè)計沖孔板起穩(wěn)水作用，當(dāng)氣泡經(jīng)過沖孔板上的小孔時，被分割成較小的氣泡，這一方面能增大氣體與軟化水的接觸面積，使更多的灰塵滯留在水中；另一方面能減小軟化水的翻騰和流失。

（3）擋水板：采用PVC 材料加工而成，為多層波浪結(jié)構(gòu)、傾斜設(shè)置，波峰的頂部和波谷的底部均設(shè)有擋片，當(dāng)空氣經(jīng)過兩板層的波谷處或波峰處時，氣流就需要改變方向。經(jīng)過水洗的氣體中，含有較多的小液滴，這些小液滴能隨著空氣一同流入出水管，該擋水板的作用就是有效阻擋氣中的小水珠、減小氣體含水率，減少除塵器水的消耗量。

（4）通過磁翻板液位計和補(bǔ)水電動閥的控制，保持進(jìn)氣管上方50～100 mm 的液面高度，盡可能減小壓差損失。因?yàn)橐好嫣蜁瓶?、達(dá)不到除塵的效果，而液面太高會造成壓力損失太大、達(dá)不到合適的工藝壓力要求，所以在使用過程中應(yīng)保持除塵器前后的壓差在300 Pa 左右（圖2）。

圖2 水洗除塵器設(shè)計加工圖

4 成效

4.1 運(yùn)行效果

用水洗除塵器替代原來的旋風(fēng)除塵器，仔細(xì)對水洗除塵器的液位進(jìn)行調(diào)試，并注意觀察除塵器所帶來的壓差損失，發(fā)現(xiàn)磁翻板液位計顯示在48 cm 時，運(yùn)行效果最佳。從2019 年7 月3日投入運(yùn)行以來，真空機(jī)組保供完全正常。

2019 年9 月6 日通過用紅外熱像儀對1#～3#真空泵的列管換熱器進(jìn)行拍照，圖像顯示工作液上層與下層溫差達(dá)5 ℃，換熱效果明顯（圖3、圖4）。

圖3 1#～3#真空泵列管換熱器可見光圖

圖4 1#～3#真空泵列管換熱器端部紅外熱像圖

4.2 明顯降低維修工的勞動強(qiáng)度

原來使用旋風(fēng)除塵器：①需要每月對其內(nèi)部的濾芯進(jìn)行清吹、保養(yǎng)，每年需要更換濾芯至少兩次，每次對濾芯的保養(yǎng)或更換，由于空間上操作的不便，耗時耗力；②需要每月至少兩次對列管換熱器解體、用高壓水槍進(jìn)行清洗、沖刷，既臟又累。

成功研制水洗除塵器，替代了原來的旋風(fēng)除塵器，每周只需要打開水洗除塵器底部的排污閥進(jìn)行排污即可，一般不需要對列管換熱器進(jìn)行清洗和沖刷，明顯降低了維修工的勞動強(qiáng)度。

4.3 經(jīng)濟(jì)價值

改造之后，省去了每年需更換旋風(fēng)除塵器濾芯兩次以上的維保過程，每次更換20 根濾芯，每根單價3979 元，每年至少節(jié)約維修費(fèi)3979×20×2=15.916 萬元。