劉 海，彭劍笙，王 瀟

（貴州中煙工業(yè)有限責任公司畢節(jié)卷煙廠，貴州畢節(jié) 551700）

0 引言

工廠在生產(chǎn)過程中不僅需要生產(chǎn)出滿足消費者需求的高質(zhì)量產(chǎn)品，還需要節(jié)約能源、降低消耗，以增強市場競爭力。某卷煙工廠在深入推進“精造工程”以提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，充分發(fā)揮精益求精、勇于探索的工匠精神，在節(jié)能降耗方面不斷取得新成績。以實施烘絲機閃蒸汽熱量回用改造為實例，對熱量回用價值分析、技術(shù)方案制定、技術(shù)難點攻關(guān)進行了一系列探索并取得了實效。

1 現(xiàn)狀

某卷煙工廠制絲線有薄板式烘絲機一臺（型號SH628），為昆明船舶設(shè)備集團有限公司生產(chǎn)制造，2012 年技改完成后投入生產(chǎn)。通過收集近幾年制絲中控薄板式烘絲蒸汽流量計所采集的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)正常生產(chǎn)運行中薄板式烘絲機薄板換熱器及熱風換熱器蒸汽耗量約為1200 kg/h（蒸汽工作壓力0.6 MPa），待料狀態(tài)下蒸汽耗量約為400 kg/h（蒸汽工作壓力0.6 MPa）。在設(shè)備運行中薄板換熱及熱風換熱后將會產(chǎn)生高溫冷凝水，經(jīng)疏水閥后通過管道收集至冷凝水集水罐。因疏水閥前后存在壓力差（蒸汽工作壓力從0.6 MPa 降至0），根據(jù)蒸汽熱學性質(zhì)，冷凝水經(jīng)疏水閥后呈氣態(tài)蒸汽（閃蒸汽）及液態(tài)水，液態(tài)冷凝水在冷凝水集水罐儲存到一定量后，自動泵送至冷凝水回收站加以回收利用，閃蒸汽經(jīng)集水罐頂部管道直接排到大氣。

2 熱量回用方向

為了降低薄板式烘絲機蒸汽使用量，經(jīng)對烘絲機薄板換熱器及熱風換熱器換熱后產(chǎn)生的冷凝水及閃蒸氣進行分析研討，經(jīng)集水罐頂部管道直接排到大氣的閃蒸汽未得到有效利用，長期存在一定的熱量損失，可充分利用此部分直接排放的閃蒸汽。

目前烘絲機熱風換熱器入口風溫為車間環(huán)境溫度，如有效利用目前經(jīng)集水罐頂部管道直接排到大氣的閃蒸汽，通過增加熱交換器對熱風換熱器進口新風進行預熱，提升熱風換熱器進風溫度，可以減少熱風換熱器的蒸汽使用量，減少對空排放，達到節(jié)能減排目標。

3 技術(shù)方案制定

為穩(wěn)定熱風換熱器進風溫度擬采用PID 控制。

3.1 壓力自動控制調(diào)節(jié)閥門設(shè)計安裝

在烘絲機冷凝水回收泵集水罐排空管設(shè)置壓力自動控制調(diào)節(jié)閥門，定壓50 kPa，恒定進入熱風預熱器閃蒸汽量，經(jīng)計算在設(shè)計合理散熱器散熱面積的情況下，能恒定預熱器出口風溫在55 ℃，理論計算預熱器出口風溫能預熱到60.3 ℃。

3.2 預熱裝置設(shè)計安裝

設(shè)計在烘絲機的空氣加熱器前安裝預熱器，并將閃蒸汽通入空氣預熱器，將閃蒸汽的熱量提供給空氣預熱使用；新增薄板式烘絲機預熱裝置，對原有系統(tǒng)不做改動，出現(xiàn)溫度不穩(wěn)定情況可以斷開新增系統(tǒng)，保證生產(chǎn)不受影響（圖1）。

圖1 系統(tǒng)流程

3.3 熱風換熱器和烘絲機冷凝水的排放

（1）由于進入熱風換熱器的閃蒸蒸汽壓力低于50 kPa，末端疏水閥疏水壓差小，所形成的冷凝水量小，為保證冷凝水順利排除，冷凝水直接排放至烘絲機下地漏。

（2）烘絲機冷凝水目前通過疏水閥排放至冷凝水集水罐后泵送至冷凝水回收站，烘絲機薄板和空氣加熱器分別采用DN50 FT43-10 疏水閥，該類型疏水閥在0.4 MPa 壓差下的排量為10 000 kg/h（圖2），新增系統(tǒng)會增加原疏水系統(tǒng)50 kPa背壓，即改造后烘絲機和空氣加熱器疏水閥壓差為0.35 MPa，在該壓差下DN50 FT43-10 疏水閥排量為9500 kg/h＞1200 kg/h烘絲機蒸汽耗量，不會影響烘絲機疏水效果。

圖2 疏水閥排量

3.4 保證熱風溫度穩(wěn)定性和烘絲機正常工作

如前所述，新增系統(tǒng)不會對烘絲機現(xiàn)有疏水系統(tǒng)造成影響，而進入新增熱風換熱器閃蒸汽量由排空口調(diào)節(jié)閥進行控制，保證進入熱風換熱器內(nèi)部的換熱閃蒸汽量恒定，即熱風換熱器出口溫度恒定。

3.5 熱風預熱器設(shè)計

預熱器換熱面積計算：

傳熱系統(tǒng)U=30 W/（m2·℃），進風溫度約20 ℃，預熱器出風溫度56 ℃，閃蒸汽壓力50 kPa，蒸汽溫度112 ℃（查蒸汽公制表），算術(shù)平均溫差ΔT=［112-（20+56）/2］=74 ℃；根據(jù)公式Q=U×A×ΔT，65 kW=［30×A×74］/1000，換算得換熱面積A=29.28 m2。

4 熱量回用價值分析

4.1 改造實施前正常生產(chǎn)狀態(tài)

生產(chǎn)運行中薄板式烘絲機蒸汽耗量約為1200 kg/h，蒸汽工作壓力0.6 MPa，蒸汽在薄板及熱風換熱后高溫冷凝水通過疏水閥排放至50 kPa 壓力下，冷凝水溫度為165 ℃，根據(jù)蒸汽表-公制（1）：①0.6 MPa 飽和水的顯熱=697 kJ/kg；②50 kPa 飽和水的顯熱=468 kJ/kg；③50 kPa 時的蒸發(fā)潛熱=2226 kJ/kg。

熱量過剩697-468=229 kJ/kg。則二次蒸汽比例=229÷2226=0.103（閃蒸汽/冷凝水），即閃蒸率為10.3%，0.6 MPa 壓力下1200 kg/h 冷凝水在50 kPa 壓力下閃蒸，即可產(chǎn)生1200×10.3%≈124 kg/h 閃蒸汽，回收后烘絲機冷凝水總量為1200-124=1076 kg/h，最終能夠用于熱風預熱閃蒸汽量為1076×10.3%≈111 kg/h，考慮5%散熱：111×95%≈105 kg/h。

4.2 改造實施前待料狀態(tài)

待料過程中薄板式烘絲機蒸汽耗量約為400 kg/h，蒸汽工作壓力0.6 MPa，蒸汽在薄板及熱風換熱后高溫冷凝水通過疏水閥排放至50 kPa 壓力下，冷凝水溫度為165℃，根據(jù)蒸汽表-公制（1）：①0.6 MPa 飽和水的顯熱=697 kJ/kg；②50 kPa 飽和水的顯熱=468 kJ/kg；③50 kPa 時的蒸發(fā)潛熱=2226 kJ/kg。

熱量過剩697-468=229 kJ/kg。則二次蒸汽比例=229÷2226=0.103（閃蒸汽/冷凝水），即閃蒸率為10.3%，0.6 MPa 壓力下400 kg/h 冷凝水在50 kPa 壓力下閃蒸，即可產(chǎn)生400×10.3%≈41 kg/h 閃蒸汽，回收后烘絲機冷凝水總量為400-41=359 kg/h，最終能夠用于熱風預熱閃蒸汽量為359×10.3%≈37 kg/h，考慮5%散熱：37×95%≈35 kg/h。

以上兩種工況下閃蒸汽都是通過DN100 排空管直排大氣，存在能源浪費，回收該部分熱量用于薄板烘絲機熱風預熱，降低烘絲機蒸汽耗量。

4.3 改造實施后正常生產(chǎn)狀態(tài)

改造后，正常生產(chǎn)狀態(tài)：“閃蒸汽量105 kg/h；閃蒸汽壓力50 kPa，潛熱為2226 kJ/kg（查蒸汽公制表）；進風溫度約20 ℃；烘絲機風量5000 m3/h；空氣比熱1.3 kJ/（m3·℃）；按照以上參數(shù)計算閃蒸汽熱量Q=105×2226=233 730 kJ/h；加熱后熱風溫升ΔT=Q/（V×Cp）=233 730/（5000×1.3）=36 ℃。則實施后，正常生產(chǎn)狀態(tài)下預熱器出口風溫為20+36=56 ℃。

4.4 改造實施后待料狀態(tài)

改造后，待料狀態(tài)為：“閃蒸汽量35 kg/h；蒸汽壓力50 kPa，潛熱2226 kJ/kg（查蒸汽公制表）；進風溫度約20 ℃；烘絲機風量700 m3/h；空氣比熱1.3 kJ/（m3·℃）；按照以上參數(shù)計算閃蒸汽熱量Q=35×2226=77 910 kJ/h；加熱后熱風溫升ΔT=Q/（V×Cp）=77 910/（700×1.3）=85.6 ℃。則實施后，待料狀態(tài)下?lián)Q熱器出口風溫為20+85.6=105.6 ℃。

5 改造效果

5.1 正常生產(chǎn)狀態(tài)

正常生產(chǎn)狀態(tài)：烘絲機運行蒸汽耗量1200 kg/h；運行壓力0.6 MPa；閃蒸汽量105 kg/h；蒸汽成本按照約300 元/噸核算；烘絲機運行時間：一個批次45 min，15 批次/d，即每天帶負荷運行時間11 h，如按開機率20 d/月，烘絲機全年帶負荷運行時間2640 h；烘絲機風量5000 m3/h；熱風溫度110 ℃；進風溫度約20 ℃；即正常生產(chǎn)狀態(tài)每年可節(jié)約：105×2640×0.3=83 160.00元。

5.2 待料狀態(tài)

待料狀態(tài)：烘絲機運行蒸汽耗量400 kg/h；運行壓力0.6 MPa；閃蒸汽量35 kg/h；蒸汽成本按照300 元/t 核算；烘絲機運行時間：時間9 h/d，20 d/月，烘絲機全年空載運行時間2160 h；烘絲機風量700 m3/h；熱風溫度110 ℃；進風溫度約20 ℃；即待料狀態(tài)時每年可節(jié)約35×2160×0.3=22 680.00 元。

綜上所述，項目實施后全年可節(jié)約105 840.00 元蒸汽費用。

6 結(jié)語

節(jié)能降耗措施的推行，既是提升企業(yè)核心競爭力的必要舉措，也是一個企業(yè)應(yīng)盡的義務(wù)及責任。企業(yè)在日常管理中，需要進一步激發(fā)員工學習新技術(shù)、新知識的動力，提高員工創(chuàng)新意識及實踐能力，以能夠發(fā)現(xiàn)節(jié)能降耗著手點，進行經(jīng)濟效益分析及可行性探討，并制定具體方案加以實施，取得節(jié)能降耗實效。