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本文作者:劉熹作者單位:甘肅煙草工業有限責任公司
1現狀分析
1)薄板烘絲機在線生產能力4800kg/h,蒸汽耗量1500kg/h。烘絲機是葉絲生產線的關鍵設備,對于膨脹的葉絲高溫快速烘烤,提高葉絲填充值,它采用先進的復合干燥技術,通過傳導、輻射、強制熱風對流三種加熱方式,使煙絲快速加熱烘干,由除塵系統排出,從而排出青雜氣和部分游離煙堿,使煙絲醇和芬香。其中溫度控制就顯得極為關鍵,SH626型蒸汽耗量約1500kg/h,按每天三班20個工作時,共消耗30000kg蒸汽/天。
2)烘絲機冷凝水排回收采用開放式冷凝水回收系統,回收過程只針對儲水罐內的冷凝水進行回收,對外接通大氣外溢的余汽沒有回收和再利用,造成了浪費。(圖一)烘絲機蒸汽源壓力1.0MPa,分兩路進入設備內部,一路(工作壓力為0.8MPa)蒸汽分配至空氣熱交換器,經過熱交換、管線疏水后,管道(壓力為0.18MPa)直接接通在儲水罐;另一路(工作壓力為0.25MPa)蒸汽分配至薄板熱交換板,經過熱交換后,管道疏水(排放壓力要求為0MPa)也接通在儲水罐;這樣,兩路不同排放壓力要求的管道接在儲水罐內,儲水罐就必須滿足排放壓力要求為0MPa這一條件,原設計只對儲水罐內的冷凝水通過齒輪泵增壓后進入回汽系統進行回收,開放設計的儲水罐由于直通大氣,儲水罐內大量閃蒸汽從罐體的排空管中直排大氣,造成蒸汽能源的大量浪費。
2方案分析
針對問題,對冷凝水排放系統進行重新設計改造,以斯派薩克APT14疏水閥泵為核心,進行管路設計改造,首先,將經過散熱器熱交換、管線疏水閥的這一路管道(壓力為0.18MPa)改道,接通在管網層回汽管線進行回汽的回收;第二步,拆除烘絲機儲水罐,對薄板回水系統進行改造,將原來開始浮球疏水閥系統,改造為閉式疏水泵回收系統。如圖二所示:這樣,在拆除烘絲機儲水罐后,將兩路不同排放壓力要求的管線脫開,去除烘絲機儲水罐后的所有回收管線沒有直排大氣,兩套封閉管線系統各自回收余汽、冷凝水,通過對烘絲機回水、回汽的完全回收,達到節能降耗的目。
圖中設備使用蒸汽壓力P1=1.0MPa,疏水管在儲水罐存放壓力P2=大氣壓,蒸汽用量Qmax=1662kg/h,排空氣蒸汽損耗Q`=685kg/h。
該方案采用APT14自動疏水閥泵得以實現,APT14同時具有疏水閥與機械泵的功能,體積小巧,排水順暢,甚至可以做到真空負壓狀況下進行冷凝水的排放。其工作原理如下:
第一步(圖4)APT14,APT14HC和APT14SHC自動疏水閥泵運行于正排量原理。冷凝水自旋啟式止回閥進入閥體導致浮球上升。浮球通過一個多連桿軸與疏水閥機構相連。當上游系統壓力PS足以克服背壓PB時(圖4),積存的冷凝水將通過打開的第二級疏水閥機構排出。在這種狀況下,浮球將根據進入APT14冷凝水量自動調節,控制疏水閥的開關。
第二步(圖5)對一些溫控設備,可能會出現系統壓力PS低于背壓PB(圖5)。此時,標準的疏水閥將無法排除冷凝水,造成設備積水。
第三步(圖6)APT14冷凝水將注滿泵體,提升浮球直至觸發換向連桿,打開動力蒸汽入口關閉乏汽閥。
第四步(圖7)動力蒸汽快動機構使疏水閥模式迅速轉換為動力泵模式。隨著動力蒸汽入口閥的打開,APT14內的壓力升至背壓以上,冷凝水從疏水閥座被壓入回收系統。
第五步(圖8)隨著泵體內冷凝水位的下降,浮球再次觸發換向連桿,關閉動力蒸汽入口打開乏汽閥。
第六步(圖9)APT14,APT14HC和APT14SHC內的壓力由于乏汽閥的打開而與冷凝水入口壓力平衡,冷凝水通過入口旋啟式止回閥重新進入。同時出口球形止回閥關閉防止冷凝水回流到泵體內,疏水和泵的循環重新開始。
圖2-1表明,PMMA材料在燃燒初期的HRR能急速增加到800kW/m2左右,并能長時間維持較高的熱釋放速率,直至試件燃燒殆盡,HRR迅速回落。與此相比,PVC材料在初期階段的HRR上升較為平緩,一致維持在200kW/m2一下,整體呈下降趨勢。可見PVC材料的阻燃特性還是十分顯著的。
3APT14疏水閥泵組成閉式冷凝水排放系統應用注意事項
1)閉式系統應首先考慮內部氣鎖問題,應將圖二中壓力平衡管接至冷凝水出口最高處,以保障冷凝水順利回流入APT14閥體內部。
2)動力蒸汽進給壓力理論不應大于6kpa。
3)確保冷凝水出口與APT14閥基座安裝水平高度差不低于0.2m。
4)閥體入口管路應設計管路容積不少于6L的積水管,作用是暫時存放在泵模式工作狀態下的過程流體,從而確保設備不積水。
5)在烘絲機的管路改造中加入排空氣閥,可以很大程度提高設備換熱效率。
4改造效果
1)杜絕了烘絲機的積水現象,及時地排放大量冷凝水。
2)省去了原系統中的泵,節約了電及大量泵維修維護費用。
3)閉式系統回收所有冷凝水,不再有閃蒸汽及設備旁通而導致的蒸汽能源浪費,節能27%以上。
閉式冷凝水回收系統的應用,為我們取得了良好節能效果。相對于改造前,設備的換熱效率大大增加,為設備產能的進一步提高打下了堅實的基礎。同時為解決蒸汽疏水閥負壓差狀態下的疏水問題,積累了寶貴的經驗,有廣泛的應用推廣價值,同時APT14具有結構緊湊,安裝方便,安全可靠,也為企業節省了資金,節省了能源,對環境做出了應有的貢獻。