0引言

SP32烟丝膨胀生产线是一种新型的烟丝膨胀系统，它采用符合国家环保政策且具有自主知识产权的烟丝膨胀介质浸渍烟丝，然后通过密闭微波设备加热烟丝，使烟丝达到一定的膨胀效果，而烟丝膨胀介质通过回收系统实现循环利用。

在膨胀烟丝的生产过程中，密闭微波设备原有排潮能力不足，致使微波密闭舱内水汽十分严重。水汽对整个系统的影响很大，一是降低微波加热效率，烟丝膨胀效果受影响；二是影响氧浓度监测仪、压缩回收机组等设备的正常工作；三是影响设备内部的视频监控；四是过多的水汽，使得系统无法连续工作，需要每天开舱门清除凝结水，不仅增大劳动强度，也给降低膨胀介质消耗和氮气控氧设备正常工作带来不利影响。为此，解决水汽问题迫在眉睫。

1原因分析

1.1系统工作原理

图1为原有排潮系统示意图。SP32烟丝膨胀系统在生产运行时，为了提高烟丝膨胀介质的循环利用率，降低运行成本，烟丝在经过介质浸渍后，通过密闭设置的传输槽、松散器、贮柜等输送设备进入密闭微波设备，完成烟丝的加热膨胀过程。从图中可以看到，传输槽、贮柜和微波设备等组成了一个密闭的整体空间，微波加热过程溢出的水汽通过抽湿泵引出，经过换热器和汽水分离器，去除水分，而后回到密闭空间。由于膨胀介质的沸点远低于水，因此可以保证在去除水分的同时，介质气体不向外溢散，而通过回收设备进行回收。因此，SP32微波设备的排潮系统是一个内循环过程，这是与一般微波设备的排潮系统zui大的不同之处。正是由于SP32微波设备排潮系统的特殊性和排潮能力的不足，在微波加热膨胀烟丝的生产过程中，烟丝内部溢出的水汽无法及时排出，导致舱体内凝结大量水汽，如图2所示。

1.2原因分析

分析原有排潮系统，主要由抽湿泵、换热器和汽水分离器这三台设备及管道组成，抽湿泵的抽气流量为1320m3/h，管道内径为DN100mm，则混合气体在管道内的流速为46.71m/s。根据设计，原换热器冷却水流量为10m3/h，原有汽水分离器筒径为DN300mm，容积约0.07m3，则混合气体经汽水分离器时，流速降为5.19m/s。可见，即使在汽水分离器内，气体流速仍比较高，这不利于液态水的分离。因此，要提高排潮系统的除水能力，需要从增强换热器的热交换能力和提高汽水分离器的水汽分离能力两个方面入手。

另外，由于微波谐振腔处于微波密闭舱之内，为了避免水汽在微波谐振腔内凝结，从而造成微波能量的浪费，还需要提高谐振腔的透气性，即使得抽气气流能充分穿过谐振腔进入排潮系统，避免气体在谐振腔内形成涡流。

2解决措施

2.1增强换热器热交换能力

为了考察换热器的热交换能力，对换热器所需的冷却水量进行简单估算。已知SP32设备生产能力为300kg/h，浸渍后烟丝水分约为23%左右，经微波干燥后水分约为8%左右，烟丝脱水约为15%，即每小时有mH＝45kg的水需要干燥变为水蒸气。微波谐振腔内温度约t=60℃。

由于未考虑空间散热和换热效率的影响，冷却水流量应高于5.23m3/h。原定的冷却水流量为10m3/h，基本相当于两倍的理论值。因此，为了进一步提高换热器的换热能力，在不对系统设备进行大改变的前提下，可以从降低冷却水入口水温和适当增加冷却水流量两方面入手[2]。

根据现场条件，有微波电源设备所用的冷水机组可以提供温度为26℃的冷却水，且流量满足要求，不影响微波设备的正常工作。所以，将26℃冷却水引入换热器，同时适当增加流量，设定为12m3/h。

2.2改进汽水分离器

从现场实际运行情况看，原汽水分离器工作后排出的冷凝水量十分有限，说明含水气流在此没有得到充分的气液分离。气液分离器依靠的是物理作用去除水分，当气体流速为零时，液滴因自身重力自然沉降。当气流速度提高且向上时，液滴受到向上的力，抵消一部分重力的沉降作用，对液滴的沉降产生不利影响[1]。所以，气体流速在气液分离器内应该得到充分降低，并利用尽可能大的空间，使得水汽凝结汇聚。为此，经过分析讨论，决定利用现场能提供的zui大场地空间，在排潮管路上设计了如图3所示的除水箱[3]。

为了在尽可能短的时间内解决水汽问题，满足系统设备运行的需要，除水箱采用5mm厚不锈钢板焊接而成，进出气口分别通过法兰与原管道相接，箱体底部预留排水口，通过磁翻板液位计接入总控制系统以便控制排水阀门的启闭。

箱体的内尺寸为2500×600×2400mm，净容积达到3.6m3，相比原来的气液分离器水汽的冷凝空间提高了50多倍。内部设置三道折流板，并填充网状聚四氟乙烯填料，使得含水气流有足够的凝结表面积。气体在除水箱内的流道截面积为0.36m2，故气体流速至此降低为1.02m/s，为原来流速的1/5不到，这样的流速可以保证水汽充分的液化、凝结和沉降。

2.3微波谐振腔透气性改进

从图2中可以看到，抽湿泵从微波谐振腔顶部抽气，经过循环后，回到微波密闭舱内，再由前后进出料口回到谐振腔。为了提高谐振腔的透气性，谐振腔底部全部改为网板设计，见图4，均布7602个φ4mm网眼，通流截面积为0.096m2，保证谐振腔底部通风顺畅，不留死角。经过上述改进后的微波排潮系统如图5所示。

3应用效果

排潮系统的三项技术改进利用现场停产时间完成，并通过了连续三个月的生产运行检验。结果表明，此次技术改进十分有效，解决了密闭微波设备的排潮问题，通过视频监控和系统生产运行后的实地检测，发现微波谐振腔内部和密闭舱内均无可见水汽，舱内各表面保持干燥。系统设备可连续稳定运行。