打葉復烤重點工序蒸汽節能技術的研究應用

摘 要：【目的】以天昌國際煙草有限公司寶豐復烤廠為例，對該企業的打葉復烤生產過程中存在的蒸汽能耗偏高問題進行研究。【方法】根據該企業重點工序蒸汽能耗的運行現狀，分析蒸汽能耗偏高的原因，采用汽機聯合式抽真空技術、旋風除雜技術及冷凝水回路增壓技術對真空回潮、熱風潤葉及片煙復烤等工序的主要設備進行升級改造。【結果】研究應用結果表明，在真空回潮工序中使用汽機聯合抽真空系統，能使單批次真空回潮過程蒸汽消耗量下降49.21%；在熱風潤葉工序中使用旋風除雜技術，能使潤葉機每小時蒸汽消耗量下降24%；在片煙復烤工序使用冷凝水回路增壓技術，能使片煙復烤機每小時蒸汽消耗量下降10.4%。應用該技術后，寶豐復烤廠2023年煙季每噸煙蒸汽能耗與2021年煙季相比下降32.7%左右，累計節約成本200余萬元。【結論】該研究成果對打葉復烤企業縮減生產成本、提升盈利水平、增強企業競爭力具有一定的指導意義。

關鍵詞：打葉復烤；蒸汽能耗；真空回潮；片煙復烤；冷凝水增壓回路

中圖分類號：TS43 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2024）21-0027-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.21.006

Research and Application of Steam Energy Saving Technology in Key Processes of Leaf Threshing and Redrying

LIU Yang1，2 TIAN Zhanjun1 LI Yanzhou1 JIN Meisheng1 HAO Yongxing2，3

（1.Tianchang International Tobacco Co.， Ltd.， Xuchang 461000， China;

2.North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou 450045， China;

3.Henan Digital Intelligent Equipment Engineering Research Center， Zhengzhou 450064， China）

Abstract： [Purposes] This article takes Tianchang International Tobacco Co.， Ltd. Baofeng Redrying Factory as an example to study the problem of high steam energy consumption during the threshing and redrying production process of the enterprise. [Methods] Based on the current operating status of steam energy consumption in the key processes of the enterprise， the reasons for the high steam energy consumption were analyzed. The main equipment in the processes of vacuum rehydration， hot air moistening and lamina redrying were upgraded and renovated using steam turbine combined vacuum technology， cyclone impurity removal technology， and condensate water circuit pressurization technology. [Findings] The research application results show that using a steam turbine combined with a vacuum pumping system in the vacuum rehydration process can reduce the steam consumption of a single batch of vacuum rehydration process by 49.21%; in the hot air moistening process， the use of cyclone impurity removal technology can reduce the steam consumption per hour of the moistening machine by 24%; the use of condensate water circuit pressureization technology in the tobacco re roasting process can reduce the hourly steam consumption of the lamina redrying machine by 10.4%. Ultimately， the steam energy consumption per ton of tobacco in the 2023 tobacco season at Baofeng Redrying Plant decreased by about 32.7% compared to the 2021 tobacco season， saving more than 2 million yuan in cumulative costs. [Conclusions] The research results have certain practical value for reducing production costs， improving profitability， and enhancing competitiveness of threshing and redrying enterprises.

Keywords： threshing and redrying; steam energy consumption; vacuum rehydration; lamina redrying; condensed water boosting circuit

0 引言

打葉復烤是通過真空回潮、潤葉、打葉去梗以及復烤等工序，將煙葉轉化為工業生產原料［1］。作為卷煙生產的第一個環節，打葉復烤是一個高能耗環節，蒸汽能耗約占打葉復烤總能耗的75%左右。隨著煙草行業改革的不斷深化，打葉復烤企業在節能降耗方面，尤其是降低蒸汽能耗方面面臨著巨大挑戰。

眾多學者對打葉復烤的節能降耗進行了研究。毛光平［2］提出在管道保溫施工過程中，打葉復烤企業要根據保溫絕熱材料的特性，合理選擇“臨界絕緣直徑”，可以減少熱力管道的散熱損失，為企業節約能源，從而提高企業的經濟效益和社會效益，為節能減排作出貢獻。孫紀周等［3］對襄陽復烤廠的能源管控現狀和需求進行分析，進行能源因素識別與評價，并采取有效的管理手段、高效的管理途徑和科學的管理方法，使企業能源管理逐漸向精益化、實時化、科學化管理邁進，實現節能降耗。孟艷超［4］、呼延曉靜［5］、王娜［6］、桂嚴敏等［7］、章治國等［8］分別從企業文化、宣傳力度、規章制度、績效考核、精益管理等方面出發，提出創新管理機制，形成全員、全過程、全方位的降本增效工作體系，為行業的持續健康發展做出更大的努力和貢獻。

雖然眾多學者對煙草行業節能降耗進行了大量研究，但在打葉復烤重點工序蒸汽節能技術方面的研究應用基本空白。基于上述研究存在的問題，本研究從打葉復烤重點工序蒸汽能耗出發，對其蒸汽能耗進行分析，運用相應蒸汽節能技術對現有設備進行改造升級，對打葉復烤企業實現縮減生產成本、提升盈利水平、增強企業競爭力具有一定的指導意義。

1 重點蒸汽能耗工序介紹

1.1 真空回潮工序

真空回潮工序是利用真空泵抽吸回潮箱體內的空氣，使箱體內的真空度值達到預定值，然后加濕系統將高溫飽和蒸汽與純凈軟水混合物以低壓濕蒸汽的形式噴入箱內，被煙葉吸收后使其回軟。該工序主要目的是除去煙葉中的青雜氣、滅殺煙包內的昆蟲，同時適當提高煙葉的含水量及溫度，以滿足后續工序操作的需要。真空回潮工序在抽真空及煙葉增濕過程中的蒸汽消耗量較大，蒸汽消耗約占打葉復烤全生產工序的30%。

1.2 熱風潤葉工序

熱風潤葉工序是將高溫高濕的熱風在潤葉滾筒內循環，并使其與煙葉充分接觸，同時噴灑水與蒸汽混合的低壓濕蒸汽，使煙葉達到設定的溫度與含水率，從而增加煙葉的韌性，保證煙葉具有更好的打葉效果，滿足葉梗分離的工藝要求。熱風潤葉過程所需的循環熱風及低壓增濕蒸汽均要消耗大量蒸汽。

1.3 片煙復烤工序

片煙復烤工序是打葉復烤過程中的重要環節，其作用是調整片煙中的水分、除去片煙中的青雜氣、殺滅片煙中的害蟲和病菌，使片煙更適合貯存、醇化和人工發酵，并使片煙質量趨于一致。片煙復烤工序中需要消耗的能源以電為主，并消耗大量蒸汽。

2 重點工序蒸汽節能技術的研究應用

2.1 真空回潮機汽機聯合式抽真空技術的應用

寶豐復烤廠原有的真空回潮機的抽真空系統為三級四段式，所用真空泵均為蒸汽噴射泵，各級蒸汽噴射泵性能見表1。

由表1中可知，三級四段式抽真空系統中的三級蒸汽噴射泵與四級蒸汽噴射泵的管徑較大、蒸汽消耗量較大。針對上述問題，寶豐復烤廠對原有的真空回潮機三級四段式抽真空系統進行改造升級，使用水環真空泵來代替蒸汽消耗量較大的三級、四級蒸汽噴射泵，兩類抽真空系統原理如圖1所示。

抽真空系統在完成改造升級后，按照打葉復烤生產工藝規范，對改造升級前后的單批次真空回潮全周期工作時間、抽真空過程蒸汽消耗量、回潮過程蒸汽消耗量及總蒸汽消耗量進行對比，所得結果見表2。

由表2可知，與三級四段式抽真空系統相比，汽機聯合式抽真空系統不僅在生產效率方面有所提高，而且抽真空過程中的蒸汽消耗量明顯下降。其中，工作時間由15.67 min下降至14.92 min，工作效率提高4.78%；抽真空過程蒸汽消耗量由改造升級前的239.97 kg/次下降至48.04 kg/次，降幅達80%；總蒸汽消耗量由改造升級前的389.97 kg/次下降至198.04 kg/次，降幅為49.21%。

2.2 潤葉機旋風除雜技術的應用

傳統型熱風循環系統由循環和排潮風機、熱交換器、循環和排潮管道及風門等組成，熱風循環過程如圖2所示。

為防止生產線雜物進入循環系統內堵塞風機，傳統型熱風循環系統采用安裝篩鼓式過濾器的方式對循環熱風進行過濾，但潤葉過程中產生的碎煙、粉塵及麻絲較多，導致濾網頻繁堵塞，生產過程中清理難度較大，且過濾器對顆粒度較小的雜物過濾效果不佳，進而造成熱風循環不暢、溫度達不到工藝要求。雖然能通過在潤葉機滾筒內噴入高溫蒸汽的方式提升潤葉機筒體內溫度，但因蒸汽的溫度及含水率較高，不僅會導致潤葉機出料口煙葉溫度及含水率控制能力下降，從而產生水漬煙或蒸片煙，造成生產事故，還會大幅增加蒸汽消耗量，提高生產成本。

針對上述生產過程中存在的問題，寶豐復烤廠利用旋風除雜技術對傳統型熱風循環系統進行改造升級，使用旋風除雜器代替原有經常性發生堵塞的篩鼓式過濾器，改造后的熱風循環系統如圖3所示。

熱風循環系統升級完成后，以2023年河南省信陽市BC12模塊為實驗材料，對改造升級前后出料口煙葉平均溫度、出料口煙葉含水率、熱風平均溫度及每小時蒸汽消耗量進行對比，所得結果見表3。

由表3可知，與傳統型熱風循環系統相比，加裝旋風除雜器后的抽真空系統在加工質量及節能方面均有所提升。其中，熱風溫度平均值由73.5 ℃增加至84.4 ℃，出料口煙葉平均溫度平均值44.5 ℃增加至59.7 ℃，出料口煙葉含水率平均值有20.1%降低至17.8%，均符合潤葉后煙葉質量要求；蒸汽消耗量由1.53 t/h降低至1.16 t/h，降幅為24%。

2.3 片煙復烤機冷凝水回路增壓技術的應用

寶豐復烤廠片煙復烤機原蒸汽冷凝水回收系統為開式回收系統，即將片煙復烤機蒸汽系統排出的冷凝水回收至鍋爐給水箱中，而后將高溫冷凝水泵送至鍋爐中生產蒸汽，從而減少能源消耗。由于片煙復烤機產生的冷凝水無法依靠自壓輸送至鍋爐給水箱，會大量滯留于管道內，導致二次蒸汽排放不暢，增大冷凝水回收系統的背壓，造成片煙復烤機散熱器散熱效果降低，需要大幅增加蒸汽消耗量，方可保證烤機干燥區內溫度達到工藝要求。

針對上述問題，寶豐復烤廠使用冷凝水回路增壓技術對片煙復烤機冷凝水回收系統進行升級，即在冷凝水回收管道上加裝熱水管道泵，從而快速排出散熱器及回水管道內產生的冷凝水，降低冷凝水回收系統背壓，提高蒸汽使用效率，減少蒸汽消耗，改造后的冷凝水增壓回路如圖4所示。

片煙復烤機冷凝水增壓回路改造完成后，以2023三門峽CH19模塊為實驗材料，對改造升級前后的冷凝水回收系統背壓、片煙復烤機每小時蒸汽消耗量進行對比，結果見表4。

由表4可知，增壓回路改造完成后，冷凝水回收系統背壓由0.5 MPa降低至0.26 MPa，降幅為48%；片煙復烤機每小時蒸汽消耗量由4.5 t降至4.03 t，降幅為10.4%。

3 重點工序蒸汽節能技術的應用效果

寶豐復烤廠于2022年煙季開始逐步應用上述重點工序蒸汽節能技術，統計寶豐復烤廠2021—2023年煙季的蒸汽用量、成品產量及噸煙蒸汽用量等數據，結果見表5。

由表5可知，自2022年煙季以來，寶豐復烤廠噸煙用蒸汽量呈不斷下降態勢，由2021年煙季的1.371 t下降至2023煙季的0.922 t，降幅為32.7%。

4 結論

運用蒸汽節能技術對真空回潮抽真空系統、潤葉機熱風循環系統及片煙復烤機冷凝水回收系統進行升級改造，節能技術應用結果表明：①真空回潮蒸單次蒸汽用量下降49.21%；熱風潤葉機每小時蒸汽消耗量下降24%，片煙復烤機每小時蒸汽消耗量下降10.4%；②寶豐復烤廠2023年煙季噸煙蒸汽能耗與2021年煙季相比下降了32.7%左右，累計節約成本200余萬元。

參考文獻：

［1］辛陽. 一級打葉器的數值模擬及框欄優化XqTev8TOaod6n1fyJj4Zpg==研究［D］.昆明：昆明理工大學，2023.

［2］毛光平.熱絕緣理論在復烤廠管道保溫中的應用分析［J］.科技創新導報， 2016， 13（22）：49-49，51.

［3］孫紀周，趙芳，沈博，等.煙草復烤企業能源精益管理及節能降耗措施［J］.節能，2020，39（4）：151-153.

［4］孟艷超.夯實煙草行業降本增效工作之思路［J］. 企業研究，2016（4）：46-47.

［5］呼延曉靜. 煙草工業企業降本增效工作研究［J］. 財經界，2021（26）：67-68.

［6］王娜.試論煙草企業如何降本增效［J］.納稅，2019，13（17）：214.

［7］桂嚴敏，黃城.淺談精益管理助推煙草商業企業降本增效［J］.財會學習，2020（16）：106-107.

［8］章治國，夏繼紅，季益華，等. 從精益角度看企業降本增效［J］.中國商論，2020（20）：113-114.