减少筒类设备双元喷嘴结垢量

【摘 要】 针对筒类设备双元喷嘴由于螺旋顶针，喷芯及喷腔结成的硬垢而导致喷嘴喷射量以及喷射范围不精确，甚至发生喷头堵塞等现象；结合生产现状，通过对自来水进行加热吸垢；从而减少喷嘴内的结垢量，确保更好的喷射效果，进而更好地保证产品质量。

【关键词】水垢；双元喷嘴；结垢量

在制丝生产过程中，为了保证制丝原料（烟片、叶丝、梗丝）的水分，自来水需要通过双元喷嘴与蒸汽混合对原料进行加湿。

在生产过程中，我们发现在双元喷嘴的螺旋顶针，喷芯及喷腔内存在水垢（硬垢），严重影响了喷嘴对物料的加水精度，甚至导致喷头堵塞。严重影响了制丝产品质量，也加剧了操作工及修理工的劳动量。

1 原因分析

在制丝过程中所使用的生产水为自来水，虽符合软水要求，但在

水中仍含有Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2。在双元喷嘴处，自来水遇到

雾化水蒸气时，自来水吸收大量热量，水中的Ca（HCO3）2和

Mg（HCO3）2会自来水进口处以及螺钉顶针处发生一系列的化学反应：

综上所述，随着水温的升高，CaCO3和Mg（OH）2不断生成，同时部分CaCO3也随着水温升高从自来水中析出，再加之水中还有部分碳酸盐胶体、细菌和有机物等粘性物质，碳酸盐与粘性物质一起粘附在双元喷嘴的螺旋顶针，喷芯及喷腔处，形成了难以清理的硬垢。

2 方案制定

2.1 方案分析

水垢的主要成分为强碱弱酸盐和少许强碱，不溶或难溶于水。在保证产品的前提下，结合水垢的物化性能，则我们对生产生活中普遍使用的几种减垢除垢的方法进行分析：

（1）化学药剂处理，效果明显，车间生产用水并非循环水，且流量不稳定，药剂量难以控制，再加之制丝生产属于食品行业，对药剂种类有严格控制；

（2）酸洗，周期性的酸洗会对设备造成难以弥补的缺陷；

（3）离子交换法，在水路中间增设容器，替换自来水中的Ca2+，Mg2+，需要增设泵体，成本较高。

（4）自来水过滤器，车间所使用的水为自来水（属于软水），过滤器效果不佳。

由以上分析可以看出，常用的减少结垢方法对此都不适用。

结合生产问题，主要问题是自来水在双元喷嘴处与高温水蒸气相结合结垢，导致喷嘴不能正常工作。也就是说：水垢+结垢位置喷嘴异常工作。既然水垢难以去除，则可以从另一方面入手：允许喷头结垢，但将结垢位置前移，也就是说在自来水进入喷头前将大部分Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2除去。

结合喷嘴结垢条件，我们可以在自来水进入喷头之前对自来水加热，尽量除去自来水中的Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2

为了避免在除垢过程中产生硬垢，我们决定在自来水过滤器之后加一即时加热装置并设吸附体与过滤网，将水垢析出并吸附在吸附体上。

2.2 方案预定

加热器的核心部件____加热管：用Cr20Ni80电阻丝作为电热丝，以MgO作为绝缘散热材料，紫铜为散热管（紫铜散热好且不易结垢），上部采取耐热材料陶瓷环连接电源。

加热器腔体：取Φ50的钢管作为加热器腔体，以不锈钢锥环为挡圈承接紫铜散热管，上加硅胶防水垫圈，并用带丝压盖压实。

加热器水垢吸附体：吸附体采用表面粗糙的铝片，同时在进水口与出水口设置铝制过滤网。

3 方案实施

3.1 数据计算

试验对象：梗丝回潮

选择理由：双元喷嘴堵塞次数最多。

试验数据：加水流量波动不大，其平均流量为36.00Kg/h，生产过程中常温下水温15℃左右（车间温度稳定，水温波动不大）。

自来水在加热过程中，温度达到70℃左右结垢趋势增大，当温度达到88.76℃时，Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2含量仅剩4.24%。

由以上数据可以看出，加热器功率为：

P=Q/t=36*1*4200*（90-15）/3600=3150W

车间所使用的电压为220V交流电，则电阻丝的有效电阻为：

R=U2/P=2202/3150Ω=15.365Ω

我们取线径0.10mm的Cr20Ni80为电热丝，其横截面积0.007854mm2，其电阻率为138.8Ω/m。

所以我需要的电热丝长度为11.1cm左右。

3.2 方案试验

于2014年01月05日开始为期7天的试验，但在试验开始3天后，虽然双元喷嘴处结垢明显减少，喷嘴堵塞现象消失；加热器问题却暴露出来，紫铜管出现锈迹，上面附有部分结垢，且铝制吸附体难以取出。

3.3 方案改进

针对以上问题，经多次完善，最终确定出：

（1）将除铝制过滤网及吸附体改为铝制过滤芯（Φ45）；

（2）增设加热器腔体除垢口，位于腔体下表面，在腔体内壁攻丝，增设腔体下端盖（配硅胶防水垫圈）。

在保证梗丝质量的前提下，与2013年11月7日开始以7天为周期的现场试验，对热电阻丝的长度与加水过程中喷嘴结垢状况进行了统计。得出下表：

3.4 试验总结

由上表可以看出当电阻丝为11cm时为喷头结垢量与功率的最优点。

在生产过程中，结垢量明显减少，双元喷嘴堵塞现象消失，设备运行正常且产品质量符合工艺要求。

在加热器加热性能稳定后，为了更好的保障生产顺利进行及产品产品质量，将加热量通过DP数据块进行延时，在加热量与加热时间实现自动控制。

4 改造效果

本次试验减少了梗丝回潮双元喷嘴结垢量，同时将该技术拓展到松散回潮，叶加料，叶丝超级回潮，并对三台设备进行跟踪调查。2014年2月至5月，对筒类设备运行状况跟踪调查，如下表：

自来水即时加热器运用到生产后，实现了加水均匀，精度符合要求，保证生产过程中加水的稳定性和连续性。为了保证加热装置的顺利进行，将加热器的维护保养纳入周保养，对加热器的硅胶防水垫圈及铝制过滤网定期检验。

参考文献：

[1]刘光源，电工电子实用手册[J]主编.―北京：电子工业出版社，2008.3.

[2]秦皇岛与昆明船舶烟机筒类设备说明书.