0 引言

為了保證卷煙的品質，卷煙廠在卷煙生產過程中需要利用工藝空調來保持生產環境溫濕度的穩定。但由于卷煙生產過程的特殊性，在煙葉煙絲的加工處理階段、煙絲的運輸階段、卷煙的制作階段等都會產生大量的粉塵。雖然有專業的除塵設備清除粉塵，但仍有部分粉塵會進入工藝空調內部。目前卷煙廠工藝空調機組主要采用初中高效過濾器來過濾粉塵，優化空調送風質量，并根據壓差定期對過濾器進行清洗。由于卷煙廠粉塵的特殊性，其中含有大量煙堿、煙油等物質，容易積聚和粘附在過濾材料上，造成過濾網臟堵，導致過濾器過濾效果不佳，不易清洗，情況嚴重時，甚至會大大增加空調的送風阻力，給空調機組的正常穩定運行帶來隱患。截至目前，對工藝空調中過濾器問題的探索研究，相對集中在對中高效過濾器過濾材料的研究改進，對過濾器過濾效率和阻力的優化匹配研究等，而專門針對卷煙生產過程空調系統中使用的過濾材料和結構，尤其是對卷煙廠工藝空調混風段板式過濾器的研究基本沒有。針對以上情況，本研究以卷煙生產過程中所產生粉塵的特點為依據，通過研究分析，優化改進了原工藝空調系統中混風段板式過濾器所使用的過濾材料、結構和固定方式，采用新型不銹鋼納米纖維材料，鋸齒形結構等方法，以解決板式過濾器過濾效果差，使用壽命短，清洗時間長等問題，提高了工藝空調機組運行的穩定性。

1 存在問題

1.1 普通板式過濾器介紹

圖 1 所示為卷煙廠雙風機工藝空調結構示意圖。其中，板式過濾器通常安裝在新風回風混合的初效過濾段，屬于初效過濾器。其材料一般采用尼龍纖維材料，結構為細網狀結構，如圖 2 所示。板式過濾器主要負責過濾新風以及回風中殘余的粉塵，防止后續的表冷器、加熱器等設備表面受到污染，進一步影響換熱效率。它是保護表冷器、加熱器以及車間環境不受污染的一道有力的屏障。多塊板式過濾器安裝在支架上組成新風回風混合段的初效過濾器。該過濾段裝有壓差儀，當混風段壓差升至 200 Pa 時，需對板式過濾器進行更換并進行人工清洗，清洗完成后再用到下一臺空調中。

1.2 問題分析

在工藝空調的使用過程中發現，目前板式過濾器可以循環使用 2 次，使用周期約為 10 個月，使用壽命較短。循環使用后，板式過濾器會出現嚴重的變形現象，影響過濾效果，會造成新風回風過濾不徹底甚至不經過板式過濾器直接通過表冷器、加熱器送到車間。如果空調過濾器使用效果不佳，沒有對粉塵進行有效的過濾，那么渾濁的空氣很容易污染空調表冷器。尤其在夏季工況，空調表冷器長時間處于低溫除濕狀態，混合氣體經過表冷器時其中的粉塵很容易粘黏到表冷器盤管翅片上，情況嚴重時甚至堵塞表冷盤管。而且由于卷煙粉塵的特殊性，其中含有一定的焦油，使得粉塵接觸冷凝水后會在表冷器盤管翅片上形成極難清洗的粘狀物，不僅如此，這些粘狀物堆積后還會使得機組換熱效率下降、空調送風量降低等問題。除此之外，粉塵中含有的煙堿還會對空調機組中的金屬材料造成腐蝕，進一步增加了空調機組的維護成本，影響其使用壽命[6]。通過以上分析可以看出，改進優化板式過濾器迫在眉睫。

2 改進方法

2.1 板式過濾器過濾材料改進

優化后的板式過濾器過濾材料采用一種新型的MicroSSF?(微絲)不銹鋼納米纖維濾料，由直徑為微米級的多層不銹鋼纖維經無紡鋪制、疊配，背襯不銹鋼支撐網；采用高溫燒結、壓制成纖維氈，然后對纖維氈進行折波、脫脂和疏水疏油納米涂層而成。采用不同孔徑的不銹鋼纖維層在燒結與疊配時，纖維層會沿著氣流的方向形成孔隙率從大變小的梯度，從而使得纖維層不僅表面蓬松，而且層厚又密實，具有高孔隙率、大比表面積、空隙大小均勻的三維網狀多孔結構優點。圖 3 所示為該濾料在電子顯微鏡下分別放大 10 倍、150 倍、600 倍的結構成像圖。由于其獨特的結構特性，因而使用該新型 MicroSSF?不銹鋼納米纖維材料制作的板式過濾器具有過濾效率高、容塵量大、通風量高阻力損失小等優點，且其表面的疏水疏油納米涂層有效減小了粉塵、油霧等污染物與纖維之間的粘接力。當用水對濾料進行沖洗時，可獲得徹底地清灰、清油、速干效果。同時，清洗后濾料的纖維結構、過濾性能不會受到任何破壞。

2.2 板式過濾器結構改進

改進后的板式過濾器結構圖及實物圖如圖 4、圖 5 所示。新的板式過濾器由原來的尼龍纖維平面濾網改進為不銹鋼納米纖維濾料折疊鋸齒面濾網；由原來的塑料邊框改進為不銹鋼邊框；由原來的卡扣固定式改進為磁條吸附式，并重新添加了隱藏式柔性拉環，方便過濾器的拆卸。

3 效果驗證

選取一組工藝空調來對改進后的板式過濾器使用效果進行驗證。經過一段時間的正常運行，采集各項數據并從過濾效果、使用壽命以及清洗時間三個方面進行分析。

3.1 過濾效果驗證

對新型板式過濾器的過濾效果進行對比分析，結果顯示新型板式過濾器的過濾效果改進明顯，符合工作要求，對新風回風進行了有效的過濾。新型板式過濾器通風量高、容塵量大，過濾效率大大提高，從圖6 新型板式過濾器使用前后表冷器的清洗次數也能夠間接反映出其過濾效果的好壞。從圖中可以看出，使用新板式過濾器后，表冷器在相同周期內的沖洗次數明顯減少了，由以前的平均 4 次降低到了平均 1.5次，說明新型板式過濾器起到了良好的過濾效果，對后端的表冷器以及加熱器等起到了較好的保護作用。

3.2 使用壽命驗證

從圖 7 中可明顯看出，采用新型板式過濾器后，壓差數據上升平緩，其使用周期比原板式過濾器的使用周期延長了約兩倍，而其使用壽命由于采用了不銹鋼納米纖維材料，多次清洗后濾料的纖維結構、過濾性能不會受到任何破壞，可以循環使用很多次，目前所測試的新型板式過濾器仍在正常使用，其使用壽命遠遠超過了原板式過濾器的約 10 個月使用壽命，使用壽命得到了有效的延長。

3.3 清洗時間驗證

圖 8 為新型板式過濾器與原板式過濾器清洗時間對比控制圖，從圖上可以清楚的看到，使用新型板式過濾器后其每次清洗時間明顯縮短，由原來的每臺平均清洗 31.2 min 縮短至 13.3 min，下降約 57%，效果明顯。這主要是由于新型板式過濾器所采用的不銹鋼納米纖維材料表面涂了一層超疏水疏油納米涂層，該涂層可以有效的減小粉塵、油霧等污染物與纖維之間的粘接力。當用自來水對過濾器濾料進行沖洗時，灰塵可以迅速的被沖洗干凈，可獲得徹底地清灰、清油、速干的效果，從而使得清洗時間大大縮短。

3.3 清洗時間驗證

圖 8 為新型板式過濾器與原板式過濾器清洗時間對比控制圖，從圖上可以清楚的看到，使用新型板式過濾器后其每次清洗時間明顯縮短，由原來的每臺平均清洗 31.2 min 縮短至 13.3 min，下降約 57%，效果明顯。這主要是由于新型板式過濾器所采用的不銹鋼納米纖維材料表面涂了一層超疏水疏油納米涂層，該涂層可以有效的減小粉塵、油霧等污染物與纖維之間的粘接力。當用自來水對過濾器濾料進行沖洗時，灰塵可以迅速的被沖洗干凈，可獲得徹底地清灰、清油、速干的效果，從而使得清洗時間大大縮短。

4 結論

針對卷煙廠工藝空調混風段板式過濾器存在過濾效果不佳，使用壽命較短，清洗時間長工作強度大等問題，本文從過濾材料、過濾器結構等方面對原板式過濾器進行了改進，設計了一種新型的板式過濾器。同時選取一組工藝空調來對改進后的板式過濾器使用效果進行驗證，結果表明新型板式過濾器在過濾效果、使用壽命、清洗時間等方面均遠遠優于原板式過濾器，其中過濾效果改進明顯，對后端的表冷器以及加熱器等起到了較好的保護作用，使用壽命提高300%以上，過濾器清洗時間至少縮短 50%。初步估算該項改進得到全面應用后，每年僅板式過濾器更新的費用就可節省10 萬元，并且可以減少了固體廢棄物排放 2t，充分證明了卷煙廠工藝空調混風段板式過濾器的改進取得了很好的經濟效益和社會效益，同時在行業中還具有一定的推廣價值。

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總結

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