《硅谷》杂志：降低干冰法制膨胀烟丝CO2单耗 |
| 2013-03-05 10:24 作者：靳亚伟 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网文 据《硅谷》杂志2012年第22期刊文称，许昌卷烟厂叶丝膨胀线是国产第一条CO2叶丝膨胀线，它是利用液态CO2对烟丝进行浸泡，在高温条件下让CO2迅速升华，使烟丝体积得以膨胀。在实际运行过程中，发现CO2除正常消耗外，还有一部分是不必要的消耗，通过对引起不必要消耗原因的分析，对空液时间、浸渍缸排空压力等工艺参数和压力容器年检操作方法进行优化，不但改善设备运行工况，而且极大降低单耗，CO2单耗降低0.064公斤/公斤烟丝，取得可观的经济与社会效益。
0前言
膨胀生产中CO2消耗是生产成本的一个重要组成部分。基于CO2生产成本=CO2单价
*产量*CO2单耗，我们知道降低CO2单耗，是我们生产车间降低生产成本的主要手段。CO2单耗指的是生产每千克膨胀烟丝所消耗的CO2千克量，以2010年为例，膨胀车间全年共生产膨胀烟丝为2565.9吨，CO2消耗1168.3吨，单耗为0.46千克，CO2费用为128.5万元，若在相同产量下，CO2单耗每降低0.01，则可减少CO2消耗25.659吨，节约2.8万元。
生产膨胀烟丝的过程中，CO2的消耗主要是以下几种形式：①通过浸渍，存留烟丝中和烟丝间形成干冰的CO2消耗。②浸泡程序结束，浸渍缸剩余CO2排放消耗。③CO2压力容器年检及每年对CO2工艺罐清罐时，排放CO2消耗。
对上述3种形式进行分析，进行进一步的改进和控制，达到降低CO2单耗的目的。
2现状调查
对上述3种主要CO2消耗分别进行现状调查，查找不必要消耗项目及原因，
1）通过浸渍，存留烟丝中和烟丝间形成干冰的CO2消耗。
存留的CO2量和空液时间有关，原设计空液时间为420秒，为了验证空液时间是否合适，我们进行了对比试验，结果如表1，每100千克烟丝二氧化碳含量（单位：千克）
表1空液时间和存留CO2量的关系
空液时间（秒） CO2含量
1 2 3 平均
240 4.52 4.59 4.56 4.56
300 3.92 3.90 4.06 3.96
360 4.19 4.11 4.10 4.15
420 4.45 4.46 4.41 4.44
480 4.62 4.63 4.62 4.63
从表1，我们知道，并不是空液时间越长，存留的CO2量就越少，这是因为随着空液时间的增加，烟丝温度逐渐下降，空液时间过长时，气态CO2反而会在烟丝表面凝结，造成CO2含量增加。
为了解不同的CO2存留量对膨胀丝质量的影响，我们进行了不同空液时间下，对膨胀丝质量影响的试验。见表2。
表2CO2存留量对膨胀丝质量的影响
试验序号
技术条件 1 2 3 4 5
浸渍时间（S） 60 60 60 60 60
空液时间（S） 240 300 360 420 480
CO2含量% 4.12 3.98 4.32 4.38 4.60
填充值cm3/g 5.32 5.42 5.38 5.63 5.51
整丝率% 69.3 73.6 73.8 73.1 73.0
图1空液时间与整丝率的关系
由图1可以看出：空液时间在240秒-300秒的范围内变化时，烟丝的整丝率显著增长，在300秒-360秒的范围内变化时，烟丝的整丝率增长较缓慢，在360秒-480秒的范围内变化时，烟丝的整丝率缓慢降低。
同时由表1我们可以知道，空液时间由原来的420秒，减少为300秒时，每100千克烟丝含CO2量由4.44千克降为3.96千克，减少了0.52千克。按2010年膨胀丝产量2565.9吨计算，此项可减少13.34吨CO2的消耗。
2）浸泡程序结束，浸渍缸剩余CO2排放消耗。
在浸渍缸向低压气柜排放气态CO2后，仍有0.2MPa左右的气态CO2留在浸渍缸中，要向大气排放。
浸渍缸的容积为2立方，按烟丝篮装160公斤，烟丝和烟丝篮的体积约1.05立方，在最后一道程序向大气排气时，尚有0.95立方、0.2MPa的气态二氧化碳被放掉。通过修改控制程序和操作工作业指导书，设定浸渍缸向低压气柜排放气态CO2时，低压气柜的压力低于0.1MPa，就可使浸渍缸排空压力低于0.12MPa，降低了排放压力，可减少CO2排放。
3）CO2压力容器年检及每年对CO2工艺罐清罐时，排放CO2消耗。
根据压力容器管理规定，CO2工艺罐、储罐、高、低压气柜需要定期进行探伤、检漏，检测前要对压力容器内外部进行全面清理，其中的CO2需全部排放。由于集中检测，检测时间长，所以造成液体、气体全部放掉。储液罐和工艺罐的总容积是40立方米，如果按以前的方法，在3.5MPa压力时放空，仅CO2气体就要排放3852千克左右，如果考虑工艺罐最低液位2000千克，共要排放CO25852千克。再加上高低压气柜30立方米的气态CO2，每次压力容器年检，CO2气体、液体总量至少有6.6吨要被排放掉。
3改进措施
措施一：根据前面进行的调查分析，确定把浸渍程序中的空液时间由原来的420秒更改为300秒。
为验证空液时间是否合适，我们把膨胀塔的温度控制在150℃，连续对10篮烟丝再次进行检验，检验结果见表3。
表3空液时间300秒对质量的影响
检验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均
浸渍时间（S） 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60
空液时间（S） 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300
CO2含量% 3.97 3.97 3.98 3.97 3.98 3.97 3.97 3.98 3.98 3.97 3.97
膨胀塔温度℃ 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150
填充值cm3/g 5.39 5.46 5.43 5.44 5.42 4.46 5.44 5.42 5.42 5.43 5.43
整丝率% 73.8 73.6 73.3 73.4 73.6 73.4 73.5 73.3 73.6 73.8 73.5
从表3我们可以看出，空液时间设定为300秒，膨胀烟丝的填充值、整丝率稳定，并且都达到工艺质量标准。
措施二：要想降低浸渍缸CO2排放压力，必须先降低低压气柜的压力，通过修改控制程序和操作工作业指导书，要求低压气柜压力，在浸渍缸向其排放时，压力不能超过0.1MPa的压力，这时当浸渍缸向低压气柜排放CO2平衡后，浸渍缸压力不超过0.12MPa，减少0.08MPaCO2的排放。
措施三：为减少压力容器年检时CO2的浪费，合理制定安检计划，错开工艺罐、储液罐、高、低压气柜的检测时间，在对压力容器进行安全检测前，严格控制二氧化碳的采购量，尽可能少的储存二氧化碳，为安检时减少二氧化碳排放创造条件，具体操作过程如下：
1）检测储液罐时，把液体CO2转移到工艺罐内，然后利用高低压气柜和压缩制冷系统对气态CO2进行回收。
2）检测工艺罐时，开动制冷系统，将CO2压力降低，液体CO2利用输送泵打入储液罐内，气态CO2排放到高低压气柜内进行回收。
3）检测低压气柜时，利用压缩机将低压气柜中的气态CO2打入高压气柜。
4）检测高压气柜时，利用压缩机、制冷系统将高压气柜中的气态CO2液化，存入工艺罐，剩余气态放入低压气柜。
4实际效果
通过上面三项措施的实施，取得了不错的效果，2011年2-12月，共生产膨胀烟丝1668.3吨，消耗CO2660吨，CO2单耗为：660/1668.3=0.396。活动后比活动前，CO2单耗降低了0.064。按2011年1-10月，共生产膨胀烟丝1668.3吨，减少CO2用量1668.3*0.064=106.7吨，按每吨CO2单价1300元/吨计算，节约资金13万多元。 |
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