多种抽真空系统对比真空相关知识及底部加潮详细说明Word文件下载.docx

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1、结构简单，性能稳定可靠，维修量小；

2、能耗较大、效率较低、回潮周期长；

3、受限于二级喷射，工作真空度偏低。

在七五末期，国内厂家开始对真空回潮机进行引进消化，其真空系统主要采用法国马莱公司和奥地利ss公司类型，到上世纪90年代初期，蒸气喷射+水环泵型式的真空系统逐渐退出历史舞台，国内也出现了由巩义市建设机械制造有限公司研制开发的三级四段式蒸汽喷射真空系统与由长高公司研制开发的三级四泵式蒸汽喷射真空系统，后来出现四级五段式及水汽联合喷射式（无实际生产现场）等抽真空系统。

现就这几种抽真空系统作以下简要说明。

1．GJ型三级四段式抽真空系统（巩义市建设机械制造有限公司专利，使用范围最广）

蒸汽喷射抽真空系统的真空度高低，与其结构形式有直接关系，按照国内外通常的设计方法，每级泵的最大压缩比（排气压力与进气压力之比）为10，若采用二级喷射的型式，从理论上讲，最大工作真空度只能达到8乇，（末级排出压力800乇）。

要想进一步提高真空度，只有采用三级蒸汽喷射抽真空系统。

本抽真空系统具有以下特点：

（1）采用三级蒸汽喷射，真空度提高至5torr（666Pa）左右，极限真空度≤2torr（266Pa）

（2）由于增加一级喷射泵，各级泵压缩比减小，因而减少蒸汽耗量，能耗明显降低；

（3）3Eb为辅泵，也称启动泵，它在不增加总供汽量、即不增加总锅炉容量的前提下，最大程度的缩短抽气时间；

（4）3Eb在2E/1E开启后自动关闭以匹配抽气量，可大幅降低能耗，同时也可减小蒸汽管网的波动以免对其它用汽工段参生影响。

（5）抽速快，维修量小，蒸汽压力范围大。

（6）同时三级四段式真空系统还有一个优点是：

真空水箱间断排水。

请参看原理图，当真空系统正常工作时，1#冷凝器的真空度约-0.094Mpa，这么高的真空度，即使采用凝结水泵直接排水工作也不很稳定，且水泵长期在真空条件下工作，水泵波轮由于气蚀作用容易损坏。

因而设置设了真空水箱，抽空工作时冷凝水贮存在真空水箱内，抽空结束后，系统压力降低，然后采用普通管道泵排水，该水泵的能耗节约显而易见，启停频率低了，水泵的有效运行率也大大提高。

应用该型抽真空系统，巩义市建设机械制造有限公司已成功地对全国一百多家卷烟与烤烟企业的进口或国产真空回潮机进行了技术改造，用户取得了良好的经济效益和社会效益。

2CK型三级喷射抽真空系统

本抽真空系统的配置形式是一、二泵直接串联，无级间冷凝器（原理图见下图）常开式冷却水循环系统。

本抽真空系统和GJ型三级四段式抽真空系统相比有如下特点：

（1）对于该种配置来讲，由于一级喷射器的工作蒸汽和抽吸的气体都要被二级喷射器抽吸，二级喷射器的抽气量急剧增加，所以二级喷射器的耗汽量明显增加。

设备运行成本大幅度提高；

（2）系统工作时，排水泵必须连续且带压排水，水泵选型要求高且功率大，能耗大，1#冷凝器的负压也受到限制，工作真空度8torr（1066Pa）左右；

（3）优点为可以箱体上安装，系统占地小；

而上述第一种三级四段式蒸汽喷射抽空系统，一二级喷射泵之间安装级间冷凝器，上级泵的工作蒸汽与抽吸的蒸汽大部分被冷凝，从而降低后级泵的负荷，提高喷射泵的工作效率，降低能耗。

3．CG型三级喷射真空系统

本抽真空系统的配置形式是一、二泵间设置级间冷凝器，常开式冷却水循环系统。

本抽真空系统特点：

（1）相比CK型三级喷射抽真空系统有一定改进，一、二泵间设置级间冷凝器，能耗有所降低。

（2）排水泵两台（功率11kw），系统工作时连续负压排水，1#冷凝器的负压受限制的能耗大、要求高、维修量大的问题还在。

（3）一级泵的真空度依然维持工作真空度8torr（1066Pa）左右。

4．ZF型四级蒸汽喷射真空系统

本抽真空系统的配置形式是在GJ型三级四段式抽真空系统的基础上，增加一级泵以提高真空度。

（1）抽空速度快，真空度明显提高；

（2）一级泵的抽吸汽体全部变成二级泵的工作负荷，因而蒸汽能耗较大，

（3）对冷凝器要求高，当冷凝器实际运行达不到设计要求时，蒸汽能耗则明显偏高。

4．ZH汽水联合式真空系统（巩义市建设机械制造有限公司专利）

本抽真空系统的配置形式是把GJ型三级四段式抽真空系统的3Ea、3Eb替换为水喷射泵以期达到降低能耗的目的。

以上为左图为汽水联合式真空系统，右图为原三级四段式抽真空系统

（1）充分保留了GJ型三级四段式抽真空系统的特点，蒸汽耗量比原三级四段式抽真空系统低，但综合能耗并不占优势；

（2）抽速、抽气量明显低于蒸汽喷射泵和水环泵，造成工作时间延长，而且不可凝气体抽吸效率低；

（3）极限真空度略高于水环泵，但在本型式下用于抽真空初期，工作时间长，和水环泵比较无任何优势；

（4）为保证真空度及抽气量，需提高工作水的流量、压力、流速，所以要使用多台大功率水泵，单套回潮机需增加4台18.5KW、1台7.5KW共五台水泵，电耗增加且增加维修工作量；

（5）现场需增加多路水管道及一台大容积水箱，占地明显（单套系统占地20M3左右），用水量大；

（6）连续使用情况下喷嘴摩损严重，对喷嘴材质要求高；

（7）对水温要求高（≤25℃），为保持真空度，需不断补加新水以冷却水池的循环用水，夏季连续生产时依靠冷却塔降温很难保证，如无法满足要求，抽空时间将大大延长，综合能耗和GJ型三级四段式抽真空系统相比无明显改善。

5．汽机联合抽真空系统（巩义市建设机械制造有限公司专利）

本抽真空系统的配置形式是把GJ型三级四段式抽真空系统的3Ea、3Eb替换为机械泵进一步降低能耗，以满足日趋严峻的节能降耗要求。

以上为左图为汽机联合抽真空系统，右图为原三级四段式抽真空系统

（1）保留了GJ型三级四段式抽真空系统的特点，在三级四段式抽真空系统基础上进一步降低能耗，吨烟抽真空蒸汽能耗约50kg；

（2）充分利用机械式真空泵低真空下抽空效率高，抽速快（泵的转数高且直联电机，无须减速装置，可快速获得大的抽气量；

（3）蒸汽瞬间最大流量较原三级四段式抽真空系统降低近1/3，大大降低锅炉压力，也能最大程度减少车间供汽管网波动；

（4）气体等温压缩，对混合气体（可凝蒸汽+不可凝空气）抽吸效率高；

（5）由于启动段使用机械泵抽空，几乎无排潮量，噪声也大大降低，可省去排潮管道及管道消声器费用；

（6）腔内无金属摩擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小，转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成，吸气均匀，运行平稳可靠，操作简单，维修方便；

（7）模块化组合，结构简单，现场紧凑占地少，可快速实现真空系统节能改造；

真空回潮机性能、指标相关：

1．真空回潮机功能与工艺指标：

经过长期贮存的烟叶在加工处理前必须进行真空回潮处理，它的目的是：

●烟叶回软，适当提高烟叶的含水量和温度，减少烟叶造碎以利后段加工；

●除去烟叶中的杂味；

●杀虫。

2．评价真空回潮效果的有四个工艺指标：

1.回透率：

工艺要求不低于96%（制丝线）。

回透率是评价真空回潮均匀性的重要指标，如果达不到工艺要求，则烟包里层的烟叶温度将明显低于外层烟叶温度，出现包芯烟叶温度过低，水分无变化的现象。

发生这种情况，将会增加烟叶加工造碎量。

2.烟叶含水率:

工艺要求潮后烟叶水分增加2％～4％，以保证潮后烟叶水分16%—18%为宜,否则会影响烟叶柔软性和抗碎性。

3.烟叶温度：

工艺要求上等烟（55～65）℃，中等烟（65～75）℃，下低等烟（75～80）℃。

如果烟叶温度过高，容易引起烟叶色泽变深，温度越高，色泽转深程度越大。

回潮后烟叶温度越高，水分蒸发量越大，含水率降低的越多。

4.烟包表面的烟叶不得有水渍。

水渍烟叶一般无法再进行加工，且不能与正常烟叶混杂，必须挑拣分离。

出现水渍烟的原因有两种：

第一是加潮的水分只附着在烟叶表面而未渗透到烟叶组织内，长时间后烟叶表面发黑。

第二是加湿量过大，加湿雾化效果差，或烟包摆放时接触了回潮箱体壁，烟叶表面接触了大量明水以致出现水渍。

3．工作机理

真空回潮机是利用真空泵抽吸真空箱体内的空气，使箱内达到预定的真空度，然后由加湿系统将水蒸汽和水混合后以低压湿蒸汽的形式输入箱内，被烟叶吸收而回软。

回潮箱内真空度的高低与回潮质量密切相关。

真空度不符合工艺要求，则包芯或者烟叶毛细孔内仍充满空气，即使蒸汽接触到烟叶表面，也难被烟叶吸收，更谈不上渗透到叶内细胞，这样就会发生包内“夹生”现象，影响回透率。

回潮效果取决于两个指标，一个是回潮箱内真空度的高低，另一个也取决于加湿系统。

真空度越高，箱内烟包余气越少，烟叶在回潮时吸收水分的能力越强，回潮效果越好；

加湿系统蒸汽湿度充分，喷布均匀，烟叶在足够的湿度条件下能够尽情吸食水分，则包内烟叶的温度和水分的分布越均匀。

4．影响真空回潮效果的因素

4.1烟叶的吸湿能力

吸湿能力是烟叶固有的物理特性，它与烟叶品种和品质有关。

一般来讲，吸湿能力强的烟叶，回潮速度快，而吸湿能力弱的烟叶回潮速度慢。

因此，在真空回潮时，应根据烟叶吸湿能力设置回潮工艺参数。

4.2烟包体积和密度

体积过大或压得密实的烟包，会因为增加加湿汽流的扩散阻力和扩散距离，减弱汽流的渗透性，使真空特性的有效利用率下降，从而影响回潮效果。

如回透率偏低等。

4.3回透率与真空度的关系

箱体内真空度的高低直接影响烟包内外的压力差，进而影响进入烟包的蒸汽量和蒸汽渗透到烟包中的均匀程度。

真空度越高，烟包中的余气越少，烟包内外压力差越大，蒸汽的渗透性和烟叶的吸湿性越强，回潮速度越快。

因此回透率就高，烟叶增加含水率也越高。

相反，如果真空度偏低，烟包内会残余一定量的空气，当蒸汽开始渗透到烟包中时，就会使烟包内的余气向包芯压缩，此时，包芯压力升高，阻挡蒸汽渗透，形成干芯，烟包内发生夹生现象。

真空度越低，烟包内干心比例越大，回透率越低。

再者，真空度偏低，烟叶毛细孔内仍充满空气，水蒸汽仅冷凝在烟叶表面，而难以被烟叶内部组织吸收，容易出现烟叶外表由于水的浸渍时间长而发黑。

另方面，如果箱体漏气量超标，即使表面看真空度达到设计要求，但停止抽空加潮时，便会有空气进入箱体，影响回透率。

4.4回潮效果与加潮系统

回潮效果（潮后水分和温度）一方面取决于回潮箱内真空度高低，另一方面也取决于加湿系统。

真空度能够增加烟叶吸食水分的能力，而加湿系统能够提供了高品质加湿汽源。

真空回潮机一般采用饱和蒸汽和湿蒸汽进行加湿，而不采用过热蒸汽，这是因为过热蒸汽温度高，含湿低，容易导致回潮烟叶温度偏高，烟叶含湿量低。

为此，必须将加湿前的蒸汽转化为湿蒸汽和饱和蒸汽，这就是真空回潮机设置蒸汽转换器和汽水混合器的主要作用。

但是，高压下的饱和蒸汽不等于低压下的饱和蒸汽，进入箱体后的蒸汽在相对环境压力下仍然是过热蒸汽。

如果将进入回潮箱的蒸汽转化为相对压强下的饱和蒸汽或湿蒸汽，就可以降低回潮后的烟包温度，提高烟叶含水率。

应注意的是，湿蒸汽含水量过大时，会影响蒸汽在烟包中的扩散速度和扩散范围，造成外层烟叶和里层烟叶含水率区别较大，甚至影响包芯烟叶不能增湿。

5．回潮周期

抽真空及加潮的程度，视烟叶品种不同而有所区别。

对存放时间长、受压较紧堆积密度大的烟包，可延长回潮时间，即连续两次抽空加潮，以改善回潮质量；

而对水份较高、捆扎松散或吸湿能力较强的烟叶品种采取单周期抽空回潮即可。

另外，当设备参数达不到要求时（真空度和加潮性能），单周期回潮能够完成的工作可能要进行二次回潮，既浪费时间又浪费能源。

真空回潮的抽空过程是为了加快烟叶与水分的传热传质速度做准备，兼有排除热量和水分的作用。

对整个加工过程来说，第一次抽空和第二次抽空的作用是不一样的。

第一次抽空时，烟叶尚未经过回潮处理，从箱体中抽出的主要是空气。

抽空后，箱体内压力极低，烟包内外的压力也很低。

在回潮过程中，加湿蒸汽很容易迅速渗透到烟包中。

因此，第一周期抽空过程，是烟包能否完全回透的关键。

在第二周期的抽空过程中，由于烟包已经经过第一周期的加湿过程，烟叶水分与温度都已增加。

当第二周期开始抽空时，烟叶内的部分水分会汽化而被抽走，水在汽化过程中需要吸收能量，所以烟包温度会降低。

第二周期的抽空过程相对第一周期来讲较短，箱内真空度也低于一次抽空，包芯气体无法迅速抽到包外，其结果是烟包中心气压较高，加湿汽难以渗透。

因此，真空回潮的第二周期主要是影响中、表层烟叶的水分和温度，对包芯烟叶的湿、温度影响很小。

底部加潮系统简介

增湿是真空回潮机的主要目的。

保证经过回潮的烟叶既能较大幅度的增加水分而内在品质不发生变化（温度过高使烟叶产生发红或发黑，表面水分过大产生水渍烟），是真空回潮机的一项重要功能。

我们认为真空回潮机首先应有一个性能优良的真空系统，其特征是真空度高、抽空速度快、能耗低;

另外还必须有一个好的加潮系统。

没有一个好的加潮系统，真空回潮机既能增加较多水分又保证较低的温度、且没有水渍烟是不可能的。

而高性能加潮装置的关键是让高压蒸汽进入回潮箱与烟叶接触时能够转化为低压下的饱和蒸汽或湿蒸汽。

高压饱和蒸汽转化为低压饱和蒸汽需要释放大量热能，而低温水汽化是吸收热能的有效途径。

而水与蒸气均匀混合，充分汽化又是解决上述矛盾的关键。

为解决以上矛盾，设备生产厂家对加潮器的设计倾注了许多热情，在水、汽混合、水分雾化方面动了很多脑子，也开发了许多型式的产品，但均未能从根本上解决问题。

特别是水渍烟的问题上更是一直困扰着设备制造单位和使用厂家。

以往的通用做法是在回潮箱顶部加装隔水棚板，想通过隔水棚板来堵住没有来得及汽化的明水，但是棚板封闭严实水汽不太容易进入，棚板缝隙太大遮不住明水又容易打湿烟包；

另外蒸汽和水进入回潮箱距离太短，来不及汽化就已喷射出去，打湿烟包在所难免。

针对这一问题，我公司于2002年开发设计了真空回潮机底部加潮新型设备，它改变了以往回潮机加潮装置只能安装在箱体顶部的常规，大胆的将汽水混合装置全部安装在回潮机箱内底部。

不仅解决了回潮蒸汽在相对低压下的饱和问题，还从根本上解决了回潮时产生的水渍烟。

该设备的结构特点：

（1）加潮器位于回潮箱底部，加潮时没有来得及雾化的液态水（明水）可以暂时存入回潮机烟包托板的下面，明水不能与烟包接触也就无法打湿烟包；

（2）进入回潮机底部的加潮蒸汽与烟包托板底部的水直接接触，水汽二次混合，使进入回潮箱的过热蒸汽更充分的转换为饱和蒸汽或湿蒸汽而后与烟包接触。

饱和蒸汽可以使烟包吸食最大的水分和保持最低温度。

通过卷烟和烤厂使用证明：

底部加潮系统的回潮效果明显优于任何传统设备。

该技术2003年已获得国家专利权。

专利号为：

ZL02285097.X

为什么底部加潮具有如此明显的优势呢？

蒸汽是水的三种状态之一，而水有一种显著特点：

水的饱和压力与饱和温度是一一对应的关系。

也就是说，水的状态由温度和压力来确定。

水的压-温图见右图。

众所周知，达到饱和状态的水和蒸汽叫做饱和水和饱和蒸汽，低于饱和温度的水和蒸汽叫做未饱和水和未饱和蒸汽。

在饱和水加热汽化过程中，蒸汽不断增多，水不断减少，直到最后一滴水完全变成蒸汽，这时的蒸汽叫做干饱和蒸汽，简称饱和蒸汽。

在饱和水转化为饱和蒸汽的过程之间，是水和蒸汽的混合物，是两相共存状态，这种蒸汽叫做湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。

将干饱和蒸汽继续定压加热，蒸汽的温度又开始上升，这时，蒸汽的温度高于饱和温度，这种蒸汽叫过热蒸汽。

当饱和压力确定，一个饱和温度也与之对应。

也就是说，水分在不同的压力下有不同的沸点（见附表），只要改变压力，就可改变水的沸腾温度。

当环境温度高于环境压力对应的饱和水温度时，水分便要蒸发或升华，以达到平衡。

真空回潮机的工作真空度666Pa,其对应的饱和温度约0℃,当外界的水和蒸汽进入箱体时，其温度远高于箱内压力对应的饱和温度，因此进入箱体后的蒸汽是过热蒸汽，有极强的吸水能力，不利于烟叶吸湿；

进入箱体的液态水分也要蒸发以达到平衡（水分蒸发需要能量），而液态水是无法进入烟包内部被吸食的。

由于箱体空间相对很大，加潮时间相对较短，进入箱体的过热蒸汽与进入箱体的液态水分无法进行充分混合，饱和蒸汽较少。

由此可见，无论蒸汽和水在箱外如何混合、雾化充分，如果不在回潮箱内进行二次混合，进入回潮箱体后的依然是大量的过热蒸汽和液态明水，况且由于加潮器在回潮箱顶部安装，距离烟叶太近，在蒸汽和水混合喷射时，液态水极易打湿烟叶。

而底部加潮系统很简单而又极富创造性地解决了传统加潮系统的弊端：

加潮器将水强制雾化，并通过水蒸汽将雾化水携带入真空箱体，该汽体进入箱体后，再与箱体底部同压力的液态水混合，过热蒸汽转换为饱和蒸汽后，迅速渗透到烟包中与烟叶发生传质、传热作用，将水份和热量传递给烟叶，使烟叶均匀而有效地吸潮，同时液态水分蒸发有助于低温回潮；

其次，由于重力影响，多余的液态水自动留在回潮箱底部，避免了明水打湿烟叶。

真空泵相关概念：

1、“真空”概念：

“真空”是指在给定空间内低于一个大气压力的气体状态；

●绝对真空：

完全没有气体的空间状态。

●自然真空：

气压随海拔高度增加而减小，存在于宇宙空间。

●人为真空：

用真空泵抽掉容器中的气体。

2、真空泵：

是用以产生、改善和维持真空的装置。

3、抽气量：

真空泵在工作压强下单位时间内抽吸气体的流量。

单位：

kg/h或m3/h；

4、极限压强（真空度）：

在抽汽量为零的情况下真空泵所能达到的绝对压强。

Pa、KPa、MPa或mmhg（极限绝压减当地大气压为极限真空度）；

5、工作压强（真空度）：

喷射泵在额定抽气量时的绝对压强。

Pa、KPa、MPa或mmhg（工作绝压减当地大气压为工作真空度）；

6、真空量度单位

●1atm=760mmHg=760Torr

●1atm=1.013x105Pa

●1Torr=133.3Pa

●1mbar=100Pa

注：

atm（标准大气压），mmHg（毫米汞柱），Torr（乇），Pa（帕斯卡），mbar（毫巴）

7、蒸汽喷射真空泵工作原理、过程及特点

工作原理：

利用流体流动时的静压能与动能相互转换的气体动力学原理来形成真空。

工作过程：

一定压力的饱和或过热蒸气通过拉瓦尔喷嘴减压增速后进入蒸汽喷射器的混合室，使混合室产生真空，被抽介质被抽吸进混合室与工作蒸汽混合﹑交换能量，混合后的流体通过扩散管，速度下降，压力升高，压力上升到大气压力或后一级喷射器进口压力时﹐混合气体即排出。

工作特点：

启动快，工作压力范围宽，抽气量大,能直接排入大气，结构简单，因无运动构件而运行可靠，使用寿命长。