异味处理设备自清洁装置的研究与应用

1 背景

研究异味处理设备自清洁装置的核心目的，是解决设备运行过程中的污染隐患与运维难题，保障厂区环境质量与生产效率，响应国家“十四五” 绿色低碳循环发展战略及烟草行业数字化工厂建设要求。中烟卷烟厂的异味处理设备作为控制厂区臭气排放的关键环保设施，长期面临烟泥堆积引发的系列问题：制丝生产中，烟丝与料液中的丙二醇、甘草粉、蜂蜜等物质混合，经排潮井进入设备后形成黏性烟泥，附着于设备底部，正常排水无法彻底清除。这些烟泥在设备内发酵产生恶臭，导致环保设备反而成为潜在污染源，既影响厂区员工与周边居民的生活环境，又降低废气处理效果。

从设备运行标准来看，该厂异味处理设备设计参照《GB14554-93恶臭污染物排放标准》，有组织排放高度 25m 时臭气浓度限值为 6000（无量纲）。但实际监测数据显示，2023 年一季度制丝 3# 工房排气筒臭气浓度均值达 983（无量纲），虽满足国标要求，却远未达到厂内职工与周边居民对清洁环境的期待。同时，生产污水排放量受工艺波动影响、生活污水排放量受员工生活习性制约，导致设备进水负荷不稳定，烟泥堆积速度加快，进一步加剧臭气排放问题，不符合企业绿色发展与民生保障的双重需求。

2 调查分析

2.1 异味处理设备运行数据调查

通过对卷烟厂异味处理设备的长期监测与数据统计，明确设备运行的核心痛点。在臭气浓度方面，制丝 3# 工房排气筒臭气浓度波动较大，单次最大检测值超 1000（无量纲），且设备深度维保后臭气浓度会出现明显下降，印证了及时清洁对提升异味处理效果的关键作用。在设备污染程度方面，现场调查发现，制丝除异味设备在季度清洁后仅 10 天便再次出现严重堆积，凸显烟泥清理的紧迫性。

在维保效率方面，人工维保流程涵盖安全评估、有限空间作业办理、设备断电排水、人工冲洗、恢复运行等环节，单台设备维保总耗时达 509 分钟，远超制丝车间每周仅 1 天的停机时间（480 分钟），导致维保工作常与生产计划冲突。其中，冲洗水池底部耗时最长（135分钟），占总维保时间的 26.5% ，成为制约维保效率的核心环节。

2.2 原理分析

从设备运行原理来看，异味处理设备采用 “一级水洗 - 二级水洗- 三级吸附” 的工艺流程，喷淋水洗依赖循环水池供水。当水池水体中烟泥含量达到饱和时，无法继续吸收废气中的污染物，导致臭气处理效率下降；同时，停机期间烟泥发酵产生的挥发性物质，进一步加剧臭气排放。从流体力学角度分析，设备运行时内部水流旋转喷洒，虽能保持内壁清洁，但污染物会被冲刷至底部沉积，而设备常规排水周期（24 小时）无法冲起沉积烟泥，形成 “清洁 - 堆积 - 发酵 - 污染” 的恶性循环。

3 设计方案

针对异味处理设备的运行痛点与维保难题，从设备自清洁功能研发与运维模式优化角度，提出以下改进方案：

3.1 核心单元设计

3.1.1 清洗单元

清洗单元是自清洁功能的核心，包括射流系统与管路系统：射流系统：使用喷嘴作为工作单元，用离心泵为动力源，确保射

流压力稳定。

管路系统：采用 U 型贴合式管路设计，沿设备内壁安装，每侧设置 3 个喷嘴，管路距离底部 10cm ，利用流体压力扰流带走底部污泥，避免清洁死角。

3.1.2 施药单元

施药单元用于减少烟泥堆积，包括计量泵与除垢剂：

计量泵：使用电磁计量泵，保证施药精准性与设备运行环境要求；

除垢剂：选用六偏磷酸钠，可减少烟泥在设备底部的附着力。

3.1.3 检测与控制单元

检测单元：安装浊度传感器，搭配超声波液位传感器，实时监测水池液位，避免缺水或满水故障。

控制单元：以西门子 S7-1200PLC 为核心控制器，编写自动控制程序，实现 “浊度超标自动启动清洗 - 液位异常自动报警 - 制丝停机同步运行” 的闭环控制，并选用电磁阀控制射流。

4 方法与应用

4.1 装置应用方法

该自清洁装置的核心应用逻辑为 “自动监测 - 智能判断 - 定向清洁”：当浊度传感器检测到水池浊度 >10NTU ，或系统接收到制丝车间停机信号时，PLC 控制器自动启动清洗流程：先通过计量泵添加六偏磷酸钠（浓度按烟泥量自适应调节），再启动离心泵，通过引导射流喷嘴冲洗底部污泥，污泥随水流定向排入排污口；清洗完成后，自动补水至标准液位，等待下次运行指令。整个过程无需人工干预，可在夜间或生产停机间隙完成，避免与生产冲突。

4.2 应用效果

装置应用后，通过三个月的持续监测与数据统计，核心指标均达到预期：维保效率：单次维保时间从 509 分钟降至 82.2 分钟，其中排水冲洗 25.5 分钟、补水加药 56.7 分钟，效率提升 83.9% ，完全适配制丝车间停机时间；环保效果：制丝 3# 工房排气筒臭气浓度从 895（无量纲）降至 502（无量纲），补水后水池浊度均值 5.3NTU<10NTU，符合环保要求。

5 结语

该自清洁装置通过 “检测 - 控制 - 清洗 - 施药” 的联动设计，解决了异味处理设备烟泥堆积与人工维保的核心难题，实现了 “降本、增效、环保、安全” 的多重目标。其创新点在于：一是适配制丝生产节奏，通过 PLC 与车间生产系统联动，实现停机同步清洁；二是采用疏水涂层与引导射流结合，减少烟泥附着与残留；三是建立闭环控制逻辑，无需人工干预即可完成清洁流程。

未来，可将该装置推广至厂内其他异味处理设备，并拓展至烟草行业及化工、食品等涉及水洗异味处理的领域，进一步推动环保设备的智能化与自动化升级。同时，需持续优化装置的自适应性，针对不同烟泥堆积量动态调节清洗参数，提升装置的普适性与运行稳定性，为企业绿色工厂建设与行业低碳发展提供技术支撑。

参考文献

[1] 国家环境保护局 .GB14554-93 恶臭污染物排放标准 [S]. 北京：中国标准出版社，1993.