干冰膨胀烟丝系统采用液态二氧化碳对烟丝进行 浸泡，在烟丝内部和表面形成干冰，烟丝通过文丘里管 快速进入升华管，在 350 ℃左右的热气流中，二氧化碳 迅速升华，促使烟丝膨胀。该工艺可以满足烟丝的 高膨胀率（60%以上），提高膨胀烟丝的有效利用率，协 调烟丝膨胀后的物理品质与感官品质，降低干冰膨胀 工艺处理强度，达到凸显品牌风格特征的目的。但 在使用过程中，该设备热端尾气系统存在容易结垢、热 交换系统效率低、炉膛温度升高报警、尾气系统容易自 燃 等 问 题 ，给 生 产 带 来 安 全 隐 患。 前 人 已 对 热 端 系统进 行 了实用性研究，如 CO2 膨胀升华管的改进设 计、燃烧炉换热器可替性探讨、干冰膨胀烟丝工艺 热段的改进等，但这些方法均无法对干冰膨胀线热 端系统实现在线改造。为此，通过增设第三热交换器 以及对冷却振槽的除尘风进行单独除尘等措施，对干 冰膨胀线热端系统进行改造，以解决尾气风机、热风管 道及热交换器等设备结垢等问题，提高系统的热交换 效率，降低柴油消耗。

1 存在问题 美国 AIRCO 公司生产的 570 kg/h 干冰膨胀烟丝生 产线的热端系统主要由燃烧炉、烟丝膨胀系统、旋风除 尘 器 等 组 成 ，见 图 1。 工 艺 热 风 由 工 艺 风 机 6 提 供 动 力，通过热交换器 2 吸收能量后，进入烟丝膨胀系统 4对烟丝进行瞬间干燥，再通过旋风除尘器 5 对热风进行 除尘，完成热风循环。同时在工艺风机出口引出少量 工艺气体，与来自冷却振槽上的废气风混合后，由尾气 风机 7 抽入热交换器 1 预热，进入燃烧炉 3 助燃形成炉 膛风，再分别经过热交换器 2 和 1 两次热交换后排出大 气，以实现热能的回收利用。为实现工艺热风的温度 控制，通过调节热风互动风门 8 控制进入热交换器 2 的 风量，以得到满足生产要求的工艺热风温度。

在生产过程中，从冷却振槽上抽出的气体中含有大 量的烟尘，这是因为刚经过干燥膨胀的烟丝温度较高， 含水率仅为 5%左右，在冷却皮带和冷却振槽的运输过 程中，造碎较严重，成品烟丝中夹杂有大量烟末［8］。为 避免烟末进入烟丝回潮筒中影响成品烟丝品质，系统 采用皮带和振槽上方抽风的形式，将烟尘抽离，送至热 端系统的炉膛内焚烧。热端系统在使用过程中主要存 在以下问题： （1）从 工 艺 气 体 中 分 流 出 来 的 气 体 温 度 较 高（约 340 ℃），且富含焦油烟气（主要从-78℃的干冰烟丝中 瞬间升温而分离出来），而从冷却振槽上方抽出的废气 温度较低（约 70 ℃），烟尘量较大。两种气体混合后， 温度急剧下降（约 160 ℃），焦油烟气遇冷产生凝露效 应，在尾气风机 7 的叶轮和风机内壳、连接管道内壁以 及热交换器 1 的管束内壁上均黏附有烟油，而干燥的烟 尘 很 容 易 粘 附 在 烟 油 上 ，形 成 一 层 较 厚 且 坚 硬 的 烟 垢。由此导致尾气风机叶轮出现积垢现象，影响叶轮 的动平衡，造成叶轮运转时尾气风机振动和噪音增大， 轴承座温度升高，从而缩短了轴承的使用寿命。因此， 设备维护人员每周需打开观察孔检查烟垢厚度，至少 每季度清理一次热交换器及管道，每月清理一次尾气 风机，维护保养成本较高。

（2）由于第二热交换器的管束内壁上黏附烟垢，致使热交换器效率降低，进入炉膛的工艺气体温度偏低， 因此需要提高炉温。提高炉温需要增加供油量，产生 的大量多余热能无法通过热交换器进行热传导而直接 排放，造成热量损失，能耗增加；同时还会导致热端系 统温度超高报警而引起生产停机；黏附的烟垢容易达 到燃点引起燃烧，导致设备停机，影响生产。在生产过 程中，热交换器因为管内燃烧，温度过高，热变性加剧， 所有管束中部下垂，管束变形严重，从而给生产带来安 全隐患。