紡織廠空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造措施及應(yīng)用

王海萍 金平良 李 健 上海紡織建筑設(shè)計(jì)研究院

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紡織廠空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造措施及應(yīng)用

王海萍 金平良 李 健 上海紡織建筑設(shè)計(jì)研究院

摘要：以毛紡廠空調(diào)系統(tǒng)為例，探討3空調(diào)室節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性以及主要措施，包括合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)、采用二次回風(fēng)系統(tǒng)、合理選擇回風(fēng)方式以及變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵等。

關(guān)鍵詞：空調(diào)室；節(jié)能；噴淋室；變頻；管道阻力控制

空氣調(diào)節(jié)是紡織廠必不可少的環(huán)節(jié)之一，空調(diào)用電約占紡織廠總用電量的15%～25%，是用電量較大的一部分。尤其是夏天，要同時滿足車間工藝要求和工人的舒適要求，所需空調(diào)能耗量很大。在能源日益緊缺、紡織企業(yè)競爭日益激烈的今天，為響應(yīng)節(jié)能減排的號召并使企業(yè)降低生產(chǎn)成本以獲取更多利潤，減少輔助用電，節(jié)約能耗，對紡織廠空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。

1 現(xiàn)狀

由于空氣溫濕度與纖維的性能，如強(qiáng)度、伸長度、導(dǎo)電性、回潮率等之間有密切關(guān)系，因此紡織工藝對空氣溫濕度要求很高。對于毛紡廠而言，車間要求控制的溫濕度范圍如表1所示。

表1　室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)表

現(xiàn)階段紡織廠普遍采用空調(diào)室送風(fēng)系統(tǒng)來使車間保持要求的溫濕度，即在空調(diào)室內(nèi)噴水，利用水滴與空氣直接接觸的方法來處理空氣。噴水室空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是比較靈活，只要適當(dāng)改變水溫就能對空氣進(jìn)行加熱加濕或冷卻減濕處理，且水與空氣直接接觸，熱濕交換效率高；缺點(diǎn)是噴水室占地面積大，噴嘴所需的噴水壓力較大，輸水能耗大。

2 改造實(shí)例分析

以嘉興某毛紡廠面料紡織及成品車間為例，整個車間分為紡紗與織造兩部分，各設(shè)一套水噴淋空調(diào)室，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能，采取以下節(jié)能措施。

（1）負(fù)荷計(jì)算

工藝設(shè)備散熱量是紡織廠空調(diào)冷負(fù)荷的主要來源，如細(xì)紗機(jī)散熱量約占該工段總散熱量的80%～85%，梳棉、并粗工段約占55%～75%，因此根據(jù)工藝要求合理選擇設(shè)備發(fā)熱系數(shù)至關(guān)重要，在本次設(shè)計(jì)中，前紡段的設(shè)備發(fā)熱系數(shù)為0.4～0.5，紡紗段為0.6～0.7，后紡段為0.4～0.5。整個車間分為紡紗與織造兩部分，綜合考慮工藝設(shè)備散熱量、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量、人體散熱量和照明散熱量之后得出，紡紗部分冷負(fù)荷為457 kW，織造部分冷負(fù)荷為168 kW（具體計(jì)算結(jié)果如表2所示）。所需冷量由制冷站提供，冷凍水供水溫度為7℃，回水溫度為12℃。

（2）采用二次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

新風(fēng)負(fù)荷在空調(diào)負(fù)荷中占有很大的比重，在一般情況下，新風(fēng)量取系統(tǒng)送風(fēng)量的10%，在滿足衛(wèi)生要求的同時保持車間的正壓。由于車間送風(fēng)量一般很大，所以已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足時30 m3/人·h的衛(wèi)生要求。為了使車間溫濕度更加穩(wěn)定從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，需要對除塵回風(fēng)進(jìn)行合理利用，同時也能大幅度降低空調(diào)能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

圖1　二次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

設(shè)計(jì)采用二次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)圖如圖1所示。由圖可知，室外空氣H和室內(nèi)空氣B在噴水室前以一定比例進(jìn)行混合（夏天一般為1:9），C點(diǎn)為一次回風(fēng)后的混合狀態(tài)點(diǎn)，混合空氣經(jīng)過噴水室處理之后，其狀態(tài)由C點(diǎn)變?yōu)镵1點(diǎn)，在將其送入車間前，再與室內(nèi)回風(fēng)B混合一次，使送風(fēng)參數(shù)由K1變?yōu)镵0點(diǎn)，送入車間，這時車間空氣狀態(tài)相應(yīng)達(dá)到B點(diǎn)。

如果采用二次加熱，則其空氣狀態(tài)變化如圖2所示。

表2　面料紡織機(jī)成品車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果kW

圖2　二次加熱系統(tǒng)焓濕圖

由圖2可知，二次回風(fēng)與二次加熱系統(tǒng)的不同點(diǎn)在于二次加熱系統(tǒng)在將空氣處理到K1點(diǎn)之后采用再加熱來使空氣達(dá)到所需狀態(tài)點(diǎn)K2，對冷卻后的空氣進(jìn)行再加熱，既多消耗制冷量，又多消耗熱量。從K1點(diǎn)加熱到K2需消耗的熱量Qre。

因此，二次回風(fēng)空調(diào)相比二次加熱系統(tǒng)節(jié)約的能耗即為后者所需的再熱量Qre。

（3）氣流組織、地溝及空調(diào)室的布置

紡織廠的送回風(fēng)方式主要有兩種：上送風(fēng)、側(cè)墻回風(fēng)；上送風(fēng)、下回風(fēng)。上送風(fēng)、側(cè)墻回風(fēng)屬于單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其投資和能耗均較小，但由于這種回風(fēng)形式的有效范圍不超過30 m，會造成氣流堵塞的現(xiàn)象，導(dǎo)致車間溫濕度極不均勻。上送風(fēng)、下回風(fēng)屬于雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，投資及能耗均比側(cè)墻回風(fēng)高，但這種回風(fēng)形式溫濕度較均勻，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量。

本次設(shè)計(jì)中，織造車間面積和負(fù)荷都相對較小，采用側(cè)墻回風(fēng)的形式，針對毛紡廠的特性選用擺吸式回風(fēng)過濾器過濾回風(fēng)中的纖維和雜塵等，如果采用地溝回風(fēng)的話，根據(jù)該空調(diào)室風(fēng)量則需要選用14號軸流風(fēng)機(jī)，功率為22 kW，而圓盤過濾器所需電量僅為0.55 kW，因此側(cè)墻回風(fēng)可以為該空調(diào)室節(jié)約97%的電量。紡紗車間面積和負(fù)荷較大，采用側(cè)墻回風(fēng)和地回風(fēng)結(jié)合的方式：側(cè)墻安裝擺吸式回風(fēng)過濾器，用于離側(cè)墻較近的梳毛機(jī)全部回風(fēng)和走錠機(jī)的部分回風(fēng)的過濾；其余通過回風(fēng)機(jī)和地溝回風(fēng)，利用外吸式回轉(zhuǎn)過濾器進(jìn)行過濾，受空調(diào)室空間限制，除外吸式濾塵器（JYW-300/170）以外，加開帶濾網(wǎng)的側(cè)窗對地溝回風(fēng)進(jìn)行過濾。由于擺吸式濾塵器負(fù)擔(dān)一部分回風(fēng)，可以使回風(fēng)機(jī)節(jié)約1/3的電量。由于地溝的距離較長，為了不使回風(fēng)機(jī)的全壓過大，采取地溝分兩路并使地溝截面積盡可能增大以減小地溝截面風(fēng)速至6.5 m/s，使回風(fēng)阻力減小，以達(dá)到節(jié)能的目的。

噴淋室的噴排面積盡可能放大，紡紗空調(diào)室受空調(diào)室空間限制，控制在3.5 m/s左右，織造空調(diào)室的進(jìn)風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)速為2.2 m/s，以減小運(yùn)行阻力。同時，采用低阻節(jié)能型波紋擋水板，降低擋水板前后靜壓差和阻力。適當(dāng)擴(kuò)大混凝土主風(fēng)道的截面積，減小送風(fēng)速度。

（4）設(shè)備選型

風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備都是按最大負(fù)荷選擇，而實(shí)際生產(chǎn)中空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷隨室外氣象條件、開機(jī)臺數(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素變化而變化，出現(xiàn)峰值負(fù)荷的幾率比較低，多數(shù)情況下不是以滿負(fù)荷的狀態(tài)運(yùn)行，因此對風(fēng)機(jī)、水泵運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)至關(guān)重要，只有合理調(diào)節(jié)才能使實(shí)際運(yùn)行與負(fù)荷匹配，避免造成能源浪費(fèi)。本設(shè)計(jì)中風(fēng)機(jī)水泵均采用變頻調(diào)節(jié)，以風(fēng)機(jī)為例，當(dāng)風(fēng)量下降20%時，通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，功率可下降49%。同理，空調(diào)水泵通過變頻控制使水泵電機(jī)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)水量，比采用調(diào)節(jié)閥控制供水量，節(jié)電可達(dá)60%以上。

3 結(jié)語

要實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，必須從設(shè)計(jì)和管理運(yùn)行兩方面入手。在設(shè)計(jì)過程中，要合理選擇負(fù)荷計(jì)算所需的各項(xiàng)參數(shù)，如室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備發(fā)熱系數(shù)等；空調(diào)室設(shè)計(jì)過程中要充分考慮空氣的流動特性，力求空氣在流動過程簡捷、均勻，避免過多轉(zhuǎn)彎造成渦流損失；地溝和送風(fēng)管設(shè)計(jì)過程中要控制風(fēng)速，以免增大沿程阻力。總之，在設(shè)計(jì)過程中要對流道阻力、熱濕交換效率和空調(diào)空氣質(zhì)量等進(jìn)行綜合考慮，優(yōu)化設(shè)計(jì)。

在運(yùn)行管理的過程中，要加強(qiáng)空調(diào)除塵設(shè)備的維修管理，使之處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，如空調(diào)室擋水板堵塞，會使送風(fēng)阻力加大，若提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以克服擋水板阻力則會增加電量消耗，又如回風(fēng)除塵濾網(wǎng)不及時清理則會增大回風(fēng)阻力，這些事例說明只有加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)才能保障設(shè)備的正常連續(xù)和穩(wěn)定運(yùn)行，提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率；合理控制車間溫濕度等。只有兩方面同時著手。

Air-Conditioning System Energy Saving Renovation Measures and Application in Textile Mill

Wang Haiping, Jin Pingliang, Li Jiang
Shanghai Textile Architecture Design and Research Institute

Abstract:Based on wool mill air-conditioning system, the article discusses importance and main measures of air-conditioning chamber energy-saving design, including reasonable design parameters selection, secondary return air system application, reasonable return air mode selection and variable frequency of fans and pumps etc.

Key words:Air-conditioning Chamber, Energy-Saving, Spraying Chamber, Variable Frequency, Pipeline Resistance Control

[作者簡介]

DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.03.010

王海萍：（1988-）女，工程師，主要從事暖通設(shè)計(jì)工作。

金平良：（1985-）男，工程師，主要從事技術(shù)經(jīng)濟(jì)工作。

李健：男，院長，教授級高工。主要從事紡織建筑設(shè)計(jì)技術(shù)管理工作。