煙廠空調制冷系統的節能運行

2017-09-12 09:05:18蔡君巍尚昆趙強

山東工業技術 2017年18期

蔡君巍+尚昆+趙強

摘要：針對制冷系統耗電量大的特點，積極尋找節能機會。通過調整冷卻塔臺數，縮短制冷機開機降溫時間，減少滿負荷運行時間，達到節能目的；通過實驗研究，根據室外溫濕度的變化，及時調整冷凍水溫度設定值，有效提升制冷機運行效率，節約系統耗電量。

關鍵詞：制冷系統；節能運行；工藝空調

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.246

0 引言

卷煙廠空調機組在卷煙生產工藝中起著不可或缺的作用，通過控制生產區域合理的溫濕度，穩定煙絲的含水率，從而保證產品的內在品質和外在感官質量[1]。煙廠空調系統一般采用組合式空調機組，由回風段、混風段、過濾段、表冷段、加熱段、加濕段、送風段等部分組成，其中表冷段需要的冷凍水由制冷系統提供。

煙廠制冷機系統一般采用YORK冷水機組，我廠有YORK冷水機組5臺，單臺制冷量1000冷噸，負責為工藝空調機組提供7-12℃的冷凍水，以達到為生產區域降溫、除濕的作用。由于冷水機組耗電量較大，單臺每小時約600kwh，加之冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等輔助設備的耗電量，造成整個制冷系統整體耗電量較大，具有一定的節能潛力。

煙廠制冷系統一般由冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、分集水器及管道組成，主要消耗能源為電能，其中，冷水機組單臺耗電約630kwh，冷凍水泵單臺耗電約110kwh，冷卻水泵單臺耗電約110kwh，冷卻塔單臺耗電約22kwh，如何合理搭配設備、調整運行參數，來達到整個系統的節能目的，是本文研究的主要內容。

1 過渡季節開機過程的節能

在過渡季節，由于白天溫度較高，需要在中午左右開啟制冷機，而夜間室外溫度較低，制冷機可以停機，即，白天開機、晚上停機的運行模式。在制冷機開機過程中，冷凍水的降溫過程往往持續數個小時，而在此過程中，制冷機是滿負荷運行，即，耗電量最大狀態，若能縮短降溫過程所需的時間，可以大大降低制冷系統的耗電量。

冷卻塔的作用是吸收空調系統中的熱量并排放到大氣中，其出水溫度對制冷系統的能耗有較明顯的影響。一般來講，冷卻塔出水溫度每降低1℃，制冷機效率就能提高3-5%左右。我廠配備有7臺冷卻塔，運行人員通過控制冷卻塔運行臺數來調整冷卻塔出水溫度，而靠經驗來決定冷卻塔開機臺數時，存在一定的能源浪費：（1）在水溫已達到冷卻塔極限出水溫時，仍加開冷卻塔，既沒有起到降低冷卻塔出水溫度的作用，又增加了電耗；（2）在水溫較高、存在很大降溫空間時，沒有加開冷卻塔臺數，沒有起到提升制冷機效能的作用。

濕球溫度是衡量冷卻塔出水溫度的一個重要指標，它代表在某一室外條件下，水通過蒸發所能達到的最低溫度。即水在冷卻塔中可能被冷卻到的最低溫度。冷卻塔出水溫度實際上不能等于或低于濕球溫度，一般情況下出水溫度高于濕球溫度3-5℃以上（即逼近度）。逼近度越小越難達到，如果要將出水溫度降到濕球溫度，則冷卻塔必須做到無限大[2]。

針對存在的問題，項目人員采用理論計算+實驗驗證的方式，使用濕球溫度作為依據，制定了不同室外溫濕度條件下的冷卻塔出水極限溫度，對冷卻塔臺數控制方法。

首先，根據室外溫濕度確定濕球溫度，再根據3-5℃的逼近度，確定冷卻塔出水的極限溫度，通過加開冷卻塔，確保冷卻塔出水穩定在極限溫度，以提高制冷機工作效率，縮短冷凍水降溫時間。

通過控制冷卻塔出水溫度，可以大大縮短制冷機的降溫時間，減少制冷機的滿負荷運行時間，通過實驗得出，以冷凍水溫從20℃降低到8℃為例，當冷卻塔出水溫度控制在20-25℃時，其降溫時間比冷卻塔出水溫度在25-30℃時縮短約3小時，考慮到加開冷卻塔增加的電量，每次節約電量約300kwh。

2 確定合適的冷凍水設定溫度

根據溫濕度指標情況，主要依據室外空氣含濕量，制定合理的水溫控制程序。YORK冷水機組可以制出7-12℃之間的冷凍水，水溫設定值越低，降溫、除濕效果越好，但制冷機效能比也會隨之下降[3]。為了保證空氣除濕的要求，冷水機組出水溫度常年設定為固定值（7-8℃），而在北方城市，全年中室外濕度變化較大，在除濕需求不大的情況下完全可以提高冷水機組出水溫度設定值，提升主機效率，降低電耗。因此，需要制定合理的冷凍水溫度設定操作指導：在何種條件下，如何調節冷凍水溫度。

結合2015年制冷機運行實際，開展實驗，根據生產區域的溫濕度情況，及時調整冷凍水的出水溫度設定，通過實驗，得出結論：

（1）冷凍水溫度下行調整的原因均是部分區域濕度出現超標風險。為了保證區域溫濕度指標、增加除濕量，向下調整冷凍水的溫度。

（2）生產區域的濕度波動受室外空氣濕度影響很大。室外空氣含濕量越高，區域濕度超標風險越大。

根據實驗數據，項目組根據室外空氣的絕對濕度（含濕量）的變化，制定了冷凍水溫度調整的相關說明。具體設定如下。

（1）當室外空氣含濕量<12g/kg時，冷凍水溫度保持在10℃。

（2）當室外空氣含濕量≥12g/kg時，冷凍水出水溫度整至9℃。

（3）當室外空氣含濕量≥14g/kg時，及時關注各區域濕度情況，當出現超標風險時，冷凍水出水溫度整至8℃。

（4）當室外空氣含濕量≥17g/kg時，及時關注各區域濕度情況，當出現超標風險時，冷凍水出水溫度調整至7℃。

通過引入室外空氣的含濕量數值，為運行人員調整冷凍水溫提供了科學的依據，打破了憑經驗操作的現狀，在除濕需求不大時，提升水溫、提高設備效能比；在除濕需求增大時，及時調整水溫，保證區域的溫濕度指標穩定可控。

3 結語

通過調整冷卻塔臺數和冷凍水溫度設定，可以有效提升制冷效率，達到可觀的節能效果。

（1）通過調整冷卻塔臺數，可以有效提升制冷機制冷效率，縮短冷凍水的降溫時間，對于單臺制冷機，每次節約電量約300kwh。