空調(diào)空壓系統(tǒng)技術(shù)改造在化纖企業(yè)的應(yīng)用與研究

龐海峰

（江蘇文鳳化纖集團(tuán)有限公司，江蘇海安 226600）

江蘇文鳳化纖集團(tuán)有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)錦綸民用長絲的集團(tuán)公司，產(chǎn)量江蘇第一，全國第四。目前,公司有14臺(tái)空壓機(jī)和10臺(tái)空調(diào)機(jī)組。近年來，公司組織實(shí)施了多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)改造循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目，其中3項(xiàng)列入國家資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目，5項(xiàng)列入江蘇省節(jié)能與發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)專項(xiàng)資金計(jì)劃。公司是南通市“節(jié)能型標(biāo)桿企業(yè)”，江蘇省首批“循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)企業(yè)”，通過了市組織的清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)審核。實(shí)施的多項(xiàng)節(jié)能改造極大地降低了電能消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

為了進(jìn)一步開展企業(yè)電力系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目建設(shè)管理工作，公司主要實(shí)施項(xiàng)目如下：

(1) 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造

實(shí)現(xiàn)模塊式渦旋直接制冷（熱）技術(shù)在化纖中央空調(diào)改造中的應(yīng)用，空壓機(jī)組廢熱回用在中央空調(diào)系統(tǒng)改造中的應(yīng)用。

(2) 空壓機(jī)節(jié)能改造

采用變頻器改造空壓機(jī),減少耗電,提高空壓系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1 研究目的

模塊式渦旋制冷（熱）技術(shù)是將多聯(lián)模塊式渦旋制冷（熱）機(jī)組蒸發(fā)器直接裝置于化纖企業(yè)中央空調(diào)的表冷器部位，廢除了原有系統(tǒng)的制冷機(jī)組、水泵機(jī)組及冷媒輸送管道系統(tǒng)。使用直冷技術(shù)后，由于冷媒直接在壓縮機(jī)與蒸發(fā)器之間轉(zhuǎn)換，無需再由中間冷媒轉(zhuǎn)換能源，大大提高了制冷效率，使得節(jié)能效果異常顯著[1,2]。

空壓機(jī)是各行各業(yè)廣泛使用的生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)也是高耗能設(shè)備，其運(yùn)行能源成本約占總成本77%以上。而運(yùn)行能源成本中有約30%是由于空壓機(jī)的工作方式，以及設(shè)計(jì)選型、使用、管路等問題產(chǎn)生的能源浪費(fèi)，這些能源消耗提高了空壓機(jī)的生產(chǎn)成本。

空壓機(jī)擔(dān)負(fù)著為工廠所有氣動(dòng)元件，包括各種氣動(dòng)閥門、網(wǎng)絡(luò)噴嘴、吸槍提供氣源的職責(zé)。因此，它運(yùn)行的好壞直接影響工廠生產(chǎn)工藝。空壓機(jī)的種類有很多，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。該供氣方式雖然原理簡單、操作方便，但存在耗電量高、進(jìn)氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定、空載損耗大等問題。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛快發(fā)展，國家越來越關(guān)注高能耗設(shè)備的改造技術(shù)，而這種改造技術(shù)已受到人們的關(guān)注。在空壓機(jī)供氣領(lǐng)域應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行改造，在節(jié)約電能的同時(shí)提高供氣品質(zhì)已是成熟技術(shù)。

2 實(shí)施背景

文鳳化纖在錦綸長絲生產(chǎn)中使用制冷機(jī)組10臺(tái)。夏天時(shí)，當(dāng)環(huán)境氣溫高于18℃時(shí)，必須由制冷機(jī)組提供冷媒以確保生產(chǎn)工藝。特殊產(chǎn)品在環(huán)境溫度高于15℃時(shí)，需要增開冷凍機(jī)降溫；當(dāng)環(huán)境溫低于15℃時(shí)，必須通過電加熱進(jìn)行加熱，來保證工藝空調(diào)溫度在15℃～18℃。為了有效降低產(chǎn)品能耗，公司與東南大學(xué)合作，將模塊式渦旋制冷（熱）技術(shù)應(yīng)用到錦綸長絲生產(chǎn)的中央空調(diào)制冷系統(tǒng)改造中[3]。

另外，公司使用的14臺(tái)空壓機(jī)組為螺桿式空壓組，但控制方式采用機(jī)械式壓力控制器控制。隨著用氣量的變化，經(jīng)常增減載或空載運(yùn)行，耗電量很大。為了降低生產(chǎn)成本，減少電能損耗，經(jīng)調(diào)研確定采用變頻器進(jìn)行改造。改造方案為8臺(tái)機(jī)組恒功率運(yùn)行，6臺(tái)機(jī)組改造為變頻恒壓運(yùn)行。

3 節(jié)電原理

模塊式渦旋直接制冷（熱）技術(shù)具有高效節(jié)能的特點(diǎn)。模塊式機(jī)組由數(shù)十個(gè)單元組合而成，這種設(shè)計(jì)以其單元步進(jìn)的方式解決了其他機(jī)組很難解決的難題，即在負(fù)荷從最小到最大的變化過程中，機(jī)組電腦控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)其輸出與負(fù)荷始終保持最佳匹配，從而大大節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。模塊式渦旋制冷（熱）技術(shù)可使制冷效率從普通機(jī)組的68%～95%提高到98%，節(jié)約了用戶9.2%的制冷（熱）空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用。另外，由于采取了模塊式直接插入表冷系統(tǒng)，使原來的冷媒水泵組、冷卻水泵組、冷卻塔的風(fēng)電機(jī)全部省去，節(jié)約了36%的安裝功率，而且新的模塊式渦旋機(jī)組沒有冷媒水在管道內(nèi)的流動(dòng)，就沒有了結(jié)垢后導(dǎo)致傳熱效果變差的后果。經(jīng)測(cè)驗(yàn)，僅僅這一改造就使新裝置具有其它空調(diào)機(jī)組不可比擬的高能效比，機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用低[4]，較其它形式的中央空調(diào)，可節(jié)能1/4～1/3左右，且運(yùn)行過程中不使用水資源，更不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的排泄物。改造前后的中央空調(diào)制冷機(jī)組流程組具體見圖1和圖2。

圖1 改造前的中央空調(diào)制冷機(jī)組

圖2 改造后的中央空調(diào)制冷機(jī)組

改造前后的中央空調(diào)制熱流程見圖3～4。

圖3 改造前的中央空調(diào)制熱流程

圖4 改造后的中央空調(diào)制熱流程

由于空壓機(jī)基本上屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，用變頻調(diào)速的方法調(diào)整供氣量能使電機(jī)的輸出功率基本與轉(zhuǎn)速（供氣量）成正比關(guān)系，達(dá)到很好的節(jié)電效果。變頻器可使電機(jī)在低速時(shí)也能提供滿足負(fù)載需要的轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，變頻器的節(jié)能模式，可使電機(jī)在滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求下以最小電流運(yùn)行，達(dá)到更好的節(jié)電效果，而且提高了空壓系統(tǒng)穩(wěn)定性。輔以無功就地補(bǔ)償系統(tǒng)，減少了電機(jī)損耗，降低了電能損耗[5]。空壓機(jī)改造前后工作流程圖見圖5～6。

圖5 空壓機(jī)改造前工作流程圖

圖6 空壓機(jī)改造后工作流程圖

4 投資金額

空調(diào)改造投資231萬元。投資設(shè)備一覽表如表1。

表1 投資設(shè)備一覽表

5 節(jié)電效果

5.1 模塊式渦旋直接制冷（熱）技術(shù)在化纖中央空調(diào)改造中的應(yīng)用

改造前∶能效比＝3 885∶925＝4.2∶1

改造后∶能效比＝3 902∶840＝4.645∶1

改造后能效比提高：（4.645-4.2）/4.2＝10.60%

改造前制冷效率按81.5%計(jì)算，則：

改造后節(jié)約電力=（925×10.60%×81.5%）＋（469×85%-0）＋（45×100%-0）＝523.52（kW）

改造前總電力：925＋469＋45＝1 439 （kW）

節(jié)電率：523.52/1 439=36.38%

年節(jié)約電量：523.52×3 120＝1 633 382 （kWh）

5.2 空壓機(jī)組廢熱回用在中央空調(diào)系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

改造前每臺(tái)設(shè)備的裝機(jī)容量為180kW，10臺(tái)設(shè)備合計(jì)為1 800kW，改造后不要使用電力，年利率65%，年使用時(shí)間為2 160h，算出年節(jié)約用電量為1 800×65%×2 160＝2 527 200（kWh）。

5.3 空壓機(jī)節(jié)能改造

改造前：本項(xiàng)目8臺(tái)額定供氣量為20m3/min、出口壓力為0.85MPa 、功率132kW的空壓機(jī)組，采用機(jī)械式壓力控制器控制出口壓力。按年運(yùn)行8 000h，效率0.90計(jì)算，年總耗電量為：

8×132×8 000×0.90 ＝ 7 603 200（kWh）

改造后：運(yùn)行方式采用“變頻器＋壓力傳感器”方式，根據(jù)負(fù)載用氣變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣量。按年運(yùn)行8000h，節(jié)電率10%，效率0.90計(jì)算，年節(jié)約電量為：

（8×132）×8 000×10%×0.90＝760 320（kWh）合計(jì)年節(jié)電量＝1 633 382＋2 527 200＋760 320＝4 920 902（kWh）

供電煤耗按330g/kWh計(jì)算，折合標(biāo)煤1 623.9t。

節(jié)約電費(fèi)：4 920 902×0.70＝344.46萬元。

6 結(jié)語

隨著世界錦綸產(chǎn)業(yè)格局向亞洲特別是中國大陸轉(zhuǎn)移調(diào)整的繼續(xù)，我國“一帶一路”倡議的實(shí)施，以及國際性投資和貿(mào)易協(xié)定等由發(fā)達(dá)國家主導(dǎo)的區(qū)域貿(mào)易協(xié)定向縱深推進(jìn)，國際投資將加速流入新興紡織化纖生產(chǎn)國家和地區(qū)，有利于我國錦綸企業(yè)實(shí)施“走出去”戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)全球資源配置，提升我國錦綸行業(yè)的國際競(jìng)爭(zhēng)力。通過以上節(jié)能工作的管理，增強(qiáng)了全體職工的節(jié)能意識(shí)、資源意識(shí)和環(huán)境意識(shí)，充分調(diào)動(dòng)了職工節(jié)約能源的積極性和創(chuàng)造性，形成節(jié)能降耗，挖潛增效的良好氛圍，為促進(jìn)公司經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。