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本文作者:張兢作者單位:陜西中煙工業有限責任公司延安卷煙廠
為了滿足卷煙生產的要求,卷煙廠設有空調系統。有關空調系統的設計安裝工作,除了要滿足相關的技術標準和技術規范要求之外,還要考慮到卷煙生產的工藝的特殊需求,如對溫度、濕度的要求等等。當前,卷煙廠的空調系統的運行技術良莠不齊,因此,做好節能減排工作,有效降低卷煙廠能耗指標,是當前要解決的重要課題。
一、卷煙廠空調系統的運行特點分析
在卷煙生產過程中,會產生大量的熱量、粉塵,溫度通常較高,整個車間的空間相對較大,并且都是24小時不間斷的生產,因此,空調系統的工藝相對復雜,并且對空調系統的要求也較高,由此產生的能耗也相應的較大。
1.卷煙廠的生產車間是空調系統的主要運行區域,正常情況下,產生的熱量較大,但是濕量卻相對很低,熱量和濕量的比例接近于正無窮。
2.對于車間的溫度和濕度都有著嚴格的要求,由于在生產過程中,設備也會產生大量的熱,因此在冬季也需要對車間進行精確的溫度和濕度的控制。
3.卷煙廠的設備都是全年24小時不間斷運行的,能耗巨大。
二、卷煙廠的工藝流程分析以及空調系統的發展歷史
1.卷煙廠的工藝流程。卷煙生產的主要流程包括片煙的處理、葉絲的加工、梗絲的加工、加香處理、煙絲膨脹、濾棒成型以及卷接包等,其中每個階段都有特定的溫度要求以及濕度控制要求,空調系統的主要控制參數就是相對濕度要求,對產品的質量、能耗有著直接的影響。
2.卷煙廠空調運行系統的負荷分析。卷煙廠的負荷主要是由設備、人員、物資原料等產生。車間的工藝程序不同,產生的負荷也就相應的有所區別。有的車間的負荷來源于設備,溫度較高,需要全年不間斷的供冷;有的車間需要較高的溫度來儲藏原材料,因此負荷主要就是供熱產生;還有的車間是冷、熱共存的現象。
3.卷煙廠空調系統的發展歷程分析。初期,采用噴淋式的運行方式,在夏季溫度較高時,用冷水噴淋,對空氣進行冷卻,冬天溫度降低時,為保證供熱和濕度的要求,經過加濕降溫處理過的空氣,送入車間。采用此種方法,優點是有利于空氣的處理凈化工作,但是,也存在一定的缺陷,冷水經過循環使用,水質變差,嚴重影響設備效率。在此問題上,提出改進措施,利用循環水進行噴淋,在一定程度上提高了水的質量,但是增加了能耗,使負荷增加。目前我國卷煙廠普遍采用的方式是表冷器用干蒸汽做加濕處理,既保證了水質的要求,同時在能耗上也有了進步。
三、卷煙廠空調運行系統存在的問題分析
1.制冷時間過長,系統效率降低。部分車間由于溫度的要求,需要常年24小時不間斷的供冷,制冷機運行工作的時間過長,在外界溫度相對較低時,制冷機仍需運轉工作,導致設備效率下降,制冷量減少。制冷機的冷源就是冷水,末端的最低水溫對冷水的出水溫度有嚴格的規定,因此,出水溫度與外界溫度有較大的差距,大量的冷量損失,系統效率嚴重降低。
2.冷量熱量同時作用,相互抵消。通常情況下,生產車間面積較大,往往一個車間就需要多個空調箱同時工作,不可避免的會出現有的空調箱制冷運行,有的空調箱制熱運行,同時產生冷量和熱量,作用相互抵消。
3.忽略自然冷源。外界溫度較低時,空調的制冷設備仍處于運行狀態,沒有重視自然冷源的有效利用。
4.蒸汽二次加熱處理。卷煙生產所需的蒸汽溫度通常是200℃左右,經過二次加熱后,很容易得不到有效利用,同時,因為閥門控制問題,出現熱量散失現象,車間內溫度濕度不穩定,增加空調設備運行的負荷。
5.空調運行系統能耗較高,系統缺乏整體調節能力。為滿足不同的氣候條件,在進行風機設計時,通常會比理論的設計要求高,但是實際的運行效率卻較低,在最大負荷下運行的時間和全部運行時間相比較少,導致風機的能耗增加。制冷機不能完全適應末端溫度的變化,并且生產車間和制冷站之間距離較遠,在冷水的輸送過程中,造成流量很大,但是溫差很低的現象,系統整體的調節能力較差,增加了能耗。
四、卷煙廠空調系統的節能分析研究
做好卷煙廠空調系統的節能減排研究,主要工作集中在水系統和風系統兩個方面。
1.水系統的節能分析。
1.1空調系統的大部分能耗都是由于制冷產生的,因此,提高空調系統的效率,降低能耗,一個有效途徑就是提高制冷機的性能系數,也即COP值。具體的方法包括:(1)調整設備的運行負荷;(2)降低水的冷凝溫度;(3)利用變頻技術,調節壓縮機的轉速;(4)做好制冷機的清潔工作。
1.2合理利用自然冷源。由于卷煙廠的部分車間需要常年供冷,制冷機的運行負荷過大,因此,在外界溫度較低時,可以利用自然冷源,降低車間溫度,減小制冷機的運行負荷。目前的普遍做法就是利用冷卻塔。在外界溫度較低時,將循環冷卻水在其中噴淋,使之與空氣直接接觸,通過蒸發和對流把攜帶的熱量散發到大氣中去,降低制冷機的能耗,提高運行效率。
2.風系統的節能分析。
2.1改進蒸汽加濕方法。在一些氣候干燥的區域和季節里,需要更大的加濕量。為達到對濕量的要求,可以提高冷水的溫度,在溫度降低的同時保持了濕量,降低了加濕器的運轉負荷,另外,通過降低需要加濕的設備的能耗,保證濕量。
2.2做好工況控制工作。在空調系統運行過程中,選擇合理、有效節能的工藝流程及技術手段,是保證空調系統節能工作是否有效的前提條件。因此,將全年進行工況劃分,在每個工況內選擇科學合理的溫度濕度控制模型,研究分析空調系統的最佳節能減排方案。
3.空調系統節能減排研究的相關建議。結合前述的卷煙廠空調系統存在的問題,在節能工作上雖然已取得一些成效,但是仍存在不盡人意的地方:(1)沒有深入的了解卷煙廠的需求,在進行設計時缺乏有力的指導;(2)對于提高制冷機性能系數的措施,末端溫度無法靈活調節的問題沒有得到解決;(3)利用自然冷源的辦法雖然可行,但是沒有充分考慮到如果供冷量不足,仍需開啟制冷機,同樣會增加能耗。
因此,要改善卷煙廠空調系統能耗大的問題,最根本的途徑不僅僅要深刻了解卷煙廠的需求,為設計方案提供充分的理論支持,還要進一步完善空調系統的形式,首先根據每個車間的不同需求靈活進行配置,避免資源的浪費以及高載荷低效率的運行情況,其次要避免冷量和熱量的相互抵消作用,多余的熱量進行二次加熱處理,充分利用自然冷源,第三就是強化空調系統的運行管理工作,對空調系統進行定期檢查,發現問題及時處理,真正做到節能減排。
五、結語
根據卷煙廠的生產工藝和生產負荷的特殊要求,每個車間對溫度和濕度的要求也不盡相同。當前的空調運行系統缺乏整體的調節能力,長時間的制冷運行,導致設備的效率急劇降低,同時對自然冷源沒有起到應用的重視。因此,對于卷煙廠的節能減排研究主要集中在供冷方面,通過深入研究卷煙廠的需求和自身特點,有效降低空調系統的能耗,使卷煙廠達到一個優異的能耗指標。