双冷源温湿度独立控制系统在卷烟厂的节能应用分析

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1、双冷源温湿度独立控制系统在卷烟厂的节能应用分析　　摘要：为减少卷烟厂空调系统运行能耗和提高动力中心运行效率，对储丝间空调系统进行改造，提出一种基于双冷源的温湿度独立控制空调系统。结果表明，采用双冷源温湿度独立控制方法，避免了传统空调再热和再湿造成的能源浪费问题，空调机组除湿能耗下降23.6%，蒸汽消耗量减少540kg/h。　　关键词：双冷源；温湿度；独立控制；卷烟厂；储丝间；节能　　引言　　卷烟厂空调系统具有面积大、设备发热量大、产湿量小和风量大等特点，根据相关文献，空调设备的全年运行能耗约占全厂总能耗的30%～50%[1]。因此，需要结合卷烟厂空调系统的特点寻找合适的节能方法

2、和途径。　　本文根据储丝间在卷烟生产过程中的重要作用，并考虑动力中心运行的合理性和节能性，将储丝间空调系统从原有卷烟厂空调系统中单独分离出来，并提出一种双冷源温湿度独立控制空调系统，在确保烟丝质量的条件下，可有效避免动力中心在低效率状态下运行，以解决传统空调系统存在的问题，从而提高空调系统的适应性，并达到一定的节能效果。　　1问题分析　　1.1卷烟厂空调系统特点及存在问题　　相比于民用建筑空调，卷烟厂空调系统具有热负荷大，湿负荷小，热湿比趋近正无穷大（+∞），空气露点高等特点。由表1可知[1]，不同卷烟工艺流程的热湿负荷特点及温湿度环境要求各不相同。通常，动力中心制冷站冷水供水

3、温度根据卷接包等恒温恒湿车间冷水需求温度进行调控，其他车间温湿度控制则通过调节表冷阀和再热阀进行实现，这就造成了表冷阀和再热阀开度调节频繁，表冷器和加热器换热效率降低，再热再湿现象严重等问题。　　1.2储丝间卷烟生产工艺特点及存在问题　　卷烟工艺流程依次为烟叶处理、叶丝加工、梗丝加工、掺配加香、膨胀烟丝、卷接和包装等[2]。通常，为保证烟丝水分与温度均匀稳定，香精混合充分和渗透均匀，制好的烟丝需在储丝间存放一段时间后再进行卷接和包装。在实际生产中为保证烟丝的产品质量，储丝间空调设备需常年运行，但由于工艺生产调配、节假日、停产检修等客观因素，大部分车间停工的情况下，动力中心还需开

4、启制冷机、锅炉等系统用于维持储丝间的温湿度，致使动力中心完全处于大马拉小车状态，运行效率处于很低状态，同时还需要安排相应的运行维护人员进行值班管理，造成了人力、物力上的浪费。　　2储丝间常规空调系统处理方法　　基于以上分析，对某卷烟厂储丝房空调系统进行改造升级，以解决相关问题。该储丝间采用集中式空调系统，冷源由集中制冷站提供冷水，热源由锅炉房提供饱和蒸汽。空调系统采用典型的一次回风全空气系统，空气由组合式空调机组集中处理后送入各车间。　　由于卷烟工艺生产要求恒温恒湿环境，该储丝间全年温湿度设计参数为：温度28±2℃，相对湿度70±5%，空调设计送风量100000m3/h，新风比

5、20%，并配置有西门子S7-300PLC控制器，空调机组各功能段如图1所示。　　该空调系统采用表冷器进行冷却和除湿，即先将空气降温到饱和状态达到露点温度后再继续降温进行除湿。由于采用了热湿耦合处理的方式，为了满足除湿需求，冷源温度受到室内空气露点温度的限制，通常为7～9℃，而若只是进行排除余热的过程，只需要温度为15～18℃的冷源就可满足要求。因此，导致占空调总负荷一半以上的显热负荷（约占空调总负荷的50%～70%）本可采用高温冷源（15～18℃）排走热量冷却与除湿（约占空调总负荷的30%～50%）一起共用低温冷源（7～9℃）进行处理，造成能量利用品位上的浪费，限制了自然冷源的

6、利用和制冷设备效率的提高[3]。　　此外，由于储丝间相对密闭，夏季空调冷负荷较小[4]，空调系统对空气进行表冷除湿后，还需经过再加热和再加湿过程才能使空气达到送风状态点，造成冷热抵消及除湿加湿抵消问题严重，进一步造成了能源的浪费和损失。　　传统空调系统夏季空气处理焓湿图如图2所示，各状态点参数如表2所示。　　3温湿度独立控制设计方案　　考虑到储丝间和动力中心运行的合理性和节能性，对储丝间空调系统单独设计，原有水路管路均作废，并在利用原有室内空调机组的基础上，增加一套新风机组和高/低温蒸发冷却式冷热水机组，利用低温冷源承担空调潜热负荷（对新风进行降温除湿），利用高温冷源承担空调显

7、热负荷。　　3.1冷热源方案　　相比风冷热泵机组，蒸发冷却式冷热水机组运行费用有较大幅度的降低，具有更明显的节能优势，故本项目冷热源采用蒸发冷却式冷热水机组[5]。其中，选用2台低温蒸发冷却式涡旋冷热水机组，夏季供回水温度为7℃/12℃，冬季供回水温度为45℃/40℃，单台制冷量为152kW，制热量为70kW，COP为4.22；选用1台高温蒸发冷却式涡旋冷热水机组，夏季供回水温度为15℃/20℃，冬季供回水温度为45℃/40℃，制冷量为115kW，制热量为41kW，COP为4.71。　　3.