王海萍 金平良 李 健 上海紡織建筑設計研究院

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紡織廠空調系統(tǒng)節(jié)能改造措施及應用

王海萍 金平良 李 健 上海紡織建筑設計研究院

摘要：以毛紡廠空調系統(tǒng)為例，探討3空調室節(jié)能設計的重要性以及主要措施，包括合理選擇設計參數(shù)、采用二次回風系統(tǒng)、合理選擇回風方式以及變頻調節(jié)風機水泵等。

關鍵詞：空調室；節(jié)能；噴淋室；變頻；管道阻力控制

空氣調節(jié)是紡織廠必不可少的環(huán)節(jié)之一，空調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，對紡織廠空調系統(tǒng)進行節(jié)能設計。

1 現(xiàn)狀

由于空氣溫濕度與纖維的性能，如強度、伸長度、導電性、回潮率等之間有密切關系，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　室內設計參數(shù)表

現(xiàn)階段紡織廠普遍采用空調室送風系統(tǒng)來使車間保持要求的溫濕度，即在空調室內噴水，利用水滴與空氣直接接觸的方法來處理空氣。噴水室空調系統(tǒng)的優(yōu)點是比較靈活，只要適當改變水溫就能對空氣進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，各設一套水噴淋空調室，為實現(xiàn)節(jié)能，采取以下節(jié)能措施。

（1）負荷計算

工藝設備散熱量是紡織廠空調冷負荷的主要來源，如細紗機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備發(fā)熱系數(shù)至關重要，在本次設計中，前紡段的設備發(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，綜合考慮工藝設備散熱量、圍護結構傳熱量、人體散熱量和照明散熱量之后得出，紡紗部分冷負荷為457 kW，織造部分冷負荷為168 kW（具體計算結果如表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）采用二次回風空調系統(tǒng)

新風負荷在空調負荷中占有很大的比重，在一般情況下，新風量取系統(tǒng)送風量的10%，在滿足衛(wèi)生要求的同時保持車間的正壓。由于車間送風量一般很大，所以已經(jīng)遠遠滿足時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)品質量，需要對除塵回風進行合理利用，同時也能大幅度降低空調能耗，達到節(jié)能的目的。

圖1　二次回風空調系統(tǒng)

設計采用二次回風空調系統(tǒng)，系統(tǒng)圖如圖1所示。由圖可知，室外空氣H和室內空氣B在噴水室前以一定比例進行混合（夏天一般為1:9），C點為一次回風后的混合狀態(tài)點，混合空氣經(jīng)過噴水室處理之后，其狀態(tài)由C點變?yōu)镵1點，在將其送入車間前，再與室內回風B混合一次，使送風參數(shù)由K1變?yōu)镵0點，送入車間，這時車間空氣狀態(tài)相應達到B點。

如果采用二次加熱，則其空氣狀態(tài)變化如圖2所示。

表2　面料紡織機成品車間負荷計算結果kW

圖2　二次加熱系統(tǒng)焓濕圖

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

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

（3）氣流組織、地溝及空調室的布置

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

本次設計中，織造車間面積和負荷都相對較小，采用側墻回風的形式，針對毛紡廠的特性選用擺吸式回風過濾器過濾回風中的纖維和雜塵等，如果采用地溝回風的話，根據(jù)該空調室風量則需要選用14號軸流風機，功率為22 kW，而圓盤過濾器所需電量僅為0.55 kW，因此側墻回風可以為該空調室節(jié)約97%的電量。紡紗車間面積和負荷較大，采用側墻回風和地回風結合的方式：側墻安裝擺吸式回風過濾器，用于離側墻較近的梳毛機全部回風和走錠機的部分回風的過濾；其余通過回風機和地溝回風，利用外吸式回轉過濾器進行過濾，受空調室空間限制，除外吸式濾塵器（JYW-300/170）以外，加開帶濾網(wǎng)的側窗對地溝回風進行過濾。由于擺吸式濾塵器負擔一部分回風，可以使回風機節(jié)約1/3的電量。由于地溝的距離較長，為了不使回風機的全壓過大，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速至6.5 m/s，使回風阻力減小，以達到節(jié)能的目的。

噴淋室的噴排面積盡可能放大，紡紗空調室受空調室空間限制，控制在3.5 m/s左右，織造空調室的進風設計風速為2.2 m/s，以減小運行阻力。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。適當擴大混凝土主風道的截面積，減小送風速度。

（4）設備選型

風機、水泵等設備都是按最大負荷選擇，而實際生產(chǎn)中空調系統(tǒng)負荷隨室外氣象條件、開機臺數(shù)、產(chǎn)品結構等因素變化而變化，出現(xiàn)峰值負荷的幾率比較低，多數(shù)情況下不是以滿負荷的狀態(tài)運行，因此對風機、水泵運行參數(shù)的調節(jié)至關重要，只有合理調節(jié)才能使實際運行與負荷匹配，避免造成能源浪費。本設計中風機水泵均采用變頻調節(jié)，以風機為例，當風量下降20%時，通過調節(jié)風機電機轉速，功率可下降49%。同理，空調水泵通過變頻控制使水泵電機根據(jù)實際需要調節(jié)水量，比采用調節(jié)閥控制供水量，節(jié)電可達60%以上。

3 結語

要實現(xiàn)空調系統(tǒng)的節(jié)能，必須從設計和管理運行兩方面入手。在設計過程中，要合理選擇負荷計算所需的各項參數(shù)，如室內設計參數(shù)、設備發(fā)熱系數(shù)等；空調室設計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，避免過多轉彎造成渦流損失；地溝和送風管設計過程中要控制風速，以免增大沿程阻力?？傊?，在設計過程中要對流道阻力、熱濕交換效率和空調空氣質量等進行綜合考慮，優(yōu)化設計。

在運行管理的過程中，要加強空調除塵設備的維修管理，使之處于最佳運行狀態(tài)，如空調室擋水板堵塞，會使送風阻力加大，若提高風機轉速以克服擋水板阻力則會增加電量消耗，又如回風除塵濾網(wǎng)不及時清理則會增大回風阻力，這些事例說明只有加強設備日常維護才能保障設備的正常連續(xù)和穩(wěn)定運行，提高系統(tǒng)運轉率；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，主要從事暖通設計工作。

金平良：（1985-）男，工程師，主要從事技術經(jīng)濟工作。

李?。耗校洪L，教授級高工。主要從事紡織建筑設計技術管理工作。