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        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

        2018-11-17 05:47:14龐海峰
        紡織報告 2018年9期
        關(guān)鍵詞:冷媒制冷機節(jié)電

        龐海峰

        (江蘇文鳳化纖集團有限公司,江蘇海安 226600)

        江蘇文鳳化纖集團有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)錦綸民用長絲的集團公司,產(chǎn)量江蘇第一,全國第四。目前,公司有14臺空壓機和10臺空調(diào)機組。近年來,公司組織實施了多項節(jié)能技術(shù)改造循環(huán)經(jīng)濟項目,其中3項列入國家資源節(jié)約與環(huán)境保護項目,5項列入江蘇省節(jié)能與發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟專項資金計劃。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)濟試點企業(yè)”,通過了市組織的清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟審核。實施的多項節(jié)能改造極大地降低了電能消耗,節(jié)約了生產(chǎn)成本。

        為了進一步開展企業(yè)電力系統(tǒng)節(jié)能改造項目建設(shè)管理工作,公司主要實施項目如下:

        (1) 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造

        實現(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) 空壓機節(jié)能改造

        采用變頻器改造空壓機,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)的制冷機組、水泵機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]。

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

        空壓機擔(dān)負(fù)著為工廠所有氣動元件,包括各種氣動閥門、網(wǎng)絡(luò)噴嘴、吸槍提供氣源的職責(zé)。因此,它運行的好壞直接影響工廠生產(chǎn)工藝??諌簷C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。在空壓機供氣領(lǐng)域應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進行改造,在節(jié)約電能的同時提高供氣品質(zhì)已是成熟技術(shù)。

        2 實施背景

        文鳳化纖在錦綸長絲生產(chǎn)中使用制冷機組10臺。夏天時,當(dāng)環(huán)境氣溫高于18℃時,必須由制冷機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,需要增開冷凍機降溫;當(dāng)環(huán)境溫低于15℃時,必須通過電加熱進行加熱,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臺空壓機組為螺桿式空壓組,但控制方式采用機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行改造。改造方案為8臺機組恒功率運行,6臺機組改造為變頻恒壓運行。

        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。模塊式機組由數(shù)十個單元組合而成,這種設(shè)計以其單元步進的方式解決了其他機組很難解決的難題,即在負(fù)荷從最小到最大的變化過程中,機組電腦控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)其輸出與負(fù)荷始終保持最佳匹配,從而大大節(jié)省了運行費用。模塊式渦旋制冷(熱)技術(shù)可使制冷效率從普通機組的68%~95%提高到98%,節(jié)約了用戶9.2%的制冷(熱)空調(diào)運行費用。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)電機全部省去,節(jié)約了36%的安裝功率,而且新的模塊式渦旋機組沒有冷媒水在管道內(nèi)的流動,就沒有了結(jié)垢后導(dǎo)致傳熱效果變差的后果。經(jīng)測驗,僅僅這一改造就使新裝置具有其它空調(diào)機組不可比擬的高能效比,機組運行費用低[4],較其它形式的中央空調(diào),可節(jié)能1/4~1/3左右,且運行過程中不使用水資源,更不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的排泄物。改造前后的中央空調(diào)制冷機組流程組具體見圖1和圖2。

        圖1 改造前的中央空調(diào)制冷機組

        圖2 改造后的中央空調(diào)制冷機組

        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。變頻器可使電機在低速時也能提供滿足負(fù)載需要的轉(zhuǎn)矩。同時,變頻器的節(jié)能模式,可使電機在滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求下以最小電流運行,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。輔以無功就地補償系統(tǒng),減少了電機損耗,降低了電能損耗[5]。空壓機改造前后工作流程圖見圖5~6。

        圖5 空壓機改造前工作流程圖

        圖6 空壓機改造后工作流程圖

        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

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

        5.3 空壓機節(jié)能改造

        改造前:本項目8臺額定供氣量為20m3/min、出口壓力為0.85MPa 、功率132kW的空壓機組,采用機械式壓力控制器控制出口壓力。按年運行8 000h,效率0.90計算,年總耗電量為:

        8×132×8 000×0.90 = 7 603 200(kWh)

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

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

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

        節(jié)約電費: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,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)實施“走出去”戰(zhàn)略,實現(xiàn)全球資源配置,提升我國錦綸行業(yè)的國際競爭力。通過以上節(jié)能工作的管理,增強了全體職工的節(jié)能意識、資源意識和環(huán)境意識,充分調(diào)動了職工節(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,為促進公司經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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