萬少超 徐傳彩

（山東中煙工業(yè)有限公司濟南卷煙廠 能源動力處，山東 濟南250000）

1 存在的問題和原因分析

生產(chǎn)工藝空調是指使室內空氣溫度、濕度、氣流速度、潔凈度等參數(shù)控制在一定范圍內,以滿足生產(chǎn)工藝要求的設備。工藝空調系統(tǒng)可分為一般降溫性空調、恒溫恒濕空調和凈化空調等：(1)降溫空調：降溫性空調對溫、濕度的要求是夏季人工操作時，不因工人汗水使產(chǎn)品受潮或被污染。因此，一般只規(guī)定溫度或濕度的上限，生產(chǎn)工藝對空調系統(tǒng)的控制精度要求不高。如電子工業(yè)的某些車間，規(guī)定夏季室溫不大于28℃，相對濕度不大于60%即可；(2)恒溫恒濕空調。恒溫恒濕空調室內空氣的溫、濕度基數(shù)和精度有嚴格要求，如某些計量室，室溫要求全年保持20±0.1℃，相對濕度保持50±5%。也有的工藝過程僅對溫度或相對濕度中的一項有嚴格要求，如紡織工業(yè)某些工藝對相對濕度要求嚴格，而空氣溫度則以勞動保護為主；(3)凈化空調。凈化空調不僅對空氣溫、濕度提出一定要求，而且對空氣中所含塵粒的大小和數(shù)量有嚴格要求。

煙草生產(chǎn)企業(yè)工藝性空調加濕系統(tǒng)常見的有濕膜加濕、離心加濕、氣水混合加濕、電加濕、超聲波加濕等。長期以來我國煙草企業(yè)生產(chǎn)車間存在污染程度高，粉塵多的問題，影響工作人員的身體健康。尤其是煙草車間設備的長期運行需要穩(wěn)定的溫度與濕度，因此工藝性空調在煙草企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用。工藝環(huán)境溫、濕度要求一般分為兩類：一是葉片儲存區(qū)域，要求高溫高濕環(huán)境，一般溫度要求32±2℃，相對濕度要求不低于70%；二是卷煙、摻兌、儲絲、輔料倉儲等區(qū)域，要求溫度26±2℃，相對濕度60%，用于煙支和材料水分平衡，具體溫、濕度要求會根據(jù)工藝要求進行微調。

傳統(tǒng)的工藝性空調存在噪音大、空調濕度集中以及清潔度復雜的問題，例如傳統(tǒng)的工藝性空調所產(chǎn)生的水霧過度集中在某區(qū)域，造成設備性能下降。高壓微霧加濕器系統(tǒng)為等焓加濕，加濕的原理是利用高壓泵將水經(jīng)輸送管線由噴頭將其霧化，產(chǎn)生微霧顆粒，使其能夠迅速從空氣中吸收熱量完成氣化并擴散，通過變頻調速及遠程控制，達到穩(wěn)定加濕和及時調控的目的。因此，研究工藝性空調高壓微霧加濕系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。

動力車間作為能源供應部門，一直秉承“安全、供給、節(jié)能、環(huán)保”工作主線，著力提高服務質量，以滿足生產(chǎn)需要。因此，在保障生產(chǎn)區(qū)域溫濕度穩(wěn)定性的基礎上實現(xiàn)經(jīng)濟運行是車間工作的重點。為保證煙絲質量的穩(wěn)定性，一方面需要加強開關門管理，盡量減小室外環(huán)境的影響；另一方面，需要進一步提高摻配區(qū)空調的加濕能力, 提高摻配區(qū)工藝環(huán)境的濕度穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。本課題主要圍繞工藝空調的加濕系統(tǒng)設計展開，以滿足摻配區(qū)過渡季節(jié)的加濕需求，降低空調運行能耗，同時對區(qū)域空調的加濕系統(tǒng)改造具有重要意義。

研究目的是優(yōu)化設計摻配區(qū)生產(chǎn)工況條件和空調系統(tǒng)加濕方式高效節(jié)能的技術升級改造；架構本地/遠程控制系統(tǒng)，將現(xiàn)有的空調集控系統(tǒng)，通過本地控制信號鏈接至空調集控系統(tǒng)中，在中控室實現(xiàn)遠程操作。

目前國內常用的加濕裝置有：離心式加濕器、二流體加濕裝置以及電加熱加濕裝置等多種形式，其中離心式加濕機作為第一代產(chǎn)品在國內應用時間較長，離心式加濕機是利用葉輪旋轉時，把流過的水甩入空氣中細化而達到加濕的。二流體加濕裝置是通過把高壓空氣將水破碎而加濕。這兩種加濕裝置加濕量大，但設備較大、噪音較大以及能耗高，使其應用領域受到限制。電熱式加濕器是用發(fā)熱體將水加熱至沸點，產(chǎn)生水蒸氣并釋放到空氣中進行加濕，是技術最簡單的加濕方式，價格便宜，但耗電量大。高壓微霧加濕與其他方式相比，它具有無噪音、耗能低、設備體積小、價格低的優(yōu)點，能方便地對濕度進行更精準、迅速的控制。目前高壓微霧加濕器在國內尚屬新研制的產(chǎn)品，工程實踐和使用經(jīng)驗還較少，有待于進一步提高和發(fā)展。通過本次研究旨在設計適合煙草生產(chǎn)環(huán)境的高壓微霧加濕系統(tǒng)。

2 改進的可行性分析

2.1 擬采取的研究方法、技術路線、研究方案及可行性分析

通過理論研究、模擬與實驗相結合的方式，探究影響加濕效果、加濕效率的主要因素，持續(xù)改進，確定不同參數(shù)的最優(yōu)組合，最終提升加濕器的加濕效果，提升環(huán)境舒適性，降低工藝空調能耗。

可行性分析：同其它類型加濕設備相比，高壓微霧加濕器具有下列特點:a.加濕效率高(接近100%)，加濕強度大，產(chǎn)生的霧粒小而均勻，單位時間內可迅速達到要求的相對濕度，節(jié)約水源;b.單位加濕量的能耗指標低，高壓微霧加濕器的耗能量只有0.05 kW/(kg.h)，僅相當于其它加濕方式的1/15～1/10，日運行費用低;c.體積小，可根據(jù)現(xiàn)場條件單獨自成系統(tǒng)，既適合新建廠房的配套安裝，又可在不破壞原有設備的基礎上，對舊廠房進行改造升級;d.加濕均勻，可迅速及大面積地解決工業(yè)生產(chǎn)中的實際問題，例如紡織生產(chǎn)中的飛花、斷頭、靜電、毛糙不平和纖維脆弱等問題;e.控制方式靈活、方便，有三種控制方式可供選擇:開關控制、時序控制和濕度自動控制。在選取時可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和人員安排進行靈活的選擇、搭配。

2.2 所需實驗手段、研究條件和實驗條件（開展課題研究的地點、可利用的設備等）

濟南卷煙廠現(xiàn)有工藝空調32 臺，現(xiàn)選用一臺工藝空調作為實驗機臺，自主搭建實驗設備和測量設備，最終將研究成果實際化，并進行推廣使用。

3 改進措施

摻配區(qū)工藝空調的加濕采用蒸汽加濕。由于蒸汽加濕在加濕的同時,會將空氣溫度升高, 在缺少冷源的過渡季節(jié)和冬季，為了降溫，需要引入室外干燥的空氣，造成送風濕度降低，進而導致區(qū)域加濕需求的增大。因此，溫濕度控制陷入一種不良循環(huán)，溫濕度波動性較大，造成指標的不穩(wěn)定,同時也增加了蒸汽消耗量。

通過分析出的關鍵功能要素，我們最終選擇了高壓泵和噴頭的方案。雖然我廠其他空調中使用的水加濕方式包括氣水加濕和超聲波加濕，最簡便的辦法是將其直接推廣到摻配區(qū)的空調。但是由于氣水加濕的效果不好，霧化水滴較大，箱體內容易積水，導致風機腐蝕且容易滋生細菌。而超聲波加濕的靠振片的高頻震蕩產(chǎn)生水霧，振片的故障率高，可靠性較差。因此決定根據(jù)摻配區(qū)的需求自主設計一套高壓微霧加濕系統(tǒng)。

煙草行業(yè)使用的加濕器通常是加濕速度快、水霧的顆粒小、霧化能效高且使用能耗低的節(jié)能加濕器。而煙草行業(yè)的加濕器主要是二流體加濕器和超聲波加濕器，但是由于氣水加濕的效果不好，霧化水滴較大，箱體內容易積水，導致風機腐蝕且容易滋生細菌。而超聲波加濕的靠振片的高頻震蕩產(chǎn)生水霧，振片的故障率高，可靠性較差。高壓微霧加濕具有加濕效果明顯、顆粒小且速度快等優(yōu)點，能夠明顯改善煙葉生產(chǎn)以及煙草加工的環(huán)境濕度，保證煙葉的品質以及使用率，具有較大推廣價值。

建立一套適合卷煙工廠工藝空調的高壓微霧加濕系統(tǒng)，并通過研究，不斷提高其加濕效率、霧化效果、加濕量等參數(shù)，在保證區(qū)域溫濕度指標的前提下，極大提升區(qū)域員工舒適度、降低空調能耗。