基于卷烟厂联合工房中央空调系统特点节能潜力分析

基于卷烟厂联合工房中央空调系统特点节能潜力分析　

口安徽中烟工业有限责任公司阜阳卷烟厂孙峰　

本文以阜阳卷烟厂中央空调系统的实际情况为例，分析了卷烟厂中央空调系统的节能潜力，以期降低卷烟厂中　

央空调系统的能源消耗。　

卷烟厂；空调系统；节能潜力　

卷烟厂中央空调系统是工艺性空调．在卷烟生产工艺中起着　

不可或缺的作用，其核心是保持烟丝的含水率．保证产品的内在　

品质和外在感官质量。　卷烟厂设计规范》　（ＹＣ／Ｔ９—２００６）中对　

卷烟生产制造、贮存等生产车间的环境温湿度进行了要求．只有　

各卷烟厂加强对中央空调系统的节能研究及运用．才能使全厂能　

耗指标得以降低，使企业的经济和社会效益提升。　

１．卷烟厂中央空调系统工艺流程及特点　

中央空调系统是一个能量转移／传送的过程．其系统相对较　

为复杂，包括冷热源系统　水系统和风系统三大系统，又可以分　

为空调末端的冷冻（媒）水与房间室内空气的热交换、热媒（蒸　

汽）与房间内空气的热交换、蒸发器中制冷剂与冷冻（媒）水的　

热交换、冷凝器中冷却水与制冷剂的热交换、冷却塔中室外大气　

与冷却水的热交换五大热交换（见图１）。　

童　气　

图１中央空调系统循环及热交换示意图　

卷烟厂中混丝问、搀兑间、贮丝房、卷接包车间、香精香　

料库以及主材库和辅材库等是中央空调系统控制的重点区域，具　

有显著的特点：第一　联合工房中需要空调控制的面积、空间较　

大。以年产２５０｛７，支卷烟生产规模的卷烟厂为例．空调面积通常在　

４００００￣＇Ｊｌ５００００ｍ　其生产车间的高度一般都在６至８ｍ。第二．部　

分生产车间的发热量较大。如烟丝、梗丝在烘干过程中要求较高的　

的温度，降低到一定的含水率后，烟丝携带着一定的热量进入需空　

调控制的混丝间．搀兑间、贮丝房，增加了空调的冷负荷：加之卷　

接包车间设备操作人员相对较多．其发热量更大．但其产湿量几乎　

为零，使车间中的湿负荷只能来自人工散湿．从而使得车间内的　

热湿比较大【１】。第三，生产车间对空气的要求以相对湿度为主，　

同时该要求是在一定温度范围的条件下，如果其控制不合理．就　

会导致冷、热抵消的现象。第四，卷烟生产制造过程中．需要物　

料经常进出，房间密封性不佳。第五．空调系统设计余量过大。　

因为卷烟生产工艺过程中会产热、产湿、产尘．车间面积较大，　

负荷影响因素较多，２４小时连续化生产，且恒温恒湿控制精度较　

高．因此空调系统相对复杂。而为了减小责任损失．相关方在负　

荷计算　设计过程等均留有一定的余量．导致实际设计余量较大　

的问题较为突出．直接导致了空调系统能耗的增高。　

２．卷烟厂中央空调系统节能潜力分析　

２．１冷水机组辅联设备“Ｎ＋Ｉ＜Ｎ运行模式”　

节能潜力分析　

阜阳卷烟厂２００５年技改时　由于其原先使用的冷主机、冷冻　

泵、冷却泵、冷却塔设备初始设计没有安装变频器．运行模式为　

“大流量小温差”．导致冷水机组耗电量较大。为此企业对制冷　

系统辅联设备进行了变频改造，实现了”小流量大温差”运行模　

式，年节约电耗近６０万ＫＷＨ．节电率为３８－７％。根据控制逻辑，　

并联作用的冷冻泵、冷却泵　冷却塔风扇在自动变频运行的情况　

下，只有达到工频　依然不符合运行条件时　才能启动另一台运　

行，这种控制逻辑会增加系统电耗，即如若出现需要一台高频率　

运行时，没有两台低频率运行更节能（简称Ｎ＋Ｉ＜Ｎ运行模式）。　

采取Ｎ＋Ｉ＜Ｎ运行模式更能发挥变频的作用，节电效果非常明显。　

２．２制冷主机变水温运行节能潜力分析　

制冷主机的功率一般都很大　耗电量也较大，其效率如何对　

中央空调系统的耗电量影响较大。如阜阳卷烟厂中央空调系统．　

使用冷冻水对空气进行降温和除湿　为保证空气除湿的要求和设　

备稳定运行，冷水机组冷冻水出口温度设定为７。ｃ，冷却水温度控　

制在３０～３２。Ｃ，该运行参数的设置和控制，导致冷水机组的效率　

下降。根据对冷冻水出ＩＺＩ水温对冷水机组的效率进行分析可以得　

出，冷水机组冷冻水出口温度每升高１℃，冷水机组的能效＃ｐ＿，ｃｏｐ　

可提高３％左右。故在不影响末端风系统降温、除湿能力前提下．　

适当提高制冷主机冷冻水出水温度设定点，可提高主机效率，降　

低电耗。　

２．３空调机组加湿过程节能潜力分析　

中央空调系统加湿的方式有等温加湿、等焓加湿、加热加湿　

和冷却加湿。等温加湿就是加湿过程中没有温升，其具有加湿迅　

速、均匀　稳定以及可以满足室内相对湿度波动范围小的要求等　

优点。阜阳卷烟厂现有组合式空调机组初期安装时就只使用的是　

干蒸汽加湿．原有干蒸汽加湿器冷凝水处理效果不佳．导致加湿　

过程中的空气温度升高太大．该问题的出现．在部分季节增加了　

空调机组的冷负荷需求。对中央空调系统能耗产生了极大的负面　

影响。对此，２０＂１２年对其干蒸汽加湿器进行了改造，使其在相同　

季节空气温升下降为小于１．５。Ｃ．节约制冷机组电耗近５万ＫＷＨ。　

使用干蒸汽加湿时应力争确保蒸汽的干度．这对减小系统电耗具　

有很大的意义。　

等焓加湿程中空气的焓值不发生变化，但温度会有所下降。　

当高压喷雾水、湿膜气化加湿的　加湿后需要升温”为该类型加　

湿器的缺点．但笔者根据当地气候条件，将该　缺点　转化成了　

阜阳卷烟厂空调机组的利用高压喷雾水加湿器的优点。根据阜阳　

卷烟厂空调机组加装高压喷雾水加湿系统后的能耗统计数据，改　

造后，不但提高了空调环境温湿度工艺指标的合格率．同时空调　

系统的月均蒸汽消耗、电消耗分别降低了１４－７％和２５．６％［２１。　

３．卷烟厂中央空调系统的节能技术创新及完善　

在对空调的全空气系统进行控制的过程中．应参照室外的温　

湿度和空调环境的具体负荷对回风阀控制策略进行制定。在空调　

系统区域中温湿度的控制精度得到确保的同时，利用室外的新风　

来降低空调区域的温度．使制冷主机的运行时间减少　从而达到　

节约电能的目的【２】。此外．在空调控制范围中的温湿度可以有一　

定的误差及可以进行数次最小换气的基础下，企业可以制定回风　

机、风柜送进行相应变频运行的策略来节约电能。也可以通过对　

控制阀中的ＰＩＤ控制进行优化，让其可以对热湿负荷变化进行有　

效的跟踪．进而让空调系统温湿度的曲线保持平稳、光滑．使控　

制精度得以不断的提升。卷烟厂要想对其空调系统的节能功能进　

行完善、改造．其可以对ＰｌＤ发生器进行有效的利用．从而让其　

产生相应的控制量．让加湿阀、加热阀、表冷阀的控制可以相互　

结合　进而避免三阀同开的现象。也可以参照被控车间里湿热负　

荷的特征及室外的气象情况．把全年分成多个不同的工况范围，　

对每个工况区定制一个最节能的控制模型．使空调系统的节能效　

果得以增强。　

４．对卷烟厂的空调系统节能技术内容进行分析　

４．１制定相应的控制策略　

对控制新风的相关策略进行制定：空调系统的运行分工区域　

中的等含湿量线、等温线、等焓线将室外的气象划分为７个范围，　

每个范围都是依据空调区中的热湿负荷、当地的气象情况来对新　

风阀的开度进行制定［３】。　

对风柜末端的系统变频的控制策略进行制定：应该取风柜中　

加湿．加热　表冷三阀的最大调节值，在风机的最高频率和最低　

频率之间对比例进行调节。　

４．２更改自控仪表的位置及确定最小变频的频率　

建筑节能与绿色建筑　

在确定了新的控制策略之后，在控制仪表的基础上．对自　

控仪表的位置进行优化。在对最小变频的频率进行确定的过程　

中，对风柜的送回风机频率最小、新风开度最小时的排风量、总　

风量、新风量进行测量．让风柜的总风量可以满足最小的换气次　

数。且让最小的新风量达到相关的卫生许可标准．车间的微正压　

必须确保在５到１　０Ｐａ。　

４．３编制程序和整定自控仪表　

对Ｉ／Ｏ模块与自控仪表间相对应的关系进行梳理。并采用统　

一

、

规范的数据点的标签对其程序进行编制。在整定自控仪表　

时，将程序下载到ＤＤＣ控制器中．在自控仪表比如：温湿度传感　

器、风阀执行器、电动阀、风速传感器、风压等进行有效整定。　

４．４数据的跟踪和分析　

利用相关的软件对空调系统中各个风柜所控制的区域温湿度　

曲线和加湿阀，加热阀　表冷阀开度曲线进行记录．并利用能源　

管理的相关系统来对风柜的平均电流量值和耗电度进行统计。　

５．对空调系统的节能技术应用情况进行分析　

（１）预期技术指标：风柜加湿阀、加热阀、表冷阀开关应该达　

到平缓程度．曲线也应该平滑．可以对具体热湿负荷进行有效的　

跟踪．不能出现三阀同开的情况。且应该对空调系统控制区中的　

湿度、温度的控制精度不断进行提升，还要确保送风管道中不会　

产生冷凝水。　

（２）预期经济指标：通过比较完善的相关控制策略及利用室外　

的新风、低温来降低卷包车间的温湿度，在冬天可以不用开制冷　

机．从而达到节能省电的目的。但是，目前卷包车间中都在对冷　

负荷进行分布，因而冬天也必须开启其制冷机来进行制冷．导致　

其耗能较大。卷烟厂要想让其空调系统达到节能的效果就必须采　

取有效的控制策略．让其经济指标尽量达到预期的标准。　

综上所述，尽管国内各卷烟厂生产工艺与负荷具有其自身独　

特的特征，空调系统的结构形式、运行模式、工艺指标的要求等　

方面也不尽相同，但空调系统作为卷烟厂的重要耗能设备之一，　

具有较大的节能空间。提升中央空调系统的节能功效，可以降低　

企业能耗指标　提升企业经济、社会效益　促进企业健康可持续　

发展。国　

【参考文献】　

［１］曾宁．烟厂空调系统节能潜力分析［Ｊ】．制冷与空调　

，

２０１０，２４（３）：６４－６７．　

［２］张小芬，郜义军，李先庭．卷烟厂空调系统及节能研究　

现状［Ｊ］．暧通空调，２０１１，４１（１１）：１０７－－１１７．　

【３】周惠娟，袁朝晖，刘捷．某卷烟厂联合工房空调系统节　

能设计［Ｊ】．暧通空调，２０１０，４０（４）：１３－－１５．