高壓噴氣結合蒸發冷卻空調用于空壓系統的運行成本分析

2014-03-21 衛晨 西安工程大學

  通過對某紡織廠空壓站內使用的高壓噴氣結合填料蒸發冷卻空調系統的相關測試,對其進行能耗分析,同時計算分析使用機械制冷達到相同降溫效果所耗費的資源,得到2種通風空調方式的經濟性對比。另對高壓噴氣與間接蒸發冷卻結合用于向空壓機送風的方案進行理論上能耗經濟性分析。可知:采用少量壓縮空氣作為代價,可提高直接蒸發冷卻效率,改善空壓站內空氣品質,綜合分析節能效果有所提高;而且高壓噴氣結合間接蒸發冷卻向空壓機送風,可提高空壓機排氣量,降低保養維修成本,增加其使用壽命。

1、前言

  作為一種重要的動力源,壓縮空氣與其他能源相比具有輸送方便、無毒無害、取之不盡、能在很多不利環境下工作,被廣泛應用于石油、化工、紡織、機械等工業領域。而空壓系統的能耗一般要占到工業生產總能耗的10%~20%,在紡織企業甚至高達40%,因此空壓系統的節能對于國家的可持續發展具有重要意義。

  在紡織廠等一些工業車間的空壓站內,空壓機電機的發熱量很大,尤其是在夏季站房內的溫度能達到40℃以上,無法滿足《工業企業衛生標準》、《工作場所有害因素職業接觸限值》和《壓縮空氣站設計規范》的要求。由于在空壓站內壓縮空氣源十分方便,有學者提出將壓縮空氣與蒸發冷卻技術結合作為一種新型空調方式用于空壓站房內環境通風降溫,并做了相關測試。本文對該工程的測試結果進行分析,并從經濟性方面與傳統的機械制冷空調做了計算比較,討論這種新型空調方式在空壓站的適用性與節能效益。

2、壓縮空氣與直接蒸發冷卻結合用空壓站內降溫

  2.1、高壓噴氣填料蒸發冷卻空調機組測試與能耗分析

  該空調機組設置在西安某紡織廠的一個空壓站內,在夏季為站房內空壓機電機通風降溫或向站房內值班室送風。該空調機組包括高壓噴氣段、填料段和送風段3部分:在高壓噴氣段內壓縮空氣通過節氣噴嘴噴射膨脹與室外新風混合,作為一種“氣體吸濕劑”對新風進行預冷和除濕;填料段內設置金屬鋁箔填料,通過布水系統淋水對空氣進行等焓降溫處理,最終在送風段內由送風機輸送至空壓機電機上方或值班室內。

  2.1.1、空調機組的制冷量計算

  通過在夏季對該機組的實際運行情況測試,得知當氣風比(壓縮空氣量/被處理新風量)為2.2%~2.5%時,壓縮空氣對新風的預冷效果和對其后直接蒸發冷卻效率的提高最為經濟。具體測試數據如表1所示,表中數據為某一測試時間段的平均值。

表1 高壓噴氣填料蒸發冷卻空調機組測試表

高壓噴氣填料蒸發冷卻空調機組測試表

5、結論

  (1)在填料蒸發冷卻段前設置高壓噴氣段,將干燥的壓縮空氣與新風混合,使新風被減濕降溫,提高直接蒸發冷卻的效率和溫降,最終送風溫度可低于室外空氣的濕球溫度;

  (2)從能耗角度比較,高壓噴氣填料蒸發冷卻空調運行功率比機械制冷空調低5.4kW,能效比約為機械制冷的4.3倍。而且采用蒸發冷卻對環境不會產生破壞,具有空氣凈化效果,在工業大顯熱散熱車間及對空氣凈化有要求的車間具有很高的適用性。即使考慮到高壓噴氣填料蒸發冷卻空調使用壓縮空氣的消耗,其綜合運行成本仍比機械制冷空調低12%左右。而在空壓站內生產的壓縮空氣一般會有富余量,采用少量的壓縮空氣做代價,得到較好的降溫效果,總體而言整個經濟效益有所提高;

  (3)采用高壓噴氣與間接蒸發冷卻技術結合對空壓機吸氣口送風,雖然消耗了少量的壓縮空氣,但使空壓機的性能效率有了很大的提高。夏季空調送風時期,整個空壓站排氣量可提高69萬m3,綜合運行成本可降低11.97萬元,同時還對空壓機內部機械構件起到保護作用,減少保養維護成本;

  (4)壓縮空氣作為一種“氣體吸濕劑”,與傳統除濕設備相比省去了再生環節的能耗,使用方便、占地面積小、成本低廉,能耗為轉輪除濕設備的1/2,具有一定的節能潛力,應在壓縮空氣源豐富的場合推廣使用。