纺织学报
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纺织企业人工冷源能耗分析与选择

  论文导读:纺织行业一直是我国的出口创汇大户,但同时又是个低利润行业,与较高的运行能耗成本不无关系,因此对于纺织空调系统能耗有着较大影响的人工冷源分析与选择,有着十分重要的意义。为合理选择制冷机,确定合适的纺织厂空调冷源,表2、表3列出了国家标准GB50189《公共建筑节能设计标准》所规定的压缩式制冷机组、溴化锂吸收式机组的最低性能系数。纺织企业可参考使用。在地下水严禁开采和无地下水地区,或者使用地下水不足以保证整个纺织车间的所需冷量时,需要使用人工冷源,应选用高效节能的制冷机组。由于蒸发冷却技术接近于免费供冷,纺织车间空调需要的冷源温度较高(可达15℃以上),因此冷源选择时应结合企业实际情况优先采用蒸发冷却技术,例如在西北、东北地区采用蒸发冷却技术,无需机械制冷,就可达到纺织车间空调的供冷要求,节能效果明显。

  关键词:纺织企业,人工冷源,性能系数,高效节能,蒸发冷却

  0. 前言

  纺织行业一直是我国的出口创汇大户,但同时又是个低利润行业,与较高的运行能耗成本不无关系,因此对于纺织空调系统能耗有着较大影响的人工冷源分析与选择,有着十分重要的意义。在空凋系统能耗中,冷热源设备能耗约占60%以上,是空调节能的重要内容。文章首先进行各种空调冷源节能性能的比较,在此基础上进行空调冷源综合性能比较分析和冷源形式的选择探讨,以其对企业的节能设计和运行起到一定的借鉴作用。

  1.各种冷源节能性能的比较

  目前纺织空调中选用的冷热源设备,由于各种机组的耗用能量形式不同,无法根据各自耗用的电能或热能耗量直接进行节能性比较。例如:蒸汽压缩式和吸收式两种制冷方法耗能的形式是不同的,无法根据各自的电能和热能比较。如果把各自消耗的能量折算成—次能源,则各类机组均可用单位时间内一次能耗量所制取的冷量或热量进行比较。这种比较方法中最常用的是“矿物能源能效比”MEER(Mineral Energy Efficiency Ratin),它是把蒸汽压缩式输入电能和吸收式输入热能均按一次能源(如煤、石油、天然气等)进行折算,这样各类机组就能用单位时间内矿物能源燃烧发热量所能够制取的冷量进行节能性比较,结果见表1。

  (1)

  式中——两类机组在相同外在参数工况下的制冷量,;

  ——每秒种矿物燃烧值,;

  ——每千克矿物能量的热值,。

  表1 各类制冷机组的性能参数及其矿物能源能效比(EMMR)值

  注:表中数值取自部分公司样本,为参考值。

  如果蒸汽压缩式制冷和溴化锂吸收式制冷耗能均直接来自矿物能源,由表1中的值可知,应尽量利用矿物能源发电后驱动蒸汽压缩式制冷机组才具有节能意义。大力推广直接利用矿物燃料热能的直燃型溴化锂吸收式制冷机组对提高全国的能源利用率是不利的。

  然而,溴化锂吸收式制冷机组是否节能,还要看其耗用能源的来源,只有在使用余热、废热或过程热等情况下吸收式制冷机才具有节能意义,在溴化锂吸收式制冷机组中,直燃型溴化锂吸收式冷水饥组比外燃型节能,但直燃型必须使用燃油、燃气等高级燃料,外燃型可使用煤或其它劣质燃料。具体采用哪一种燃烧形式的制冷机组涉及企业的能源结构。在大、中型空调工程中,当无法保证压缩式制冷机组的电力供应时,且有余热蒸汽、余热高温热水可供使用时,选用溴化锂吸收式制冷机组是解决空调冷源的一种方法。

  2. 各种制冷机组性能系数比较

  随着经济的持续增长,空调的进一步普及,我国已成为制冷机的制造大国。大部分世界级品牌的制冷机厂家都已在中国成立合资或独资企业,大大提高了国内市场制冷机组的质量水平,产品已广泛应用于各类工程。免费论文网。为合理选择制冷机,确定合适的纺织厂空调冷源,表2、表3列出了国家标准GB50189 《公共建筑节能设计标准》所规定的压缩式制冷机组、溴化锂吸收式机组的最低性能系数。纺织企业可参考使用。

  表2 冷水(热泵)机组制冷性能系数

  类型额定制冷量(kW)性能系数(W/W)

  水冷活塞式/涡旋式<5283.8

  528~11634.0

  >11634.2

  螺杆式<5284.10

  528~11634.30

  >11634.60

  离心式<5284.40

  528~11634.70

  >11635.10

  风冷或蒸发冷却活塞式/涡旋式≤502.40

  >502.60

  螺杆式≤502.60

  >502.80

  表3 溴化锂吸收式机组性能参数

  机型名义工况性能参数

  冷(温)水进/出口温度(℃)冷却水 进/出口 温度(℃)蒸汽 压力 (Mpa)单位制冷量蒸汽耗量[kg/(kW·h)]性能系数

  制冷供热

  蒸汽 双效18/1330/350.25≤1.40

  12/70.4

  0.6≤1.31

  0.8≤1.28

  直燃供冷12/730/35

  ≥1.10

  供热出口60

  ≥0.90

  注:直燃机的性能系数为: 制冷量(供热量)/[加热源消耗量(以低位热值计)+电力消耗量(折算成一次能)]

  为进一步区分符合表2的节能产品,国家颁布了《冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB19577强制性国家能效标准,将产品分成1、2、3、4、5五个等级,如表8-5所示。其中1等级是企业努力的目标;2等级代表节能型产品的门槛(最小寿命周期成本);3、4等级代表我国的平均水平;5等级产品是未来淘汰的产品。如表4所示。

  表4 能源效率等级指标

  类型额定制冷量Q (kW)能效等级(COP,W/W)

  12345

  风冷式或 蒸发冷却式Q≤503.203.002.802.602.40

  50<Q3.403.203.002.802.60

  水冷式Q≤5285.004.704.404.103.80

  528<Q≤11635.505.104.704.304.00

  1163<Q6.105.605.104.604.20

  考虑到国家的节能政策、我国产品与现有发展水平,活塞/涡旋式采用第5级以上产品,螺杆机则采用第4级以上产品,水冷离心机采用第3级以上产品。纺织行业选用制冷机组时应按以上能效标准进行选择。

  3. 纺织冷源的选择原则和方法

  纺织行业冷源选择应根据建厂地区能源条件、供冷方式、冷负荷和供冷系统型式来选择。主要应从以下几个方面进行考虑。

  3.1 根据企业实际,从能源结构方面选用合适的空调冷源形式

  在河流湖泊众多、地下水资源丰富的地区,优先推荐采用天然冷源。有条件的企业,可以采用水源热泵技术。在地下水严禁开采和无地下水地区,或者使用地下水不足以保证整个纺织车间的所需冷量时,需要使用人工冷源,应选用高效节能的制冷机组。

  在有废热、二次蒸汽和热水排放较多的企业,优先使用溴化锂吸收式制冷机。对于燃气丰富、价格便宜的地区,也可采用直燃型溴化锂吸收式制冷机。

  3.2 选择高效节能的冷源系统

  当纺织企业冷源大致的用能情况确定之后,应优先选择高效节能的冷源系统。选择电力驱动的制冷机组时,活塞/涡旋式采用第5级以上能效等级产品,螺杆机则采用第4级以上能效等级产品,水冷离心式采用第3级以上能效等级产品。

  制冷机组的能耗由低到高顺序为:离心式、螺杆式、活塞式、吸收式。因此,只有当有合适的热源特别是有余热或废热可以利用的场所,或电力缺乏的场所,才宜选用吸收式制冷机。

  结合冷水机组的能效等级和目前的产品性能,当制冷量小于700kW,制冷机可选用活塞式制冷机;当制冷量在116~1758kW之间时,螺杆式制冷机应用较多;当制冷量大于1054kW时,制冷机可选用离心式制冷机。免费论文网。

  3.3 考虑对环境的影响

  选用制冷机时应考虑对环境的污染。一是噪声与振动,要满足周围环境的要求:厂界噪声要满足《工业企业厂界噪声标准》(GB12348)规定的噪声标准,车间内的噪声要满足《工业企业噪声标准》(GB 12349)规定的噪声标准。二是制冷剂消耗臭氧潜能值ODP和温室效益潜能值GWP,特别要注意HCFC的禁用时间。

  3.4 大量采用蒸发冷却等新技术

  由于蒸发冷却技术接近于免费供冷,纺织车间空调需要的冷源温度较高(可达15℃以上),因此冷源选择时应结合企业实际情况优先采用蒸发冷却技术,例如在西北、东北地区采用蒸发冷却技术,无需机械制冷,就可达到纺织车间空调的供冷要求,节能效果明显;在非干燥地区的气流纺、络筒、布机等湿度要求较高的车间,均可以采用间接蒸发制冷+喷水室的空调形式,将空气处理到规定的温度,送入车间进行降温和加湿,改善车间的环境;在炎热地区,可将室外的空气首先进入间接蒸发冷却器进行等湿冷却,然后进入喷水室进行热湿处理,可以大量节约新风的冷负荷,节能效果明显。在要求不高的车间,采用湿膜加湿的方法,在加湿的同时,降低车间温度,这种方法在南方织布车间得到了广泛的应用,节能效果较好。总之在纺织厂中应用蒸发冷却技术,可以替代或减少人工制冷,节约大量能源。免费论文网。

  4. 结束语

  纺织企业人工冷源对能耗的影响比较大,因此在选择的过程中应根据企业的实际情况,尽可能通过性能对比选择高效、环保型的冷源形式,并在空调系统中大量采用蒸发冷却等新技术,达到节能之目的,降低系统运行成本,增加企业经济效益。

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