卷烟厂空调系统控制与节能研究

朱建中，郭海波，肖娥

（贵州中烟工业有限责任公司公司，贵州 遵义 563000）

节能减排和促进生产增长两者属于互相矛盾的关系，怎样在促进企业经济稳定增长条件下实现节能减排目标是当下卷烟厂进行建设发展中最为关注的问题。作为卷烟厂整体能耗中所占比重较大的空调系统能耗，是当下企业节能发展的主要创新目标，为此对于能源消耗较大的空调系统，应该合理应用多重节能手段，帮助卷烟厂顺利实现节能减排目标。

1 卷烟厂中空调系统分析

卷烟厂中的生产工艺流程涵盖烟叶处理、叶丝加工、膨胀烟丝、梗丝加工、滤棒成型、卷接包等环节，而不同加工处理车间在环境温湿度方面的要求也各不相同，空气中的相对湿度会对烟丝的含水率、物料消耗以及产品质量产生直接影响，也是空调系统中的核心控制参数，和某些恒温恒湿系统相比，卷烟厂中空调系统大部分都满足高温高湿要求，比如，温度维持在24～26℃，甚至在某些条件下还会超出30℃，空气中的相对湿度需要维持在58%～65%。空调机组相关湿热负荷涵盖车间内部负荷以及新风负荷。联系厂房中卷接包车间，可以发现热负荷通常是从设备发热产生，占整体的70%，剩下的来自围护结构、照明以及工作人员。

卷烟厂中的空调覆盖面积相对较大，相关设备也拥有较大的产热量，而产湿量相对较低，热湿比较大，接近正无穷。卷烟厂生产工艺从制丝到卷和接包，其中各个生活环节都需要进行恒温、恒湿控制。空调系统通常需要维持全年运行，平均每年超出三分之二的时间当中，冷水机组都需要维持连续供冷状态，导致空调能耗进一步扩大。卷接包以及储丝车间内，对于空气的湿度和温度等方面都具有较高要求。因为卷烟厂产热量大，所以空调系统相关风量需要维持在每小时（200-300）×104立方米以上，空调设备在卷烟厂整体能耗中能够占据30%～50%。为实现卷烟厂生产要求和节能目标，需要加大技术改造力度，合理设计有效的节能措施。

2 卷烟厂中空调系统的多工况控制分析

户外的空气状态在整年当中存在较大的波动范围，而室外空气的状态参数也在某种程度上影响空气处理。为此在初

步确定空调系统后，可以进一步联系当地气象资料，划分数个空调工况区域，从而针对不同工况下的空调系统采取差异化运行策略。空调工况分区控制中需要遵循以下规则：第一，加湿和除湿的分区界限，在新回风混合条件下的绝对湿度超出或等于送风条件下的绝对湿度时，该种季节下的工况便需要对空气开展除湿工作，不然，则需要针对空气开展加湿处理。第二，冷却和加热分区界限，当温度在新风回风混合条件下和送风条件下温度相等或更大，则该季节中，需要实施冷却处理，不然便需针对空气实施加热处理。第三，新回风比相关节能控制，除了湿季环境之外，假如室外新风焓值和回风焓值相等或更大，则可以选择最小新风，不然便需要实施最大新风。加湿工况下，如果外部新风温度和回风温度相等或更大，则应该选择最低新风，假如室外新风温度比回风温度要低，但却比送风温度大的条件下，为了进一步降低制冷机运行负荷，可以选择最高新风，尽管该种条件下会进一步扩大蒸汽加湿量，但室外新风温度如果和送风温度相等或更小，应该对新回风比进行合理调节，达到最低新风量为止。

3 卷烟厂中空调系统的节能措施

3.1 多工况分区节能

正常的空调系统通常都是根据过渡季、冬季和夏季三种工况下的运行模式实施控制管理的，而处于该种控制模式下，无法对新风自然冷源进行充分利用，在冬季以及过渡季还需要继续供冷的条件下，无法结合新风冷源对车间中的余热进行有效处理。除此之外，工艺性质的空调系统如果需要保持维持一天24小时持续运转，即便一天中存在较大的温湿度变化，但却按照三种工况方式实施控制，不但无法对新风冷源进行充分利用，同时，还会产生冷热抵消的现象。而针对空调系统选择多工况下的分区控制模式，可以对室外新风冷源进行充分利用，有效控制冷热抵销现象，促进实现节能目标。

针对空调系统的多工况分区式控制，主要是联系全年中的气候变化参数，于焓湿图中合理制作气象包络线，结合不同工况合理划分区域空间，采取有效的控制程序，进而满足相应的空调系统在精度要求下的节能需求。空调系统实施多工况下的分区控制，通常划分区域尽量维持在6～8个左右，如果工况分区过多，会进一步扩大控制难度，增加控制复杂性，没有必要，假如分区数量过少，还无法实现预期节能目标。空调机组需要在各个风口区域合理设置湿度传感器和温度传感器，于表冷器后设置露点式温度传感器，而自动控制系统能够联系新风传感器所测量的湿度以及温度结果，对空气湿度和焓值进行准确计算，随后和多工况区域预设边界线进行对比分析，最终合理确定空调系统整体运行工况和对应的运行方式，自动化控制系统相关输出信号能够对风阀执行器、风机变频器、冷水阀、加湿控制阀、蒸汽阀等相关工作执行机构进行合理控制，实现机组控制目标。

3.2 温湿度分控设计

通过前文分析卷烟厂中的工艺特征和运行负荷规律，能够进一步了解到，空调机组需要针对车间中的内部新热风和湿负荷以及热负荷等实施有效处理，同时，还可以额外设置两种表冷器，分别针对车间中的新风负荷以及热负荷实施降温处理，随后把经过处理的两种气流混合传输至送风状态点，如此能够促进冷热之间的抵消，实现节能目标。

3.3 高供水温度表冷器

通过前文分析卷烟厂中的工艺特征，能够发现通过前文分析卷烟厂中的工艺特征中的空调系统拥有空调露点夏季温度过高的现象，为此可以适当提升供水温度。在提升供水温度后，冷水机组相关蒸发温度进一步提升，而整体运行效率扩大。制冷操作中，冷冻水相关供水温度每次提升一度，便会导致冷水机组自身能耗下降3%。通过适当提升供水温度，可以促进冷水机组能耗下降，对于系统节能具有重要意义。

为确保表冷器处于高温供水状态下，依然可以稳定制冷除湿，需要针对表冷器实施特殊设计。通过小件实验总结高温度供水条件下，换热器传热系数计算公式，同时，将其当成换热器主要计算选型依据，并联系各台机组相关风进出参数实施选型设计，确保机组性能满足相关要求。通过设计选型后，大量机组对应回风表冷器大致维持3～4排即可，至于新风表冷器主要是在4～6排左右，考虑到表冷器运行数年后因为脏污堵塞而影响换热性能，导致温度参数无法满足车间生产要求，可以针对表冷器实施冗余设计，在设计过程中，对表冷器预留充足的换热面积，尽管该种设计措施会进一步扩大投资规模，但却能够有效降低能耗，保证设备性能。

3.4 雾式加湿技术

结合卷烟厂中空调运行参数拥有高湿高温的特征，处于过渡季节下，可以进一步借助等焓加湿的基础原理，针对雾式加湿器进行合理设计，最终实现加湿降温目标，满足过渡季节相关节能要求。此次项目于卷包车间内，率先利用11套空调机组，额外设置由快吸式的干蒸汽加湿器以及高压微雾加湿器，蒸汽加湿器通常是用来帮助冬季加湿处理。过渡季节中的空调在新风运行状态下，相关加热盘管会始终处于少量补热以及关闭状态下，而高压微雾加湿器在最大程度上能够把空气等焓加湿到设备的露点状态。在6月和9月期间内采取高压微雾加湿措施，可以有效控制室内温湿度，使其满足具体要求。在5月和10月运行全新风，同时开展高压微雾加湿，合理补热升温，能够通过有效处理，达到室内要求。为此处于过渡季节中，可以选择全新风以及等焓加湿降温相结合的措施进行处理，从而进一步降低制冷主机负荷，延长主机开机时间，降低空调系统运行能耗。

3.5 其他节能措施

除了上述措施之外，卷烟厂中的空调系统还可以选择风机变频控制技术。此外，还可以针对空调设备相关部件，采取有效的降阻措施，比如，初效过滤器可以选择W型进行设置，从而进一步取代常规条件下的平直型设置模式，使整个过滤面积扩大一倍左右，而初效阻力能够减少70%。对于挡水板部件可以采取移动化设计方式，处于非制冷环节内，撤出挡水板，有效降低风机阻力。

4 结语

综上所述，在卷烟厂中，空调系统相关能耗所占比例较大，为此需要针对空调系统实际运行状态，采取有效的节能措施，从而进一步减少烟厂整体能耗，注重各个细节的优化处理，将空调系统设备中的不同部件潜能充分挖掘出来，提升空调系统运行效率。