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板管蒸发冷却螺杆式冷水机组的纺织空调应用

更新时间:2009-03-28

随着纺织生产设备和技术的发展,纺织生产向高速化、自动化、机电一体化、设备安装集约化的方向快速发展,车间装机容量和设备利用系数不断增大,设备发热量升高(车间单位面积发热量高达130 W/m2~600 W/m2),车间冷负荷呈现不断增高的趋势。再加上车间环境条件要求的提高,采用压缩式制冷机组的企业不断增加。蒸发冷却技术作为一项节能、环保、低碳的空调技术,已在纺织空调行业得到了大量的推广应用[1]。把蒸发冷却技术和压缩式制冷技术结合,形成有别于风冷、水冷制冷机组的板管蒸发冷却螺杆式冷水机组,是空调制冷技术的一大创新。该机组具有能效比高、节水节电、机组一体化、节省安装面积的优势,比较适合于纺织工程的新厂设计和老厂改造项目。本文通过介绍板管蒸发冷却螺杆式冷水机组的制冷原理和特点,利用工程实例分析,说明该机组在纺织空调制冷工程应用的优势。

针对不同类型的地基展开不同的设计和施工方法,在施工之前要采取相关的措施对地基进行处理,例如,针对陕西地区的黄土土质,相关人员在施工之前应该对其展开压实工作,巩固地基,对于湿陷性黄土地基,就应该采用换填法、拌合法、砂桩挤密法以及砂砾垫层法进行处理。

3.1 为职业教育改革与职业农民培养提供了实证案例 在全国率先开展了新型青年职业农民定向培养的探索和实践,有效破解了高校农业类专业招生难、就业难和基层农村人才短缺三大困境,开创了全国首家基于高职学历教育体系且由地方政府财政资助学费的、为基层农村培养青年职业农民的办学模式,为高职教育改革与职业农民培育提供了改革方向和示范样本,先后被江苏农林职业技术学院、芜湖职业技术学院、嘉兴职业技术学院等省内外兄弟院校广为采用。

1 板管蒸发冷却螺杆式冷水机组

用新型板管蒸发冷凝器替代传统的风冷及水冷冷凝器+冷却塔系统,形成板管蒸发冷却螺杆式冷水机组。其制冷原理图见图1。该机组和传统风冷或水冷螺杆机组相比,具有高效节能、智能控制、制冷范围大、机组一体化设计、节水节电的优势。

图1 板管蒸发冷却螺杆式冷水机组原理图

1.1 高效板管蒸发冷却式冷凝器

板管蒸发冷却式冷凝器是以水和空气作为冷却介质,利用水的蒸发带走气态制冷剂的冷却热。工作时冷却水由循环水泵送至冷却板管组上部喷嘴,均匀的喷淋在冷却板管外表面,形成一层均匀的水膜,高温气态制冷剂由冷却板管组上部进入,被管外冷却水吸收其热量冷却成液态,由板管组下方流出,吸收热量的冷却水一部分蒸发为水蒸气,随空气由冷凝器上部风机排出,其余部分落入下部接水盘中,供水泵循环使用。冷却器上部风机强迫空气以3 m/s~5 m/s的速度掠过板管,冷却板管,促使水膜蒸发,强化冷却板管外部换热,并使吸热后的水滴在下落过程中被空气冷却,经脱水器阻挡落回接水盘。和传统风冷冷凝器相比,由于采用了空气的蒸发冷却效果,可使空气的温度接近其湿球温度[2],制冷机组冷却温度可比空气温度低8 ℃~12 ℃, 其冷却风量仅为风冷系统的25%~30%,实现节能30%以上。与传统水冷冷凝器相比, 由于直接采用蒸发冷却方式,减少了换热过程,其冷凝温度可降低2 ℃~3 ℃, 可实现节能15%以上。机组配以高效半封闭双螺杆压缩机,系统制冷性能系数可达5.0以上[3],超过国家一级能效标准要求。板管蒸发冷却式与风冷、水冷式三种冷却方式性能对比见表1。

1.2 高能效比

采用具有自主知识产权的板管蒸发冷却式空调专利技术的蒸发冷凝器,是该机组的主要特点。板管蒸发式冷凝器采用高效板管换热器取代传统的换热盘管, 板管采用超强耐腐蚀的高导热性及亲水性优越的复合材料,经自动焊机模压成形,采用多通道湍流换热技术,具有体积小、换热面积大、流动阻力小、防腐蚀、耐泄露的优点,使用寿命可达20年以上。换热器冷却采用先进合理的布水系统,确保冷却水最大限度地湿润冷凝换热板片表面, 并在蒸发式冷凝器板片表面形成很薄的一层水膜, 在强化冷凝板片换热的同时, 实现换热器表面无干点的效果,提高换热效率。在冷却水一侧,板片之间采用100 mm的大隔距板间距,一方面材料表面的亲水性保证了冷却水的充分湿润, 保证换热效果;另一方面便于冲洗清洁,解决了换热盘管结垢,换热效率下降的难题。

表1 板管蒸发冷却式与风冷式水冷式性能对比

  

冷却方式每100kW冷量冷却水循环量/t·h-1冷却水泵扬程/m冷凝温度/℃每100kW冷量冷却系统能耗/kW系统能耗比EER冷凝热交换模式风冷式 水冷式 蒸发冷却式2210~22≥2054540≤382.63.81.42.5~3.43.5~4.04.2~5.2冷凝器显热交换冷凝器显热+冷却塔潜热交换冷凝器显热+潜热交换

1.3 机组智能控制和无极调节

板管蒸发冷却螺杆式冷水机组采用高效双螺杆压缩机,采用先进的电子膨胀阀,精确控制制冷剂流量,使机组适合多种工况条件下的多种控制。机组采用模糊控制原理,具有利用冷冻水温的变化来预测和补偿空调负荷的变化功能,可使制冷机组实现按系统“冷负荷需要输出”的及时调节要求,使负荷调节响应更快、更稳定。可在25%~100%负荷范围内实现无极调节,并可保证在部分负荷下,机组高效运行,特别适用于系统冷负荷变化较大,需要响应快速的场所。

1.4 机组一体化,节省占地,节水节电

针对现代纺织设备发展趋势和空调冷负荷的特点,纺织车间供冷宜采用小机组分散式供冷系统。板管蒸发冷却螺杆式冷水机组,由于采用了板管式蒸发冷却冷凝器,具有体积小、通道面积大、流动阻力小、综合能效比高、防腐蚀、耐泄露、系统简单的优点,较适合于纺织厂分散式供冷系统。板管蒸发冷却螺杆式冷水机组由于机组一体化设计,采用智能控制,冷负荷调节响应速度快,非常适合于纺织厂车间温度高、湿度大、冷冻水温高、冷负荷变化幅度大的特点,运行调节过程中节能效果明显。

由于采用了平面液膜蒸发冷却技术,利用水的蒸发带走冷凝器的热量,其冷却循环水流量为水冷式冷却系统的40%~60%, 且没有飞水飘逸现象。与传统螺杆式+冷却塔制冷系统相比,减少了冷却水循环水泵的功率,在实现节能15%的同时,可有效实现节水50%以上。

粒子的几何粒径、密度和形状都会影响空气动力学粒径[26]。空气动力学粒径是影响药物沉积部位的最主要因素,一般认为空气动力学粒径在1~5 μm的粒子可以到达肺深部[27]。

2 纺织制冷特点

2.1 制冷量大

参考文献:

中性蛋白酶活力的测定:参照国标SB/T 10317-1999《蛋白酶活力测定》,采用福林法测定中性条件下pH 7.2的蛋白酶活力。

2.2 车间温度高,湿度大,冷负荷变化大

由于板管蒸发冷却螺杆式冷水机组外部没有冷却水系统管路,冷却水系统漏水飘逸现象大大减少,可比原来冷却塔系统减少冷却水补充水量50%,全车间可减少冷却水补充水量42.3 t/h,而且冷却系统直接置于机组内部,外部系统简单,便于安装维护和运行管理。

2.3 用冷部位相对分散,开式系统

由于纺织厂空调室均就近于各生产工序设置,车间用冷部位仅位于空调室内,因此相对于其他工业或民用建筑,纺织用冷部位相对均匀分散于车间两侧附房内。再加上由于纺织厂空调室采用直接接触式喷淋室处理空气,冷冻水系统需采用开式系统,冷冻水回水采用重力回水的方式。传统的中央制冷站管网输送距离长,冷冻水输送过程压力损失高,冷量损失大,较好的区域集中供冷系统管道散热冷损失占制冷量的 3%~5%[5],为减少回水系统投资和冷冻水输送成本,采用小机组分散式制冷站就近供冷具有很大优势。

2.4 纺织企业采用板管蒸发冷却螺杆式冷水机组的优势

此技术还能逐步改善由于大量残膜存在导致的局部区域土地出现的盐渍化、储水性较差等问题,使得土壤物理特性以及化学结构发生相应变化,降低各类毒害物质的大量残留,使得土壤基本生物活性全面提升。

图2中,制冷机直接设置在空调室喷淋室附近,冷却塔设置在空调室上部屋顶,冷却水泵就近制冷机布置;图3中,一体化制冷机组设置在空调室屋顶上部,两种方案均对空调喷淋室水池适当加大,采用制冷循环泵和喷淋水泵分开的设计方案。

板管蒸发冷却螺杆式冷水机组去除了大功率冷却水泵、回水池及冷却塔等设备,可采用空调室回水直接进入机组制冷后喷淋的冷冻水供冷方案,使供冷系统大大简化,系统管路短,冷损失小,输送能耗低,降低制冷设备综合投资和运行成本。同时由于相关冷却管线的去除,简化了厂区和空调室内管线综合的难度。

板管蒸发冷却螺杆式冷水机组采用高效板管蒸发冷却式冷凝器,由于冷凝冷却方案的优化,比常规风冷和水冷机组综合能效比高,制冷系统装机功率减少。再加上机组智能化设计,可以随时根据车间制冷量的变化调节制冷负荷,比传统的螺杆式机组负荷调节响应更快,适合于冷负荷变化快的纺织车间,可以较好的完成运行调节中节能的要求,这对降低纺织厂用冷成本高的问题是一个较好的帮助。

纺织企业由于车间排风含有粉尘短绒,绒尘的集结影响换热器换热一直是制冷机组冷却塔效率下降的关键问题,板管蒸发冷凝器采用间距100 mm的板间距和光滑换热表面,比原来冷却塔填料间隙大得多,空气中的绒尘不易集结,便于系统清洗。运行中在蒸发喷淋水泵的喷淋时可实现自动清洁,可长期保持稳定的冷凝效果,保证系统能效比。相比于传统冷却塔系统(在纺织项目应用运行中,由于冷却塔填料积尘、结垢等因素,冷却效果逐渐下降,能效比逐步降低),板管蒸发冷却螺杆式有较大的优势。

3 方案比较

以某纺纱企业分别采用传统螺杆式冷水机组和板管蒸发冷却螺杆式冷水机组两个方案比较,说明板管蒸发冷却螺杆式冷水机组的优越性。工程建设地点为华中地区某市,车间设计规模为90 000锭,平均纱线号数为18.6 tex 。45 000锭环锭纺,45 000锭集聚纺。项目所在地夏季空气调节设计干球温度34.9 ℃,湿球温度27.4 ℃。车间均采用轻钢门式结构,车间建筑面积56 746 m2,车间在两侧附房设置10套空调室,车间采用分散式供冷方式,每个空调室设计独立的制冷设备供冷,两种制冷方式空调室制冷系统示意图见图2和图3。两种空调制冷装置配置比较见表2。

国家规范GB 50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》第8.5.3条第二款规定,当夏季空气调节室外计算湿球温度较高以及空调区显热负荷较大,而车间空调区无散湿时,宜采用多级间接加直接蒸发冷却器[6]。在纺织空调使用板管蒸发冷却螺杆式冷水机组,由于机组模块化设计,机组制冷量范围在500 kW~1 200 kW,完全满足纺织空调每个空调室制冷量的要求。制冷系统只需要单独集成冷水机组,设备可以安装在空调室外或车间附房屋顶上,节约空调室占地面积,简化了系统。非常适合于新建和既有纺织项目的制冷改造。

对比图2、图3可以看出,采用板管蒸发冷却螺杆式机组,制冷机组放置于屋顶,空调室内没有冷却水系统管道,系统空调室内管道系统简单,占地面积减小。传统螺杆式机组、冷却水泵需设置在空调室内,每套空调室约需增加占地面积按40 m2计算,全厂可减少空调室面积400 m2,这对纺织厂附房紧张,寸土寸金的现象有所缓解,也非常适用于既有纺织空调制冷系统改造。

图2 传统螺杆式冷水机组供冷示意图

图3 板管蒸发冷却螺杆式机组供冷示意图

表2 空调制冷装置制冷量功率比较表

 

单位:kW

  

空调序号计算制冷量传统螺杆式冷水机组功率配备制冷量/配备功率冷冻水泵冷却水泵冷却塔功率小计板管蒸发冷却螺杆式冷水机组功率配备制冷量/配备功率冷冻水泵功率小计12345678910合计 520 520 800 800 880 880 780 780 400 4006760572/114572/114740/150740/150859/173859/173740/150740/150400/85400/856622/1344 7.5 7.511.011.015.015.011.011.0 7.5 7.5104.015.015.022.022.030.030.022.022.018.518.5215.03.73.77.57.57.57.57.57.53.73.755.8 140.2 140.2 190.5 190.5 225.5 225.5 190.5 190.5 114.7 114.7 1722.8 560/112560/112780/164780/164880/195880/195805/163805/163400/85400/856850/1438 7.5 7.511.011.015.015.011.011.0 7.5 7.5104.0 119.5 119.5 175.0 175.0 210.0 210.0 174.0 174.0 92.5 92.51542.0

从表2可以看出,相同规模车间,与传统螺杆式冷水机组相比,板管蒸发冷却螺杆式冷水机组由于采用了蒸发冷却冷凝一体化技术,在制冷量相当的前提下,可以节约系统装机功率[(1 722.8-1 542)/1 722.8]×100%=10.5%,系统综合能效比(EER)由3.84提高至4.44,提高了15.6%。每年运行按有效制冷天数45天计算,根据每天环境温度的变化情况及每天各空调室开启情况,设定制冷机冷量满负荷运行时间为40%, 冷量75%负荷运行时间为40%, 冷量50%负荷运行时间为10%, 冷量25%负荷运行时间为10%,按此计算,该车间每年可节约用电1.513×105 kW·h,系统节电13%。节能效果明显。

试验地设在贵州省威宁县雪山镇雪山村,地理位置E 104°17′,N 26°52′,海拔1 937 m,年平均气温为10.8℃,极端最高气温为31.5℃,极端最低气温为-7.1℃,最热月平均气温17.1℃,最冷月平均气温3.5℃,≥0℃年积温3 645℃,年降水量859.4 mm,降水多集中在5~9月,占全年降水量的80 %。无霜期202.4 d,年日照时数1 635.2 h,相对湿度79%,供试土壤(0~30 cm)的理化性质为有机质5.71 g/kg,碱解氮36.65 mg/kg,速效磷21.87 mg/kg,速效钾104.17 mg/kg,pH 7.3。

夏季纺织车间温度控制范围在28 ℃~32 ℃,相对湿度控制范围在55%~75%[4],属于高温高湿环境,车间散湿量几乎为零。相比其他工业建筑,纺织车间夏季空调均需采用小温差大风量送风的温湿度控制方案。这样的状况决定了纺织厂空调要求冷冻水温度高、水量大。加上夏季新风的引入、车间冷负荷对室外空气昼夜温湿度变化非常敏感的特点,需要冷冻站制冷量快速响应车间冷负荷的变化。

4 结论

板管蒸发冷却螺杆式冷水机组,将板管式冷凝器直接置于冷水机组内部, 在直接获得接近于室外空气湿球温度冷却水温度的同时,省去了大功率的冷却水循环水泵及复杂的冷却水循环系统,大大简化了制冷流程。把整个制冷系统整合为一体,实现了制冷系统的机组一体化,便于安装和运行管理,节省占地面积和运营费用。

纺织车间采用板管蒸发冷却螺杆式冷水机组和传统螺杆式冷水机组相比,可以提高系统综合能效比15.6%,系统节电13%,节约冷却水补水量50%,节水节能效果明显,并可以减少设备占地面积,可有效缓解纺织附房紧张,安装制冷设备困难的问题。

UL144蛋白跨膜区及胞内区具有高度的保守性,而胞外区及信号肽具有高度变异性,其多态性主要集中在5'末端[13],尤其是CRD1区。该区可能是B/T淋巴细胞减弱子(BTLA)结合区域,这与本文结果相一致。该区域的多态性可引起相应临床症状及疾病类型的不同[14]。此外,UL144所编码的一些重要基团如TNFR、NCD3G等都具有高度保守性,说明这些基团对于维持HCMV感染极为重要。

随着纺织设备向高速化、自动化发展,清梳联、细纱机、集聚纺、自动络筒机等工序装机容量不断增加,致使车间温度升高,车间冷负荷不断攀升。万锭规模制冷量高达到700 kW以上。继细纱车间之后清梳联、络筒车间成为夏季又一高温车间。为保证工艺设备正常生产和车间环境条件,需要的制冷量不断增大。再加上气候变暖,地下水资源保护等条件制约,采用人工制冷的趋势逐步增加。

[1] 宋应乾,龙惟定,黄翔.低碳经济下的蒸发冷却节能空调技术[J].暖通空调,2010,40(7):55-57.

[2] 郝航,黄翔,白延斌.新疆某工程用蒸发冷却冷水机组的分析与探讨[J].制冷与空调,2014,28(1):38-41.

[3] 周峻.创新型板管蒸发冷凝技术对地铁建设的作用[J].都市快轨交通,2011,24(2):111-114.

[4] 中国纺织工业协会.棉纺织工厂设计规范:GB 50481—2009[S].北京:中国计划出版社,2009:62-63.

[5] 陈浩,吕建,郭春梅,等.区域供冷系统能效比的影响因素分析[J].煤气与热力,2012,32(11):1-2.

[6] 中华人民共和国住房和城乡建设部.工业建筑供暖通风与空气调节设计规范:GB 50019—2015[S].北京:中国计划出版社,2015:81-83.

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樊瑞,周义德,吴欣欣,曹强
《棉纺织技术》 2018年第04期
《棉纺织技术》2018年第04期文献

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