高压喷气结合蒸发冷却空调用于空压系统的运行成本分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)西安工程大学 作者:卫晨

  通过对某纺织厂空压站内使用的高压喷气结合填料蒸发冷却空调系统的相关测试,对其进行能耗分析,同时计算分析使用机械制冷达到相同降温效果所耗费的资源,得到2种通风空调方式的经济性对比。另对高压喷气与间接蒸发冷却结合用于向空压机送风的方案进行理论上能耗经济性分析。可知:采用少量压缩空气作为代价,可提高直接蒸发冷却效率,改善空压站内空气品质,综合分析节能效果有所提高;而且高压喷气结合间接蒸发冷却向空压机送风,可提高空压机排气量,降低保养维修成本,增加其使用寿命。

1、前言

  作为一种重要的动力源,压缩空气与其他能源相比具有输送方便、无毒无害、取之不尽、能在很多不利环境下工作,被广泛应用于石油、化工、纺织、机械等工业领域。而空压系统的能耗一般要占到工业生产总能耗的10%~20%,在纺织企业甚至高达40%,因此空压系统的节能对于国家的可持续发展具有重要意义。

  在纺织厂等一些工业车间的空压站内,空压机电机的发热量很大,尤其是在夏季站房内的温度能达到40℃以上,无法满足《工业企业卫生标准》、《工作场所有害因素职业接触限值》和《压缩空气站设计规范》的要求。由于在空压站内压缩空气源十分方便,有学者提出将压缩空气与蒸发冷却技术结合作为一种新型空调方式用于空压站房内环境通风降温,并做了相关测试。本文对该工程的测试结果进行分析,并从经济性方面与传统的机械制冷空调做了计算比较,讨论这种新型空调方式在空压站的适用性与节能效益。

2、压缩空气与直接蒸发冷却结合用空压站内降温

  2.1、高压喷气填料蒸发冷却空调机组测试与能耗分析

  该空调机组设置在西安某纺织厂的一个空压站内,在夏季为站房内空压机电机通风降温或向站房内值班室送风。该空调机组包括高压喷气段、填料段和送风段3部分:在高压喷气段内压缩空气通过节气喷嘴喷射膨胀与室外新风混合,作为一种“气体吸湿剂”对新风进行预冷和除湿;填料段内设置金属铝箔填料,通过布水系统淋水对空气进行等焓降温处理,最终在送风段内由送风机输送至空压机电机上方或值班室内。

  2.1.1、空调机组的制冷量计算

  通过在夏季对该机组的实际运行情况测试,得知当气风比(压缩空气量/被处理新风量)为2.2%~2.5%时,压缩空气对新风的预冷效果和对其后直接蒸发冷却效率的提高最为经济。具体测试数据如表1所示,表中数据为某一测试时间段的平均值。

表1 高压喷气填料蒸发冷却空调机组测试表

高压喷气填料蒸发冷却空调机组测试表

5、结论

  (1)在填料蒸发冷却段前设置高压喷气段,将干燥的压缩空气与新风混合,使新风被减湿降温,提高直接蒸发冷却的效率和温降,最终送风温度可低于室外空气的湿球温度;

  (2)从能耗角度比较,高压喷气填料蒸发冷却空调运行功率比机械制冷空调低5.4kW,能效比约为机械制冷的4.3倍。而且采用蒸发冷却对环境不会产生破坏,具有空气净化效果,在工业大显热散热车间及对空气净化有要求的车间具有很高的适用性。即使考虑到高压喷气填料蒸发冷却空调使用压缩空气的消耗,其综合运行成本仍比机械制冷空调低12%左右。而在空压站内生产的压缩空气一般会有富余量,采用少量的压缩空气做代价,得到较好的降温效果,总体而言整个经济效益有所提高;

  (3)采用高压喷气与间接蒸发冷却技术结合对空压机吸气口送风,虽然消耗了少量的压缩空气,但使空压机的性能效率有了很大的提高。夏季空调送风时期,整个空压站排气量可提高69万m3,综合运行成本可降低11.97万元,同时还对空压机内部机械构件起到保护作用,减少保养维护成本;

  (4)压缩空气作为一种“气体吸湿剂”,与传统除湿设备相比省去了再生环节的能耗,使用方便、占地面积小、成本低廉,能耗为转轮除湿设备的1/2,具有一定的节能潜力,应在压缩空气源丰富的场合推广使用。

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