某卷烟厂卷接包车间空调设计

刘圃华

(湖南省农林工业勘察设计研究总院)

摘要 简述卷烟厂空调系统的特点，介绍卷烟厂空调机组的组合形式及空调系统控制及节能运行。

关键词 卷烟厂空调 空气处理 系统控制及节能

随着卷烟生产技术的飞速发展，卷烟工业取得了长足的进步，卷烟品质也有了质的提高，对空调系统也提出了更高的要求。卷烟厂空调有其本身的特点，其回风中含尘浓度高，要求保持恒温恒湿，尤其对相对湿度有较高的要求。

1 负荷特点

卷接包车间设备发热量大，约占总负荷的70%，其余约30%为围护结构传热、照明及人体散热等负荷，夏季负荷大而冬季负荷小，在南方部分地区冬季还有余热。其产湿量仅为人体散湿，造成夏季热湿比较大，使得夏季空调系统处理的空气具有焓差小(一般为7.0—8.0kJ/kga左右)，送风温差小(一般为6.0—7.0℃左右)，风量大的特点，也使得卷接包车间空调风管断面较大，需占用较大空间。

2 空气处理

卷接包车间可采用初效绕加中效袋式过滤器对回风进行过滤处理，由于回风含尘浓度高，既使经过初、中效2级过滤器，表冷器上仍有可能吸附较多粉尘，造成表冷器处理能力下降，而这种粉尘又难于清洗。为消除这种状况，不少卷烟厂采用“喷淋+表冷”的空气处理方式，采用循环水喷淋的方式对空气进行清洗，清洗后的空气在经表冷器处理。在处理过程中，喷淋水单独循环使用，不与冷冻水接触，不会污染冷冻水，而循环水喷淋本身为绝热加湿过程，既对空气进行清洗，也起到加湿作用，并使后面的表冷器积尘大为减少。

“喷淋+表冷”的空气处理方式可较好解决空气过滤及表冷处理能力下降的问题，这种方式的问题是在喷淋水泵的耗电及喷淋水的处理上，其滤料的清洗也较麻烦。

进来不少厂家采用一种将高效过滤器的滤筒用于卷烟厂空调，这种滤筒可过滤掉大部分亚微米尘埃，其本身采用压缩空气脉冲吹灰。采用这种过滤方式可取消喷淋，过滤后的空气直接进入表冷段，不过这种空调机组及滤筒造价较高，滤筒内部易于积灰。

由于卷接包车间具有空间大，密封好，且产生大量粉尘，因此空调系统中新风的进入，排风的排出及回风的过滤就显得尤为重要，而当负荷发生变化时空调系统相应改变风量，当过渡季节为充分利用室外新风承担负荷而大量采用新风时，单风机系统无法满足上述需求，因此，卷接包车间应采用双风机系统来满足空气处理及节能要求。

卷接包车间可采用图1所示的空调机组合，或采用滤筒处理的方式，图2为图1所示空调机空气处理i—d图。

对空调系统的消声处理一般根据机房情况选择消声段或管道消声器，选择消声段时应注意，回风消声段应配置在回风机前，送风消声段应配置在送风机后，确保风机噪声不会直接传入车间。卷烟厂空调机房一般面积较小，层高有限，空调机送风一般为上送风，送风消声段难以配置，需采用管道消声器。采用管道消声器时应尽量布置在气流平稳段，严格限制通过的风速，尽量避免噪声通过管道消声器后的风管传入车间。

另外，风管在穿过机房隔墙或其它防火墙和非燃烧体楼板等防火分割时，应在穿过处设防火阀，穿过防火墙两侧各2米范围内的风管及保温材料应采用非燃烧材料，穿过处的空隙应用非燃烧材料填塞。

3 气流组织

卷接车间一般采用以下的送回风方式：

一种是上送下回的送回风方式，由于卷接包车间开间大，空调送回风量也大，因而送回风管及大梁也较大，其技术夹层需要2.4米左右的层高。上送风一般采用散流器顶送的方式，下回风多为二侧分散回风及集中回风方式。二侧分散回风气流组织较好，车间温湿度比较均匀，但是由于技术夹层内风管较多，使得风管布置及安装较为复杂。集中回风方式对于车间较小，风量不大的系统，可大大简化管道，使技术夹层内风管的布置和安装较为简单，但由于集中回风处噪声较大，需采取可靠的消声措施。

另一种是上送下回的送回风方式，其风管布置简单，节省材料，占用的技术夹层空间较小，并能增加车间的有效面积。上送上回的送回风方式的关键是要选择适当的送回风方式及适当的送回风速度，既要保证车间温湿度的均匀，又要避免送回风短路。当系统风量下降时，上送上回风的送回风方式的车间温湿度均匀性受到的影响大于上送下回的送回风方式，因此这种送回风方式对变风量系统的适应性不如上送下回的送回风方式。

4 系统分区及控制

卷接包车间空调系统具有空间大，负荷大，送回风量大，相对湿度要求高，室外气象条件的变化，室内散热散湿量的变化，均会影响到室内参数的稳定。为保证室内参数在要求的范围内以及系统经济合理的运行，在系统设计时必须确定合理的系统调节方法。

系统调节分为四个区，当室外空气焓值低于“露点”焓值i2’时，设定为Ⅰ区，可通过调节加热量控制室内温度，通过调节新回风混合比或调节加湿量控制室内相对湿度。Ⅰ’区是当冬夏季室内参数不同时才有的区域，位于冬夏的“露点”焓值i2’及i3之间，此时，将室内参数调整至夏季参数，便可按Ⅰ区的调节方法进行调节，这样可减少用冷时间。Ⅱ区位于室外空气焓值在夏季“露点”焓值i3及室内空气焓值iN之间的区域，在Ⅱ区采用全新风运行方式，通过冷却将室外新风降到“露点”3控制室内相对湿度，通过加热或变频调节风量控制室内温度。当室外空气焓值大于室内空气焓值iN时设定为Ⅲ区，Ⅲ区采用最小新风比，通过冷却将混合后的空气降到“露点”3控制室内相对湿度，通过加热或变频调节风量控制室内温度。

“喷淋+表冷”的空气处理方式的分区和I—d图见图2，调节方法见表1。

在寒冷地区，当混合点Ⅰ’位于相对湿度线100%下面时，应设预热器对新风进行预热，这样在I—d图左下角(即Ⅰ区的左下方)还要增加一个分区。

上述Ⅱ区及Ⅲ区的调节方法有二种不同的方式，一种是基于送风量不变的定风量系统，另一种是基于采用变频器对送回风机进行变频调节的变风量系统，若采用变频器对送回风机进行变频调节，通过改变送回风量的方式而不是采用改变加热量的方式控制室内温度，既可节省加热的能耗，又能通过减少送回风量而减少送回风机的电耗，收到良好的节能效果。对于Ⅰ区及Ⅰ’区，由于卷接包车间冬季送风量小于夏季送风量，采用变频调节的变风量系统正好能满足其较小的送风量要求，避免了由于冬季负荷小而通过启停风机来保证室内温度的局面。

风机流量Q轴功率N与控制电源频率f的关系式为：

f1/f2=Q1/Q2=(N1/N2)1/3

由于上式可知，电源频率f与风量Q成正比，与轴功率N的立方根成正比，因此，风量的减小可使轴功率大幅度下降。如风量降为90%时，轴功率降为72.9%，风量降为80%时，轴功率降为51.2%。

以一台风量为10*104m3/h组合式空调机为例，其风机功率一般在15—55kW之间，此范围内进口变频器的价格约为1000元/kW，采用变频器增加投资6—8万元可很快收回。同时，使用变频器后电机经常处于低负荷运行，延长了电机的使用寿命，并可减少设备运行时的噪声和振动。另一方面，通过变频器可以低频率启动电机并可避免电机因过载而引起的故障。

基于以上原因，卷接包车间空调系统应采用双风机变频调节的变风量系统。

参考文献

1 电子工业部第十设计研究院主编，空气调节手册(第二版)，北京：中国建筑工业出版社，1995。