纺织和石化企业中空调通风系统的节能技术改造

为落实国家“开发与节约并重”的能源方针，促进经济、生产和社会环境的协调发展，长期以来我们坚持厂校合作，针对国内一些企业的空调通风管网系统组织不合理或设备陈旧，造成能源浪费并危害环境，分析和寻找问题的症结，尤其是对相关企业的空调通风系统与设备的节能技术改进和方案分析，说明能否从加快技术改造着手，达到对症下药、合理匹配和高效运行是大型耗能企业节能技术改造的关键问题之一。

1 系统技术改造分析

1.1 空调通风管网系统的合理设计

随着我国各行业生产规模的不断扩大、各类大型空调通风耗能设备相继投产，使其进一步成为典型的耗能大户。如以国内某石化腈纶厂为例，其年耗电近千万度，其中不但存在由于空调通风管网匹配不合理，使设备低效运行而造成的损耗，同时还会影响其空气处理和净化效果并污染环境。例如在有害气体高囱排放系统中，各车间大多采用多台并联运行方式，实际运行中往往出现多台同时启动，系统的通风效率无明显区别，不能满足大风量工况的要求，这与系统总体设计不尽合理有极大关系。

如图1所示，上述石化腈纶厂的通风系统中配用了多台容量为40KW的排风机并联运行，系统运行的耗电量约为300万度/年，图中R为系统阻力特性曲线，P1－Q为单机运行特性曲线，P2－Q、P3－Q 、P4－Q 、P5－Q 、P6－Q ……Pn－Q，分别为n台机并联时的运行特性曲线。例如，假设六台机并联的流量为Q6，此时相应单机流量为QB，可见，并联台数越多则增益就越小，由于通风管网匹配不合理会导致单机运行工况点远离高效运行区域，使运行效率从原来高效区的η’下降至低效区的η”。 据查此类空调通风设备的运行效率一般为80％左右，而此系统中单机的实际运行效率通常只能达到原来高效值的30％，由于低效运行所造成的电力浪费约为一至二百万度/年，同时带来空气污染问题。

即使这种高囱排放能将有害气体的排放浓度控制在不超过国家有关卫生标准规定[1] 的范围内，但毕竟仍将大量未净化或净化不完全的有害气体直接排入了大气层。因此，目前国内外均不推荐这种排放方法。同时高囱的建设投资大，且目前采用的几台甚至十几台排风机并联运行，会带来空调通风管网系统的低效运行和环保问题。只有通过针对性的系统技术改造,才能改善这种能源浪费和环境污染问题。以将这类并联系统改造成独立通风除尘和空气净化系统为例，系统中单套排风和除尘净化装置约为3～4万元，整套技术改造投资在50万元左右，投资回收期为半年左右的时间.

图1 通风机并联运行特性曲线 图2 两种调节方式的特性比较

1.2 纺织空调系统除尘净化风机的节能技术改造

国内纺织行业用于粗纱工序中含尘粒、纤维的空气处理系统中，广泛采用半开式离心叶轮，这种产品有利于防止细长织物被吸至风机进口缠绕与前盘上，但所带来的问题是这种半开式离心叶轮的效率往往偏低，实际使用中又由于管网匹配不尽合理等因素，更是大大降低了国内纺织行业所使用的粗纱机吸尘风机的运行效率，经对部分纺织行业现役粗纱工序通风机的现场检测，其运行效率大多仅为20～30％左右。

在此，我们以某纺机公司所生产的专用通风机为对象，讨论我们进行的节能技术改造工作，根据对某型纺织粗纱机吸尘风机具体运行使用条件的分析，鉴于其进口风箱前设有能够阻挡较大尘粒和纤维的网丝为40目的挡尘网，因此采用闭式叶轮设计方案完全能够满足细小尘粒和纤维的顺利排除，同时在兼顾效率和改善积灰条件的前提下，尽量采用机翼型叶片，此外还通过增设蜗壳和出口扩散导流器，减少了动压损失。表1为我们对原始装置的风机改进后所进行的现场测试结果的比较。

表1 改进前后实际测试结果对比

根据测试结果可计算得出改进后的风机效率达到原机效率的三倍，如以原机型达到改进后的风机性能来进行相似换算，则原机型需要5.2kW，相差约3kW。该企业目前在国内纺织行业的粗纱纺机销售量为500台/年，假设运行时间为24h×300天/年，以工业用电0.5元/度计算，则可节约540万元/年。

1.3 电机改造和调速技术的应用

工业系统中电机的应用量和耗电量极大，约占整个工业系统总耗电量的60％以上，统计表明目前正在运行中的产品存在着电机与负载匹配不合理，采用比较落后的阻力调节方式，负载的经济运行效率较差且尚有不少属于低效率的老型号产品。如图

2所示，由于额定流量和功率是按照系统的高负荷来设计的，而系统的负荷却常常是随着工艺过程的需求而变化的。所以，在许多情况下，设备都运行在额定容量以下，因此需要采用各种工况调节手段。用普通阀门通过增加流阻来调节工况，必然会消耗大量能源，同时存在调节范围狭窄、阀门开度与流量成非线性关系，不利于自动控制等缺点。而采用电机调速技术，使运行特性曲线由n1趋向于n2，工况点则由1趋向于3。图2所示普通阀门调节比应用调速技术所增加的扬程（压头）损失为H2－H3。目前的调速技术中有变频调速、液压耦合调速、电磁耦合调速和串级调速等，可根据设备的经济运行状况合理选用，以应用变频调速技术为
 

例，系统的节能效果一般可达到30～40％左右，且变频调速具有效率高、调速范围广、速度变化平滑等特点，并可不用更换电机、影响正常生产。

随着工业系统的结构调整，目前电机总装机容量有了进一步的增加，新增加部分一般都采用了新型号产品，同时对于运行工况需要进行调节的场合大多采用了调速技术，负载的经济运行效率较高，取得了比较好的节电效果。表2为金山石化近年耗电设备节能技术改造数据统计表，充分说明企业节能技术改造的潜力是非常巨大的。的经济运行状况合理选用，以应用变频调速技术为

表2 金山石化通风净化动力设备节能技术改造数据表

2 结束语

企业空调通风与除尘净化系统的节能技术改造是一个庞大的系统工程，是一个多学科、多层次的长期工作。如上所述仅是近年来我们坚持走产、学、研道路所取得的一些应用性技术成果。对于空调通风与除尘净化等动力设备的节能技术改造应坚持从管网系统合理设计与匹配、设备改造更新和调节、调速技术的提高等多方面同时入手，才能取得更大的社会和经济效益。

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