能耗成本
從客戶中收集到的資料顯示,僅電力能源每年的成本(不含蒸汽和水的消耗)就占據了整個運營成本的7%~12%。(取決於生產過程的類型)
如果計入蒸汽和水的消耗,那么,整個能源成本就占到了20%以上。(未考慮染整)
空調系統
在一個紡織車間中,空調系統的消耗又占據了整個能源消耗的重要份額。
環錠紡 | 氣流紡 | 布廠(傳統空調) | 布廠(洛瓦大小環境空調) | |
紡織機械以及吹吸風機 | 70% | 75% | 66% | 71% |
燈光 | 5% | 4% | 4% | 4.5% |
空調及除塵(*) | 20% | 16% | 25.5% | 19.5% |
冷凍站(**) | 5% | 5% | 4.5% | 5% |
(*) 沒有節能裝置,如變頻器
(**) 冷凍站的總耗電量與年耗電量的比值
基於傳統的紡織空調系統占能源消耗比重的20%~30%,公司需要在這方面提供有效的解決方案來降低或者最小化能源成本。
注意事項
1,建築物的外部負荷最小化提高屋頂和外牆的保溫性,能夠降低夏季得熱,降低冬季失熱,降低風量,降低製冷量,降低制熱量,降低能耗和運營成本。
2,安裝高效低耗能的照明設備
降低損失
儘量減小送風和迴風的阻力損失
送風
- 按照最大風速8.5m/s設計送風管的尺寸
- 如果可能,將送風管直接連線至風機出風口(儘量避免將空氣排入類似靜壓箱的裝置中)
室內迴風
- 按照最大風速6.0m/s設計地溝的尺寸
- 要求客戶儘量保證地溝牆面的平滑
除塵風管
- 按照12.0~15.0的風速設計除塵風管,實際設計時,根據比摩阻來選擇風速。
- 按照設計要求使用合適的彎頭配件(如大半徑彎頭以及採用30度的乙字彎)
優點:
- 降低裝機功率
- 可使用小號的風機馬達
- 降低能耗(長遠收益)
減小漏風
送風管
確保全裝在吊頂上的送風管密封性和保溫性能良好
除塵風管
由於除塵風管中存在高壓,管道系統的密封性就顯得尤為重要。保證漏風率在3%-5%之間。
減小阻力
噴淋室
- 選擇稍大的噴淋室(避免噴淋室斷面風速過高)
- 降低速度=降低噴淋室阻力
- 降低過水量
- 降低噴嘴的壓力=降低噴淋水泵壓力
空氣過濾器
- 選擇在標配容量之內的過濾器
軸流風機
- 選擇在高效率點運行的軸流風機
- 在軸流風機進口安裝喇叭口,出口安裝擴散筒
- 新風和排風防雨百葉的 限制最大流速為4.5m/s
優點:
- 降低流速,降低壓頭,降低損耗,高效=降低能耗
避免的方法
有些公司試圖使用以下方法降低阻損和裝機功率
- 在預過濾器內安低目數的濾網(低阻=低能耗=低過濾效果),導致含塵量高的空氣通過該濾網後,
使二級精過濾器(如LDF)的過載
- 在旋轉空氣過濾器(LDF)上使用低效率的濾布,導致低過濾效果和車間含塵量提高
- 集塵風機不間斷運行(降低旋轉空氣過濾器(LDF)的阻力),降低了過濾的效率以及縮短過濾器
的使用壽命
儘管這些方法可以降低能耗,同時也節約成本但因為他們同時也會帶來其他問題(如高粉塵濃度等),
艾金並不推薦使用這些方法。
控制系統
任何經營成功的紡織廠,在很大程度上取決於其整體生產力。
紡織廠的生產力或競爭力受很多因素影響,諸如:
- 原材料的質量(棉花)
- 生產設備的效能
- 原料損耗(生產過程中)
- 管理層和員工的經驗及專業水平
- 產量及質量
- 能源成本
- 最後,穩定可控的室內條件
任何空調系統的運作,如果脫離了設計精良或功能全面的控制系統,是不可能實現和保持穩定的室內條件,同時他們也會消耗大量的能源。
生產車間如果在不穩定或不可控的條件下,是很難使所有的設備發揮最大的生產效率,生產出高品質的產品。
故選擇空調時需優先考慮優良的空調控制系統,它需要達到並保持所需的全年室內條件(不考慮周圍環境和內部負荷的變化),儘量減少能耗,整個空調系統應處於一個全自動的焓值控制系統中
除了普通的控制功能,一個現代化的控制系統還應該包括以下幾種功能:
- 自動啟動系統(序列控制)
- 識別操作中的問題/故障報警
- 節能(控制功能和數據統計記錄)
為了使客戶能夠正確評估車間的生產狀況,整個控制系統必須時監控並記錄車間的運作情況同時生成如下有針對性的報告。
- 每個空調區域的室內參數(溫濕度)
- 環境參數(溫度和相對濕度)
- 噴淋室後露點溫度
- 所有控制風閥驅動情況
- 所有噴淋水泵變頻器的驅動情況
- 所有冷凍水控制閥的驅動情況
- 冷凍水溫
- 能耗
艾金控制系統
艾金開發出了一套專為紡織行業設計的可程式直接數字控制系統。
焓值控制
在夏天使用有冷凍水系統的空調系統必須使用焓值控制。
室外空氣參數總是隨時間變化而變化,而內部環境相對穩定。
焓值控制可以把冷凍站的能耗降到最低。
當新風焓值高於迴風焓值時,儘量使用迴風而非新風是最經濟的做法;而當新風焓值低於迴風焓值時,應該儘量使用新風。當新風焓值低於送風焓值時,應該停止使用冷凍水,使用蒸發冷卻模式。
水處理
客戶應考慮為所有開式水系統設定水處理設備,同時配備全自動配料系統(水軟化,防腐蝕等),
尤其是使用了換熱器的系統。
- 針對冷凝水循環/冷卻塔
- 針對開式水系統(冷凍水與噴淋水混合)
- 針對閉式水系統(噴淋水系統與冷凍水系統通過板式熱交換器換熱)
優點:
- 降低維護/清潔
- 減少換熱器堵塞以及結垢(冷凝器,蒸發器或板交)
- 提高系統的性能和運行效率
- 降低能耗
定期保養
紡織行業的空調系統是每天24小時不停頓的工作,而且工作環境很差。為了保證整套系統穩定高效的運作以創造一個理想的室內環境,定期對主要部件進行檢查,保養和清潔是十分必要的。
定期對噴淋池和噴嘴清潔
定期對所有換熱器清潔(冷凝器,蒸發器,板交)
定期對冷卻塔清潔
定期對所有水過濾器清潔和檢查
保證轉籠的自動收塵系統功能正常
定期清潔/檢查/如有必要,替換轉籠的濾布
保證所有變速裝置(變頻器)功能正常
檢查/校準所有現場感測器(溫度,濕度,壓差)
保證所有伺服馬達功能正常(風閥,蝶閥)
檢查各過濾和集塵設備功能正常(旋轉式預過濾器,纖維分離器,雜塵分離器,廢料分離器,螺旋擠壓器,打包機等)
檢查/調節離心風機皮帶張緊度
檢查/維護/維修離心風機軸承
分析控制系統產生的報警報告,如有必要,確認有沒有採取適當措施
預防性保養程式
預防性保養程式的目的是為了防止任何故障及緊急維修。客戶應當按照以上各項定期做檢查,並且存有一定數量的備件,使用時間過長的部件在他們損壞之前及時替換,易損件定期更換,易腐蝕件及早養護。
節能措施
設定排風
由於機器排風的溫度總是高於室內迴風,因此在夏天使用冷凍水的空調系統中應採用具有由焓值控制的機排風與室內迴風分開的系統。
- 投入成本高(單獨的迴風管,迴風機,過濾器,迴風和排風閥以及焓值控制)
- 對於使用蒸發製冷(噴循環水)的車間並無優勢(無冷機)
- 建議在大型的環錠紡車間使用(也適用於稍小的絡筒以及倍捻車間)
- 建議在大型的車間使用(至少2套轉籠)
- 對於氣流紡車間是很必要的
優點: 降低冷凍站的能耗,降低夏季車間內溫度
除塵室設計
通常,除塵室是用來處理機排風以及機器排出的廢料及雜塵。大多數情況下,除塵系統按照不同的工藝
單獨設定(清棉,梳棉,精梳落棉)
(對於大型的生產車間)如果可能,儘量將負壓要求差不多的機器設定在一個除塵系統內,也就是每組機器的除塵系統需要的負壓相差不大。可以降低不同除塵管節流的程度,降低壓降,降低能耗。
變頻控制
在春,秋,冬季,紡織車間的噴淋室通常是蒸發製冷的模式下運作的。這期間,室內溫濕度是通過調節噴淋泵的流量(送風非飽和的程度)來控制。通過控制/調節噴淋水泵(變頻器)的轉速來達到上述目的是比通過控制蝶閥更經濟的解決方法。
優點
顯著的節能效果(30-50%)
1年之內收回成本
風量控制
可以控制軸流風機的轉速(通過變頻器)來調節空氣流量進而控制室內溫濕度。
優點:
- 大幅度節省能源消耗
- 容易調試,調節風量,系統平衡。
缺點:
- 送風的相對濕度較高(容易腐蝕,容易結露)
- 換氣次數減少,導致車間粉塵濃度增加
- 通過風口的空氣流量/速度降低,導致氣流組織的分布效率降低(降低室內空氣誘導率) ,其結果會產生下降的冷氣流。
- 額外費用(變頻器和相關控制)
變頻使用限制
a,風量調節比例
由於上述提到的幾點影響,建議把風量變化限制在25%以下(維持75%以上的風量),當冷負荷降低至設計的75%以下,需要啟動非露點噴淋或二次迴風。
b,
由於除塵設備的不間斷運行(保持風量及機器負壓),所以帶除塵的空調系統的總送風量至少應該比除塵風量多5%。如果送風量和除塵的風量相等,那么該空調系統的風量不能採用變頻控制。
注意:生產區域必須維持低正壓值。
c,粉塵濃度
一些生產過程,例如整經、粗紗和環錠紡(取決於棉花質量,紗線類型和機器轉速等)產生大量的廢棉塵雜。在這些區域,為了達到粉塵濃度標準,空調系統必須提供足夠高的換氣次數。
大多數情況下,為了滿足相應的換氣次數,設計時會加大空調系統的尺寸。以下這些問題必須在設計前及時與客戶溝通:加大空調尺寸是否必要?安裝變頻控制是否必要?
變風量控制系統的節能
假設平均負荷率為80 % ,採用變風量控制系統,送/迴風機大約可以節省42 %的能耗。如果負荷率達90%,節能約為23%。注意:以上這些估計數字是建立在下列基礎上:為了保持轉籠過濾的高效率,轉籠的除塵風機只有當濾布壓差高於250Pa才開始使用。
送風系統
該系統是直接用於織布機的空調系統。
- 2個獨立的送風系統,一個用於車間大環境,另一個將高濕度的風送到布機的經紗上方
- 直接安裝在每台織機上方的專利風口,低紊流,低風速
- 迴風口直接在布機的下方
- 大環境相對濕度:65%
與傳統的空調系統相比,大小環境系統有以下優勢
傳統空調系統 | 大小環境系統 | |
車間相對濕度 | 75% | 65% |
經紗上方相對濕度 | 60-65% | 75-80% |
經紗上方粉塵濃度 | 0.5 mg/m3 | 0.2 mg/m3 |
風量 | 100.0% | 63.0%(相對於傳統空調) |
能耗 | 100.0% | 70.0%(相對於傳統空調) |
該系統的主要特點是將工藝性空調與環境舒適性空調合二為一的複合式系統,採用兩套送風管道:其中一套平行懸掛在每行織機的上方,通過特製的送風口(專利產品)對織機進行工藝送風,該裝置能產生低湍流空氣流,維持經紗處理必要的空調要求,並確保紡織過程中溫濕度的穩定;而位於天花板下方的第二套送風管則對車間環境舒適空調。迴風連同灰塵和飛花將直接進入織機下方的迴風地溝。
該系統保證了織物工作面的工藝濕度,而降低了整個車間環境的濕度(與傳統大送風系統相比)。並且大大減少了能量消耗以及紡織工作區內空氣中的灰塵和纖維含量。同時在相對較低濕度的環境中工作,也增加了操作人員的舒適度。
排風預冷
從氣流紡轉杯上排出的空氣溫度可達50攝氏度以上(高於室內溫度20 to 22 K),這些熱空氣可以通過表冷
器再冷,冷卻水可以來自井水或者冷卻塔。
注意:表冷器必須使用乾淨的水以防止管內結垢。
因此,建議安裝中間熱交換器(可以清洗的板交)
優點:
降低冷機容量
降低能耗(長期收益)
降低最大裝機功率和能耗成本(長期收益)
投入成本小(冷卻塔、板交、水泵) 同時由於冷機減小可以節省一點投資
變頻控制
傳統上,大多數紡織行業的冷凍水是開式的一次泵定流量系統
節能概念:
冷凍水有兩個循環並有一個中間水池
一次泵冷凍水定流量循環是從水池抽取冷凍水,通過冷機返回到水池。
二次泵冷凍水變流量循環是從水池抽取冷凍水,送到噴淋空調系統中。
這些冷凍水最後回到水池(可以通過重力或者水泵)
優點:
降低能耗和浪費
變頻二次泵僅抽取噴淋空調系統需要的水量。
冷機和它的一次泵系統(包括冷卻水系統),可以單獨開啟和關閉。
水蓄冷
大多數地區,採用三時段分時電價,考慮到電費問題,儘量讓冷機在兩個尖峰時間段可以停機。
水池的體積按照 蓄冷量可以滿足車間兩個小時的使用冷量而計算,為了使水池的體積儘可能的小,必須讓冷凍水有儘可能大的溫差。為了使系統有效的蓄冷和放冷,水池必須設計成冷熱兩個相連的水池。也可以考慮和消防水池合用。
優點是變頻二次泵僅抽取噴淋空調系統需要的水量。冷機和它的一次泵系統(包括冷卻水系統),可以單獨開啟和關閉。延長冷機使用壽命,蓄水池越大,那么冷機運行的時間降低,也降低了冷機頻繁的啟停。
制冷機
為了把冷凍站的能耗降低到最小,應該考慮以下措施
- 選擇高效節能的冷機
- 設計配備多種製冷量的冷機(為了適合部分負荷的情況)
- 選擇稍大的冷卻塔(以保證在室外空氣濕球溫度大於設計值時,冷卻塔可以足夠應付)
電制冷機
- 超過500冷噸,選擇離心式冷水機組
- 小容量,選擇螺旋式冷水機組
吸收式和電制冷機的對比
吸收式和電力式冷機的選擇不能僅從能耗的角度來開慮,應該兼顧年度能源成本。電力和蒸汽驅動的成本相差很大,每個項目都應該單獨評估。譬如有些客戶有自己的蒸汽鍋爐設備,有些客戶有多餘的蒸汽(如廢熱)有些客戶不得不使用蒸汽,有些客戶可以自己發電(自備電站)等等。