姚廣曉 張 浩

上海大眾祥源動力供應(yīng)有限公司 南京祥源動力供應(yīng)有限公司

1 改造前的現(xiàn)狀及分析

板交改造前油漆車間在冬季階段（大約從12月至次年3月）需要供應(yīng)7℃～12℃左右的工藝?yán)鋬鏊?根據(jù)車間計劃產(chǎn)量的波動，每月消耗的冷量值大約在1 400GJ～1 800GJ之間,工作日為26天左右,每天的用量大約在50GJ～70GJ之間,冷凍站房通過2臺型號為RCU180AHZ1-N的日立風(fēng)冷機(jī)組，額定制冷量為（537×2）1074kW，由水泵加壓送至車間經(jīng)過熱交換進(jìn)行工藝換熱后變成溫度較高的冷凍水,回水溫度大約在12℃～16℃之間，經(jīng)過冷凍機(jī)進(jìn)行制冷處理,冷凍水降至7℃～12℃，如此循環(huán)供車間使用。

這種運(yùn)行模式有很大的弊端，在開啟日立風(fēng)冷機(jī)組進(jìn)行制冷時，由于末端負(fù)載的變化，會使機(jī)組長時間處于出工不出力階段，加上風(fēng)冷日立機(jī)組本身的耗電量很高，造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。

表1 南京地區(qū)月度平均溫度變化

2 改造設(shè)想

在冬季時間段（大約從12月到次年3月）環(huán)境溫度較低，參見南京地區(qū)平均溫度變化表1，最低的環(huán)境平均溫度在3℃左右，最高環(huán)境平均溫度在10℃左右，有充分的環(huán)境冷源可以得到利用?，F(xiàn)有動力站房頂有3套冷卻塔，在夏季時段供水冷制冷機(jī)組使用，在冬季時段制冷機(jī)組停用，冷卻塔處于閑置狀態(tài)。在每年的12月到次年的3月，可以開啟冷卻塔，通過循環(huán)水泵開啟冷卻水系統(tǒng)循環(huán)，與外界的低溫空氣進(jìn)行換熱，其冷卻后的水溫將低于環(huán)境溫度約5℃左右，將該低溫冷卻水通過板式熱交換器，與從車間返回的較高溫度的冷凍水進(jìn)行換熱，使溫度較高的冷凍水降溫，如此循環(huán)達(dá)到提供車間工藝使用要求的冷凍水。結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際條件，歸納以下幾個優(yōu)點(diǎn)：

（1）南京地區(qū)的冬季，環(huán)境溫度較低，提供了取之不竭的冷源。

（2）現(xiàn)場冷凍機(jī)用的冷卻塔在冬季時處于閑置狀態(tài)，能實(shí)現(xiàn)吸收環(huán)境冷量的能力，減少了投資費(fèi)用，縮短了項(xiàng)目投資回收周期。

（3）現(xiàn)場冷凍水管道與冷卻塔管道距離較近，根據(jù)現(xiàn)有情況制定改造方案，改造工作量小，施工難度不大。

（4）冷凍機(jī)基本上可以不開機(jī)，僅增加了一套冷卻風(fēng)機(jī)與一臺循環(huán)水泵，大大減少了電量的使用，該項(xiàng)目節(jié)能環(huán)保效果明顯。

（5）減少了冷凍機(jī)組的開機(jī)時間，不僅可以延長機(jī)組的壽命，同時也減少了冷凍機(jī)的維保費(fèi)用。

（6）減少了冷凍機(jī)組的開機(jī)時間，減少了因冷凍機(jī)組故障造成生產(chǎn)事故，提高了持續(xù)供冷的穩(wěn)定性。

3 板式熱交換器的選型

根據(jù)車間的實(shí)際情況，選擇使用國產(chǎn)板式熱交換器，型號為HU650-MQ-171,板材選用316L，一次側(cè)水溫在7℃～12℃,二次側(cè)水溫為12℃～16℃左右，功率為1 400kW,熱交換法蘭口徑為DN150。

4 改造前后的運(yùn)行狀況及理論和實(shí)際數(shù)據(jù)分析

改造前，在冬季時間段（大約從每年12月到次年3月），動力站房通過開啟2臺日立風(fēng)冷機(jī)組和所對應(yīng)的2臺冷凍水泵，從而將車間的12℃～16℃的工藝回水經(jīng)過風(fēng)冷機(jī)組降溫后，再由冷凍泵將7℃～12℃冷凍水供應(yīng)給車間工藝使用，共開啟4臺耗電設(shè)備。

表2 理論經(jīng)濟(jì)分析表

系統(tǒng)改造后，需要開啟冷卻塔的循環(huán)水泵1臺、冷卻塔冷卻風(fēng)機(jī)1組，2臺冷凍水泵，總計4臺耗能設(shè)備，兩種運(yùn)行模式耗電量對比見表2。較低溫的冷卻水經(jīng)過冷卻塔降溫后，通過板式熱交換器，將由車間工藝系統(tǒng)出來的較高溫的冷凍水溫度降低，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)提供較低溫冷凍水的目的。表2為理論估算的經(jīng)濟(jì)分析表。

表3為實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析（注：表中數(shù)據(jù)來自二級計量系統(tǒng)，均為實(shí)際測量的電量和冷量值）。

表3 實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析表

從兩個經(jīng)濟(jì)性分析表中可以看出當(dāng)時的理論估算和實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù)基本上一致（實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)與車間的產(chǎn)量計劃，生產(chǎn)作息制度，環(huán)境溫度和濕度等天氣情況有直接關(guān)系），基本達(dá)到了我們預(yù)期的目的，節(jié)能效果明顯。

5 項(xiàng)目推廣價值和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

該制冷系統(tǒng)的改造項(xiàng)目從立項(xiàng)論證到項(xiàng)目完工經(jīng)歷了約半年時間，經(jīng)過幾年冬季的使用，系統(tǒng)穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，達(dá)到了改造的預(yù)期目的，在類似的工況條件下可以推廣使用，現(xiàn)場改造圖片和監(jiān)控數(shù)據(jù)見圖1a和圖1b。

圖1 （a）

圖1 （b）

從表3計量實(shí)測數(shù)據(jù)可以看出在每年的12月和1月效果最為明顯，由于3月份環(huán)境溫度回升，在個別高溫時段用板交制冷達(dá)不到工藝使用要求，需要冷凍機(jī)與板交換熱交替使用，節(jié)能效果稍差。根據(jù)近幾年的使用經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)環(huán)境平均溫度低于10℃即可以使用改造后的冷卻塔制冷系統(tǒng)，每年大約可以使用4個月時間。從實(shí)測數(shù)據(jù)中可以看出只需適合一定的條件，比如每年有一定的時間在環(huán)境溫度低于10℃的前提下，冬季有閑置的冷卻塔和循環(huán)水泵的場合均可以使用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能環(huán)保明顯。在倡導(dǎo)實(shí)現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的當(dāng)今社會，該改造項(xiàng)目具有推廣價值和借鑒意義。