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设定值调整在烟草工业企业制冷空调系统节能中的应用 摘要 烟草工业企业的成本费用中，能源成本占较大的比例，暖通空调工程作为主 要用能技术之一，存在着一定的浪费。节本降耗，尤其是制冷空调系统的节能问 题，是烟草企业近两年来提倡并关注的一项措施。根据各烟草工业企业的管理力 度与新技术应用的不同，能源耗用成本中有着不同的节本降耗空间。 本论文介绍了烟草工业企业的制冷空调系统的特点，对国内外流行的节能空 调及节能技术作了简要的介绍及分析，根据烟草行业工业企业目前现状，提出在 不同季节、不同外界大气环境温湿度的运行工况下，对制冷机组冷冻水温度设定 值参数及空调机组温湿度设定参数进行合理的调整，从提高制冷机的c o p 值、减 少系统的无效能耗角度，分别从理论与实践两个方面对参数调整在节能运行中的 作用进行分析与探讨。 本论文研究的通过运行管理达到制冷空调系统节能运行的方法，是从一个全 新的角度，结合烟草行业工业企业的特点而撰写的，对于烟草工业企业节能实践 将大有裨益，并希望将节能工作提高到一个新的高度。 关键词：制冷空调节能设定值调整冷水温度 a p p l i c a t i o no f d e f i n i t ev a l u ea d j u s t m e n ti ne n e r g yc o n s e r v a t i o n o ft h et o b a c c oi n d u s t r i a le n t e r p r i s er e f r i g e r a t i o n a i r - c o n d i t i o n i n gs y s t e m a b s t r a c t i nt h ec o s to f t h et o b a c c oi n d u s t r i a le n t e r p r i s e ，t h ec o s to f e n e r g yt a k e sl a r g e rp r o p o r t i o n ，t h e p r o j e c to fh e a t i n g , v e n t i l a t i n ga n da i r - c o n d i t i o n i n gi sa so n eo f t h em a i nt e c h n o l o g yo fu s i n gt h e e n e r g y , t h e r ei sc e r t a i nw a s t e s a v et h ec o s ta n dl o w e rc o n s u m p t i o n ，e s p e c i a l l yr e f r i g e r a t et h e t h r i f te n e r g yq u e s t i o no ft h es 骖t e mo ft h ea i rc o n d i t i o n e r , i ti st h a tt o b a c c oe n t e r p r i s e sh a v e r e c o m m e n d e di nt h ep a s tt w oy e a r sa n dac o n c e r n e dm e a s u r e d i f f e r e n tf r o mn e wt e c h n i c a l a p p l i c a t i o na c c o r d i n gt ot h em a n a g e m e n te f f o r t so fe v e r yt o b a c c oi n d u s t r i a le n t e r p r i s e , t h e r ei s d i f f e r e n tt h r i f tt h a to r i g i n a l l yi o w e r sc o n s u m p t i o ni nt h es p a c ei nt h ee n e r g yc o n s u m e dc o s t + t h i st h e s i sh a si n t r o d u c e dt h ec h a r a c t e r i s t i co f t h er e f r i g e r a t i o na i rc o n d i t i o n e rs y s t e mo f t h e t o b a c c oi n d u s t r i a le n t e r p r i s e ，e n e r g y - c o n s e r v i n ga i rc o n d i t i o n e ra n dp o w e r - s a v i n gt e c h n o l o g yo f p r e v a i l i n gb o t ha th o m ea n da b r o a dc o r r e c t l yh a v ed o n e b r i e f i n t r o d u c t i o na n da n a l y s i s , a c c o r d i n g t ot h ec u r r e n ts i t u a t i o na tp r e s e n to fi n d u s t r i a le n t e r p r i s eo ft h et o b a c c ot r a d e ，p r o p o s ei t i n d i f f e r e n ts e a s o n s ，u n d e rt h eo p e r a t i o no p e r a t i n g j n o d eo ft h ew l r n lh u m i d i t yo fd i f f e r e n te m e m a i a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t , p a r a m e t e ra n da i r c o n d i t i o n e ra i r e r e ww m w t nh u m i d i t ye s t a b l i s h p a r a m e t e rg oo nr e a s o n a b l ea d j n s t m e n tt or e f r i g e r a t i o na i r c r e wf r o z e nw a t e rt e m p e r a t u r ep e r s o n w h oe s t a b l i s h d on o th a v eae f f i c i e n c ys o u r c et oc o n s u m et h ea n g l ef r o mi m p r o v i n gc o pv a l u eo f t h er e f r i g e r a t i o nm a c h i n e ，r e d u c i n gt h es y s t e m a t i co n e ，t h ef u n c t i o n 删u s t e dt ot h ep a r a m e t e ri n e n e r g y - c o n s e r v a t i o no p e r a t ef r o mt w or e s p e c t so ft h e o r ya n dp r a c t i c es e p a r a t e l y r l t i e so n a n a l y s i sa n dd i s c u s s i o n t h i st h e s i sr e a c ht h em e t h o do p e r a t e di ns y s t e m a t i ce n e r g y - c o n s e r v a t i o no f a i rc o n d i t i o n e ro f r e f r i g e r a t i o nt h r o u g ho p e r a t i o na n dm a n a g e m e n t ，c o m b i n et h ec h a r a c t e r i s t i c o ft h ei n d u s t r i a l e n t e r p r i s eo ft h et o b a c c ot r a d et ow r i t ef r o mab r a n d - n e wa n g l e 。a s t ot h et h i n gt h a tt h e e n e r g y - c o n s e r v a t i o no f i n d u s t r i a le n t e r p r i s eo f t o b a c c ow i l tb ep r a c t i s e do f g r e a ta d v a n t a g e l y , w i l l h o p et os a v et h ee n e r g ya n dw o r ka n db r i n gu pt oan e wh e i g h t k e y w o r d s ：r e f r i g e r a t i o na i r - c o n d i t i o n i n ge n e r g y c o n s e r v a t i o ns e tv a l u e a d j u s t m e n t s c o l dw a t e rt e m p e r a t u r e 插图清单 图1 1 空调系统控制框图8 图1 2空调自控系统空气处理流程图9 图2 1 热回收空调系统原理图流程图1 8 图2 2 户式冰蓄冷空调系统简图2 0 图2 3 烟草工业企业生产组织图2 2 图2 4 空调系统滤网自动喷吹系统图2 4 图3 1 芜湖卷烟厂空调制冷系统供冷特点分布饼图3 1 图3 2 供冷量与冷水温度关系图3 2 图3 3 供水流量与供冷量关系图3 3 图3 4 不同冷水量下运行调节曲线图3 4 图3 5 冷水温度对机组性能影响图3 5 图4 1 芜湖卷烟厂各空调温湿度设定值与实测值图( 2 0 0 6 6 2 ) 3 9 图4 2 a 芜湖卷烟厂贮丝房温湿度控制曲线图( 2 0 0 6 6 2 ) 3 9 图4 2 b 芜湖卷烟厂贮丝房温湿度控制曲线图( 2 0 0 6 6 2 ) 3 9 图4 3 空调系统双状态点温湿度控制模型图4 0 图4 4 调整空调温度设定值情况下供冷量与节能率变化图4 3 图4 3 调整空调湿度设定值情况下供冷量与节能率变化图4 4 表格清单 表1 12 0 0 0 年全球最大的独立卷烟制造蔼滋烟供给情况2 表l 。2 世界最大的2 0 个卷烟消费国卷潮消费萋及全球份额2 表1 3 芜湖卷烟厂制冷系统设备配置6 表1 4 芜濑卷熘厂空调系统怒霆6 表l ，5 芜潮卷潮厂2 0 0 5 年铡冷空调系统耗电眈铡i o 表2 1 户式冰鬻冷空调系统备阀门运行状态表2 1 表2 2 芜濑卷烟厂2 0 0 5 年产爨鼹耗表2 3 表2 , 2 户式冰蓠冷空调系统器阀门运行状态表2 3 表3 1 芜湖卷烟厂空调系统冷最需求时间频数3 0 表3 2 芜湖卷娲厂靠冷空调系统供冷量跑铡分时表3 l 表3 3 芜湖卷潮厂供冷量与冷水温度关系3 2 表3 4 不同冷水流量下的供冷蹙变化表3 3 表3 5 离心式制冷枫组变冷水蹬墨承滏测试褒3 5 表3 6 芜湖卷爝厂最终供水濑度表3 6 表4 1 芜湖卷烟厂温湿度控制技术标准3 7 表4 2 空调控露模型参数含义寝4 0 表4 3 不同季节空调温湿度调控重点4 1 表4 4 温度设定德调整的节能效果4 2 表4 5 瀑度设定禳谖整的繁熊效票4 3 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，文中不包含其他 人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金鲤至些盍堂或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名签字日期渺锌尹赫 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金8 巴王些盍生有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被 查阅和借阅。本人授权盒胆王、业太堂可以将学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编 学位论文。 f 保密的学位论文在解密后使用本授权书) 学位论文作者签名 铱r 签字日期乃嘭年7 月西幻 戈 导师签名：之 签字日期暑一眸尹厅) 而 夕 啦 每 致谢 研究生的学习阶段转眼问就要过去，在我学生生涯即将结束时，我要向那些 帮助过我的老师和同学表示深深的谢意。 在本论文完成之际，我谨向我的导师赵韩教授致以最真挚的感谢和敬意! 在 学习过程中，自始至终得到赵韩教授的大力帮助，在论文写作阶段，从课题的选 择、研究工作的开展、论文的撰写、修改以及定稿工作都是在赵韩教授的指导下 完成的，赵教授在工作之余，给予我无私的帮助，悉心指导，为此赵韩教授付出 了大量的心血。同时，赵教授渊博的知识，踏实的学者作风以及严谨的治学也深 深地感染了我，在此，我谨以个人的名义，向赵教授致以深深的敬意和诚挚的谢 意。 在此之外，也感谢给我们授课及指导的合肥工业大学机械学院全体老师，在 我们的学习过程中，他们给我们带来了极大的帮助和指导。同时，我课题的研究 得到芜湖卷烟厂同事的帮助，在他们的帮助之下，我的课题得以顺利完成，尤其 是易学庆工程师，在课题研究过程中，得到了他的大力帮助。 最后，我谨向曾经在我的学习中和将要在论文答辩中给予帮助的所有老师和 同学们表示深深的谢意。 第一章概述 烟草工业企业是资金密集型企业，产品生产成本较高。以芜湖卷烟厂为例， 2 0 0 5 年，芜湖卷烟厂产量为5 3 万箱，生产成本约为1 2 5 亿元人民币。其中油、 电、水能源耗用约为4 0 0 0 万元，根据芜湖卷烟厂2 0 0 5 年能耗统计，其中制冷 空调系统年用电约为5 0 0 万元，因空调加热、加热耗用蒸汽无流量计进行计量 统计，无法获取准确用量数字。根据经验值估算，全年空调耗用蒸汽约为5 0 0 0 余吨，耗油3 5 0 吨。可以说，制冷空调系统年耗能源价值约7 0 0 万元。占全厂 能耗约2 0 。 随着中国加入w t o ，国内烟草市场面对以下事实：( 1 ) 卷烟进口关税到2 0 0 3 年由加入时的6 5 降低到2 5 ，烟叶进口关税到2 0 0 4 年由加入时的4 0 降低到 1 0 ；( 2 ) 取消针对外烟销售的“特种烟草专卖零售许可证”，统一卷烟销售的 许可程序要求；( 3 ) 逐步取消卷烟、烟叶的进口配额和禁止随意性贸易限制；( 4 ) 以透明和可预见方式施行进口许可；( 5 ) 逐步放松服务及投资管制。中国烟草市 场将不可避免地遇到来自菲利普莫里斯公司、英美烟草公司、日本烟草公司、 帝国烟草公司等跨国烟草公司日趋激烈的竞争压力和挑战。在2 0 0 1 年，上述四 大跨国烟草公司共计销售卷烟2 3 5 0 0 亿支，占全球卷烟销售总量的4 3 5 ，而在 中国以外的国际卷烟市场上，其所占份额更是高达6 2 5 。事实表明，当前全球 烟草市场已形成了寡头垄断之势。由于几大跨国烟草公司不但在规模实力、品 牌影响、市场营销等方面具有比中国烟草企业领先的竞争优势，而且它们大都 已经做好了进军中国市场的准备。 从卷烟供给的企业结构来看，世界卷烟工业企业，同样表现出十分明显的 集中化趋势。如2 0 0 0 年，世界最大的三家独立烟草制造商菲利普莫里斯 公司、英美烟草公司和日本烟草公司的卷烟供给量分别为1 7 7 5 万箱、1 6 1 4 万箱 和8 9 2 万箱，合计占去了全球卷烟市场的3 9 5 。另外，德国的利是美烟草公司、 中国的玉溪红塔集团、美国的雷诺烟草公司，其年卷烟产量都接近或超过2 0 0 万箱，他们在区域性市场上占据着重要地位。由于这些大型烟草公司都十分强 调核心品牌的作用，结果使全球卷烟供给的品牌集中度很高。如2 0 0 0 年，菲利 普莫里斯公司生产的世界第一大卷烟品牌万宝路( m a r l b o r o ) 的市场销 量高达9 5 4 万箱，日本烟草公司的核心品牌柔和七星( m i l ds e v e n ) 的市 场销量也达到了2 3 6 万箱。另外，骆驼( c a m e l ) 、云丝顿( w i s t o n ) 、l & m 等国际 知名卷烟品牌的年产量也都超过了1 0 0 万箱。玉溪红塔集团生产的“红梅”牌 卷烟在2 0 0 0 年达到1 0 0 5 万箱，创造了中国单牌号卷烟年产量超过1 0 0 万箱的 新纪录。 表1 12 0 0 0 年全球最大的独立卷烟制造商卷烟供给情况 母公司卷烟供给量全球市占母公司所在 公司名称 市场分布情况 所在国( 万箱)场份额园市场份额 菲利普莫里斯公司 美国1 7 7 51 64 5 0 5 2 4 9 6 在美国，7 0 在全球1 8 0 多个国家 英美烟草公司英国1 6 1 41 4 9 4 8 1 在英国，9 9 在全球1 8 0 多个国家 日本烟草公司日本8 9 28 2 7 5 0 9 6 5 5 在日本，4 5 在亚洲、拉美等8 0 多个国家 利是美烟草公司 德国2 6 42 ，4 52 3 4 2 8 在德国，7 2 在欧洲、亚洲等1 0 0 多个国家 玉溪红塔集团 中国2 2 02 0 6 5 9 蛳在中国，1 在亚洲、大洋洲等少数国家 霍诺士烟草公司 美国1 9 31 8 2 2 9 1 0 0 在美国，悔外业务已出售给日本烟草公司 全球卷烟需求同样存在着较高的集中化程度。尽管全球几乎所有的国家和 地区都存在卷烟消费，但近8 0 9 6 的卷烟是被最大的2 0 个消费大国所消费的。尤 其是中国，每年的卷烟消费量基本都占到了全球总量的近三分之一，这对中国 烟草工业企业是一个有利因素。 表1 2 世界最大的2 0 个卷烟消费国卷烟消费量及全球份额 排序国家国内消费量占世界比重排序国家国内消费量占世界比重 1中国3 3 6 03 1 1 l l印度 1 8 8 l - 7 2美国8 6 07 9 1 2西班牙1 8 31 7 3日本6 4 96 0 1 3波兰1 8 01 7 4俄罗斯5 4 05 0 1 4 英国 1 6 81 6 5印尼4 4 24 1 1 5 乌克兰 1 6 61 5 6德国3 0 82 8 1 6法国1 6 51 5 7土尔其2 3 1 2 1 1 7 菲律宾 1 4 51 3 8韩国2 1 0 1 9 1 8 伊朗 1 1 01 0 9 6 9 巴西2 0 81 9 9 6 1 9越南 1 0 8 1 0 1 0意大利 2 0 i 1 9 2 0巴基斯担 1 0 4 1 o 世界总计 1 0 8 1 9 1 0 0 最大的2 0 个国家合计 8 5 4 2 7 9 0 ( 2 0 0 0 年数据；单位：万箱) 面对国内市场即将到来的国际化竞争，中国烟草既拥有一些较为有利的现 实基础，同时也存在着一些亟待解决的突出问题。从现实基础来看，主要体现 在以下几个方面：其一，中国烟草目前已拥有较为雄厚的经济实力和较为先进 的制造能力，能够为其参与国际竞争提供有力支撑；截止2 0 0 1 年末，全国烟草 行业的资产总额为4 0 1 7 9 亿元，所有者权益为1 8 3 1 5 亿元，平均资产负债率 5 6 7 。同时，由于中国烟草在过去多年实行了较大规模和较高起点的技术引进 和技术改造，行业整体的技术装备水平得到了很大的提高，部分重点企业的技 术装备目前已达到了国际先进水平。其二，从1 9 9 4 年开始，中国烟草开始进行 卷烟销售网络建设，经过八年艰苦努力，目前已在全国范围内形成了较为完整 且自成体系的销售网络，有效保障了中国烟草对国内市场维持较强的控制力和 较高的占有率。其三，中国烟草已建立了一套以卷烟工业为主的较为完整齐全 的产业体系，具备了较高的自我保障能力和自我发展能力。第四，在烤烟型卷 烟的研发和生产方面，中国烟草具有较为成熟的技术和经验，“中国型卷烟” 一直比较适合大多数国内消费者的口味。 不过，尽管中国烟草拥有上述一些现实基础和有利条件，然而，实际来看， 中国烟草现阶段客观上也存在着一些不适应国内市场国际化竞争的突出问题。 例如，目前中国卷烟工业企业仍有1 2 3 家，集中度低、布局分散、竞争无序等 问题还较为突出；烟草市场的地区封锁和分割现象还严重存在，那些以外地市 场为主要依托的大企业和大品牌难以持续扩张，部分优势企业和名牌产品近年 来出现了较为明显的“强者趋弱”现象等。 面对新形势，中国烟草如何才能更好地巩固现有基础，发挥比较优势，扬 长避短、趋利避害，从而更好地为国民经济多做贡献，这是必须进行深入思考 的大问题。相对于国际烟草生产巨头，国内烟草工业企业最大的劣势在于产量 小、品牌小，单品牌产量远远小于国际三大烟草公司，从而在产品质量的稳定 性保证、卷烟生产成本、销售成本等各方面处于劣势：面临着国外烟草巨头即 将侵入的压力，随着烟草市场的逐渐放开，国内烟草市场竞争日趋激烈，为了 提高企业的生存能力，在竞争中求得一席之地，国内大部分的烟草生产企业采 取了必要的应对措施，1 ：走联合重组的道路，以联合的力量形成对抗：2 ：做 大、做强、做精品牌，抢占市场份额；3 ：节本降耗，提高产品的内在竞争力。 烟草工业企业的节本降耗工作主要体现在以下几个方面降低生产成本， 包括原料、辅材、能耗、人工工资节约管理成本降低销售成本降低库存、 运输成本。针对以上四个方面，我国烟草工业企业在近年来采取大力开展技术 创新，结构调整，通过精细化管理来优化合理组织生产，通过兼并重组降低各 企业在销售市场的无序竞争，减少销售的重复投资，以集团为单位，组织大物 流系统降低原辅材料的采购、贮运成本。取得了一定的成果，作为生产能耗成 本，也成为烟草工业企业关注的一个重点，如何合理的节能降耗，在保证产品 产质量的前提下最大限度地减少能耗成本是烟草工业企业日渐关注的一个重要 课题。 1 1 中央空调技术的应用及发展 九十年代经济体制改革的深入，对外开放的进一步扩大，各地大量兴建各 类建筑，在我国出现了空调应用前所未有的大热潮。中央空调应用有了迅速的 发展。电力尖峰供应能力与空调用电需要的严重不平衡，需求侧管理要领引入 中国，电力部开始考虑鼓励发展蓄冷空调。电力矛盾和c f c s 替代问题又推动了 直燃式溴化锂吸收式冷水机应用的迅速发展。长江流域地区冬冷夏热的气候特 点和建设限制，使风冷冷热水机组受到青睐。现代办公大楼中的空气品质问题 受到关注。这些可以说明近几年来我国空调技术应用和发展的主要背景和特征， 即由应用带动技术向前发展。中央空调发展方向主要有七个方面： ( 1 ) 、应用向更广的方面扩展旅游宾馆建设带动起来的风机盘管加新风的水 一空气空调系统超出了应用范围，在我国各类建筑中均获得应用。风机盘管作 为末端装置为适应不同场合，其型式、规格上也有许多发展，在推动以风机盘 管为末端的这种空调方式的应用，在实践中不断改进和完善。在新建的现代办 公大楼中，变风量末端装置的应用受到青睐。 ( 2 ) 、关于空调冷热源选择，各国经验表明，天然气是重点，而作为其应用 前的一种过渡，就是使用液化石油气和柴油。在电力供应紧张的地方，空调系 统冷热源选择直燃式吸收机获得了迅速的发展。从总体上看，在我国作为空调 冷源，依然是以电力为主。在用电力的冷热源中，适应长江流域气候特点和建 设限制的，可以放在屋顶上的冷热源一体的风冷冷热水机组显示出强大的生命 力，几年来应用有了很大发展。 ( 3 ) 、节能节约能源是我国的基本国策，但由于能源价格改革还未完全与社 会主义市场经济体制需要相适应，因此推动节能还是停留在主要靠行政手段上， 特别是空调系统节能的推动，难度更大。我国不少空调专业技术人员一直在钻 研空调节能方面与产品，例如同济大学和哈建大在研究开发蒸发冷却、热回收 技术与产品，来推动空调节能应用发展。 ( 4 ) 、关于蓄冷空调电力尖峰调控是个老问题，从电力部门来说，鼓励用户 少用尖峰电力，多用谷电，实行分时计电按不同电价付费等。当空调特别是中 央空调大量应用，使得空调用电力在一个城市的电力尖峰构成中成为一个重要 组成部分时，作为一项政策，大力推动蓄冷空调成为可能，即夏季利用夜间谷 电制冰蓄冷，供白天尖峰负荷时用。我国有几个试点工程( 如深圳中电大厦、 北京日报社等) 。中国节能协会批准成立蓄冷空调研究中心，将电力部门和建筑 空调部门的领导与专家结合起来，致力于推动我国蓄冷空调事业健康发展，为 转移电力峰负荷做出贡献。在学术研究上，清华大学对于冰盘管、冰球的结冰、 融冰过程进行了数值模拟和实验研究，以为更好理解这个过程，达到控制这个 过程提供科学依据。在应用上目前的共识是部分蓄冰对用户更有价值( 即移峰 量与经济合理性相结合) ，大体为4 0 左右。 ( 5 ) 、关于热泵应用热泵是一个范围很宽的技术，本意是用于利用未利用的 低位热源的热能提升作为具有较高温位的热源的场合。这里只是作为建筑空调 的冷热源来看待的热泵应用。在我国长江流域地区，冬季冷，相对湿度高，夏 季热，相对湿度极高，还有梅雨季等等，除了夏季需要空调( 指降温除湿) ，冬 季要供暖，过渡季要降湿。是考虑分别设置冷、热源，还是一体化结合，风冷 冷水机组结合的风冷冷热水机组，可以放在屋顶，不用屋内机组。这个机组推 出后，受到长江流域中央空调用户的欢迎，正在发展中。除了风冷冷热水机组 外，在屋顶空调机组方面也搞结合，使之冬送热风，夏送冷风，在我国，这作 为一个新机种正在开拓前进。另一种正在我国开拓热泵应用的是“水源热泵空 调机”。 ( 6 ) 、关于控制系统认为从空调系统常年变负荷运行的特点考虑，真正实现 节能，必须用自控系统，因此除了单元机自带控制器且不断更新技术内涵外， 中央空调系统及相应空调设备带自控的也在普及中。变频调速，模糊控制的应 用都在发展。 ( 7 ) 、关于室内空气品质我国习惯了重视室内温度，我国清华大学、湖南大 学等运用计算流体动力学( c f d ) 技术研究通风换气的有效性。上海城建学院从 八十年代后期致力改善室内空气品质方面研究工作，目前已有成果推出。 随着空调各项应用技术研究的深入，中央空调的发展方向主要在于环保、 节能、智能控制技术、末端送风技术及控制环境的舒适性方向进行发展， 1 2 烟草工业企业制冷空调特点 、 1 2 1 生产环境的工艺要求 在烟草工业企业，中央空调更为广泛，其主要用途有分为三种( 1 ) ：通风作 用，主要应用于制丝车间、香料厨房及片烟仓库等需要换气通风的工况区域； ( 2 ) ：空气调节作用，主要应用于掺兑、烟丝贮存、储丝、卷包车间、嘴棒成型、 辅料备料、辅料高架等对环境温度、相对湿度要求较高的工况区域。( 3 ) 其他环 境如检验室及中央控室，对环境温湿度要求较高的工作区域，设立单独的恒温 恒湿机；办公区域以及餐厅、活动室等区域，单独设立风冷热泵机组进行供冷 供热，以确保人员工作环境的舒适度。 起通风作用的空调，空调设置的主要作用是由于车间内散热量大，根据工 艺要求进行通风换气，以消除余热及有害气体，换气次数每小时8 次，并设置 岗位送风，对岗位操作工的工作环境进行改善。在特殊环境如片烟仓库，空调 的另一个主要作用是除湿，以保证片烟库内片烟包的湿度控制，避免片烟包过 湿而发生霉变。起空气调节作用的空调机组，要求温湿度控制在一定的范围之 内( 温度标差范围为3 ；湿度标差范围为5 ) ，并且在不同季节有不同的 温湿度标准。以保证烟丝贮存场所各类烟丝弹性和水份，提高烟丝的填充率、 整丝率，避免在卷制过程中出现空头现象；合适的辅料仓库的工艺温湿度，保 证了辅料的平整度和柔韧性，确保了纸张的张力；在卷包车间，环境参数要求 对卷制过程有不同程度，合理的环境温湿度可以避免卷烟机在卷制过程出现透 明纸褶皱、盒皮夹张、条盒松软故障，可以控制辅料浪费，保证设备的正常运 转以及产品的质量要求。 1 2 2 系统设备 随着烟草系统十五技术改造工作完成，制冷空调的冷源选择采取温度t - - - - 7 1 2 ( 2 的冷水，由冷冻站制冷机供给。一次热媒为蒸汽，由锅炉房供给；冬季 空调热水通过板式换热机组供给，热水温度为t = 6 0 5 0 。 烟草工业企业法制冷系统绝大部分采用是电制冷，一般采用离心式机组， 离心式制冷机组的工作原理是：来自蒸发器的制冷剂蒸汽流入压缩机，经旋转 叶轮加压升温后排入冷凝器。由冷却水吸收制冷剂蒸汽的热量，使之冷却、冷 凝。冷却水由冷却塔提供。冷凝后的制冷荆液体从冷凝器流入流量控制室，由 里面的节流装置来控制蒸发器的制冷剂供液量，这样就完成了整个制冷循环。 运行是载冷剂( 冷媒水) 经过蒸发器，蒸发器内的制冷剂蒸发吸热。随后载冷 剂( 冷媒水) 被泵送到空调末端在翅化的盘管中流动带走空气的热量。载冷剂 ( 冷冻水) 吸热后温度升高，然后返回冷水机组，形成了闭式冷冻水循环；空 调系统一般采用卧式空调机组，并采取自动控制模式，由人工手动设定温湿度 基值，自控系统将根据室外气象参数和车间温湿度参数精度要求自动设置空调 箱运行模式和自动调节各执行机构，无须人工干预。蒸汽由燃油锅炉产生，在 烟草工业企业十五技术期间，出于环保要求，燃煤锅炉不予审批，烟草工业企 业现行锅炉基本是燃油或燃气锅炉。 夏秋两季，制冷空调全部投入运行时，是消耗电能的主要设备，其日耗电 约占全厂耗电的三分之一以上，以芜湖卷烟厂为例，芜湖卷烟厂十五技术改造 设计生产能力为年产6 0 万箱，使用4 台约克制冷机、1 7 台卧式组装空调机组， ( 不含生活、办公环境制冷空调) ，制冷、空调机组总装机容量为：3 4 1 5 5 k w ， 具体配置如表1 3 、1 4 。 表1 3 芜湖卷烟厂制冷系统设备配置表 序号设备名称数量 设备参数 额定制冷量2 2 4 7 k w ，额定输入功率 约克y k f b e b h 5 5 c p e 水冷离心式机组i 、3 、4 # 为394k w ，2 # 4 l4 卜4 # ，2 # 配置了变频v s d 控制柜 0 6k w ，满载电流685a ，供 水温度7 一i2 。 2 加热器 4 总功率66k w 3 国产冷却水塔 45 0 0t h 4冷却风机 l2 总功率90k w 5 循环泵 2 总功率11k w 6冻冻水泵 4 总功率30 0k w 7 冷却水泵 4 总功率22 0k w 表1 4 芜湖卷烟厂空调系统配置表 风量冷量热量加湿量生产厂家 机组编号机组型号 ( c m h ) ( k w ) k w ) ( k g m ) j 1 1 a a h m 6 0 8 s6 0 0 0 08 7 77 7 83 5 0 北京康孚 j 1 2 a a h m l 0 0 8 d1 0 0 0 0 01 3 0 36 0 0 北京康孚 k i - 1a a h m 8 0 4 s 8 0 0 0 05 3 04 0 82 8 0 北京康孚 k 1 - 2 a a h m l 0 0 4 d1 0 0 0 0 06 7 8 55 7 6 3 0 0 北京康孚 k 2 - 1 a a h m l 6 0 4 d1 2 8 0 0 0 ( 回)1 1 5 07 8 5 47 5 0 北京康孚 6 1 6 0 0 0 0 ( 送) 1 2 8 0 0 0 ( 回) k 2 2 a a h m 】6 0 4 d 】1 5 07 8 5 47 5 0 北京康孚 1 6 0 0 0 0 ( 送) 1 1 2 0 0 0 ( 回) k 2 3 a a h m l 4 0 4 d8 8 97 2 06 7 0北京康孚 1 4 0 0 0 0 ( 送1 i1 2 0 0 0 ( 回) k 2 4 a a h m l 4 0 4 d8 8 97 2 06 7 0北京康孚 1 4 0 0 0 0 ( 送1 1 0 0 0 0 0 ( 回) k 2 5 a a h m l 2 0 - 4 d7 0 0 6 2 l4 2 0 北京康孚 1 2 0 0 0 0 ( 送) 1 0 0 0 0 0 ( 回) k 2 6 a a h m l 2 0 - 4 d7 0 06 2 l4 2 0 北京康孚 1 2 0 0 0 0 ( 送) k 2 7a a h m 4 0 4 s 4 0 0 0 0 2 5 5 6 2 5 71 2 0 北京康孚 k 2 8 a a h m 4 0 - 4 s4 0 0 0 02 5 5 62 6 01 8 0 北京康孚 8 0 0 0 0 ( 回) k 2 9 a a h m l 0 0 4 d6 3 1 25 7 64 6 0 北京康孚 1 0 0 0 0 0 ( 送) k 2 1 0 a a h m 4 0 - 4 s4 0 0 0 02 5 5 62 5 71 2 0北京康孚 k 2 - 1 1 a a h m 6 0 - 4 s6 0 0 0 0 3 8 6 4 3 6 4 52 0 0 北京康孚 3 2 5 6 4 0 3 9 0 7 7 0 c 0 2 贮丝 k k a 6 56 5 0 0 0南通昆仑 4 1 2 8 6 54 9 5 4 4 0 c 0 2 岗位 3 2 5 6 4 0 3 9 0 7 7 0 送风 k k a 6 56 5 0 0 0 南通昆仑 4 1 2 8 6 54 9 5 4 4 0 1 2 3 空调的控制方式 卷烟厂各车间的生产工艺对温湿度环境提出了严格的精度要求，空调系统 为满足车间全年的温湿度精度指标，配备了众多的热湿处理手段，表冷器( 降 温降湿) 、加热器( 升温) 、加湿器、新风回风排风阀、风机变频等。可以有 很多种控制策略，选择不同的手段来达到温湿度指标，而控制策略的优劣就在 于是否能对这些处理手段进行有机结合，让车间内空气在全年各种气候条件都 能沿着一条最节能的路径达到温湿度要求。 空调的调节对象是受控区域的工艺温湿度，现行的空调控制方式是：当调 节对象受外界干扰( 房间的热湿负荷变化) 时传感器检测数值传入控制器与设 定值进行比较运算，发出控制指令控制执行机构调节水、汽阀及风阀开度，调 节送风参数，达到控制房间温湿度稳定的目的。 控制框图如图1 1 ： 图1 1 ：空调系统控制框图 空气的条件对于温湿度控制目标来说一般分成几种情况：一、低温低湿； 二、低温高湿；三、符合控制目标要求；四、高温低湿：五、高温高湿。 对温湿控制方式基本分为两种：一、采用相对湿度控制，由于对空气的处 理是以温度以及湿度两个指标来衡量，相对湿度是温度与绝对含湿量的复合函 数。在相同的绝对湿度下，温度的变化将导致相对湿度的波动。在控制方面， 温度与相对湿度是两个单闭环，其两者间在回路间不存在数据交换以及函数关 系。温度波动将导致相对湿度偏离控制目标值，由此可见，这两个控制回路都 必须处于不断调节状态才可以满足控制要求，在满足精度的情况下，调节空气 状态耗能较大。二、采用绝对湿度控制，即露点控制方式：当我们知道了控制 目标的温度以及相对湿度后，我们就可以得知控制目标的露点温度，这个湿度 指标与温度以及相对湿度没有关联。对于这种控制方式来说，在没有引入湿度 强干扰源的情况下，我们主要的控制目标就是温度的准确性，只要温度准确， 其相对湿度自然就是准确的，而温度的控制是极其成熟的。 对于烟草工业企业受控区域的室内参数要求，空调自控系统一般采用典型 的反馈+ 分程+ 选择的控制规律。其中反馈是通过典型的p i d 调节来实现的。 分程调节通过在反馈调节的输出基础上进行分程调节，避免造成影响同一 个控制参数的两个被控对象同时动作。如对温度控制回路的输出进行分程，分 别控制加热阀、表冷阀。对湿度控制回路的输出进行分程，分别控制加湿阀、 表冷阀。 对于空调冷媒水泵、冷冻水泵、冷却塔风机的控制，由于没有先进的技术 手段支持，基本上都采用传统的定流量控制方式，即空调冷冻水流量、冷却水 流量和冷却风风量都是恒定的。也就是说，只要起动空调主机，冷冻水泵、冷 却水泵、冷却塔风机、末端风机都在5 0 h z 工频状态下运行。 定流量控制方式的特征是系统的循环水量保持定值不变，当负荷变化时， 通过改变供水或回水温度来匹配。 根据空调机组对环境温湿度的控制原理，自控系统按照温湿度及最小新风 量要求设定双状态点系统，分为若干个工作工况。 1 2 4 空调机组参数设置范围及空气的处理过程 对于主要起空气调节作用的空调，夏季受控区域的参数要求为：t n = 2 7 2 ；巾n = 6 0 _ 5 ，冬季t n = 2 2 2 。c ；巾n = 6 0 5 ，根据受控区域及不同企业的 工艺技术要求，空调受控区域室内参数有小范围的调整，烟草工业企业根据空 调控制区域性质不同为其划分为了三个等级，一：严格控制区域，包括贮丝房、 卷包车间、掺配区及各等烟丝存放区域；二：控制区域，包括辅料仓库、嘴棒 生产、封箱等；三：通风及送风区域：包括制丝车间、c02 线生产区域等对 温湿度要求较低的生产区域。各区域的划分，不同的烟草工业企业因其生产线 结构设置不同而不同，对一类区域，各烟草工业企业的技术中心根据其加工工 艺、建筑围护结构、厂房条件及大气环境条件不同，按照生产工艺技术标准及 最佳的室内环境要求反复进行试验，得出一个适合本企业的温湿度要求，作为 技术标准，形成标准化的管理规定，对二类区域，按照工艺规范形成技术标准： 对三类区域，主要以温度控制为主，对环境的要求以舒适度作为标准。 烟草工业企业空调的主要功能段设置为：回风机段、排风段、新回风混合 过滤段、表冷段、中间段、加热段、加湿段、送风机段。空气处理过程如图1 2 所示 图1 2 空调自控系统空气处理流程图 夏季：新风、回风新回风混合过滤表冷送风 冬季：新风、回风新回风混合过滤加热加湿送 风 对空气的处理过程，本着节能的目的，以最大量使用新风为控制基础。根 据环境温湿度及大气温湿度的变化调整新风阀、表冷阀、加热阀、加湿阀使受 控区域各检测点的平均温湿度达到设定的温湿度值。 1 3 节能降耗的必要性和可行性 9 1 3 1 节能降耗的必要性 在烟草工业企业，制冷空调所占能耗比例较大，空调系统为保证被控区域 的温湿度要求，消耗大量的电能和锅炉燃料。以芜湖卷烟厂为例。 芜湖卷烟厂使用4 台约克制冷机，单台装机容量为4 2 2 5 k w ，制冷系统的供 回水泵及冷却塔风机容量为6 2 1 k w ；按照区域划分，共配置十七台卧式空调机组， 装机容量为1 2 0 2 5 k w 。2 0 0 5 年芜湖卷烟厂耗电量及制冷空调耗电比例表其中制 冷空调耗电情况如表1 5 。 表1 5 芜湖卷烟厂2 0 0 5 年制冷空调系统耗电比例表 制冷系统空调系统 总耗电制冷空调耗电比 月份 耗电量耗电量 例 ( 千瓦时) 比例比例 ( 千瓦耐)( 千瓦时) 13 1 8 2 4 5 02 8 7 80 0 9 7 6 0 2 4 62 3 8 9 2 3 9 8 9 6 22 1 1 9 5 5 03 3 9 0 0 1 6 5 i 2 6 9 82 4 1 9 2 4 3 5 31 8 0 7 5 5 09 6 0 i0 5 3 4 6 2 1 9 12 5 5 7 2 6 1 0 42 3 1 7 8 0 02 3 6 7 0 61 0 2 1 5 8 9 2 9 42 5 4 2 3 5 6 4 51 9 5 7 5 0 03 3 2 8 7 21 7 0 0 4 5 2 1 5 i 2 3 1 0 4 0 1 0 62 7 9 9 8 0 08 8 0 8 1 83 1 4 6 5 2 4 8 0 11 8 7 4 5 0 2 0 73 1 9 7 2 5 01 2 4 7 4 6 33 9 0 2 5 5 2 0 6 91 7 2 7 5 6 2 8 82 9 8 6 6 5 01 1 1 1 9 4 23 7 2 3 5 3 4 2 0 51 7 8 9 5 5 1 2 93 3 1 6 3 0 0 1 0 1 7 3 5 13 0 6 8 6 3 2 3 1 5 1 9 0 7 4 9 7 4 l o2 4 4 6 2 5 03 9 7 1 6 81 6 2 4 5 3 0 3 5 52 1 6 8 3 7 9 2 1 l2 1 2 6 5 0 01 8 2 7 9 18 6 0 5 6 5 4 8 8 2 6 5 9 3 5 1 9 1 22 7 0 6 1 5 04 5 9 8o 1 7 7 4 9