煙草企業(yè)工藝空調(diào)高壓微霧加濕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

萬(wàn)少超 徐傳彩

（山東中煙工業(yè)有限公司濟(jì)南卷煙廠 能源動(dòng)力處，山東 濟(jì)南250000）

1 存在的問(wèn)題和原因分析

生產(chǎn)工藝空調(diào)是指使室內(nèi)空氣溫度、濕度、氣流速度、潔凈度等參數(shù)控制在一定范圍內(nèi),以滿足生產(chǎn)工藝要求的設(shè)備。工藝空調(diào)系統(tǒng)可分為一般降溫性空調(diào)、恒溫恒濕空調(diào)和凈化空調(diào)等：(1)降溫空調(diào)：降溫性空調(diào)對(duì)溫、濕度的要求是夏季人工操作時(shí)，不因工人汗水使產(chǎn)品受潮或被污染。因此，一般只規(guī)定溫度或濕度的上限，生產(chǎn)工藝對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的控制精度要求不高。如電子工業(yè)的某些車(chē)間，規(guī)定夏季室溫不大于28℃，相對(duì)濕度不大于60%即可；(2)恒溫恒濕空調(diào)。恒溫恒濕空調(diào)室內(nèi)空氣的溫、濕度基數(shù)和精度有嚴(yán)格要求，如某些計(jì)量室，室溫要求全年保持20±0.1℃，相對(duì)濕度保持50±5%。也有的工藝過(guò)程僅對(duì)溫度或相對(duì)濕度中的一項(xiàng)有嚴(yán)格要求，如紡織工業(yè)某些工藝對(duì)相對(duì)濕度要求嚴(yán)格，而空氣溫度則以勞動(dòng)保護(hù)為主；(3)凈化空調(diào)。凈化空調(diào)不僅對(duì)空氣溫、濕度提出一定要求，而且對(duì)空氣中所含塵粒的大小和數(shù)量有嚴(yán)格要求。

煙草生產(chǎn)企業(yè)工藝性空調(diào)加濕系統(tǒng)常見(jiàn)的有濕膜加濕、離心加濕、氣水混合加濕、電加濕、超聲波加濕等。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)煙草企業(yè)生產(chǎn)車(chē)間存在污染程度高，粉塵多的問(wèn)題，影響工作人員的身體健康。尤其是煙草車(chē)間設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行需要穩(wěn)定的溫度與濕度，因此工藝性空調(diào)在煙草企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用。工藝環(huán)境溫、濕度要求一般分為兩類：一是葉片儲(chǔ)存區(qū)域，要求高溫高濕環(huán)境，一般溫度要求32±2℃，相對(duì)濕度要求不低于70%；二是卷煙、摻兌、儲(chǔ)絲、輔料倉(cāng)儲(chǔ)等區(qū)域，要求溫度26±2℃，相對(duì)濕度60%，用于煙支和材料水分平衡，具體溫、濕度要求會(huì)根據(jù)工藝要求進(jìn)行微調(diào)。

傳統(tǒng)的工藝性空調(diào)存在噪音大、空調(diào)濕度集中以及清潔度復(fù)雜的問(wèn)題，例如傳統(tǒng)的工藝性空調(diào)所產(chǎn)生的水霧過(guò)度集中在某區(qū)域，造成設(shè)備性能下降。高壓微霧加濕器系統(tǒng)為等焓加濕，加濕的原理是利用高壓泵將水經(jīng)輸送管線由噴頭將其霧化，產(chǎn)生微霧顆粒，使其能夠迅速?gòu)目諝庵形諢崃客瓿蓺饣U(kuò)散，通過(guò)變頻調(diào)速及遠(yuǎn)程控制，達(dá)到穩(wěn)定加濕和及時(shí)調(diào)控的目的。因此，研究工藝性空調(diào)高壓微霧加濕系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

動(dòng)力車(chē)間作為能源供應(yīng)部門(mén)，一直秉承“安全、供給、節(jié)能、環(huán)?！惫ぷ髦骶€，著力提高服務(wù)質(zhì)量，以滿足生產(chǎn)需要。因此，在保障生產(chǎn)區(qū)域溫濕度穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是車(chē)間工作的重點(diǎn)。為保證煙絲質(zhì)量的穩(wěn)定性，一方面需要加強(qiáng)開(kāi)關(guān)門(mén)管理，盡量減小室外環(huán)境的影響；另一方面，需要進(jìn)一步提高摻配區(qū)空調(diào)的加濕能力, 提高摻配區(qū)工藝環(huán)境的濕度穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。本課題主要圍繞工藝空調(diào)的加濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)，以滿足摻配區(qū)過(guò)渡季節(jié)的加濕需求，降低空調(diào)運(yùn)行能耗，同時(shí)對(duì)區(qū)域空調(diào)的加濕系統(tǒng)改造具有重要意義。

研究目的是優(yōu)化設(shè)計(jì)摻配區(qū)生產(chǎn)工況條件和空調(diào)系統(tǒng)加濕方式高效節(jié)能的技術(shù)升級(jí)改造；架構(gòu)本地/遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，將現(xiàn)有的空調(diào)集控系統(tǒng)，通過(guò)本地控制信號(hào)鏈接至空調(diào)集控系統(tǒng)中，在中控室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

目前國(guó)內(nèi)常用的加濕裝置有：離心式加濕器、二流體加濕裝置以及電加熱加濕裝置等多種形式，其中離心式加濕機(jī)作為第一代產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，離心式加濕機(jī)是利用葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，把流過(guò)的水甩入空氣中細(xì)化而達(dá)到加濕的。二流體加濕裝置是通過(guò)把高壓空氣將水破碎而加濕。這兩種加濕裝置加濕量大，但設(shè)備較大、噪音較大以及能耗高，使其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。電熱式加濕器是用發(fā)熱體將水加熱至沸點(diǎn)，產(chǎn)生水蒸氣并釋放到空氣中進(jìn)行加濕，是技術(shù)最簡(jiǎn)單的加濕方式，價(jià)格便宜，但耗電量大。高壓微霧加濕與其他方式相比，它具有無(wú)噪音、耗能低、設(shè)備體積小、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，能方便地對(duì)濕度進(jìn)行更精準(zhǔn)、迅速的控制。目前高壓微霧加濕器在國(guó)內(nèi)尚屬新研制的產(chǎn)品，工程實(shí)踐和使用經(jīng)驗(yàn)還較少，有待于進(jìn)一步提高和發(fā)展。通過(guò)本次研究旨在設(shè)計(jì)適合煙草生產(chǎn)環(huán)境的高壓微霧加濕系統(tǒng)。

2 改進(jìn)的可行性分析

2.1 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、研究方案及可行性分析

通過(guò)理論研究、模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，探究影響加濕效果、加濕效率的主要因素，持續(xù)改進(jìn)，確定不同參數(shù)的最優(yōu)組合，最終提升加濕器的加濕效果，提升環(huán)境舒適性，降低工藝空調(diào)能耗。

可行性分析：同其它類型加濕設(shè)備相比，高壓微霧加濕器具有下列特點(diǎn):a.加濕效率高(接近100%)，加濕強(qiáng)度大，產(chǎn)生的霧粒小而均勻，單位時(shí)間內(nèi)可迅速達(dá)到要求的相對(duì)濕度，節(jié)約水源;b.單位加濕量的能耗指標(biāo)低，高壓微霧加濕器的耗能量只有0.05 kW/(kg.h)，僅相當(dāng)于其它加濕方式的1/15～1/10，日運(yùn)行費(fèi)用低;c.體積小，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件單獨(dú)自成系統(tǒng)，既適合新建廠房的配套安裝，又可在不破壞原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)舊廠房進(jìn)行改造升級(jí);d.加濕均勻，可迅速及大面積地解決工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，例如紡織生產(chǎn)中的飛花、斷頭、靜電、毛糙不平和纖維脆弱等問(wèn)題;e.控制方式靈活、方便，有三種控制方式可供選擇:開(kāi)關(guān)控制、時(shí)序控制和濕度自動(dòng)控制。在選取時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和人員安排進(jìn)行靈活的選擇、搭配。

2.2 所需實(shí)驗(yàn)手段、研究條件和實(shí)驗(yàn)條件（開(kāi)展課題研究的地點(diǎn)、可利用的設(shè)備等）

濟(jì)南卷煙廠現(xiàn)有工藝空調(diào)32 臺(tái)，現(xiàn)選用一臺(tái)工藝空調(diào)作為實(shí)驗(yàn)機(jī)臺(tái)，自主搭建實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)量設(shè)備，最終將研究成果實(shí)際化，并進(jìn)行推廣使用。

3 改進(jìn)措施

摻配區(qū)工藝空調(diào)的加濕采用蒸汽加濕。由于蒸汽加濕在加濕的同時(shí),會(huì)將空氣溫度升高, 在缺少冷源的過(guò)渡季節(jié)和冬季，為了降溫，需要引入室外干燥的空氣，造成送風(fēng)濕度降低，進(jìn)而導(dǎo)致區(qū)域加濕需求的增大。因此，溫濕度控制陷入一種不良循環(huán)，溫濕度波動(dòng)性較大，造成指標(biāo)的不穩(wěn)定,同時(shí)也增加了蒸汽消耗量。

通過(guò)分析出的關(guān)鍵功能要素，我們最終選擇了高壓泵和噴頭的方案。雖然我廠其他空調(diào)中使用的水加濕方式包括氣水加濕和超聲波加濕，最簡(jiǎn)便的辦法是將其直接推廣到摻配區(qū)的空調(diào)。但是由于氣水加濕的效果不好，霧化水滴較大，箱體內(nèi)容易積水，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)腐蝕且容易滋生細(xì)菌。而超聲波加濕的靠振片的高頻震蕩產(chǎn)生水霧，振片的故障率高，可靠性較差。因此決定根據(jù)摻配區(qū)的需求自主設(shè)計(jì)一套高壓微霧加濕系統(tǒng)。

煙草行業(yè)使用的加濕器通常是加濕速度快、水霧的顆粒小、霧化能效高且使用能耗低的節(jié)能加濕器。而煙草行業(yè)的加濕器主要是二流體加濕器和超聲波加濕器，但是由于氣水加濕的效果不好，霧化水滴較大，箱體內(nèi)容易積水，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)腐蝕且容易滋生細(xì)菌。而超聲波加濕的靠振片的高頻震蕩產(chǎn)生水霧，振片的故障率高，可靠性較差。高壓微霧加濕具有加濕效果明顯、顆粒小且速度快等優(yōu)點(diǎn)，能夠明顯改善煙葉生產(chǎn)以及煙草加工的環(huán)境濕度，保證煙葉的品質(zhì)以及使用率，具有較大推廣價(jià)值。

建立一套適合卷煙工廠工藝空調(diào)的高壓微霧加濕系統(tǒng)，并通過(guò)研究，不斷提高其加濕效率、霧化效果、加濕量等參數(shù)，在保證區(qū)域溫濕度指標(biāo)的前提下，極大提升區(qū)域員工舒適度、降低空調(diào)能耗。