中央空调气水混合冷雾加湿器运用在卷烟工业的节能技术探讨
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【摘要】卷烟企业因要保证卷烟产品的质量，对于环境温湿度的控制有着较高的要求。现阶段的卷烟企业空调系统多选择采用干蒸汽加湿方式来维持一个近似恒湿恒温的环境，但这种加湿方式具有效率低、加湿负荷高的特点，特别是在春秋换季时节，无法保证车间的温湿度指标满足卷烟工艺要求。因此，本文结合某卷烟企业中央空调的技术改进项目，对气水混合冷雾加湿节能技术进行了介绍，实践证明气水混合冷雾加湿技术相对干蒸汽加湿技术既能确保卷烟车间的温湿度，同时又降低了加湿负荷，具有显著的节能降耗效果。
【关键词】中央空调；冷雾加湿；卷烟生产；加湿节能
1、引言
卷烟生产技术对于环境温湿度的控制有着较高的要求，卷烟生产过程中的制丝、储丝到卷接包等工艺均要求有一个近似恒湿恒温的环境，一般将湿度控制在60%～70%之间，温度则控制在23～28℃之间。烟支的整丝率、水分率、含末率、填充值、端部落丝量等均与环境的温湿度相关，一个相对稳定的温湿度环境能有效保证卷烟工业的产品质量。而科学合理的加湿方式对于实现节能效益最大化及湿度的精确控制有着重要意义。
2、原加湿方式存在的主要问题
2.1干蒸汽加温方式近似于等温加湿，在向空气中加入蒸汽时一般对空气温度不会产生影响，但在加湿量较大且有车间设备及人员的自身散热的情况下会使气温略有上升。该厂的生产车间面积较大，需要加湿量较大，从而导致在进行干蒸汽加湿时的送风温度上升1～2℃。这时就需要开启制冷机进行降温处理，导致供冷时间增加，进而能耗加大。
2.2在春秋两季过渡时或者冬季的部分时节虽然室外的空气温度较低，可以采用增加新风比的方法来降低室内空气温度，但这种季节的室外空气干燥，若采风过量，将会明显加大空调的加湿负荷，从而导致车间内温度大幅上升，湿度也就难以保证。此时还需开启制冷机进行降温，这种一面要用干蒸汽加湿，另一面又要开启制冷剂降温的处理方式将会造成极大的能源消耗。
3、气水混合冷雾加湿器的应用
3.1加湿方式选择
根据空调系统的运行特点，并与蒸汽生产成本结合，中央空调的运行既要确保满足卷烟生产的环境指标还要节能，目前主要考虑采用等焓加湿方式来进行加湿。等焓加湿主要有四种可供选择的加湿器：喷淋加湿、高压微雾加湿、湿膜加湿和气水混合冷雾加湿。
通过对这四种加湿方式的各项指标进行对比，采用气水混合冷雾加湿方式是目前卷烟厂进行温湿度高精度控制的最佳方式。因为：喷淋加湿方式效果不明显，且耗水量巨大，经常需要与干蒸汽加湿器配合使用；湿膜加湿方式控制不够精确（为滞后控制），并且湿膜本身采用亲水性材料，对空气有过滤作用，灰尘较多，长时间运行容易滋生细菌，易于引发员工呼吸系统疾病；高压微雾加湿方式所需工作量较大，故障率高且不够稳定。气水混合冷雾加湿方式具有反映灵敏、生成细雾能力较强、喷雾量线性比例调节等特点，能够充分保证卷烟车间的温湿度控制要求，并可在春秋两季完全代替干蒸汽加湿器，具有显著的节能效果。
3.2气水混合冷雾加湿技术原理
气水混合冷雾加湿技术是通过利用压缩空气势能将水分分解成雾滴并将其喷出来蒸发，从而实现加湿的功能。喷雾系统采用的液体及气体分别是0.2～0.5Mpa的水以及0.3～0.6Mpa的压缩空气。通过冷雾生成装置，可将水雾化成直径0.1～1.0μm的细小水滴，并形成弧形扩散面。该水雾可在冷雾箱风道内与其中的空气进行热湿交换并吸收其中的热量（或显热），从而变成蒸汽并加湿空气。水的雾化是瞬间完成的，因此必须最大限度的减小其雾滴直径和增加其分散度。在黏度一定的情况下，雾滴粒径主要受空气密度、气液相对速度以及气液比的影响。在其他外界环境相同条件下，上述三种因素主要取决于水的压力、压缩空气气压以及水压气压差。在水压一定时，压缩空气气压越大（水压气压差越大），那么空气的流速也就越大，在单位时间内截面上通过的空气越多，气液比越大，密度越大，那么雾化水的能量也就越大，雾滴的粒径也就越小。但若水压气压差过大，将会导致单位时间内的加湿量降低，同时会消耗过多压缩空气，因此并不经济。所以需要先进行试验确定出最合适的水压、气压和水压气压差，从而尽量同时满足加湿量、雾滴粒径以及能耗的要求。
4、气水混合冷雾加湿器在其他卷烟厂的应用
某卷烟厂位于季风地带，冬、夏两季的空气含湿量差别很大，春秋两季的温湿度变化不稳定，对于卷烟车间的温湿度控制更加困难。该卷烟厂中央空调采用干蒸汽直接加湿的方式生产，因为设备在设计方面的原因以及室外温度因素的影响，在春秋两季过渡时耗能较大，且系统调控温湿度的精度较低，不利于保证卷烟质量和降低能耗。
4.1改造方案
在空调系统送风段的干蒸汽加湿装置前段加设了一套气水混合冷雾加湿装置，并将其与原有空调控制系统联动运行，使其能在春秋两季代替干蒸汽加湿装置运行。由于气水混合冷雾加湿系统必须具有足够长的蒸发距离，以便流动空气能够与水雾充分混合并蒸发，应将空调装置的加热盘管顺着来风方向前移使其与表冷盘管基本并拢，这样就可使混合段长度达到1.4m，提高吸收效率的同时满足蒸发需要。为保证送风空气洁净且不含水滴，以及送风通道不滴水，可在空气装置混合段的末端可加设带接水盘的湿膜除雾栅，以便剩余没有被吸收的水雾在被湿膜吸收后能在湿膜表面继续蒸发，这样也确保了送风空气的洁净度。气水混合冷雾加湿系统的空气流速最大允许值为3.8m/s，最佳流速则为2.5m/s或更低。经测量改造后的空调系统空气流速为2.1m/s，基本符合上述要求。
进入喷雾室的混合空气必须具有足够的热量，若进入喷雾室的混合空气温度不足，必须通过预热盘管进行预热处理，进口空气的温度要求不得小于15～18℃。经测定卷烟厂空调系统混合风的温度一般为20～28℃，因此本加湿装置十分适于春秋两季的车间温湿度的控制和管理。
4.2改造后运行效果分析
（1）气水混合冷雾加湿系统自从安装运行以来，与以往同期相比，温湿度检验合格率明显提高，且运行稳定波动较小，故障率低，检修少。既能单独加湿，也可与干蒸汽配合进行加湿，且没有出现送风管道的滴水现象。
（2）由于气水混合冷雾加湿不需排出较暖的回风，而是利用其热量进行水分蒸发，无需耗能进行水汽蒸发，这样既能实现加湿目的，又冷却了回风，免去了额外的机械制冷环节。
（3）由于冷雾加湿系统的制冷作用，空调的换气装置可在较高空气温度下运行，因此只需要较少新风，与原来的干蒸汽加湿方式相比，大大降低的加湿负荷。
5、结语
从卷烟厂空调系统改造后的运行情况分析，采用气水混合冷雾加湿方式更适用于卷烟厂空调在春秋两季对车间温湿度的控制和调节，有效提高了卷烟车间温湿度的合格率，大大降低了能源消耗。因此大力推广中央空调的节能改造技术具有可观的经济效益和社会效益，适于在卷烟行业中进一步应用和推广。