使用天然氣的除濕供冷系統

上海煤氣》2004年第4期使用天然氣的除濕供冷系統同濟大學(xué)何佳秦朝葵摘要:文章闡述了除濕供冷系統的結構和原理,并分析了影響除濕性能旳一些因素。在與傳統的制冷技術(shù)作比較的同時(shí),評價(jià)了該系統的優(yōu)越性。。該系統不僅節約能源,還有助于提高室內空氣品質(zhì)和環(huán)保關(guān)鍵詞:除濕供冷蒸汽壓縮制冷除濕轉輪1引言形狀。轉輪的中心是合成防火材料。為達到較好的傳熱、傳質(zhì),過(guò)程空氣和再生空天然氣作為優(yōu)質(zhì)潔凈能源日益引起人們的重氣常呈逆流布置(圖1)。高濕度的過(guò)程空氣流過(guò)轉視。隨著(zhù)西氣東輸、俄氣南供及進(jìn)口LNG項目的輪的多孔流道時(shí),由于水蒸氣的分壓高于除濕劑表實(shí)施,燃氣事業(yè)將進(jìn)入前所未有的大發(fā)展時(shí)期,如面的蒸汽分壓,濕蒸汽被吸附在除濕劑上,起到除何有效利用天然氣成為人們共同關(guān)心的問(wèn)題濕效果。當轉輪旋轉到再生空氣側時(shí),由于高溫空日益普及的室內空調系統需消耗大量電能或氣中的水蒸汽分壓低于除濕劑表面的蒸汽分壓,在礦物燃料傳統的蒸汽壓縮式制冷系統(C靠制過(guò)程空氣側吸附的水分釋放,除濕劑完成再生.。轉冷機提供冷量,同時(shí)對空氣進(jìn)行冷卻和減濕處理,輪在微型電機的驅動(dòng)下,交替暴露于過(guò)程空氣和再存在著(zhù)空氣濕度控制問(wèn)題。首先必須將空氣冷卻到生空氣側,完成用熱量轉移水分的過(guò)程。常見(jiàn)的流相當低的露點(diǎn)、使水分析出、減濕。之后,出于舒道斷面布置是過(guò)程側/再生側之比為1:1或3適性的考慮,常需再加熱到送風(fēng)溫度,冷熱相抵的再生空過(guò)程造成能耗增加。在實(shí)際應用中,這種空調方式再生加熱器的運行效果往往是濕度達不到控制要求,從而對建筑物的圍護結構產(chǎn)生損害,增加了維護費用。使用天然氣的除濕供冷系統,利用天然氣燃燒的熱量來(lái)再生除濕劑,以熱量來(lái)負擔濕負荷_。、既可減少電力使用、解決高峰時(shí)期的用電緊張問(wèn)題,也有助于提高室內空氣品質(zhì),實(shí)現與溫度無(wú)關(guān)的濕度控制、減少空氣傳播的微生物數量、抑制霉菌等生過(guò)程氣汽氣長(cháng)。從節電、環(huán)保、空氣品質(zhì)三方面來(lái)說(shuō),使用天然氣的除濕供冷系統都具有其獨特的優(yōu)越性。圖1除濕轉輪結構2轉輪除濕的原理與除濕性能的影響因素顯然,過(guò)程空氣進(jìn)口的含濕量越大,其出口的含濕量越大、溫度越高。除濕劑表面水蒸氣分壓取除濕轉輪是除濕供冷系統中的關(guān)鍵設備,所使決于除濕劑材料旳溫度和含濕量,所以除濕能力還用的除濕劑有硅膠、氯化鋰、硅酸鈦、分子篩等物受過(guò)程空氣進(jìn)口溫度的影響.。過(guò)程空氣進(jìn)口的溫度質(zhì),以某種專(zhuān)業(yè)技術(shù)將其處理到蜂窩狀的支撐結構越低,則除濕劑溫度越低、除濕劑表面蒸汽壓力越中(如波紋狀的硬紙板、聚酯片等),并卷成轉輪的低,其除濕性能也越好。但在過(guò)程空氣進(jìn)口含濕量www.sh-gas.comH中國煤化工CNMHG上海煤氣》2004年第4期較低的情況下,過(guò)程空氣進(jìn)口溫度對除濕劑性能的3流程與原理影響很小穿過(guò)除濕轉輪的氣流速度(通常以面風(fēng)速計)越圖3為一典型的使用天然氣的除濕供冷系統」小,則氣流出口濕度也越小。但實(shí)際上除濕轉輪通由除濕轉輪、轉輪式顯熱熱交換器、送風(fēng)機、排常選擇在最大速率下轉動(dòng),因為這樣設備體積可減風(fēng)機、燃燒天然氣的再生加熱器過(guò)濾器等組成。小、節省開(kāi)支在過(guò)程空氣出口含濕量要求很低時(shí),過(guò)程空氣最好使用較低的除濕轉輪速率除濕劑溫度越高,其釋放出來(lái)的濕蒸汽越多④閃②故再生空氣的溫度對除濕能力有很大影響。當過(guò)程再生空氣空氣的出口濕度要求很低時(shí),需使用較高的再生溫度在某些情況下,也可以考慮使用低溫的廢熱源⑤器⑥熱⑦8但其除濕裝置的容量比使用高溫熱源時(shí)要大在實(shí)際應用中,還需考慮除濕轉輪中過(guò)程空氣圖3流程示意側和再生側之間的縫隙所導致的攜帶”效應對系圖4是圖3的空氣調節流程與常規冷凍減統性能的影響如14.15m的過(guò)程空氣在正常情況濕再熱流程的對比。下離開(kāi)除濕轉輪,含濕量為14g/kg(a);若有0.566m3、含濕量為17gkg(a)的再生空氣泄漏到過(guò)程側等RH線(xiàn)則過(guò)程空氣的出口含濕量將變?yōu)?42g/kg(a)。除了上述因素,過(guò)程空氣的減濕量還取決于與8其接觸的除濕劑總量,增加轉輪深度或加快其轉速,都可使過(guò)程空氣接觸到更多的除濕劑,但同時(shí)也會(huì )增加氣流的阻力。影響除濕轉輪的最關(guān)鍵因素是除濕劑的吸附除涅供冷系統特性一—吸附等溫線(xiàn)。圖2為一些常用吸附劑吸附的吸附等溫線(xiàn)等溫線(xiàn)描述的是與一定溫度/濕度的等附餞空氣處于平衡狀態(tài)時(shí),某種吸附劑所吸附的水量與自身重量的關(guān)系。不同的相對濕度,除濕劑有不同的吸附量。荻汽壓縮式系統圖4兩種系統的焓濕關(guān)系系統以全新風(fēng)模式工作,過(guò)程空氣全部來(lái)自?huà)炷z5型)于室外,再生空氣全部來(lái)自于室內。室外空氣經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)入除濕轉輪,出口2含濕量減少、溫一硅膠1型分子篩度升高。之后與來(lái)自房間的、溫度較低的回風(fēng)進(jìn)行顯熱交換,溫度下降、濕度不變到達3)最后102030405060708910經(jīng)機械制冷或其他冷源冷卻后,送入房間(點(diǎn)4).。承擔負荷后的回風(fēng)5在與高溫的、減濕后的過(guò)程圖2除濕劑的吸附特性空氣2交換顯熱后,溫度升高、濕度不變6。使www.sh-gas.comH中國煤化工CNMHG上海煤氣》2004年第4期用天然氣燃燒產(chǎn)生的熱量、加熱到再生所需的溫已知新風(fēng)量為5100m3/h,查表得該狀態(tài)下度7,對除濕轉輪進(jìn)行再生。最后排入大氣的是0888m3/kg(a),故質(zhì)量流量m=5743kgh。溫度、濕度均高于環(huán)境溫度、濕度的空氣比較兩個(gè)系統所需制冷量和加熱量(表3).。蒸汽壓縮式制冷系統是室外空氣1首先被冷表3兩系統的能量對比卻至露點(diǎn)10,再繼續冷卻到所需的送風(fēng)濕度9系統制冷量加熱量kW)以冷卻減濕。之后再加熱到送風(fēng)狀態(tài)4。除濕供冷系統2233顯熱熱交換器在減少冷量需求的同時(shí),也降蒸汽壓縮式制冷系統低了熱量的需求,改善了系統的經(jīng)濟性從表3中可以看出:除濕供冷系統的需冷量4系統的經(jīng)濟性分析要比傳統冷凍減濕小得多;但需熱量增加很多。因此,系統的經(jīng)濟性取決于熱量的來(lái)源。若再生將除濕供冷系統與傳統的冷凍減濕系統進(jìn)行所需熱量來(lái)自于天然氣直接燃燒、冷量來(lái)自于電比較。假設兩個(gè)系統都為100%的新風(fēng)模式,分動(dòng)冷水機組(COP=5),按天然氣價(jià)格22元/m3析夏季工況時(shí)兩系統所需的冷量和熱量。設室外平均電價(jià)062元/度計,則運行費為979元/h溫度為32℃,相對濕度為55%;室內溫度為26若除濕供冷系統采用天然氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)的冷(,相對濕度為50%房間冷負荷為85kW,濕水機組來(lái)制冷,根據以下天然氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)制冷負荷為3.54kg/h,則得8640kkg若送風(fēng)量機的能量分布(圖5)可計算出該系統所需的天然為5100m/h、送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)為21:℃10g/kg(a)。氣為298m/h,即每小時(shí)運行費僅為6.56元,所取顯熱熱交換器效率為π0‰根據熱交換器的效以除濕供冷系統選擇何種冷量/熱量,對于能源利率公式可計算出各點(diǎn)溫度。根據轉輪除濕的計算用效率和運行費用很重要。故該除濕供冷系統采軟件得出轉輪進(jìn)出口的空氣參數值。經(jīng)過(guò)計算得最節能的方式,即天然氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)裝置來(lái)供出各狀態(tài)點(diǎn)的參數如表1所示,傳統的蒸氣壓縮冷供熱,通過(guò)天然氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)的冷水機組來(lái)制式制冷系統各狀態(tài)點(diǎn)的參數如表2所示冷,同時(shí)利用裝置的余熱來(lái)對系統供熱表1除濕供冷系統狀態(tài)參數溫度含濕量相對濕度狀態(tài)點(diǎn)0()510萬(wàn)5%天然氣兩%煙氣余熱67844.8未利用的余熱104211.2%圖5天然氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)裝置的能量分布表2蒸汽壓縮式制冷系統的狀態(tài)參數狀態(tài)點(diǎn)溫度含濕量相對濕度對于傳統的電動(dòng)式壓縮系統,若電動(dòng)冷水機kg)組COP=5,當使用露點(diǎn)送風(fēng)僅考慮其所需的制冷10.425149量時(shí),計算其所需的電能為11.48kW,可得每小3216.480540時(shí)需要7.12元而當除濕冷卻系統采用天然氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)裝置來(lái)供冷供熱時(shí)每小時(shí)需要6.56元比傳統的電動(dòng)蒸汽壓縮式系統價(jià)廉www.sh-gas.comH中國煤化工CNMHG上海煤氣》2004年第4期5結束語(yǔ)參考文獻B M. Cohen.,R B Slosberg: Application of gas-fired除濕劑冷卻技術(shù)是在上世紀50年代開(kāi)發(fā)的desiccant cooling systems, ASHRAE由于當時(shí)所能得到的元件性能不佳,不能使整個(gè)Harriman Lewis g: The dehumidification handbook干燥冷卻系統良好運行隨著(zhù)西氣東輸工程的‘先彥啟森主編,空氣調節用制冷技術(shù)》第二版),中國建鋒氣”入滬之后,天然氣面臨一片廣闊的市場(chǎng)筑工業(yè)出版社,1999且由于環(huán)保的要求迫切希望減少制冷劑的使用章煕明主編,傳熱學(xué),中國建筑工業(yè)出版社,1993以及對空氣品質(zhì)的要求也越來(lái)越高,使用天然氣許鷹,天然氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)空調系統中發(fā)動(dòng)機余熱的綜合燃燒的除濕劑冷卻系統將是一個(gè)很好的選擇。利用”,同濟大學(xué)碩士學(xué)位論文,203年2月。(收稿日期:2004-0508,回修日期:200405-20ias-fi red Desi cant Cool i ng SystemTongji University He Jia Qin ChaokuiAbstract: Configuration and operating principles of gas-fired desiccant cooling system is introduced in thispaper. Also discussed and analyzed are the factors affecting the performance of rotary dehumidifier. Comparedwith conventional vC(Vapor-compression) cooling system, this system has several advantage. The results indicatethat this energy-efficient and environmentally-friendly system can help improve indoor air qualityKeywor ds: desiccant coolingapor compression refrigerationrotary dehumidifier(上接第30頁(yè))因此,CNG加氣站不僅應有一定規模,而且還應擁較大潛力的是,隨著(zhù)CNG加氣站的數量不斷增加有與之規模相匹配的汽車(chē)量,不僅能充分發(fā)揮它顯其管理成本、維修成本等必將有較大幅度下降同著(zhù)的社會(huì )效益,還能得到良好的經(jīng)濟效益時(shí),隨著(zhù)我國科學(xué)和技術(shù)的不斷進(jìn)步,CNG加氣站設備的國產(chǎn)化程度和建站管理水平不斷提高,其建綜上所述,本文僅對投資CNG加氣站后的運站成本也將較大幅度下降可以預料,隨著(zhù)上?！笆佬薪?jīng)濟進(jìn)行了淺析對加氣站建站時(shí)投資貸款利息、博會(huì )”的舉辦和向世界級城市邁進(jìn)的步伐,不僅運行的營(yíng)業(yè)稅、所得稅等未加以計算。同樣,作為CNG加氣站會(huì )得到大力發(fā)展與之相配套的行業(yè)也利國利民的實(shí)事工程,對今后國家可能給予的如燃將蓬勃發(fā)展。一個(gè)新的天然氣汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)并將得料使用優(yōu)惠及其它鼓勵政策,也未加以計算。更有到更大發(fā)展。(收稿日期:200403-18)Economc Benef i t Anal ysi s on aNG Ref i I l i ng St at i on Invest nentShanghai Pudong Gas Co, Ltd. Zang RuqianAbstract: In accordance with the economic analysis on CNg refilling station investment, the author believesthat a rationally running CNG refilling station should be not only of economic benefit, but also of positivesocial benefitKey Words: investment CNG refilling station economic benefitwww.sh-gas.com中國煤化工CNMHG