上海煤氣》2004年第4期使用天然氣的除濕供冷系統(tǒng)同濟大學何佳秦朝葵摘要:文章闡述了除濕供冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理,并分析了影響除濕性能旳一些因素。在與傳統(tǒng)的制冷技術(shù)作比較的同時,評價了該系統(tǒng)的優(yōu)越性。。該系統(tǒng)不僅節(jié)約能源,還有助于提高室內(nèi)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(zhuǎn)輪1引言形狀。轉(zhuǎn)輪的中心是合成防火材料。為達到較好的傳熱、傳質(zhì),過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)。高濕度的過程空氣流過轉(zhuǎn)視。隨著西氣東輸、俄氣南供及進口LNG項目的輪的多孔流道時,由于水蒸氣的分壓高于除濕劑表實施,燃氣事業(yè)將進入前所未有的大發(fā)展時期,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)心的問題濕效果。當轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)到再生空氣側(cè)時,由于高溫空日益普及的室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)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(tǒng)的蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)(C靠制過程空氣側(cè)吸附的水分釋放,除濕劑完成再生.。轉(zhuǎn)冷機提供冷量,同時對空氣進行冷卻和減濕處理,輪在微型電機的驅(qū)動下,交替暴露于過程空氣和再存在著空氣濕度控制問題。首先必須將空氣冷卻到生空氣側(cè),完成用熱量轉(zhuǎn)移水分的過程。常見的流相當?shù)偷穆饵c、使水分析出、減濕。之后,出于舒道斷面布置是過程側(cè)/再生側(cè)之比為1:1或3適性的考慮,常需再加熱到送風溫度,冷熱相抵的再生空過程造成能耗增加。在實際應(yīng)用中,這種空調(diào)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生損害,增加了維護費用。使用天然氣的除濕供冷系統(tǒng),利用天然氣燃燒的熱量來再生除濕劑,以熱量來負擔濕負荷_。、既可減少電力使用、解決高峰時期的用電緊張問題,也有助于提高室內(nèi)空氣品質(zhì),實現(xiàn)與溫度無關(guān)的濕度控制、減少空氣傳播的微生物數(shù)量、抑制霉菌等生過程氣汽氣長。從節(jié)電、環(huán)保、空氣品質(zhì)三方面來說,使用天然氣的除濕供冷系統(tǒng)都具有其獨特的優(yōu)越性。圖1除濕轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)2轉(zhuǎn)輪除濕的原理與除濕性能的影響因素顯然,過程空氣進口的含濕量越大,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(zhuǎn)輪是除濕供冷系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)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、分子篩等物受過程空氣進口溫度的影響.。過程空氣進口的溫度質(zhì),以某種專業(yè)技術(shù)將其處理到蜂窩狀的支撐結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)輪的低,其除濕性能也越好。但在過程空氣進口含濕量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,過程空氣進口溫度對除濕劑性能的3流程與原理影響很小穿過除濕轉(zhuǎn)輪的氣流速度(通常以面風速計)越圖3為一典型的使用天然氣的除濕供冷系統(tǒng)」小,則氣流出口濕度也越小。但實際上除濕轉(zhuǎn)輪通由除濕轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪式顯熱熱交換器、送風機、排常選擇在最大速率下轉(zhuǎn)動,因為這樣設(shè)備體積可減風機、燃燒天然氣的再生加熱器過濾器等組成。小、節(jié)省開支在過程空氣出口含濕量要求很低時,過程空氣最好使用較低的除濕轉(zhuǎn)輪速率除濕劑溫度越高,其釋放出來的濕蒸汽越多④閃②故再生空氣的溫度對除濕能力有很大影響。當過程再生空氣空氣的出口濕度要求很低時,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要大在實際應(yīng)用中,還需考慮除濕轉(zhuǎn)輪中過程空氣圖3流程示意側(cè)和再生側(cè)之間的縫隙所導致的攜帶”效應(yīng)對系圖4是圖3的空氣調(diào)節(jié)流程與常規(guī)冷凍減統(tǒng)性能的影響如14.15m的過程空氣在正常情況濕再熱流程的對比。下離開除濕轉(zhuǎn)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程側(cè)等RH線則過程空氣的出口含濕量將變?yōu)?42g/kg(a)。除了上述因素,過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(zhuǎn)輪深度或加快其轉(zhuǎn)速,都可使過程空氣接觸到更多的除濕劑,但同時也會增加氣流的阻力。影響除濕轉(zhuǎn)輪的最關(guān)鍵因素是除濕劑的吸附除涅供冷系統(tǒng)特性一—吸附等溫線。圖2為一些常用吸附劑吸附的吸附等溫線等溫線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,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(tǒng)圖4兩種系統(tǒng)的焓濕關(guān)系系統(tǒng)以全新風模式工作,過程空氣全部來自掛膠5型)于室外,再生空氣全部來自于室內(nèi)。室外空氣經(jīng)過濾器進入除濕轉(zhuǎn)輪,出口2含濕量減少、溫一硅膠1型分子篩度升高。之后與來自房間的、溫度較低的回風進行顯熱交換,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4).。承擔負荷后的回風5在與高溫的、減濕后的過程圖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量為5100m3/h,查表得該狀態(tài)下度7,對除濕轉(zhuǎn)輪進行再生。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系統(tǒng)所需制冷量和加熱量(表3).。蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)是室外空氣1首先被冷表3兩系統(tǒng)的能量對比卻至露點10,再繼續(xù)冷卻到所需的送風濕度9系統(tǒng)制冷量加熱量kW)以冷卻減濕。之后再加熱到送風狀態(tài)4。除濕供冷系統(tǒng)2233顯熱熱交換器在減少冷量需求的同時,也降蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)低了熱量的需求,改善了系統(tǒng)的經(jīng)濟性從表3中可以看出:除濕供冷系統(tǒng)的需冷量4系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析要比傳統(tǒng)冷凍減濕小得多;但需熱量增加很多。因此,系統(tǒng)的經(jīng)濟性取決于熱量的來源。若再生將除濕供冷系統(tǒng)與傳統(tǒng)的冷凍減濕系統(tǒng)進行所需熱量來自于天然氣直接燃燒、冷量來自于電比較。假設(shè)兩個系統(tǒng)都為100%的新風模式,分動冷水機組(COP=5),按天然氣價格22元/m3析夏季工況時兩系統(tǒng)所需的冷量和熱量。設(shè)室外平均電價062元/度計,則運行費為979元/h溫度為32℃,相對濕度為55%;室內(nèi)溫度為26若除濕供冷系統(tǒng)采用天然氣發(fā)動機驅(qū)動的冷(,相對濕度為50%房間冷負荷為85kW,濕水機組來制冷,根據(jù)以下天然氣發(fā)動機驅(qū)動制冷負荷為3.54kg/h,則得8640kkg若送風量機的能量分布(圖5)可計算出該系統(tǒng)所需的天然為5100m/h、送風狀態(tài)點為21:℃10g/kg(a)。氣為298m/h,即每小時運行費僅為6.56元,所取顯熱熱交換器效率為π0‰根據(jù)熱交換器的效以除濕供冷系統(tǒng)選擇何種冷量/熱量,對于能源利率公式可計算出各點溫度。根據(jù)轉(zhuǎn)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(tǒng)采軟件得出轉(zhuǎn)輪進出口的空氣參數(shù)值。經(jīng)過計算得最節(jié)能的方式,即天然氣發(fā)動機驅(qū)動裝置來供出各狀態(tài)點的參數(shù)如表1所示,傳統(tǒng)的蒸氣壓縮冷供熱,通過天然氣發(fā)動機驅(qū)動的冷水機組來制式制冷系統(tǒng)各狀態(tài)點的參數(shù)如表2所示冷,同時利用裝置的余熱來對系統(tǒng)供熱表1除濕供冷系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)溫度含濕量相對濕度狀態(tài)點0()510萬5%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)動機驅(qū)動裝置的能量分布表2蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)點溫度含濕量相對濕度對于傳統(tǒng)的電動式壓縮系統(tǒng),若電動冷水機kg)組COP=5,當使用露點送風僅考慮其所需的制冷10.425149量時,計算其所需的電能為11.48kW,可得每小3216.480540時需要7.12元而當除濕冷卻系統(tǒng)采用天然氣發(fā)動機驅(qū)動裝置來供冷供熱時每小時需要6.56元比傳統(tǒng)的電動蒸汽壓縮式系統(tǒng)價廉www.sh-gas.comH中國煤化工CNMHG上海煤氣》2004年第4期5結(jié)束語參考文獻B M. Cohen.,R B Slosberg: Application of gas-fired除濕劑冷卻技術(shù)是在上世紀50年代開發(fā)的desiccant cooling systems, ASHRAE由于當時所能得到的元件性能不佳,不能使整個Harriman Lewis g: The dehumidification handbook干燥冷卻系統(tǒng)良好運行隨著西氣東輸工程的‘先彥啟森主編,空氣調(diào)節(jié)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,中國建筑工業(yè)出版社,1993以及對空氣品質(zhì)的要求也越來越高,使用天然氣許鷹,天然氣發(fā)動機驅(qū)動空調(diào)系統(tǒng)中發(fā)動機余熱的綜合燃燒的除濕劑冷卻系統(tǒng)將是一個很好的選擇。利用”,同濟大學碩士學位論文,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)因此,CNG加氣站不僅應(yīng)有一定規(guī)模,而且還應(yīng)擁較大潛力的是,隨著CNG加氣站的數(shù)量不斷增加有與之規(guī)模相匹配的汽車量,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的社會效益,還能得到良好的經(jīng)濟效益時,隨著我國科學和技術(shù)的不斷進步,CNG加氣站設(shè)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(yù)料,隨著上?！笆佬薪?jīng)濟進行了淺析對加氣站建站時投資貸款利息、博會”的舉辦和向世界級城市邁進的步伐,不僅運行的營業(yè)稅、所得稅等未加以計算。同樣,作為CNG加氣站會得到大力發(fā)展與之相配套的行業(yè)也利國利民的實事工程,對今后國家可能給予的如燃將蓬勃發(fā)展。一個新的天然氣汽車行業(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