纺织烘干设备湿度控制节能改造方案———纺织烘干设备湿度控制节

湿度控制系统
1、 本系统安装在烘房里控制湿度，烘房是一组长方体箱体结构见图1

  
  

传感器：温度，湿度，微压。
2、输出2路控制信号，
1）排风电机变频器，控制电机转速－－－－排放量
2）进风阀控制器， 控制进风阀开度-进风量
3、运行时有2个运行模式，
1）湿度控制模式：控制排放量，进风量。使箱内的湿度在设定范围内变化。
2）压力控制模式：控制排放量，进风量。使箱内的压力与大气保持微小的负压。
4、控制方法可采用PID或模糊控制

  烘干设备的节能好方法-控制排湿
      织物的烘燥是指采用某种加热方式使织物上所含水分发生汽化的过程。织物烘燥时，必须同时具备两个条件：提供使水分蒸发所需的热量；使已汽化水分离开织物的水蒸汽，形成分压力梯度。烘燥机的能耗，除了通风等传动所消耗的电能外，还有三个方面的耗能：
（1）用来蒸发织物所含水分；
（2）用来弥补散热损失；
（3）用来弥补废气热量损失。
其中（1）、（2）是烘燥工艺热耗的常量，而（3）则是烘燥机节能的重点。
       在烘房内，织物吸收热量后，水分蒸发，若将排风门打开，排除已蒸发的水汽，不断补入干热空气，织物迅速烘干。因为干热空气是由补入的新鲜空气加热至烘燥温度得到的，所以补入的干热空气能耗较大。当排气风门开足时，不仅是水蒸汽最大限度地被排出机外，还有相当数量的新鲜热空气也被排除。烘房内废气的排出形成水蒸汽分压力梯度，为织物烘干创造“外扩散”条件。
一台蒸汽热烘干机其有效热平均只有18%－－－－26%而其散热损失高达80%左右，其中排气热损失占62－－-69%。
1) 排气湿度的最佳值
     烘燥机在不同的排气湿度情况下，“蒸发效率”和“能耗”的变化是非线性的。试验表明，当排气湿度低于20%时，能耗急剧增加，而蒸发效率变化甚微。若对排气湿度做相当小的调节，对蒸发效率的影响很小，而能耗却显着地减少。表1 是不同排气湿度下的能耗指数及蒸发效率指数的比较。由表1 可知，当排气湿度从20%降至10%或5%时，蒸发效率可提高10%或18%而能耗却增加到250或475%。

  
  

       若要进一步节能，排气湿度也可以略高于20%，因蒸发效率下降仍较缓慢。在实际生产过程中，若烘房含湿过高，容易造成滴水现象，影响产品质量。因此，一般可将20%作为烘燥机排气湿度的最佳值。
2) 控制排气湿度的节能
      目前，烘房很少处于最佳排气状态，原因是缺少排气湿度自动控制装置。一般人工操作排气湿度控制在5%－－10%。若设置排气湿度自动控制装置，可将排气湿度始终保持在20%，能取得显着的节能效果。此外，通过正确控制排风量（排风机变频调速），避免过度烘燥，还可以改善织物手感，保证工艺重现性。织物热风烘干的机理是强制对流放热。织物中的水分子，摄取热空气气体分子的热量（ 蒸发潜热）达到蒸发。在稳定状态下，对流式烘干机内存在一定量的蒸汽，它视单位时间蒸发的水分及吸入的新鲜空气而定。此蒸汽量一般用体积百分比，即水的体积/ 总体积（Vw /Vt）或蒸汽分压力比（Pw /Pt） 表示，其中总体积Vt =Vw +Va。
当排气温度为100 ℃, 1个大气压( 101 kPa)时,
水蒸汽的比容积为 V ″= 1. 725 m3 /kg,
即 蒸发 1 kg水可产生1. 725 m3 水蒸汽。
要使排气湿度( H )分别保持在5 %、10 %和20 %时,则应输入相应的空气量Va =Vs (1 / H - 1) ,可分别计算得出32. 8 m3、15. 5 m3和6. 9 m3。由此可见,若将排气湿度从常规10 %提高到最佳值20 % ,每蒸发1 kg水,可以少补充8. 6 m3 的100 ℃热空气。
在热风烘燥机中,热风压力可近似为1个大气压(101 kPa) ,由气体状态方程式P·V / T =常数,可得出气体方程式: V1 /T1 =V2 /T2。
设: 新鲜空气温度为20 ℃, T1 = 273 + 20 = 293 K,
热空气温度为100 ℃, T2 = 273 + 100 = 373 K,
若将排气湿度从原来的10 %提高到20 % ,可求出每蒸发1 kg水可以少补充6. 75 m3 的新鲜空气(20 ℃) 。
减少新鲜空气补入量,不仅节约了风机所耗电能,更重要的是减少了使新鲜空气(20 ℃)升温至烘燥温度(100 ℃)所需的热量。
已知:温度0～100 ℃范围内空气的定压热容
Cp=1 297～1 339 J /(m3 ·℃) ,
根据热容计算热量公式
Q =V0 ·Cp ·( t2 - t1 ) 计算加热新鲜空气耗能
下面试举一例：织物重量200g/㎡幅宽1600mm，织物烘燥前带液率68%，以40m/min工艺车速烘干至8%落布，每年开工6000h，由以下计算可证明节能效果：
40 x1. 6 x0. 2 x(0. 68 - 0. 08) x60 = 460. 8
每小时蒸发能力= 460.8 kg水
加热新鲜空气耗能 （湿度10%）
Q =15. 5 x(100 x1 339 - 20 x1 297) =1 673 380 J/h
全年6 000 h耗能:
460. 8 x1 673 380 x6 000 = 4 626 561. 0MJ
折合蒸汽1 665.6t。
如果排气湿度从原来的10 %提高到20 %，加热新鲜空气耗能 （湿度20%）
Q =6.93x(100 x1 339 - 20 x1 297) =748162.8J/h
全年6 000 h耗能:
460. 8 x748162.8 x6 000 = 2068520.5MJ
折合蒸汽744.7t.
理论和实践作证了热风烘燥气含湿最佳范围是20%~30%。以20%为100%的能耗费，当湿汽含量为10%时，就需额外增加150%的费用；而当循环空气含湿量为5%时，能耗费用则需增加375%。
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