使用天然气的除湿供冷系统

上海煤气》2004年第4期使用天然气的除湿供冷系统同济大学何佳秦朝葵摘要:文章阐述了除湿供冷系统的结构和原理,并分析了影响除湿性能旳一些因素。在与传统的制冷技术作比较的同时,评价了该系统的优越性。。该系统不仅节约能源,还有助于提高室内空气品质和环保关键词:除湿供冷蒸汽压缩制冷除湿转轮1引言形状。转轮的中心是合成防火材料。为达到较好的传热、传质,过程空气和再生空天然气作为优质洁净能源日益引起人们的重气常呈逆流布置(图1)。高湿度的过程空气流过转视。随着西气东输、俄气南供及进口LNG项目的轮的多孔流道时,由于水蒸气的分压高于除湿剂表实施,燃气事业将进入前所未有的大发展时期,如面的蒸汽分压,湿蒸汽被吸附在除湿剂上,起到除何有效利用天然气成为人们共同关心的问题湿效果。当转轮旋转到再生空气侧时,由于高温空日益普及的室內空调系统需消耗大量电能或气中的水蒸汽分压低于除湿剂表面的蒸汽分压,在矿物燃料传统的蒸汽压缩式制冷系统(C靠制过程空气侧吸附的水分释放,除湿剂完成再生.。转冷机提供冷量,同时对空气进行冷却和减湿处理,轮在微型电机的驱动下,交替暴露于过程空气和再存在着空气湿度控制问题。首先必须将空气冷却到生空气侧,完成用热量转移水分的过程。常见的流相当低的露点、使水分析出、减湿。之后,出于舒道断面布置是过程侧/再生侧之比为1:1或3适性的考虑,常需再加热到送风温度,冷热相抵的再生空过程造成能耗增加。在实际应用中,这种空调方式再生加热器的运行效果往往是湿度达不到控制要求,从而对建筑物的围护结构产生损害,增加了维护费用。使用天然气的除湿供冷系统,利用天然气燃烧的热量来再生除湿剂,以热量来负担湿负荷_。、既可减少电力使用、解决高峰时期的用电紧张问题,也有助于提高室内空气品质,实现与温度无关的湿度控制、减少空气传播的微生物数量、抑制霉菌等生过程气汽气长。从节电、环保、空气品质三方面来说,使用天然气的除湿供冷系统都具有其独特的优越性。图1除湿转轮结构2转轮除湿的原理与除湿性能的影响因素显然,过程空气进口的含湿量越大,其出口的含湿量越大、温度越高。除湿剂表面水蒸气分压取除湿转轮是除湿供冷系统中的关键设备,所使决于除湿剂材料旳温度和含湿量,所以除湿能力还用的除湿剂有硅胶、氯化锂、硅酸钛、分子筛等物受过程空气进口温度的影响.。过程空气进口的温度质,以某种专业技术将其处理到蜂窝状的支撑结构越低,则除湿剂温度越低、除湿剂表面蒸汽压力越中(如波纹状的硬纸板、聚酯片等),并卷成转轮的低,其除湿性能也越好。但在过程空气进口含湿量www.sh-gas.comH中国煤化工CNMHG上海煤气》2004年第4期较低的情况下,过程空气进口温度对除湿剂性能的3流程与原理影响很小穿过除湿转轮的气流速度(通常以面风速计)越图3为一典型的使用天然气的除湿供冷系统」小,则气流出口湿度也越小。但实际上除湿转轮通由除湿转轮、转轮式显热热交换器、送风机、排常选择在最大速率下转动,因为这样设备体积可减风机、燃烧天然气的再生加热器过滤器等组成。小、节省开支在过程空气出口含湿量要求很低时,过程空气最好使用较低的除湿转轮速率除湿剂温度越高,其释放出来的湿蒸汽越多④閃②故再生空气的温度对除湿能力有很大影响。当过程再生空气空气的出口湿度要求很低时,需使用较高的再生温度在某些情况下,也可以考虑使用低温的废热源⑤器⑥热⑦8但其除湿装置的容量比使用高温热源时要大在实际应用中,还需考虑除湿转轮中过程空气图3流程示意侧和再生侧之间的缝隙所导致的携带”效应对系图4是图3的空气调节流程与常规冷冻减统性能的影响如14.15m的过程空气在正常情况湿再热流程的对比。下离开除湿转轮,含湿量为14g/kg(a);若有0.566m3、含湿量为17gkg(a)的再生空气泄漏到过程侧等RH线则过程空气的出口含湿量将变为142g/kg(a)。除了上述因素,过程空气的减湿量还取决于与8其接触的除湿剂总量,增加转轮深度或加快其转速,都可使过程空气接触到更多的除湿剂,但同时也会增加气流的阻力。影响除湿转轮的最关键因素是除湿剂的吸附除涅供冷系统特性一—吸附等温线。图2为一些常用吸附剂吸附的吸附等温线等温线描述的是与一定温度/湿度的等附饯空气处于平衡状态时,某种吸附剂所吸附的水量与自身重量的关系。不同的相对湿度,除湿剂有不同的吸附量。荻汽压缩式系统图4两种系统的焓湿关系系统以全新风模式工作,过程空气全部来自挂胶5型)于室外,再生空气全部来自于室内。室外空气经过滤器进入除湿转轮,出口2含湿量减少、温一硅胶1型分子筛度升高。之后与来自房间的、温度较低的回风进行显热交换,温度下降、湿度不变到达3)最后102030405060708910经机械制冷或其他冷源冷却后,送入房间(点4).。承担负荷后的回风5在与高温的、减湿后的过程图2除湿剂的吸附特性空气2交换显热后,温度升高、湿度不变6。使www.sh-gas.comH中国煤化工CNMHG上海煤气》2004年第4期用天然气燃烧产生的热量、加热到再生所需的温已知新风量为5100m3/h,查表得该状态下度7,对除湿转轮进行再生。最后排入大气的是0888m3/kg(a),故质量流量m=5743kgh。温度、湿度均高于环境温度、湿度的空气比较两个系统所需制冷量和加热量(表3).。蒸汽压缩式制冷系统是室外空气1首先被冷表3两系统的能量对比却至露点10,再继续冷却到所需的送风湿度9系统制冷量加热量kW)以冷却减湿。之后再加热到送风状态4。除湿供冷系统2233显热热交换器在减少冷量需求的同时,也降蒸汽压缩式制冷系统低了热量的需求,改善了系统的经济性从表3中可以看出:除湿供冷系统的需冷量4系统的经济性分析要比传统冷冻减湿小得多;但需热量增加很多。因此,系统的经济性取决于热量的来源。若再生将除湿供冷系统与传统的冷冻减湿系统进行所需热量来自于天然气直接燃烧、冷量来自于电比较。假设两个系统都为100%的新风模式,分动冷水机组(COP=5),按天然气价格22元/m3析夏季工况时两系统所需的冷量和热量。设室外平均电价062元/度计,则运行费为979元/h温度为32℃,相对湿度为55%;室内温度为26若除湿供冷系统采用天然气发动机驱动的冷(,相对湿度为50%房间冷负荷为85kW,湿水机组来制冷,根据以下天然气发动机驱动制冷负荷为3.54kg/h,则得8640kkg若送风量机的能量分布(图5)可计算出该系统所需的天然为5100m/h、送风状态点为21:℃10g/kg(a)。气为298m/h,即每小时运行费仅为6.56元,所取显热热交换器效率为π0‰根据热交换器的效以除湿供冷系统选择何种冷量/热量,对于能源利率公式可计算出各点温度。根据转轮除湿的计算用效率和运行费用很重要。故该除湿供冷系统采软件得出转轮进出口的空气参数值。经过计算得最节能的方式,即天然气发动机驱动装置来供出各状态点的参数如表1所示,传统的蒸气压缩冷供热,通过天然气发动机驱动的冷水机组来制式制冷系统各状态点的参数如表2所示冷,同时利用装置的余热来对系统供热表1除湿供冷系统状态参数温度含湿量相对湿度状态点0()510万5%天然气两%烟气余热67844.8未利用的余热104211.2%图5天然气发动机驱动装置的能量分布表2蒸汽压缩式制冷系统的状态参数状态点温度含湿量相对湿度对于传统的电动式压缩系统,若电动冷水机kg)组COP=5,当使用露点送风仅考虑其所需的制冷10.425149量时,计算其所需的电能为11.48kW,可得每小3216.480540时需要7.12元而当除湿冷却系统采用天然气发动机驱动装置来供冷供热时每小时需要6.56元比传统的电动蒸汽压缩式系统价廉www.sh-gas.comH中国煤化工CNMHG上海煤气》2004年第4期5结束语参考文献B M. Cohen.,R B Slosberg: Application of gas-fired除湿剂冷却技术是在上世纪50年代开发的desiccant cooling systems, ASHRAE由于当时所能得到的元件性能不佳,不能使整个Harriman Lewis g: The dehumidification handbook干燥冷却系统良好运行随着西气东输工程的‘先彦启森主编,空气调节用制冷技术》第二版),中国建锋气”入沪之后,天然气面临一片广阔的市场筑工业出版社,1999且由于环保的要求迫切希望减少制冷剂的使用章煕明主编,传热学,中国建筑工业出版社,1993以及对空气品质的要求也越来越高,使用天然气许鹰,天然气发动机驱动空调系统中发动机余热的综合燃烧的除湿剂冷却系统将是一个很好的选择。利用”,同济大学硕士学位论文,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页)因此,CNG加气站不仅应有一定规模,而且还应拥较大潜力的是,随着CNG加气站的数量不断增加有与之规模相匹配的汽车量,不仅能充分发挥它显其管理成本、维修成本等必将有较大幅度下降同著的社会效益,还能得到良好的经济效益时,随着我国科学和技术的不断进步,CNG加气站设备的国产化程度和建站管理水平不断提高,其建综上所述,本文仅对投资CNG加气站后的运站成本也将较大幅度下降可以预料,随着上海“世行经济进行了浅析对加气站建站时投资贷款利息、博会”的举办和向世界级城市迈进的步伐,不仅运行的营业税、所得税等未加以计算。同样,作为CNG加气站会得到大力发展与之相配套的行业也利国利民的实事工程,对今后国家可能给予的如燃将蓬勃发展。一个新的天然气汽车行业已经并将得料使用优惠及其它鼓励政策,也未加以计算。更有到更大发展。(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中国煤化工CNMHG