Потребление сжатого воздуха на промышленных предприятиях.

Общие сведения

 

Сжатый воздух в том или ином количестве используется на всех предприятиях или производствах. В одних производствах сжатый воздух низкого и среднего давления используется эпизодически и требуется он в небольших количествах. В других - он требуется непрерывно и в достаточно больших количествах, но невысокого давления. И, наконец, существуют производства, где требуются непрерывно большие количества сжатого воздуха среднего и высокого давления.

Используется сжатый воздух для технологических целей и как энергоноситель. В качестве энергоносителя сжатый воздух используется для работы пневматического инструмента (отбойных молотков, пескоструйных аппаратов, трамбовок и вибраторов, обдувочных аппаратов, молотов, гайковертов и т.п.) с давлением - 0,4...0,8 МПа; для транспортирования сыпучих материалов (аэротранспорт угольной пыли на тепловых электростанциях) с давлением 1,3...2,0 кПа; в пневматических системах автоматического регулирования с давлением до 0,6 МПа и др.

Технологический воздух используется в качестве окислителя при сжигании органического топлива в топках котлов, промышленных печей и теплогенераторов (давление воздуха в этом случае 1...30 кПа); для технологических процессов в доменных и мартеновских печах с давлением 0,32...0,45 МПа; в химических и биологических производствах - с давлением до 0,03 МПа, в сушильных установках - примерно с таким же давлением.

Для получения сжатого воздуха используются специальные машины.

На промышленных предприятиях применяется децентрализованная или централизованная системы производства и распределения сжатого воздуха.

Децентрализованной можно назвать такую систему, где нагнетательные машины устанавливаются непосредственно у потребителей, которых они обслуживают. Примером такой системы могут служить вентиляторы или нагнетатели, подающие сжатый воздух в горелки топочных устройств одного котла (индивидуальный вентилятор) или нескольких котлов (групповой вентилятор).

Централизованная система производства сжатого воздуха применяется на промышленных предприятиях, имеющих разнородных потребителей с непрерывным использованием воздуха. Источниками сжатого воздуха в этом случае являются воздуходувные или компрессорные станции.

На воздуходувных станциях (ВС) используются центробежные компрессоры, подающие воздух с давлением до 0,53 МПа в количестве до 115 м³/с на одну машину. Приводом для компрессоров служат паровые турбины или электродвигатели. В первом случае источник сжатого воздуха называется паровоздуходувной станцией (ПВС), во втором - электровоздуходувной станцией (ЭВС).

Воздуховоды (воздухопроводы) прокладываются под землей в проходных каналах или над землей на высоких эстакадах совместно с другими коммуникациями. В помещениях воздуховоды прокладываются под полом, по стенам здания и по наружным ограждениям технологического оборудования (котлов, домен, печей и пр.).

Затраты на производство сжатого воздуха довольно значительны. Доля

стоимости воздуха в себестоимости выпускаемой продукции предприятия также в отдельных случаях может быть очень высокой. Так, в доменном производстве стоимость воздушного дутья в доменные печи составляет около 33% себестоимости полученного чугуна, в мартеновском - около 30% себестоимости стали. Удельный расход топлива на выработку сжатого воздуха для доменных печей составляет 19-20 кг условного топлива на 1000 м³ воздуха, приведенного к нормальным условиям. Из вышеизложенного следует, что повышение экономичности производства сжатого воздуха позволит значительно снизить себестоимость выпускаемой предприятиями воздухоемкой продукции.

Наиболее перспективными направлениями удешевления производства сжатого воздуха являются: увеличение единичной мощности и повышение параметров пара турбопривода компрессоров, использование более экономичных осевых компрессоров. Так, переход от пара с параметрами 3,5 МПа и 435°С к использованию пара 9 МПа и 535°С снижает удельный расход условного топлива с 19-20 до 17-18 кг на 1000 м³ воздуха, что соответствует снижению себестоимости 1000 м³ воздуха примерно на 11,5%.

К качеству сжатого воздуха предъявляется ряд требований. Влажность воздуха, поступающего в компрессор, должна быть минимальной, так как капельная влага смывает смазочное масло со стенок цилиндров, что приводит к ускоренному их износу. Кроме того, наличие жидкости в цилиндрах может вызвать гидравлический удар и механические разрушения механизма и корпуса. Скопление жидкости в воздухопроводах приводит к закупорке их, также к образованию ледяных пробок (в зимнее время).

В некоторых технологических процессах используется воздух, очищенный не только от капельной влаги, но и от ее паров и других примесей. В этом случае используются осушительные установки двух принципов действия: в одних осушка производится при помощи твердых абсорбентов -поглотителей влаги, в других воздух охлаждается до температуры ниже точки росы, сконденсировавшаяся при этом влага удаляется. Стоимость оборудования для осушки воздуха довольно высока (около 50% стоимости используемого компрессорного оборудования), а расход энергии на осушку составляет примерно 5% расхода энергии на выработку сжатого воздуха.

Наличие пыли в воздухе в ряде случаев недопустимо. Попадание пыли в проточную часть компрессора вызывает нарушение герметичности клапанов на всосе и выхлопе воздуха, в цилиндрах она смешивается с маслом и образует абразивную пасту (быстрый износ цилиндров, повышение их температуры). Фильтры (см. рис. 10.1) отделяют частицы диаметром меньше 10 мкм. Содержание пыли в кубометре воздуха не должно превышать 1 мг.

Классификация систем и устройств воздухоснабжения

Системы воздухоснабжения промышленных предприятий предназначены для централизованного снабжения промышленных потребителей сжатым воздухом требуемых параметров (давление, влажность, температура и т.д.) в соответствии с расходом и графиком потребления.

Система включает в себя:

- компрессорные и воздуходувные станции,

- трубопроводный и баллонный транспорт для подачи сжатого воздуха к потребителям,

- воздухосборные устройства - ресиверы и потребители самого предприятия.

Коммуникации сжатого воздуха имеют радиальное и кольцевое исполнение. Последние применяют при компактном расположении потребителей, а также при повышенных требованиях к надёжности обеспечения сжатым воздухом.

Сжатый воздух промышленными потребителями используется по двум основным направлениям: технологическому (например, для выплавки стали и чугуна, получения кислорода в разделительных установках) и силовому (для привода различных пневмомашин и механизмов, пневмоинструменте).

Классификация систем воздухоснабжения:

По величине давления

- система низкого давления (2-3 атм.);

- система среднего давления (6-9 атм.);

- системы высокого давления (от 20 атм. и выше).

2. По технологии производства сжатого воздуха (методу получения сжатого воздуха).

- объемный;

- динамический.

Машины для сжатия и перемещения газов или паров называются газодувными или компрессорными установками (компрессорами).

Компрессоры можно классифицировать по целому ряду признаков:

1. По виду сжимаемой среды: воздушные, азотные, этиленовые, кислородные, аммиачные, фреоновые, углекислотные и т.п.

2. По числу цилиндров(для поршневых): одноцилиндровые, многоцилиндровые.

3. По давлению всасываемого газа:

- нормальные - давление у всасывающего патрубка равно атмосферному;

- дожимные – давление выше атмосферного.

4. По роду привода:

- с механическим приводом;

- с электрическим приводом;

- с паросиловым приводом;

- с приводом от газовой турбины;

- с приводом от двигателя внутреннего сгорания;

- газомоторные, представляющую собой единую машину «газовый

двигатель - компрессор».

5.По числу ступеней сжатия: одноступенчатые, многоступенчатые.

6. По месту расположения компрессорного агрегата:

- стационарные;

- транспортные (передвижные).

7. по охлаждению:

- неохлаждаемые;

- охлаждаемые водой с внутренним охлаждением во время цикла сжатия и с

промежуточным охлаждением;

- охлаждаемые воздухом.

8. По развиваемому давлению:

- вакуум компрессоры ( отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного и обычно нагнетают в пространство, где давление равно атмосферному или выше);

- вентиляторы, давления нагнетания до 0,01МПа;

-газодувки (воздуходувки) -давление нагнетания от 0,01 до 0,35МПа

- компрессоры, давление нагнетания свыше 0,35 МПа.

В свою очередь компрессоры по развиваемому давлению подразделяются:

- компрессоры низкого давления (0,35-1 МПа);

-компрессоры среднего давления (1-10 МПа);

-компрессоры высокого давления (10-100 МПа);

- компрессоры сверхвысокого давления (свыше 100 МПа).

9. По устройству и принципу работы:

А ) объемные,в том числе поршневые, с возвратно-поступающими поршнями простого действия с одной рабочей полостью;

Б) с двумя рабочими полостями – ротационные;

С) лопастные (лопаточные), которые в свою очередь делятся на центробежные

( радиальные) и осевые (аксиальные);

Д) струйные(эжекторы, аспираторы).

 

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры, сжимающие воздух от 0,5 до 100МПа и производительностью до 100м³/мин рекомендуется применять на компрессорных станциях.

Рассмотрим поршневые компрессорные установки (рис.10.2)

Рисунок 10.2 - Поршневые компрессоры

где:1- всасывающее устройство, 2-фильтр, 3- первая ступень компрессора, 4 - вторая ступень компрессора, 5 - межступенчатый холодильник, 6-концевой холодильник, 7 - влаго–маслоотделитель, 8 — ресивер, 9 -магистральный вентиль, 10 -пусковой вентиль, 11-выпускной вентиль, 12 - сборный бак; 13 – магистраль.

Схема работает следующим образом. Поршневой компрессор, приводимый в движение электродвигателем, через воздухозаборное устройство (1) засасывает атмосферный воздух. Пройдя по прямому участку трубопровода, воздух попадает в фильтр (2), где очищается от примеси атмосферной влаги и пыли. Далее, проходя через всасывающий трубопровод, воздух попадает в первую ступень компрессора (3). После сжатия, через обратный клапан и промежуточный трубопровод, воздух нагнетается в межтрубное пространство промежуточного охладителя (5). Из охладителя воздух всасывается второй ступенью компрессора (4) и через нагнетательный трубопровод подается в межтрубное пространство концевого охладителя (6). После охлаждения воздух поступает в водомаслоотделитель (7) и далее в воздухосборник (8), предназначенный для снижения пульсации воздуха и резервировании его части. Из воздухосборника воздух по магистральному трубопроводу (13) поступает в воздушную сеть предприятия и к потребителю. Через продувочный бак (12) осуществляется слив конденсата из концевого охладителя и водомаслоотделителя.

Кроме того схема компрессорной установки должна содержать:

а) предохранительные клапана (сброс излишка воздуха);

б) запорные задвижки (предназначены для переключений, отключений, вывода в ремонт элементов компрессорной установки);

в) обратный клапан (предназначен для избежания утечек воздуха из сети при отключении компрессора);

г) разгрузочный вентиль (предназначен для сброса воздуха и облегчения пуска компрессорной установки). Компрессорные установки выполненные на базе поршневых компрессоров предназначены для производств, в которых потребителям воздуха требуется воздух высокого давления и в небольшом количестве (при малых расходах). Для повышения давления воздуха используется многоступенчатые компрессоры. После каждой ступени могут быть установлены промежуточные холодильники.

 

Центробежные компрессоры

Принципиальная схема турбокомпрессорной установки, построенной на базе центробежных компрессоров, имеет вид (рис.10.3):

 

Рисунок 10.3- Турбокомпрессорная установка на базе центробежных компрессоров

1 — воздухоприемник 8 — обратный клапан

2 — фильтр 9 — глушитель

3 — дроссельный клапан 10 — антипомпажный клапан

4 — секции компрессора 11 — выхлопная задвижка

5 — межсекционный холодильник 12 — напорный коллектор

6 — промежуточный холодильник 13 — промежуточный отбор

7 — концевой холодильник

Компрессорные установки, построенные на базе центробежных компрессоров, используются в производстве с большим расходом воздуха и малых давлениях.

Установка работает так. Атмосферный воздух засасывается через воздухоприемник (1) и проходит предварительную очистку в фильтре (2). Между второй и первой ступенью компрессора устанавливается дроссельный клапан (3), связанный с регулятором давления. Это позволяет поддерживать постоянное давление в напорном коллекторе (12) путем открытия или закрытия дроссельной заслонки на входе. Затем воздух поступает в первую секцию турбокомпрессора и далее через межсекционный холодильник (5) во вторую ступень компрессора. Поле второй секции компрессора, пройдя через промежуточный холодильник (6) и третью секцию компрессора, воздух поступает в концевой холодильник (7). После концевого холодильника воздух поступает в напорную линию (12). На участке сети от концевого холодильника до напорной линии устанавливается обратный (8), антипомпажный (10) клапана и выхлопная задвижка (11). Антипомпажный клапан открывается автоматически при уменьшении потребления воздуха, часть воздуха при этом сбрасывается в атмосферу через глушитель (9). При необходимости получить воздух низкого давления возможен промежуточный отбор воздуха (13) с любой из секций компрессора.

Для ручной регулировки сброса воздуха и запуска компрессора в случае одновременной параллельной работы нескольких установок в сеть предназначена выхлопная задвижка (11).

В системе воздухоснабжения, построенной на базе центробежных компрессоров, отсутствует воздухосборник (нет пульсаций и воздуховоды большого диаметра выполняют роль ресивера), а также водомаслоотделитель.

 

10.5. Производство и потребление сжатого воздуха на промышленных предприятиях.

Мощность основного и вспомогательного оборудования установленного на компрессорной станции выбирается исходя из условий технологического процесса. Их схемы могут существенно отличаться и зависят в первую очередь от мощности предприятия. Например схема СВСПП (система воздухоснабжения промышленного предприятия) средней мощности может выглядеть следующим образом (рис.10.4):

 

Рисунок 10.4 – Схема системы воздухоснабжения промышленных предприятий

Где: I- секция поршневых компрессоров компрессорной станции;II -секция турбокомпрессоров компрессорной станции, III- транспортные магистрали, IV- межцеховые сети, V-кольцевая сеть предприятия,VI- тупиковые сети, VII — напорные сети.

1- поршневые компрессоры, 2 - центробежные компрессоры, 3- фильтры, 4- водо-маслоотделитель, 5- концевые холодильники, 6- ресивер, 7 -потребители воздуха, 8- дожимной компрессор, 9 -запорно-регулирующая аппаратура, 10- потребитель воздуха (использует воздух двух давлений).

 

Компрессорные станции в зависимости от потребляемого количества воздуха (расхода Q или G) и его давления необходимого для потребителя могут комплектоваться:

- центробежными и поршневыми компрессорами;

- воздуходувками;

- вентиляторами.

Для доставки воздуха потребителям используются разветвленные воздушные сети радиального, магистрального, кольцевого, тупикового типов (рис.10.5).

 

Рисунок 10.5 – Типы воздушных сетей

 

Сети сжатого воздуха на предприятии разделяют на межцеховые и внутренние. Межцеховые сети — участки сети от сборных коллекторов компрессорной станции до ввода в конкретный цех (рис.10.6).

Рисунок 10.6 – Сети сжатого воздуха

 

Межцеховые сети прокладываются в каналах и траншеях (подземный способ прокладки), по эстакадам или лотках (надземный способ прокладки). Выбранный способ прокладки должен обеспечивать возможность проведения ремонтных работ и ликвидаций аварий без остановки компрессорной станции. Для отключения отдельных участков цепи и осуществления переключений различного рода устанавливается запорно-регулирующая аппаратура (арматура). К ней относятся:

— вентили;

— задвижки;

— заслонки;

— регуляторы;

— клапана и т.д.

Наиболее надежной считается схема, при которой на каждый крупный потребитель работает свой компрессор, однако в силу дороговизны таких схем чаще используются организация параллельной работы компрессоров на сборный коллектор. Для компенсации температурных деформаций используют:

— специальные участки цепи (компенсаторы);

— подвижные опоры;

— подвижное закрепление трубопровода на опоре.

К внутри цеховым сетям сжатого воздуха относятся все участки воздушной сети начинающиеся от ввода в цех и предназначенные для обеспечения воздухом каждого из потребителей.

В местах ввода воздушной сети в цех оборудуются узлы ввода (рис. 10.7). Они могут быть выполнены по следующей схеме:

Рисунок 10.7-Узел ввода воздушной сети в цех

где: 1- измерительная диафрагма, 2- редукционный клапан, 3- манометры, 4 –дифманометры, 5- водо-маслоотделитель.

 

В состав узлов ввода также могут входить другие приборы и устройства (термометры, сборные коллектора, задвижки и т.д.).

 

https://lektsii.org/4-22673.html

 

https://studopedia.ru/3_200789_sistemi-vozduhosnabzheniya.html

Системы воздухоснабжения промышленных предприятий предназначены для централизованного снабжения промышленных потребителей сжатым воздухом требуемых параметров в соответствии с расходом и графиком. Она включает в себя компрессорные и воздуходувные станции, трубопроводный и баллонный транспорт для подачи сжатого воздуха к потребителям, воздухосборные устройства - ресиверы и распределители самого предприятия.

В зависимости от необходимых потребителям расходов воздуха и его давления станции оборудуются центробежными компрессорами с избыточным давлением сжатого воздуха 0,35÷0,9 МПа и единичной производительностью 250÷7000 м³/мин или поршневыми соответственно с давлением 3÷20 МПа и единичной производительностью не более 100 м³/мин.

Коммуникации сжатого воздуха имеют радиальные и кольцевые участки. Последние применяют при компактном расположении потребителей, и при повышенных требованиях к надежности обеспечения сжатым воздухом.

Сжатый воздух на ПП используется по двум основным направлениям: технологическому (для выплавки стали и чугуна, получения кислорода в разделительных установках) и силовому (для привода различных машин и механизмов, в горнодобывающей и кузнечных отраслях).

На производство сжатого воздуха затрачивается 5% общего расхода электроэнергии на металлургических заводах и до 25÷30% на машиностроительных предприятиях и в горнодобывающей промышленности. При использовании электрического привода компрессоров удельный расход энергии на производство 1000 м3 сжатого воздуха составляет от 80 до 140 кВт·ч (в зависимости от давления сжатого воздуха, типа компрессорных машин, условий охлаждения и т.д.). При паровом приводе компрессоров удельный расход топлива на производство 1000 м³ сжатого воздуха составляет 17÷20 кг.

Компрессорные станции включают в себя устройства для забора воздуха, очистки его от пыли, компрессоры, приводные двигатели, теплообменники охлаждения, вспомогательное оборудование (для осушки, очистки, изменения давления, аккумуляции воздуха). На компрессорной станции могут размещаться только компрессоры с электроприводом (обычно для машиностроительных предприятий) или компрессоры только с паротурбинным приводом (для агрегатов доменного дутья). Находят применение и комбинированные паровоздуходувные и электрические станции ТЭЦ-ПВС.

Для обеспечения максимальной надежности воздухоснабжения производительность всех работающих компрессоров принимается максимальной длительной нагрузке, и на компрессорной станции устанавливают один резервный компрессор.

Охлаждение воздуха в компрессорных установках осуществляется в промежуточных и концевых холодильниках. Промежуточное охлаждение позволяет снизить затраты энергии на сжатие воздуха. Охлаждение в концевых участках применяют в случае обеспечения технологических требований потребителя к температуре сжатого воздуха, а так же для безопасного транспорта его по трубопроводу.

Промежуточные и концевые холодильники выполняются преимущественно кожухотрубчатыми и входят в состав компрессорной установки.

Для большинства ПП требуется осушка воздуха после компрессора. Осушка необходима по технологическим требованиям, и для надежного транспорта и безопасности. Выбор метода осушки обосновывается технико-экономическими сравнениями.

Для сорбционной осушки воздуха используют в качестве адсорбента силикагели, алюмогели и цеолиты. Для осушки больших количеств воздуха допускается параллельное включение нескольких УОВ на один компрессор.

Для осушки больших количеств воздуха используют фрионовые холодильники в комбинации с регенеративным воздуховоздушным теплообменником и системой отделения влаги.

Для аккумуляции сжатого воздуха при его неравномерном потреблении и выравнивании давления в магистрали за поршневыми компрессорами устанавливают ресиверы. В системах с турбокомпрессорами роль ресиверов выполняют трубопроводы сжатого воздуха.

Источниками сжатого воздуха, преимущественно являются централизованные компрессорные станции. На крупных производственных объединениях снабжение сжатым воздухом может осуществляется как от централизованных источников, так и от компрессоров, входящих в состав технологических блоков. Давление воздуха, используемого технологическими потребителями, колеблется от 0,4 до 20 МПа.

Крупными потребителями сжатого воздуха являются технологические установки и агрегаты, где этот энергоноситель используется как необходимый компонент проведения топочных процессов (окислитель при сжигании топлива), а также сушилки, в которых он играет роль сушильного агента, системы пневмотранспорта, автоматики и пр. В промышленности крупными потребителями сжатого воздуха являются: предприятия, изготавливающие азотную кислоту, где удельный расход воздуха давлением 0,5 МПа составляет 4000 м³/т конечного продукта, и серную кислоту - до 2000 м³/т конечного продукта и др.

Обычно доля энергозатрат на сжатый воздух для технологических установок относится на общецеховые расходы, поэтому данная статья расходов в структуре себестоимости продукции не учитывается. Однако общая оценка энергопотребления различных нефтехимических производств показывает, что доля, приходящаяся на сжатый воздух, составляет до 5 % общего расхода энергии на производство конечного продукта.

Системы, производящие сжатый воздух, сами являются крупнейшими потребителями энергии. Воздушные компрессоры обычно имеют электрический привод. Иногда, при наличии ВЭР избыточного давления, могут устанавливаться компрессоры с паротурбинным двигателем. На компрессорной станции допускается установка компрессоров с приводом одного типа (только электропривод или только паротурбинный привод).

Удельный расход электроэнергии на производство сжатого воздуха составляет от 80 до 140 кВт∙ч/тыс. м³. В структуре себестоимости 1 тыс. м³ сжатого воздуха, без учета затрат на систему осушки, около 60 % приходится на затраты электроэнергии для привода компрессора, 15 % - на охлаждение воды. Таким образом, организация эффективных систем воздухоснабжения промышленных предприятий является актуальной проблемой. При проектировании или реконструкции действующих систем решается комплекс задач:

‒ разработка технологической схемы и выбор оборудования, обеспечивающего технико-экономические характеристики системы, близкие к оптимальным, надежность и бесперебойность ее работы;

‒ выработка энергоносителя необходимого качества, удовлетворяющего требованиям, предъявляемым потребителем: по влагосодержанию, чистоте, теплофизическим и расходным параметрам. Для этого применяются различные методы осушки и устанавливается дополнительное оборудование – осушители, фильтры, теплообменники и пр.;

‒ выдача сжатого воздуха в соответствии с графиком потребления энергоносителя регулированием режимных параметров компрессора и установкой аккумуляторов;

‒ использование ВЭР компрессорной станции как для собственного потребления, так и для энергоснабжения смежных систем;

‒ организация экономичных и надежных систем коммуникаций, обеспечивающих минимальные затраты энергии для транспорта энергоносителя до наиболее удаленных потребителей.

Воздушные компрессоры выбираются в зависимости от необходимого потребителям расхода и давления. Компрессоры центробежного типа обеспечивают нагрузку 250-7000 м³/мин с избыточным давлением воздуха до 0,9 МПа. Компрессоры поршневого типа рассчитаны на малую производительность (менее 100 м³/мин) с высоким избыточным давлением 3-20 МПа.

Особенностью технологических систем компрессорных станций с поршневыми компрессорами является необходимость установки ресиверов для аккумулирования энергоносителя в целях сглаживания возникающих колебаний его расхода у потребителей.

Турбокомпрессоры регулируют подачу энергоносителя в определенных пределах за счет изменения объема забираемого воздуха. Кроме того, используется дополнительная аккумулирующая способность протяженных воздуховодов.

Распределительные воздуховоды могут иметь радиальные или кольцевые участки (рис. 2.17). Кольцевые участки организуются для повышения надежности системы воздухоснабжения потребителей энергоносителя.

Рис. 2.17. Схема воздухоснабжения промышленного предприятия:

К – воздушный турбокомпрессор; 1-7 – потребители сжатого воздуха

 

Требования к качеству воздуха у потребителей могут существенно различаться:

‒ для силового пневмооборудования и инструментов используется воздух давлением 0,6-0,9 МПа с конечным влагосодержанием 0,4-0,6 г/кг, что соответствует температуре точки росы 4-6 °С;

‒ для технологических потребителей и пневматических систем автоматического регулирования требуется воздух давлением 0,3-1,3 МПа с конечным влагосодержанием 0,01-0,04 г/кг, что соответствует температуре точки росы -40... -50 ⁰С.

Важной задачей является организация эффективных систем осушки сжатого воздуха, которая может иметь несколько ступеней. В концевых воздухоохладителях в качестве хладоносителя используется оборотная вода или атмосферный воздух. Таким образом, осуществляется первая стадия уменьшения влагосодержания сжатого воздуха. Температура точки росы на этой стадии на 5-15 °С превышает температуру охлаждающей среды.

Более глубокая степень осушки достигается в специальных осушителях. Этот процесс может осуществляться несколькими способами:

‒ охлаждением воздуха до расчетной температуры и вымораживанием влаги в воздухоохладителях, куда подается хладоноситель от холодильной установки;

‒ адсорбцией водяного пара при продувании воздуха через адсорбент (селикагель, цеолит, активный глинозем);

‒ комбинированным способом, сочетающим вымораживание и адсорбцию.

При организации системы осушки воздуха вымораживанием или комбинированным способом на компрессорной станции устанавливаются холодильные установки для выработки холода требуемых параметров. Из концевого воздухоохладителя воздух проходит через регенеративный теплообменник 1 (рис. 2.18), где охлаждается встречным потоком осушенного холодного воздуха. При этом происходит частичная конденсация влаги, которая затем удаляется влагоотделителем 2. Далее воздух поступает в охладитель-осушитель воздуха 3, где достигает расчетной температуры точки росы, соответствующей конечному влагосодержанию. Хладоснабжение теплообменников может быть организовано с непосредственным испарением хладагента или при помощи промежуточного хладоносителя. Осушенный воздух подогревается в регенеративном теплообменнике 1 и подается потребителю. При необходимости, догрев воздуха до требуемой температуры осуществляется в калориферах.

В системах осушки адсорбцией воздух пропускается через один из попеременно работающих адсорберов (рис. 2.19), поглощающих содержащиеся в воздухе водяные пары. По истечении определенного периода времени адсорберы переключаются и насыщенный влагой адсорбер регенерируется, для чего он продувается сухим воздухом, нагретым до 170-250 °С в калорифере.

В комбинированной системе осушки (рис. 2.20) воздух предварительно охлаждается в теплообменнике, а затем подается в адсорбер. При этом значительно продлевается период работы адсорбера между циклами регенерации и соответственно снижаются затраты тепловой энергии на этот процесс. Кроме того, предварительное охлаждение воздуха на входе в адсорбер улучшает условия его работы, так как возрастает поглотительная способность адсорбента.

Принципиальная схема компрессорной установки с поршневыми двухступенчатыми компрессорами представлена на рис. 2.21. Воздух забирается через воздухозаборник 1, очищается от механических примесей в фильтре 2 и подается на вход первой ступени сжатия компрессора промежуточного давления 3.

Рис. 2.22. Технологическая схема компрессорной станции:

КМ ‒ воздушный компрессор; ВЗ ‒ воздухозаборник; Ф ‒ фильтр; ПО ‒ промежуточный охладитель; КО ‒ концевой охладитель; ВО ‒ влагоотделитель; РТО ‒ регенеративный теплообменник; ОВ ‒ охладитель воздуха; Н ‒ насос; КД ‒ конденсатоp; И ‒ испаритель; КВ - холодильный компрессор винтового типа; в ‒ воздух; тв ‒ технологическая вода; хн ‒ промежуточный хладоноситель; ха ‒ хладагент

 

Перед подачей воздуха на вторую ступень сжатия производится его охлаждение оборотной водой в промежуточном воздухоохладителе 4. На выходе из второй ступени достигается требуемое давление сжатия, и воздух, проходя через концевой охладитель 5, влагомаслоотделитель 6, направляется в ресивер-воздухосборник 7, откуда отпускается в магистральный воздуховод 8 потребителю. Слив масла и жидкости из концевого охладителя, влагомаслоотделителя и воздухосборника осуществляется через продувочный бак 9. В схеме установлены предохранительный клапан 10, пусковой вентиль 11, разгрузочный вентиль 12 и запорная арматура.

На крупных промышленных предприятиях устанавливаются компрессоры центробежного типа. Технологическая схема компрессорной станции с компрессорами типа К-250-61-1 и 32-ВЦ-100/9 представлена на рис. 2.22. Воздух забирается через воздухозаборное устройство В3, очищается от пыли в фильтре Ф и поступает на вход в первую секцию компрессора. Между секциями в целях снижения удельной работы сжатия компрессора и потребляемой электрической мощности воздух охлаждается оборотной водой в промежуточных воздухоохладителях. В секциях компрессора температура энергоносителя повышается до 90-130 °С, а в промежуточном охладителе его температура снижается до 30-40 °С. Затем воздух охлаждается в концевом охладителе КО в целях снижения влагосодержанияпроходит влагоотделитель и направляется в воздушную магистраль потребителю.

Часть воздуха проходит стадию осушки вымораживанием в холодильной машине винтового типа. Для снижения нагрузки на холодильную установку перед подачей в систему осушки производится предварительное охлаждение воздуха в регенеративном теплообменнике встречным потоком холодного осушенного воздуха. В процессе осушки В теплообменниках-осушителях достигаются отрицательные температуры, что вызывает обмерзание поверхностей, и с течением времени интенсивность теплопередачи снижается, в связи с этим устанавливаются два теплообменника-осушителя, один из которых находится в рабочем режиме, а второй - в нерабочем (оттаивает).

Воздух, поступающий в систему осушки, проходит размораживающий аппарат и охлаждается. Затем он направляется в осушитель, где достигает расчетной температуры, соответствующей конечному влагосодержанию. Через определенный промежуток времени теплообменники-осушители переключаются.

Холодный осушенный воздух подогревается в регенеративном теплообменнике, при необходимости догревается калорифером и направляется к потребителю.

 

10. Укрупненный метод определения нагрузок на компрессорную станцию.

 

https://helpiks.org/3-78079.html

 

Укрупненный метод определения нагрузок на КС

Этот метод основан на применении средних норм удельных расходов сжатого воздуха на единицу продукции или на каждую из операций технологического процесса.

По этому методу суммарный годовой расход воздуха Q _г, м³/год, можно определить как

Q _г=aП_г, (4.2)

где a – средний удельный расход воздуха (на единицу продукции), со временем пересматривается в сторону уменьшения; П_г – годовой выпуск продукции в соответствующих единицах.

По годовому расходу можно оценить среднечасовую нагрузку Q _ср, м³/ч, компрессорной станции в рабочую часть года:

, (4.3)

где t_раб.г – годовое число часов работы оборудования.

Максимальная нагрузка Q _max, м³/ч, по этому методу определяется, как:

Q _max= k _max ×Q _ср, (4.4)

где k _max =1,2-1,5 – коэффициент, учитывающий максимум потребления воздуха. Он берется из опыта работы аналогичных предприятий и с течением времени пересматривается в сторону снижения. Большие значения k _max относятся к меньшему количеству потребителей с большими расходами воздуха при сравнительно редком включении.

Приближенный метод находит применения при перспективном проектировании нового предприятия и составлении проектного задания на разработку системы воздухоснабжения.

 

 

https://studfile.net/preview/1733660/

 

4.1.2. Укрупненный метод определения нагрузок на кс

Этот метод основан на применении средних норм удельных расходов сжатого воздуха на единицу продукции или на каждую из операций технологического процесса.

По этому методу суммарный годовой расход воздуха Q _г, м³/год, можно определить как

Q _г=aП_г, (4.2)

где a– средний удельный расход воздуха (на единицу продукции), со временем пересматривается в сторону уменьшения; П_г– годовой выпуск продукции в соответствующих единицах.

По годовому расходу можно оценить среднечасовую нагрузку Q _ср, м³/ч, компрессорной станции в рабочую часть года: