ТУРБОКОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СЖАТИЯ ВОЗДУХА И ПОДАЧИ ЕГО В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в турбокомпрессорных установках, предназначенных для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты.
Известна газотурбинная установка (ГТТ-3М) (см. "Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности", 1985, М., изд. "Химия"), содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания, основную систему перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор, включающий корпус, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина и осевой многоступенчатый компрессор, состоящий из обоймы, ротора и лопаток, образующие проточную часть.
Наиболее близким аналогом к заявляемой турбокомпрессорной установке по совокупности признаков и ожидаемому техническому результату является газотурбинная технологическая установка по патенту Украины №3084, МПК F02C 6/10, дата подачи заявки 15.01.2004, дата вступления в силу 15.10.2004, содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания, основную систему перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор включающий корпус, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина и осевой многоступенчатый компрессор, состоящий из обоймы, ротора и лопаток, образующие проточную часть.
Общей причиной, препятствующей достижению технического результата приведенными турбокомпрессорными установками является то, что приведенные турбокомпрессоры имеют ограниченный рабочий диапазон регулирования расхода воздуха. В частности при необходимости перевода турбокомпрессорной установки в режим с уменьшенной подачей или расходом воздуха при уменьшении потребления воздуха в технологическом процессе в нем происходит помпаж, который приводит к его аварийной
остановке. Отбор воздуха из корпуса, т.е. на выходе из осевого компрессора не исключает его вход в режим помпажа.
В основу изобретения поставлена задача, усовершенствовать турбокомпрессорную установку для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты, путем улучшения ее рабочих характеристик, расширить диапазон регулирования расхода воздуха и за счет этого исключить вход осевого компрессора в режим помпажа и возникновение аварийной ситуации.
Задача решена тем, что турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты, содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания, основную систему перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор, включающий корпус, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина и осевой многоступенчатый компрессор, состоящий из обоймы, ротора и лопаток, образующие проточную часть, согласно полезной модели, она снабжена дополнительной системой перепуска сжатого воздуха, при этом основная и дополнительная система перепуска воздуха размещены на корпусе с возможностью перепуска сжатого воздуха из проточной части осевого многоступенчатого компрессора после каждой отдельно взятой группы ступеней.
Согласно полезной модели, каждая система перепуска выполнена в виде n-сквозных каналов в обойме осевого многоступенчатого компрессора, сообщенных с камерой, образованной кожухом с выходным отверстием, установленным на обойме, при этом в корпусе напротив выходного отверстия в кожухе выполнен сквозной канал, в котором размещен перепускной клапан с возможностью сообщения через выходное отверстие с упомянутой камерой.
Благодаря тому, что турбокомпрессорная установка снабжена дополнительной системой перепуска сжатого воздуха, и при этом основная и дополнительная система перепуска воздуха размещены на корпусе с
возможностью перепуска сжатого воздуха из проточной части осевого многоступенчатого компрессора после каждой отдельно взятой группы ступеней достигнуто улучшение ее рабочих характеристик, расширение диапазона регулирования расхода воздуха, что позволило исключить вход осевого компрессора в режим помпажа и возникновение аварийной ситуации.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на:
фиг.1 - представлена схема турбокомпрессорной установки для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты;
фиг.2 - общий вид турбокомпрессора установки для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты;
фиг.3 - вид А;
фиг.4 - сечение Б-Б.
Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты, содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания 1, основную 2, и дополнительную 3 системы перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор 4, включающий корпус 5, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина 6 и осевой многоступенчатый компрессор 7 с основной 2 и дополнительной 3 системами перепуска сжатого воздуха. Осевой многоступенчатый компрессор 7 состоит из обоймы 8, внутри которой, размещены ротор 9, и лопатки 10, образующие его проточную часть 11. Основная 2 и дополнительная 3 системы перепуска воздуха размещены на корпусе 5 с возможностью перепуска сжатого воздуха из проточной части 11 осевого многоступенчатого компрессора 7 после каждой отдельно взятой группы ступеней 12, 13. Механизм запуска содержит двигатель 14 и редуктор 15. Прямоточная камера сгорания 1 соединена с осевой многоступенчатой турбиной 6.
Каждая система перепуска сжатого воздуха 2, 3 выполнена в виде n-сквозных каналов 16 в обойме 8 осевого многоступенчатого компрессора
7, сообщенных с камерой 17, образованной кожухом 18 с выходным отверстием 19, закрепленным на обойме 8. При этом в корпусе 5 напротив выходного отверстия 19 в кожухе 18 выполнен сквозной канал 20, в котором размещен перепускной клапан 21 с возможностью сообщения через выходное отверстие 19 с упомянутой камерой 17.
Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты работает следующим образом.
Предварительно осуществляют запуск турбокомпрессорной установки для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты. Для чего включают двигатель 14 механизма запуска, который через редуктор 15 приводит во вращение ротор 9 турбокомпрессора 4. Сжатый на выходе осевого многоступенчатого компрессора 7 воздух поступает в прямоточную камеру сгорания 1. В прямоточной камере сгорания 1 происходит процесс сжигания топлива и образование потока газа с высоким энергетическим потенциалом, который направляется в осевую многоступенчатую турбину 6.
В турбине 6 происходит преобразование тепловой энергии горячих газов и давления в механическую работу. Мощность, которая развивается турбиной 6, используется для привода осевого многоступенчатого компрессора 7. После выхода турбокомпрессора 4 на рабочий режим, часть сжатого воздуха с выхода осевого компрессора 7 направляется в технологию производства азотной кислоты, а часть в прямоточную камеру сгорания 1. Образовавшиеся в процессе производства азотной кислоты нитрозные газы направляются в прямоточную камеру сгорания 1. Из прямоточной камеры сгорания 1 нитрозные газы направляют в турбину 6. Отходящие после турбины газы выводятся в атмосферу.
При изменении режимов производства азотной кислоты в технологическом процессе изменяется и объем потребляемого им сжатого воздуха. При согласовании объемов подаваемого с выхода осевого
многоступенчатого турбокомпрессора и потребляемого технологическим процессом сжатого воздуха изменяют режим работы турбокомпрессора.
Для обеспечения работы турбокомпрессора в режиме с низкой производительностью, с целью исключения помпажа, приводят в действие системы перепуска воздуха 2, 3. Для чего открывают перепускные клапаны 21. При этом сжатый после групп ступеней 12 и 13 воздух из проточной части 11 через n-сквозных каналов 16 в обойме 8 сначала поступает в камеру 17. Далее через выходное отверстие 19 в кожухе 18 сжатый воздух из проточной части 11 после групп ступеней 12, 13 выводится в атмосферу через перепускной клапан 21 в сквозном канале 20 корпуса 5.
При работе турбокомпрессорной установки в режимах отличных от режимов с низкой производительностью, перепускные клапаны 21 в системах перепуска воздуха 2, 3 закрыты.
Режим запуска турбокомпрессора идентичен режиму работы турбокомпрессора в режиме с низкой производительностью. При этом перепускные клапана 21 открыты и отбор сжатого воздуха из проточной части 11 осуществляется аналогично отбору сжатого воздуха описанного выше для режима работы турбокомпрессора в режиме с низкой производительностью.