ВОЗДУШНАЯ КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к воздушным компрессорным установкам, а конкретно - к способам поддержания спецификационной производительности воздушных компрессоров при повышенных температурах атмосферного воздуха, и может применяться в химической, газовой, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
В воздушных компрессорных установках предусматривается охлаждение воздуха в межступенчатых, а в ряде случаев и в концевых холодильниках, позволяющее снизить затраты энергии и выполнение требований потребителя к температуре компримированного воздуха. (Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник, кн.4, М.: Энергоатомиздат, 1991, с.433-435). При этом предварительное охлаждение воздуха перед компрессором не предусматривается, вследствие чего при повышенных температурах атмосферного воздуха массовая производительность компрессора снижается.
Известно, что при проведении различных технологических процессов в химической, нефте- и газоперерабатывающей промышленности, в том числе при производстве аммиака и продуктов его переработки, в качестве окислителя используют сжатый воздух, расход и давление которого, определяемые технологическим процессом, обеспечивают с помощью воздушных компрессорных установок, расчетная температура воздуха для которых принимается равной 20°C.
Однако в летнее время, особенно в июле-августе, в пиковые часы температура атмосферного воздуха, подаваемого на компрессоры, оказывается значительно выше, причем в районах с жарким климатом она достигает 45-50°C, а в некоторых случаях и выше, в результате чего массовая производительность компрессорных установок существенно (на 8-15%) снижается (см. например, Рахмилевич З.З., Мыслицкий Е.Н., Хачатурян С.А. Компрессорные установки в химической промышленности. М., «Химия», 1977, с.109). Возникающий дефицит компримированного воздуха приводит к соответствующему уменьшению объема вырабатываемого конечного продукта.
В качестве прототипа приняты широко применяемые на отечественных аммиачных заводах многоступенчатые компрессорные установки для сжатия технологического воздуха, например, с компрессором фирмы Hitachi Kavasaki, снабженные межступенчатыми холодильниками (Справочник азотчика, М.: Химия, 1986, с.401-404). Существенный недостаток этих установок заключается в том, что в них не предусмотрено предварительное охлаждение всасываемого воздуха перед подачей на компрессор, вследствие чего в жаркие периоды при пиковых температурах атмосферного воздуха массовая производительность компрессорной установки существенно (на 10-15%) снижается, что приводит к соответствующему уменьшению выпуска конечного продукта.
Задачей настоящего предложения является обеспечение расчетного массового расхода подаваемого технологического воздуха в периоды работы производственных линий при повышенных температурах атмосферного воздуха.
Поставленная задача решена тем, что воздушная компрессорная установка, состоящая из воздухозаборного устройства с фильтром очистки воздуха, многоступенчатого компрессора с приводным устройством и межступенчатых холодильников, дополнительно снабжена блоком предварительного охлаждения воздуха, установленным на линии подачи всасываемого воздуха из воздухозаборного устройства к приемному патрубку компрессора. Блок предварительного охлаждения воздуха содержит генератор холода, использующий в качестве энергоносителя вторичный водяной пар технологических производств, воздухоохладитель поверхностного типа, прямой трубопровод с насосом и обратный трубопровод циркуляционного контура жидкого хладоносителя, причем выходной патрубок испарителя генератора холода соединен прямым трубопроводом циркуляционного контура хладоносителя с входным патрубком жидкостной полости теплообменной поверхности воздухоохладителя, выходной патрубок жидкостной полости теплообменной поверхности воздухоохладителя соединен обратным трубопроводом циркуляционного контура хладоносителя с входным патрубком испарителя генератора холода, всасывающий патрубок воздушной полости воздухоохладителя соединен с воздухозаборным устройством, а выходной патрубок воздушной полости воздухоохладителя - с всасывающим патрубком компрессора.
В качестве воздухоохладителя предпочтительно применение теплообменного аппарата радиально-спирального типа.
В качестве генератора холода могут быть использованы пароэжекторная холодильная машина (ПЭХМ) или абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина (АБХМ), потребляющие в качестве энергоносителя вторичный водяной пар технологических производств.
Пример выполнения предлагаемой воздушной компрессорной установки описан ниже и поясняется чертежами:
- на фиг.1 показана принципиальная схема воздушной компрессорной установки с предварительным охлаждением воздуха;
- на фиг.2 - принципиальная схема блока предварительного охлаждения воздуха с ПЭХМ в качестве генератора холода.
Предлагаемая воздушная компрессорная установка содержит:
- воздухозаборное устройство 1 с воздушным фильтром 2;
- многоступенчатый (в данном случае - двухступенчатый) компрессор 3, состоящий из первой ступени 4 и второй ступени 5 сжатия;
- приводное устройство 6 (электродвигатель, паровая турбина или привод иного типа);
- промежуточный холодильник 7;
- блок предварительного охлаждения 8, включающий (см. фиг.2): генератор холода 9 в виде ПЭХМ, состоящей из испарителя 10 с входным патрубком 11, выходным патрубком 12, эжектором 13 и конденсатора 14; воздухоохладитель 15 в виде теплообменного аппарата радиально-спирального типа, состоящего из корпуса 16, теплообменной поверхности 17 с входным патрубком 18 и выходным патрубком 19, приемного патрубка 20 воздушной полости и выходного патрубка 21 воздушной полости; циркуляционный контур хладоносителя, состоящий из прямого трубопровода 22 с встроенным в него циркуляционным насосом 23 и обратного трубопровода 24;
- линии связи 25-29.
Описываемая воздушная компрессорная установка работает следующим образом.
Воздух, необходимый для проведения технологического процесса у потребителя, поступает из атмосферы в воздухозаборное устройство 1, очищается от пыли в фильтре 2, после чего по линии 25 направляется в блок предварительного охлаждения 8, где, отдавая тепло жидкому хладоносителю, охлаждается до температуры 15-20°C. Охлажденный воздух по линии 26 поступает в первую ступень 4 компрессора 3. Работа компрессора 3 обеспечивается приводным устройством 6. Воздух, частично сжатый в первой ступени 4 компрессора 3 и нагретый в ней, направляется по линии по линии 27 в промежуточный холодильник 7, охлаждается в нем, после чего по линии 28 поступает во вторую ступень 5 компрессора 3, дожимается в ней до требуемого конечного давления, а затем выводится из установки по линии 29 для использования в технологическом процессе. При необходимости на лини 29 могут быть дополнительно установлены концевой холодильник и ресивер 9 (на схеме не показаны).
Работа блока предварительного охлаждения 8 осуществляется следующим образом.
К эжектору 13 генератора холода 9 (в данном случае - ПЭХМ) подводится вторичный водяной пар, а к испарителю 10 генератора холода 9 через входной патрубок 11 по обратному трубопроводу 24 циркуляционного контура хладоносителя - отепленный в воздухоохладителе 15 хладоноситель (вода). К конденсатору 14 подается охлаждающая вода системы оборотного или прямого водоснабжения предприятия. С помощью эжектора 13 в испарителе 10 поддерживается необходимое разрежение. Хладоноситель, охлажденный известным образом в испарителе 10, насосом 23 по прямому трубопроводу 22 циркуляционного контура хладоносителя направляется в жидкостную полость теплообменной поверхности 17 воздухоохладителя 15, прокачивается через нее, отбирая тепло от поступающего по линии 25 через патрубок 20 атмосферного воздуха. Отепленный хладоноситель по обратному трубопроводу 24 вновь подается в испаритель 10, а воздух, охлажденный в воздухоохладителе 15, через патрубок 21 по линии 26 отводится к воздушному компрессору для компримирования.
По аналогичной схеме может быть выполнена воздушная компрессорная установка с предварительным охлаждением воздуха с использованием в качестве генератора холода АБХМ.
Преимущества предлагаемой полезной модели:
- при высоких пиковых температурах атмосферного воздуха, компримируемого для проведения различных технологических процессов, обеспечивается сохранение спецификационной массовой производительности воздушной компрессорной установки, а соответственно предотвращается снижение объема вырабатываемого конечного продукта в жаркие периоды, особенно на предприятиях, расположенных в южных районах;
- обеспечивается утилизация избыточного вторичного технологического пара;
- благодаря возможности размещения блока предварительного охлаждения воздуха вне помещения, обеспечивается возможность модернизации существующих воздушных компрессорных установок на действующих промышленных предприятиях, на располагающих свободными производственными площадями.