Воздушная компрессорная установка

Полезная модель относится к химико-технологическим процессам, в которых в качестве окислителя и/или источника азота используется сжатый воздух. Предложена воздушная компрессорная установка, в которой перед компрессором, подающим в производственную линию технологический сжатый воздух, установлен блок предварительного охлаждения воздуха, состоящий из пароэжекторной или абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины, потребляющей в качестве энергоносителя избыточный вторичный водяной пар предприятия, и воздухоохладителя радиально-спирального типа. Использование предлагаемой полезной модели позволяет сохранять спецификационную массовую производительность компрессорной установки при работе в условиях повышенных температур атмосферного воздуха, в первую очередь в летнее время на предприятиях, расположенных в южных районах. 1 н.п., 3 з.п., 2 ил.

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.

1. Воздушная компрессорная установка, состоящая из воздухозаборного устройства с фильтром очистки воздуха, многоступенчатого компрессора с приводным устройством и межступенчатых холодильников, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена блоком предварительного охлаждения воздуха, установленным на линии подачи всасываемого воздуха из воздухозаборного устройства к приемному патрубку компрессора, содержащим 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 воздушного компрессора.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве воздухоохладителя применен теплообменный аппарат радиально-спирального типа.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве генератора холода применена пароэжекторная холодильная машина.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве генератора холода применена абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина.