Выбор холодильного оборудования

⇐ ПредыдущаяСтр 22 из 22

Правильный выбор числа машин и необходимого резерва оборудования связан с характером изменения нагрузки в течение суток или года.

На предприятиях с равномерным выпуском продукции при относительно малой роли теплопритоков со стороны наружной среды суточным и годовым графиком нагрузки на холодильную установку для любой из температур кипения будет горизонтальная линия (рис.19.2, а). Однако выбор для данной температуры кипения только одной машины может оказаться нецелесообразным, так как ее выход из строя может сорвать выпуск продукции.

Можно установить резервный агрегат с той же холодильной мощностью, что и основной агрегат. Однако лучшим решением будет установка 2-х основных агрегатов половинной мощности каждый. Тогда при выходе из строя одного агрегата второй агрегат все же обеспечивал бы выпуск части продукции или ее охлаждение до несколько более высокой температуры.

При установке резервного агрегата той же мощности, что и основные, будет предусмотрен не 100%, а 50% резерв. Эти положения основаны, главным образом, на опыте работы поршневых компрессоров, не обладающих достаточной надежностью из-за наличия в них трущихся деталей и тяжелонагруженных клапанов, работающих в условиях знакопеременных нагрузок.

К выбору турбокомпрессоров следует подходить иначе. Во-первых, турбокомпрессоры могут быть выполнены в одном корпусе на несколько температур кипения, и поэтому даже для разных «изотерм холода» возможен выбор одного агрегата. Во-вторых, надежность турбокомпрессоров в настоящее время настолько высока, что заводы-изготовители гарантируют безаварийную работу с одним профилактическим ремонтом в год. Это позволяет не иметь резервную машину.

У предприятий, на которых холодильные установки предназначены для поддержания низких температур в помещениях, годовой график теплопритоков соответствует характеру изменения температуры наружного воздуха (рисунок 22.2, б). Установленный в этом случае один агрегат, рассчитанный на всю нагрузку, значительную часть года окажется сильно недогруженным.

При таком графике нагрузку целесообразно распределить между двумя или тремя одинаковыми агрегатами. В этом случае отпадает необходимость в резервном агрегате, причем целесообразна установка хотя бы одного компрессора с автоматическим изменением холодильной мощности.

На некоторых производствах в связи с периодической работой отдельных технологических аппаратов нагрузка резко изменяется в течение суток (рисунок 22.2, в). Часть «а» суточного графика нагрузки равномерна, в то время как нагрузка от технологических агрегатов придает графику периодический (часть «б») или пиковый (часть «в») характер.

В этом случае вопрос о выборе числа машин можно решить по разному. Можно всю нагрузку распределить между тремя машинами мощностью Q_а, Q_б, Q_в. Можно распределить нагрузку между двумя машинами: Q_а и(Q_б + Q_в ).

К существенному уменьшению установленной мощности холодильного оборудования приводит применение аккумуляторов холода, позволяющих снимать пиковую нагрузку и часть периодической. Однако применение аккумуляторов холода увеличивает энергетические затраты, поскольку холодильная установка должна работать при более низкой температуре кипения.

Желательно выбирать или однотипное оборудование, или возможно меньшее число типов однородного оборудования, так как в этом случае упрощается эксплуатация, уменьшается ассортимент необходимых запасных частей, монтажных и ремонтных приспособлений, инструмента.

Достаточно определенно установлены области применения различных типов холодильных машин в зависимости от экономической эффективности.

Поршневые компрессоры целесообразно использовать в области малой и средней холодильной мощности (до 0, 35¸ 0, 40 МВт) при стандартных условиях.

Для холодильной мощности до 1, 5¸ 1, 6 МВт применяют винтовые компрессоры (надежны, просты в эксплуатации).

При более высокой мощности применяют турбокомпрессоры.

ПРОИЗВОДСТВО ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ

Содержащиеся в воздухе редкие газы распределяются в воздухоразделительном аппарате двойной ректификации соответственно их температурам кипения с учетом давления.

На рисунок 23.1 приведены температуры кипения редких газов при давлении 760 мм рт.ст. (101, 3 кПа) и схема распределения газов в колонне двойной ректификации.

Неон и гелий, имеющие наиболее низкие температуры сжижения, накапливаются в газообразном состоянии под крышкой конденсатора.

Криптон и ксенон, у которых температуры кипения выше, чем у кислорода, собираются в кубовой жидкости и вместе с нею переходят в жидкий и газообразный кислород конденсатора.

Аргон, температура кипения которого лежит между температурами кипения кислорода и азота, распределяется между этими газами, отводимыми из аппарата в качестве основных продуктов разделения воздуха.

Количество редкого газа, которое может быть получено на установке, можно приближенно определить по формуле:

, м³/ч

где:

V – количество газа при нормальных условиях, м³/ч;

B – количество перерабатываемого воздуха, м³/ч;

C_и – содержание редкого газа в воздухе, %;

k – коэффициент извлечения редкого газа.

k имеет следующие значения:

аргон - 0, 5-0, 85

криптон - 0, 55-0, 6

ксенон - 0, 35

неон и гелий - 0, 5

По отношению к азоту и кислороду инертные газы можно разбить на три группы:

I – неон и гелий, легкие инертные газы, температуры кипения которых значительно ниже, чем кислорода и азота. Следовательно, при температурах и давлениях в ректификационной колонне они находятся в газообразном состоянии и не могут быть сконденсированы.

II – ксенон и криптон, тяжелокипящие инертные газы, так как температуры кипения Kr и Xe на десятки градусов выше, чем О₂ и N₂. Поэтому они конденсируются главным образом в жидком кислороде.

III – аргон, температура кипения которого находится между температурами кипения О₂ и N₂. Поэтому в колонне фактически разделяется не двойная смесь О₂- N₂, а тройная – О₂-N₂-Аr, и аргон оказывает существенное влияние на процесс ректификации.

Неон и гелий, поступая с воздухом в нижнюю колонну разделительного аппарата, не конденсируясь, поднимаются вместе с парами и постепенно накапливаются под крышкой конденсатора.

В аппаратах, из которых парообразный азот отбирают из конденсатора, смесь неона и гелия непрерывно отводится вместе с азотом и не влияет на процесс ректификации.

Из аппаратов, в которых такой отбор не предусмотрен, накопившуюся неоногелиевую смесь удаляют. Если этого не делать, неоногелиевая смесь постепенно заполняет пространство конденсатора, связанное с нижней колонной, и будет препятствовать поступлению паров азота в верхнюю часть конденсатора.

В результате часть поверхности трубок не будет использоваться для конденсации азота, уменьшение рабочей поверхности конденсатора вызовет повышение давления в нижней колонне и приведет к нарушению режима аппарата.

В небольших установках неоногелиевую смесь из нижней колонны не используют, а удаляют периодической продувкой конденсатора через перепускную диафрагму 1 или специальный вентиль (рисунок 23.2, а).

В установках большой производительности неоно-гелиевую смесь отбирают через небольшой дополнительный конденсатор, установленный в верхней части колонны низкого давления (рисунок 23.2, б). Так как температура в этой части колонны ниже, чем в трубном пространстве конденсатора, то змеевике 2 при давлении 0, 55 МПа часть азота сконденсируется и содержание Ne+He в смеси повысится до 30-50%. Жидкий азот стекает в сборник 3, откуда его периодически сливают, а обогащенную Ne+He смесь отводят на очистку от азота и разделение.

Организация извлечения криптоно-ксенонового концентрата из перерабатываемого воздуха, учитывая малое содержание их в воздухе, целесообразна только на крупных воздухоразделительных агрегатах, перерабатывающих более 15-20 тыс.м³/ч воздуха. Получение криптоно-ксенона снижает себестоимость кислорода. При этом на 1 дм³ чистой криптоно-ксеноновой смеси расход энергии составляет порядка 10 кВт× ч.

Технологический процесс получения криптона и ксенона включает следующие 3 стадии:

1. Получение первичного (бедного) криптоно-ксенонового концентрата, содержащего 0, 1-0, 2% Kr и Xe.

Происходит это следующим образом. Криптон и ксенон как тяжелокипящие компоненты остаются в жидкости испарителя, вместе с которой поступают в середину верхней колонны, а затем в межтрубное пространство конденсатора. Здесь они накапливаются, растворяясь в жидком кислороде. Для получения Kr + Xe концентрата жидкий кислород отводят в криптоновую колонну. Примерно 10% поступающего кислорода отводится из куба в виде концентрата с (0, 1¸ 0, 2 Kr + Xe).

1. Обогащение первичного концентрата и получение из него технического криптона, содержащего до 99% Kr и Xe.

2. Выделение из криптоно-ксеноновой смеси чистых криптона и ксенона.

Если первые две стадии осуществляются на предприятиях разделения воздуха, то третья – на заводах, потребляющих чистые криптон и ксенон.

Технологический процесс производства чистого аргона включает три стадии. На первой стадии в воздухоразделительном аппарате попутно с кислородом или азотом получают азото-аргоно-кислородную смесь. Так как температура кипения аргона лежит между температурами кипения азота и кислорода (на 10⁰С выше азота, на 3⁰С ниже кислорода), аргон накапливается в нижней части верхней колонны. В этой части колонны отбирают аргонную фракцию, содержащую 5-12% аргона и направляют на обогащение в специальную аргонную колонну. Именно в ней получают так называемый сырой аргон, содержащий 82-90% аргона, 4-8% азота и 1-10% кислорода.

На второй стадии эту смесь подвергают каталитической очистке от кислорода при связывании последнего водородом с получением смеси азот-аргон.

Третья стадия заключается в разделении смеси азот-аргон на чистый аргон, извлекаемый как конечный продукт, и азот, выбрасываемый в атмосферу.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК:

1. Абрамов Н.Н. Водоснабжение; Учебник, 2-е издание. –М.: Стройиздат, 1982. – 440 с.

2. Алхазов Г.Г. Воздушные поршневые компрессорные станции машиностроительных заводов.-М.: Машгиз, 1961.-112 с.

3. Андоньев С.М. и др. Особенности промышленного водоснабжения, - 2-е изд. К.Будiвельник, 1981. – 248 с.

4. Багров О.Н. и др. Системы полного оборотного водоснабжения в цветной металлургии. – М: Металлургия, 1978. – 143 с.

5. Бирман И.М. Аппаратчик воздухоразделительной установки. Справочник.-Металлургия, 1978. –319с.

6. Боярский М.Ю. и др. Автономные криорефрижераторы малой мощности.-М.: Энергоатомиздат, 1984 г.

7. Бродянский В.М., Меерзон Ф.И. Производство кислорода. –М.: Металлургия, 1970. –384с.

8. Газовое хозяйство заводов черной металлургии. Старицкий В.И. М.: Металлургия, 1973 г.

9. Глизманенко Д.Л. Получение кислорода. –М.: Химия, 1972.-752с.

10. Громогласов А.А. и др. Водоподготовка: Процессы и аппараты. Учебн.пособие для ВУЗов: Под ред. О.И.Мартыновой. – М.: Энергоатомиздат, 1990. –272 с.

11. Давыдов Н.И. Станции технологического кислорода. –М.: Металлургия, 1964. –351с.

12. Дилевская Е.В. Криогенные микротеплообменники.-М.: Машиностроение, 1978.-165 с.

13. Кислород. Справочник под ред. Д.Л.Глизманенко. Т.1, ч.I и II/ -М.: Металлургия, 1967. –668с.; Т.2-М.: Металлургия, 1973. –463с.

14. Курылев Е.С., Герасимов Н.А. Холодильные установки.-Л.: Машиностроение, 1980.622 с.

15. Лисиенко В.Г. и др. Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий. Уч.пособие для вузов. Под ред. Несенчука А.П. – Минск.; Высшая школа, 1989. – 279 с.

16. Металлургическое топливо. Справочник. Равич М.Б. и др. М.: Металлургия, 1965 г.

17. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. 2-е изд. Технология и оборудование. Т.1, 2. –М.: Машиностроение, 1973.

18. Резников М.И. Парогенераторные установки электростанций. – М.: Энергия. –1974.

19. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. –М.: Энергия, 1982.

20. Соловьев Ю.П. Вспомогательное оборудование паротурбинных электростанций. М.: Энергоатомиздат. –1983.

21. Справочник по физико-техническим основам криогеники /Под ред. М.П. Малкова. –М.: Энергия, 1973. –391с.

22. Старк С.Б., Белянчиков Л.Н. Воздуходувные машины и вакуумные установки в черной металлургии.-М.: Металлургия, 1971.-264 с.

23. Теплоэнергетика металлургических заводов. Розенгарт Ю.И. и др. М.: Металлургия, 1985 г.

24. Топочные мазуты. Белосельский Б.С. – М.: Энергия, 1978. –256 с.

25. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. Под ред. А.М.Бакластова.-М.: Энергоатомиздат, 1986.-327 с.

26. Халецкий М.М. Отопление, вентиляция и холодоснабжение предприятий черной металлургии. –М.: Металлургия, 1973 г.

27. Энергетическое топливо. Белосельский Б.С., Соляков В.К. М.: Энергия, 1980 г.

⇐ Предыдущая 13 14 15 16 17 18 19 20 2122