Основные потребители сжатого воздуха

На рис. 5.9 приведена структурная схема системы снабжения сжатым воздухом.

Сжатие воздуха - неэффективный с энергетической точки зрения процесс, так как КПД этого процесса находится в пределах 10%.

В установках сжатого воздуха применяются следующие компрессоры: центробежные, осевые, поршневые, винтовые.

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, а также при повышенных требованиях к надёжности 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 надёжности 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, а также для надёжного 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 фреоновые 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.

Мощность центробежных и осевых компрессоров (кВт) определяется по выражению

где -коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду ( = 1,01—1,02 для крупных осевых компрессоров, = 1,08-1,1 для небольших центробежных машин); - фактический расход воздуха, проходящего через компрессор, с учетом утечек, кг/с; с_р - теплоемкость воздуха при постоянном давлении и различных значениях температуры; - температура воздуха в напорном патрубке компрессора, °С; — температура воздуха на всосе компрессора, °С; — количество тепла, отданного охлаждающей воде (при наличии охлаждения компрессора); -КПД компрессора.