СПОВ ВРУ КААр-30М предназначена для охлаждения сжатого воздуха, поступающего в блок комплексной очистки (БКО) и далее в блок разделения ВРУ. Задачей охлаждения является снижение температуры сжатого воздуха до температуры, при которой еще возможна качественная очистка от влаги, диоксида углерода и взрывоопасных примесей, и ниже [1]. Это обусловлено теплофизическими и адсорбционными свойствами цеолита, которым заполнен БКО. В случае превышения данной температуры воздух, прошедший некачественную обработку, поступает в блок разделения с вышеуказанными примесями, что приводит к снижению доли ожижаемого воздуха и качественного состава конечного продукта.
В летний период года может возникнуть такая ситуация, что температура воздуха на входе в БКО после СПОВ будет превышать предельные показатели, равные 10 °С [1]. Целью исследования являлось нахождение технического решения, благодаря которому система будет так же эффективно охлаждать воздух, как и в зимний период.
Анализ работы действующей СПОВ
Принципиальная схема действующей СПОВ представлена на рис. 1.
В ходе анализа работы действующей СПОВ в летний и зимний периоды года были получены следующие данные (для анализа взяты усредненные данные):
а) В зимний период года на охлаждение воздуха в количестве 216,89 т/ч с температурой 53,8 до 9,2 °С затрачивается 170 т/ч оборотной воды при температуре 15,3 °С, 93 т/ч воды из бака ХМ при температуре 6,5 °С, отбросного азота для охлаждения воды в АВС 68,6 т/ч при температуре 6,2 °С, 0,057 кВт×ч/кг удельного количества электроэнергии на килограмм ожиженного воздуха для привода четырех насосов ЦНСА-300-120 и двух ХМ 4МКТ-350-2-1 [2]. Доля ожиженного воздуха составляет 0,07915.
б) В летний период года на охлаждение воздуха в количестве 216,89 т/ч с температурой 65 до 15 °С затрачивается 276 т/ч оборотной воды при температуре 28 °С, 150 т/ч воды из бака ХМ при температуре 12,3 °С, отбросного азота для охлаждения воды в АВС 68,6 т/ч при температуре 12 °С, 0,12 кВт×ч/кг удельного количества электроэнергии на килограмм ожиженного воздуха для привода семи насосов ЦНСА-300-120 и пяти ХМ 4МКТ-350-2-1 [2]. Доля ожиженного воздуха составляет 0,078.
Как видно из приведенных данных, существующая СПОВ в летний период года при больших расходах электроэнергии и теплоносителей, чем в зимний период, не может обеспечить требуемой температуры на входе в БКО. В связи с эти требуется разработка мероприятий, направленных на повышение эффективности работы системы в летний период года.
Рис. 1. Принципиальная схема действующей СПОВ: ВВС – воздушно-водяные скрубберы; АВС – азотно-водяной скруббер; ХМ – холодильные машины
Описание требуемых мероприятий
Система не выполняет своих функций в летнее время в силу того, что повышается температура окружающего воздуха и оборотной воды. Следовательно, необходимо снизить температуру оборотной воды до уровня зимнего периода в одновременным увеличением расхода оборотной воды на охлаждение из-за увеличения температуры окружающего воздуха.
В этом случае необходимо 193 т/ч оборотной воды при температуре 15,3 °С. 58,5 т/ч оборотной воды охладиться в АВС при теплообмене с отбросным азотом из АВС для охлаждения нагретой воды из бака ХМ до температуры 14,5 °С, а оставшееся количество – в двухходовом кожухотрубном водоводяном теплообменике при теплообмене с водой из бака ХМ до 15,6 °С. В результате чего, в сборном коллекторе получим температуру оборотной воды 15,3 °С.
Кроме того, в результате модернизации будет демонтирована одна ХМ и установлен дополнительной насос ЦНСА-300-120 для подачи холодной воды из бака ХМ в кожухотрубный теплообменник. Принципиальная схема модернизированной СПОВ представлена на рис. 2.
Выводы
В результате проведенной модернизации в летний период года система охлаждает воздух до необходимой температуры на входе в БКО. Кроме того, в летний период года увеличилась доля ожижаемого воздуха с 0,078 до 0,07915 (на 1,47 %) и снизился расход удельный расход электроэнергии на килограмм ожижаемого воздуха с 0,12 до 0,106 кВт×ч/кг (на 11,67 %).
Рис. 2. Принципиальная схема модернизированной СПОВ