Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ИСЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ КААР-30М

Свешников С.А. 1 Стародубцев П.Г. 1
1 ФБГОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет»
В статье отражен анализ работы действующей системы предварительного охлаждения воздуха (СПОВ) воздухоразделительной установки (ВРУ) КААр-30М; выявлены основные проблемы действующей СПОВ; предложены технологические решения, которые способствуют преодолению существующих недостатков и проведен сравнительный анализ действующей и модернизированной систем по основным показателям.
воздухоразделительная установка
КААр-30М
система предварительного охлаждения воздуха
1. Блазнин Ю.П., Горохов В.А., Голубев В.М. Блоки комплексной очистки воздуха ОАО «Криогенмаш»: методы расчета, конструкции, пусконаладки и эксплуатации // Технические газы. – 2009. – № 4. – С. 47–55.
2. Инструкция по эксплуатации воздухоразделительной установки КААр-30М ст. № 10, 2005.

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.

pic_46.tif

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 %).

pic_47.tif

Рис. 2. Принципиальная схема модернизированной СПОВ


Библиографическая ссылка

Свешников С.А., Стародубцев П.Г. ИСЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ КААР-30М // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 2. – С. 77-79;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=31368 (дата обращения: 18.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074