11.4Подсистема воздухоснабжения

Сжатый воздух на промышленных предприятиях имеет две группы потребителей: технологические и силовые, а также используется в системах автоматики и регулирования. В химической и нефтехимической промышленности воздухоснабжение осуществляется как от централизованных компрессорных станций, так и от компрессорных агрегатов, входящих в состав технологических блоков.

Давление сжатого воздуха, используемого технологическими потребителями колеблется в широких пределах от 0,4 до 20 МПа.

В нефтехимических производствах воздух используется в технологических топливосжигающих установках, сушилках, системах пневмотранспорта, системах автоматики и регулирования и т.д. Доля, приходящаяся на сжатый воздух, составляет до 5% общего расхода энергии на производство конечного продукта. Воздушные компрессоры, устанавливаемые в системах воздухоснабжения нефтехимических предприятий, обычно электроприводные. Удельный расход электроэнергии на производство сжатого воздуха составляет от 80 до 140 кВтч/тыс.м³. В структуре стоимости 1 тыс.м³ сжатого воздуха без учета затрат на систему осушки около 60% приходится на затраты электроэнергии приводом компрессора, 15 % – на охлаждающую воду.

Воздушные компрессоры выбираются в зависимости от необходимого потребителям расхода и давления. Компрессоры центробежного типа обеспечивают нагрузку 250-7000 м³/мин с избыточным давлением воздуха до 0,9 МПа. Компрессоры поршневого типа рассчитаны на малую подачу (менее 100 м³/мин) с высоким избыточным давлением 3÷20 МПа.

Требования к качеству воздуха у потребителей могут существенно различаться:

• для силового пневмооборудования и инструментов используется воздух давлением 0,6÷0,9 МПа с конечным влагосодержанием 0,4÷0,6 г/кг, что соответствует температуре точки росы 4÷6°С;

• для технологических потребителей и пневматических систем автоматического регулирования требуется воздух давлением 0,3÷1,3 МПа с конечным влагосодержанием 0,01÷0,04 г/кг, что соответствует точке росы порядка –40÷50°С. С точки зрения организации экономичной системы воздухоснабжения этой группы потребителей, важной задачей является организация эффективных систем осушки сжатого воздуха, которые зачастую являются многоступенчатыми.

Более глубокая степень осушки достигается в специальных осушителях. Этот процесс может осуществляться несколькими способами:

1. охлаждением воздуха до расчетной температуры и вымораживанием влаги в воздухоохладителях, куда подается хладоноситель от холодильной установки (рис. 4.9);

2. адсорбцией водяного пара при продувании воздуха через адсорбент (силикагель, цеолит, активный глинозем);

3. комбинированный способ, сочетающий вымораживание и адсорбцию (рис. 4.10).

Рис. 4.9. Принципиальная схема осушки сжатого воздуха вымораживанием 1 – регенеративный теплообменник; 2 – влагоотделитель; 3 – охладитель воздуха

При организации системы осушки воздуха вымораживанием или комбинированным способом на компрессорной станции устанавливаются холодильные установки для выработки холода требуемых параметров. После концевого воздухоохладителя воздух проходит через регенеративный теплообменник 1 (см. рис. 4.9), где охлаждается встречным потоком осушенного холодного воздуха. При этом происходит частичная конденсация влаги, которая удаляется влагоотделителем 2. Далее воздух поступает в охладитель-осушитель воздуха 3, где достигает расчетной температуры точки росы, соответствующей конечному влагосодержанию. Холодоснабжение теплообменников может быть организовано с непосредственным испарением хладоагента или с помощью промежуточного хладоносителя. Осушенный воздух подогревается в регенеративном теплообменнике 1 и подается потребителю.

Рис. 4.10. Комбинированная схема осушки сжатого воздуха 7 – регенеративный теплообменник; 2 – влагоотделитель; 3 – охладитель воздуха; 4 – адсорбер; 5 – подогреватель воздуха; 6 – фильтр

В комбинированной системе осушки (рис. 4.10) воздух предварительно охлаждается в теплообменнике 3, а затем подается в адсорбер 4. При этом значительно продлевается период работы адсорбера между циклами регенерации и соответственно снижаются затраты тепловой энергии на этот процесс.