Дисциплина Технологические энергоносители предприятий

Часть II

Системы воздухоснабжения предприятий

Введение

Основным родом деятельности специалиста – инженера теплоэнергетика является проведение на промышленных предприятиях политики максимального энергосбережения. Последнее достигается глубоким изучением вопросов, касающихся производства энергоносителей и их распределения между заводскими технологиями.

Расширение производства промышленной продукции на базе передовой теплотехнологии требует вовлечения в технологический цикл целого ряда энергоносителей, обеспечивающий параметрический уровень процесса и оптимальные условия, которые в свою очередь создают предпосылки получения качественной продукции.

В последние годы специалистами энергетических служб промышленных предприятий, задачей которых является квалифицированное использование энергоресурсов, все чаще приходится сталкиваться с вопросами снабжения производственных технологий сжатым воздухом. В настоящее время трудно указать отрасль промышленности, в которой не применялся бы сжатый воздух. Его применение обусловлено энергетической политикой и изменениями в структуре энергетического баланса предприятия, а также техническими и экономическими преимуществами использования сжатого воздуха. Задача его производства и правильного распределения между пневмоприемниками предприятия до настоящего времени является актуальной, а в рамках происходящей перестройки промышленного производства требует особого внимания со стороны специалистов, так как наиболее весомо влияет на энергетическую составляющую себестоимости продукции.

Масштаб и вид (способ) использования сжатого воздуха определяется технологическими условиями, возможностями каждого конкретного потребителя. Однако необходимо научиться управлять снижением количества потребляемого сжатого воздуха, понять необходимость как можно меньше его расходования, т. е. использования более эффективно.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов специальностей 140104 «Про­мышленная теплоэнергетика» и 140106 «Энергообеспечение предприятий» при изучении курса дисциплины «Технологические энергоносители предприятий» и может быть использовано энергетиками промышленных предприятий.

1. Оборудование систем производства сжатого воздуха промышленных предприятий

1.1. Общая характеристика систем воздухоснабжения

Современные технологические процессы промышленных предприятий обеспечиваются различными энергоносителями. Выбор рациональных энергоносителей определяется технологическими условиями и технико-экономи­ческими показателями процессов производства продукции и условиями энергоснабжения. Наряду с основными носителями энергии (топливо, электрическая энергия, пар, вода) во многих отраслях народного хозяйства широко используется сжатый воздух. Применение сжатого воздуха позволило механизировать и интенсифицировать ряд технологических процессов в промышленности.

Широкому использованию сжатого воздуха как энергоносителя способствовали его особые свойства: упругость, прозрачность, безвредность, огнебезопасность, неспособность к конденсации, быстрая передача давления и неограниченный запас в природе. Однако производство сжатого воздуха имеет высокую стоимость, так как при этом затрачивается большое количество электрической энергии на привод компрессоров. На ряде предприятий расход электрической энергии на выработку сжатого воздуха достигает 20 – 30 % от общего количества потребляемой электрической энергии.

Для обеспечения различных потребителей (пневмоприемников) сжатым воздухом на предприятиях создаются системы воздухоснабжения, которые включают в себя системы производства и распределения сжатого воздуха. В состав систем производства сжатого воздуха (компрессорные станции) входят компрессоры, приводные двигатели компрессоров, устройства для забора и очистки атмосферного воздуха, оборудование для охлаждения сжатого воздуха, масловлагоотделители, установки для осушки воздуха, воздухосборники и воздухохранительные емкости, наполнительные рампы, внутренние (внутристанционные) сети трубопроводов, масляное хозяйство и другое оборудование. В состав систем распределения сжатого воздуха входят воздухораспределительные сети (межцеховые и внутрицеховые), распределительные устройства у пневмоприемников (потребителей сжатого воздуха), балонный транспорт, воздухосборники – ресиверы. Это обуславливает значительные капитальные вложения на оборудование систем воздухоснабжения.

Улучшение технико-экономических показателей работы систем воздухоснабжения достигается экономией электрической энергии при выработке сжатого воздуха, эффективностью использования компрессоров, уменьшением потерь воздуха при транспортировке потребителям, рациональным использованием воздуха в производственных целях пневмоприемниками и другими мероприятиями.

Экономичное и надежное снабжение сжатым воздухом технологичных процессов возможно при грамотном проектировании и квалифицированной эксплуатации систем производства и распределения сжатого воздуха на промышленных предприятиях, что неразрывно связано с подготовкой специалистов – промтеплоэнергетиков.

Применяемые для получения сжатого воздуха машины характеризуются производительностью (подачей)V(м³/с) и степенью повышения давления ε. Подача (производительность) компрессора подсчитывается по формуле:

,

(1)

где λ– коэффициент подачи, учитывающий снижение производительности машины в реальном процессе;

V_т– теоретическая подача.

Коэффициент подачи λ находится по формуле

,

(2)

где η_v– объемный КПД компрессора, характеризующий снижение производительности вследствие неполного заполнения цилиндра или межлопастного пространства (с ростом конечного давленияp₂ η_vснижается, а при значительном увеличении степени повышения давления становится равным нулю и подача прекращается), для поршневого компрессораη_v = 0,7 – 0,9;

η_p– учитывает снижение подачи вследствие сопротивления всасывающего тракта (воздуховод, воздушный фильтр, влагоотделитель),η_p = 0,8 – 0,95;

η_t– учитывает снижение производительности компрессора вследствие нагрева поступающего в компрессор воздуха за счет контакта с горячими металлическими стенками,η_t = 0,9 – 0,95;

η_w– учитывает снижение подачи вследствие влажности засасываемого воздуха,η_w = 0,98 – 0,99;

η_н– учитывает влияние утечек и перетоков воздуха,η_н = 0,95 – 0,98.

Степень повышения давления представляет собой следующее отношение

,

(3)

где p₂,p₁– соответственно давление на нагнетании и всасывании воздушного компрессора.