Экономическая эффективность модернизации холодильного цеха нефтехимического производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экономическая эффективность модернизации холодильного цеха нефтехимического производства

Аннотация

Технико-экономическое обоснование, в котором описывается обоснование замены компрессорного оборудования, достоинства и недостатки поршневых и винтовых компрессоров, а также конденсаторов с различными видами охлаждения.

Ключевые слова: Компрессор, конденсатор, модернизация, холодильная машина.

Введение

Холодильная машина представляет собой устройство, служащее для переноса теплоты с низкого температурного уровня на более высокий. Решение этой задачи реализуется с помощью обратного термодинамического цикла, осуществляемого рабочим веществом, называемым хладагентом. Собственно, холодильная машина осуществляет отвод теплоты от охлаждаемых объектов, имеющих температуру более низкую, чем окружающая среда, и передачу этой теплоты последней. Холодильная машина состоит из четырех основных элементов; испарителя, конденсатора, компрессора и дроссельного вентиля.

В настоящее время поршневые компрессора, которые отработали свой нормативный срок заменяют на винтовые и центробежные компрессорные машины. Так оппозитные ПК с цилиндрами диаметром 280 мм полностью заменяются винтовыми компрессорами. Эта замена обусловлена рядом преимуществ, отражающих недостатки поршневых и достоинства винтовых машин. Отсутствие в процессе работы непосредственного контакта поверхностей роторов между собой, а также роторов и корпуса, обуславливает основное преимущество винтового типа компрессоров - высокую надёжность и долговечность, что повышает надёжность снабжения потребителей искусственного холода.

В настоящее время в холодильной технике применяют почти исключительно маслозаполненные двухроторные компрессоры. В результате подачи масла в рабочую полость винтового компрессора повышается производительность (за счёт уменьшения внутренних перетечек), значительно снижается температура пара при сжатии. Это позволяет упростить конструкцию компрессора, снизить частоту вращения, уменьшить шум, увеличить допустимое отношение давлений, повысить энергетическую эффективность, надёжность и долговечность.

К недостаткам винтовых маслозаполненных компрессоров относится наличие развитой системы смазки.

Бесступенчатое регулирование производительности, прямой привод ведущего ротора компрессора от двигателя, дальнейшие широкое использование компрессорных систем получили экспериментальное подтверждение своей эффективности.

При использовании винтовых маслозаполненных компрессоров следует учитывать, что часть отводимой теплоты передаётся воде, охлаждающей маслоохладитель, что уменьшает нагрузку на узел конденсации.

Конденсаторы. Величина давления нагнетания и конденсации паров хладагента является функцией температуры конденсации, которая зависит от величины температуры охлаждающей среды и эффективности работы конденсатора, влияющей в значительной степени на экономические показатели работы всей холодильной машины.

По виду охлаждающей среды конденсаторы классифицируются на воздушные и водяные

Конденсаторы воздушного и водяного охлаждения обладают рядом преимуществ и недостатков относительно друг друга. При сопоставлении воздушного и водяного охлаждения конденсаторов оказывается, что удельная теплоёмкость воды в несколько раз выше, чем у воздуха. Интенсивность теплообмена в водяных конденсаторах почти на порядок выше, чем у воздушных. Поэтому первоначально воздушное охлаждение применялось лишь в условиях ограниченности водных ресурсов и в малых холодильных машинах.

К основному недостатку воздушного охлаждения конденсаторов следует отнести повышение давления конденсации в летнее время, когда воздух теплее воды оборотных систем. Также следует отметить, что большая эффективность КВО приходится на осенне-зимне-весенний период, хотя величина эффективности не постоянна и меняется в течении года. Лишь в летний период с высокой температурой наружного воздуха эффективность конденсаторов водяного охлаждения выше. Чтобы повысить значимость, а в отдельных случаях и исключить недостатки, характерные для аппаратов с воздушным и водяным охлаждением предлагается использование комбинированного охлаждения узла конденсации. При этом необходимо установить оптимум в сочетании теплообменных поверхностей, охлаждаемых водой и воздухом, что позволит получить наиболее оптимальные режимы эксплуатации.

Испаритель предназначен для отвода теплоты от охлаждаемой среды, которая циркулирует между испарителем и объектом охлаждения и, в свою очередь отнимает от последнего теплоту. Эта промежуточная среда называется хладоносителем. Иногда в испарителе происходит непосредственный теплообмен между охлаждаемым объектом и хладагентом (воздухоохладители, батареи, технологические аппараты непосредственного охлаждения).

1. Постановка задачи

В данной работе рассматривается расчёт компрессорного оборудования, выбор расчетного режима и расчет холодильного цикла, расчет и подбор теплообменного оборудования и замена теплообменных трубок в теплообменных аппаратах.

2. Технико-экономическое обоснование работы

В данной работе рассматривается расчёт компрессорного оборудования, выбор расчетного режима и расчет холодильного цикла, расчет и подбор теплообменного оборудования и замена теплообменных трубок в теплообменных аппаратах.

3. Компрессорное оборудование

В первом этапе произведем расчет и замену компрессорного оборудования. Исходя из того, что в данном цеху были установлены аммиачные компрессорные агрегаты европейского происхождения, будет произведена замена на винтовые компрессорные агрегаты отечественного происхождения завода ОАО «Пензкомпрессормаш»

Данное решение было принято по нескольким причинам.

Преимущества этого решения:

- компрессорная станция обойдется значительно дешевле, чем компрессора европейского производства;

- гарантированный резерв (на случай плановых и вне плановых остановок);

- широкий диапазон производительности, что позволяет потреблять именно столько электроэнергии, сколько требуется для производства востребованного количества сжатого газа;

- использование нескольких установок одной модели значительно упрощает обслуживание и эксплуатацию;

- максимально простая и удобная для эксплуатации конструкция (невозможно сравнить со сложными высокооборотистыми редукторной системами центробежных компрессоров);

- возможность рекуперации тепловой энергии (использование тепла, выделяемого компрессором для обогрева помещений, подогрев воды для нужд предприятия в теплообменниках масло/вода).

4. Теплообменное оборудование

Второй этап -- это реализация применения комбинированного охлаждения конденсаторов, позволяющее использовать естественную циркуляцию аммиака для выработки холода параметров +7 °С и 0 °С. Такой способ эффективен в осенне-зимний период. Благодаря естественной циркуляции на данный период работу компрессоров останавливают, за счет чего затраты на электроэнергию минимальны.

5. Теплообменные трубки

Третий этап включает в себя расчет теплообменного оборудования и замену теплообменных трубок. В испарителе теплообменные трубки из «чёрного металла» были заменены на теплообменные трубки из нержавеющей стали. Это обусловлено с одной стороны коррозионной стойкостью этого материала, и с другой стороны экономической доступностью в последние годы. Трубы из нержавеющих сталей характеризуются высокой стойкостью к эрозионным и кавитационным воздействиям и повышенной коррозионной стойкостью в средах, содержащих аммиак. В связи с этим, применение труб из нержавеющих сталей повышает их коррозионную стойкость со стороны охлаждающей воды и рассола. В маслоохладителях теплообменные трубки были установлены из «Стали 20» с целью экономии денежных средств.

6. Результаты экспериментов

Реализация применения комбинированного охлаждения конденсаторов, позволяющее использовать естественную циркуляцию аммиака для выработки холода параметров +7 °С и 0 °С. Такой способ эффективен в осенне-зимний период. Благодаря естественной циркуляции на данный период работу компрессоров останавливают, за счет чего затраты на электроэнергию минимальны.

Рисунок 1 - Конденсатор воздушного охлаждения

При температуре -12 компрессоры переходят на естественную циркуляцию. На рисунке 4 можно увидеть зависимость индикаторной мощности от температуры окружающей среды.

5. Обсуждение результатов

При естественной циркуляции (Tk= -1) компрессор 21А1600-7-1 будет потреблять 95 кВт электроэнергии. Температура ниже -12 держится 2920 часов в году, а температура выше -12 5840 часов в году

Рисунок 2 - График зависимости индикаторной мощности от температуры окружающей среды.

компрессор конденсатор теплообменный

Выводы и заключение

Целью модернизации была замена компрессорного оборудования, а также теплообменного оборудования.

По полученным в задании параметрам был произведен выбор расчетного режима и расчет холодильного цикла, в ходе которого были определены ключевые точки данного цикла. Также исходя из задания под данную холодопроизводительность был подобран компрессорный агрегат.

Был проведен расчет холодильной установки в режиме естественной циркуляции хладагента, в ходе которого были подобраны конденсаторы воздушного и водяного охлаждения.

Список литературы

1. Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха / Б.К. Явнель - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: Агропромиздат, 1989. - 223 с.

2. Кошкин Н.Н. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / Н.Н. Кошкин, А.К. Стукаленко, Е.М. Бамбушек - Ленинград: Машиностроение, 1976. - 464 с.

3. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике / О. М. Рабинович. - М.: Машиностроение, 1973. - 344 с.

4. Данилова Г.Н., Теплообменные аппараты холодильных установок / Г.Н. Данилова, С.Н. Богданов, О.П. Иванов - Ленинград: Машиностроение, 1986. - 303 с.

Размещено на Allbest.ru