ДОСЛіДЖЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦіЙНИХ ПОКАЗНИКіВ ЕФЕКТИВНОСТі РОБОТИ ВіДЦЕНТРОВОГО ТРИКОРПУСНОГО КОМПРЕСОРА З ПРИВОДОМ ВіД ПАРОВОї ТУРБіНИ ВЕЛИКОТОНАЖНОГО АГРЕГАТУ СИНТЕЗУ АМіАКУ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Наведенi резуль-тати дослиджень по визначенню експлуа-та^йних показникiв енергоефективностi роботи видцентрового трикорпусного комп-ресора з приводом вiд паровог турбши вели-котоннажного агрегату синтезу амiаку сери АМ-1360. Розроблений алгоритм розрахунку цих показникiв може бути використаний для моделювання вiддi-лення синтезу амiаку в щлому.

УДК 661.53:66.048.8

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦ1ИНИХ ПОКАЗНИК1В ЕФЕКТИВНОСТ1 РОБОТИ В1ДЦЕНТРОВОГО ТРИКОРПУСНОГО КОМПРЕСОРА З ПРИВОДОМ В1Д ПАРОВО1 ТУРБ1НИ ВЕЛИКОТОНАЖНОГО АГРЕГАТУ

СИНТЕЗУ АМ1АКУ

А.К. Баб^ченко

Кандидат техычних наук, професор кафедри*

В. I. Тошинський

Доктор техшчних наук, професор, завщуючий кафедрою

*Кафедра автоматизацií хiмiко-технологiчних систем

та екологiчного монiторингу Нацюнальний технiчний унiверситет «Хармвський полiтехнiчний шститут»

вул. Фрунзе 21, м. Хармв, Украíна, 61002 Контактний тел.: (057)70—76—687

Одним з основних вiддiлень великотоннажних агрегаив серп АМ-1360, яке власне i забезпечуе необ-хiдний тиск процесу синтезу амiаку, е компреия азо-товодневоi сумiшi (АВС). Компреая здiйснюеться за допомогою вiдцентрового трикорпусного, сполучено-го з циркуляцiйним колесом, компресора з приводом вщ паровоi турбiни фiрми ТЕС (Японiя). При цьому стиснення АВС вщбуваеться у чотири стутш з про-мiжним повiтряним охолодженням, а помiж другою i третьою - з охолодженням у випарнику абсорбцш-но-холодильноi установки [1]. Циркуляцшна ступiнь компресора забезпечуе компенсащю втрати тиску у системи вщд^ення синтезу, параметри (температура, концентращя, витрата) режиму роботи якого за рахунок змши температури атмосферного повггря i застосування повiтряного охолодження коливаються у доволi значних межах. Це призводить i до змши на-вантаження на стутш компресора, а отже i режиму його роботи.

Основна частина водяноi пари тиску 10 МПа для приводу турбши утворюеться у котлах-утилiзаторах ввдд^ень конверсп метану оксиду вуглецю, а решта у юлькосп до 30 т/год - у паровому допомiжному котлi, витрата природного газу для якого складае бшя 2 тис м2/год. Змша навантаження на компресор призводить до змши потужност турбокомпресора, а отже i витрати по водяний парi та природному газу, як взагалi визна-чають енергоефективнiсть агрегату синтезу в щлому. Кiлькiсна оцiнка цих показниюв, iнформацiя по яких ввдсутня для цих агрегатiв в лиератур^ з метою з'ясу-вання ввдповщност проектного та експлуатацiйного режимiв роботи турбокомпресора здшснювалась у ввд-повщност iз спецiально розробленим алгоритмом.

Для визначення можливо! потужностi парово1 турбши ^ (кВт) необхiдно встановити коефвденти корис-но1 дii компресора i турбiни, а також витратний коефь цieнт турбiни для водяноi пари. З метою встановлення цих значень були проведенш дослiдження по робот системи «компресор-турбша». При цьому потужшсть стиснення газових потокiв на п'яти ступшях компресора N2 (кВт) визначалась за рiвнянням [2]:

^ = д1,, (1)

1=1

де Gi - масова витрата газовоi сумiшi, кг/с; АГ - рiзни-ця питомих ентальпiй газовоi сумiшi на входi та вихо-дi вiдповiдноi ступенi компресора, кДж/кг [3]

Потужшсть на валу турбши оцшювалась по характеристикам для турбши фiрми ТЕС, а можлива потужшсть даноi пари на привод турбши N визнача-лась формулою:

\т _гакпа*- :вдьч , /-.впг^-вдь ;Ш1Рч

(2)

GBX /-iBIIP • • ■ г"

- п >"п - вщповщно витрати пари на входi турбiни та пари вiдбору, кг/с; ¡пХД®ДБ,1пПР - вiдповiдно питома ентальтя водяноi пари на входi турбши, вщбору i вщ-працьованоi, кДж/кг.

Коефвденти корисноi дii компресора nT i витратний коефiцiент по водянш парi и розраховувались за рiвняннями:

Пк = N /NBT (3)

u = G°x/Nbt

Лт = ^вт / NT

(4)

(5)

Технологии неорганических и органических веществ и экология

Таблиця 1.

Вихщш данж i результати розрахункiв коефiцieнтiв корисноТ дм у системi «компресор—турбша» та витратних коефщieнтiв турбiни по водянш парi i допомiжного котла по природному газу.

Найменування параметру Проектний режим Експлуатацшний режим

Тиск, МПа

Всмоктування 1 стутш 2,4 2,45

Нагштання 1 стутш 5,094 4,8

Всмоктування 2 стутш 4,95 4,75

Нагштання 2 стутш 10,107 9,0

Всмоктування 3 стутш 9,97 8,4

Нагштання 3 стутш 21,853 18,2

Всмоктування 4 стутш 21,757 17,7

Нагштання 4 стутш 32,0 25,8

Всмоктування циркуляцшного газу 28,99 23,3

Нагштання циркуляцшного газу 31,956 24,9

Пара на вход1 до турбши 10,0 10,0

Пара 1 стутш турбши 6,3 5,4

Пара вщбору 4,0 4,1

Пара 3 стутш турбши 1,64 1,05

Пара на виход1 з турбини +0,032 +0,05

Температура, °С

Всмоктування 1 стутш 43,3 45

Нагштання 1 стутш 140,7 131

Всмоктування 2 стутш 49 63

Нагштання 2 стутш 153,3 154

Всмоктування 3 стутш 7,8 6

Нагштання 3 стутш 112,8 101

Всмоктування 4 стутш 49 54

Нагштання 4 стутш 112,8 101

Всмоктування циркуляцшного газу 40 31

Нагштання циркуляцшного газу 51,9 39

Пара на вход1 до турбши 482 482

Витрата, кг/ч

Циркуляцшний газ 329142 339890

Св1жа азотоводнева сумш тсля четверто'1 стутш 65670 63970

Склад, % за об'емом

Циркуляцшний газ:

водень 53,32 55,8

азот 17,87 18,6

аргон 4,61 6,9

метан 13,0 8,9

ам1ак 11,3 9,8

Св1жа азотоводнева сумш:

водень 74,2 74,2

азот 25,3 25,3

аргон 0,1 0,1

метан 0,4 0,4

Частота оберпв турбши, об/хвил 11268 10400

Витрата, т/ч

Пара на вход1 до турбши 346 294

Пара вщбору 275,8 229

Вщпрацьована пара 70,2 65

Потужшсть стиску, кВт 26897,9 22818,38

Перша стутнь 6300 4890

Друга стутнь 6502,6 5430,2

Третя стутнь 6682,1 5774,9

Четверта стутнь 4125,9 3160

П'ята стутнь 3287,3 3563,28

Потужшсть на валу турбши, кВт 29105 24580

Коефщент корисно'1 дп компресора (мехашчний) 0,9291 0,9283

Потужшсть, що витрачаеться парою на привод турбши, кВт 40424,5 35522,6

Коефщент корисно'1' дп турбши (мехашчний) 0,7099 0,6919

Витратний коефщент на пару, кг/кВт 11,89 11,96

Витратний коефщент допом1жного котла на природному газу

м3/т 65,8 65,8

Кшьюсть водяно'1 пари у допомiжному котлi СдТ та витратний коефвдент по природному газу ф визна-чались за формулами:

Спт=%тмпгапг/йх-о (6)

Ф = мпг/С^ (7)

Де Лкт =0.9 - коефiцieнт корисно'1 дii допомiжного парового котла; Мпг - витрата природного газу, м3/с; 1в - пи-тома ентальтя води на входi парового котла, кДж/кг.

Результати дослщжень та розрахункiв за рiвнян-нями (1-7) для проектного i фактичного режимiв ро-боти системи «компресор-турбша» зведенi до табл. 1. Аналiз цих показникiв свiдчить про те, що реальна потужшсть нижче про-ектноi - 85%, а коефвдент и дорiвнюe проектному. Крiм того, реальнi значення Пк i Пт Дорiвнюють про-ектним показникам. Отже в подальших розрахунках при дослщженнях енерго-ефективностi експлуатацп агрегатiв синтезу можна користуватись проектними показниками коеф^еипв

и , Пк i Пт .

Таким чином, дослщ-ження i розрахунки дозволили кiлькiсно встановити реальнi показники роботи турбокомпресорного агрегату вщд^ення компресii та переконатись у достовiрно-стi можливостi застосуван-ня розробленого алгоритму розрахунку при математич-ному моделюванш ввддшен-ня синтезу амiаку в цiлому.

Лiтература

1. Кузнецов Л.Д., Дмитренко Н.М., Рабина П.Д. и др.. Синтез и аммиака.- М.: Химия, 1982.-296с.

2. Рабинович С.М. Сборник задач по технической термодинамике.-М.: Машиностроение, - 376с.

3. Варгафтик М.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и гидкостей.- М.: Наука, 1972.- 720с.