CC BY
28
конденсата - по Н2. Для рассмотренного состава газового конденсата требуемое соотношение целевых компонентов синтез-газа наблюдается в области удельных расходов водяного пара 5-6 кг/кг газового конденсата, что можно объяснить низким содержанием водорода в исходном топливе.
По результатам вариантных расчетов диаметра РЧО можно рекомендовать наиболее предпочтительный вариант работы - форсированной режим, который снижает металлоемкость аппарата, при этом в таком режиме заметное влияние давления на диаметр РЧО практически прекращается в области пк=10-15.
Источник финансирования. Благодарности
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №17-79-10036).
Список литературы
1. Lapidus A. L. Production of alternative motor fuels based on natural gas / Lapidus A.L., Golubeva I.A., Krylov I.F., Zhagfarov F.G. // Chemistry and technology of fuels and oils. 2009. Vol. 45, no 5. Р. 305-312.
2. Lapidus A. L., Zhagfarov F. G., Grigor'eva N. A., Khudyakov D. S., Kozlov A. M. Chemical processing of natural gas and gas condensate // Chemistry and technology of fuels and oils. 2010. Vol. 46, no 2. Р. 141-147.
3. Kaddour O., Sherbi A., Busenna A., Kolesnikov I. M. Production of olefin and aromatic hydrocarbons by py-rolysis of gas condensate // Chemistry and technology of fuels and oils. 2009. Vol. 45, no 6. Р. 440-442.
4. Malkov Yu. P., Molchanov O. N., Britov B. K., Fedorov I. A. A converter for producing a hydrogen-containing synthesis gas // Journal of engineering physics and thermophysics. 2016. Vol. 89, no 6. Р. 1545-1553.
5. Ryzhkov A. F., Gordeev S. I., Bogatova T. F. Selecting the process arrangement for preparing the gas turbine working fluid for an integrated gasification combined-cycle power plant // Thermal engineering. 2015. Vol. 62, no 11. Р. 796-801.
6. Baskakov A. P., Volkova Yu. V., Plotnikov N. S. Optimum chemical regeneration of the gases burnt in solid oxide fuel cells // Journal of engineering physics and thermophysics. 2014. Vol. 87, no 4. Р. 763-772.
7. Мракин А. Н., Сотников Д. Г., Селиванов А. А. Построение расчетной модели определения геометрических размеров реактора частичного окисления топлива // Проблемы совершенствования топливно-энергетического комплекса: сб. науч. тр. Вып. 8. / Совершенствование энергетических систем и теплоэнергетических комплексов: материалы XIII Междунар. научно-техн. конф. Саратов, 01-03 ноября 2016, Саратов, 2016. С. 318-322.
8. Сотников Д. Г., Мракин А. Н. Программа расчета реактора частичного окисления топлива: свидетельство о регистрации программы. М.: ФИПС, 2017. № 2017615007 от 02.05.17.
9. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: справочник / под общ. ред. чл.-корр. АН СССР В. А. Григорьева, В. М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1988. 560 с.
10. Лункин В. Н., Удалов В. П., Жебрак Ю. А. Воздушно-кислородная конверсия природного газа. Саратов: изд-во Сарат. ун-та, 1986. 128 с.
11. Лункин В. Н. Исследование высокотемпературного процесса неполного окисления природного газа в циклонном реакторе: дис. ... канд. техн. наук. Саратов, 12004. 165 с.
УДК 621.565
ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НЕОРГАНИЗОВАННЫХ ВЫБРОСОВ АММИАКА В УСТАНОВКАХ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ МАСЕЛ
Е. О. Реховская, И. Ю. Нагибина, А. Ю. Иванов
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-2-90-95
Аннотация - В работе рассматривается проблема отсутствия приборов автоматизации в установках депарафинизации масел. В результате в атмосферный воздух могут происходить неорганизованные выбросы аммиака, превышающие ПДК, которые негативно влияют на здоровье персонала и окружающую природную среду. Показано устройство и принцип действия автоматического воздухоотделителя.
Ключевые слова: установка, депарафинизация, неорганизованные выбросы, автоматизация.
I. Введение
В настоящее время растет интерес современного общества к проблемам экологии, соблюдению требований природоохранного законодательства. Промышленные организации различных масштабов стремятся к снижению негативного воздействия на окружающую среду, путем достижения благоприятных характеристик оборудования. Все мероприятия свидетельствуют об эффективном контроле воздействия на экологию. Главным принципом в работе любой промышленной компании должно являться сохранение природных ресурсов и окружающей среды. Это невозможно осуществить без надлежащего контроля деятельности предприятия на всех этапах производства.
Сейчас на промышленных предприятиях широко используются холодильные установки, работающие на аммиаке (хладагент R717), обладающем хорошими термодинамическими свойствами. Аммиак - бесцветный газ, обладающий резким удушливым запахом, относящийся к IV классу опасности. ПДК в воздухе рабочей зоны составляет 20 мг/м2. При содержании паров аммиака в воздухе от 20% возникает вероятность взрыва. С химической точки зрения, аммиак инертен к черным металлам, поэтому при изготовлении холодильного оборудования, трубопроводов, предназначенных для работы с аммиаком, используются различные марки стали и чугуна [1]. Аммиак взаимодействует с медью, цинком, растворяет резину, поэтому из сплавов цветных металлов возможно применение только алюминиево-кремниевых, высокооловянистых бронз, баббитов.
В связи с тем, что аммиачные холодильные установки, использующие опасный хладагент, работают при высоком давлении, при их эксплуатации должны быть соблюдены требования безопасности.
II. Постановка задачи
Отсутствие приборов автоматизации воздухоотделителя имеет ряд недостатков:
- работа воздухоотделителя не постоянна, т.к. происходят потери аммиака;
- несвоевременное включение воздухоотделителя приводит к скоплению воздуха в системе, в результате повышаются давление, температура нагнетания, ухудшается конденсация, происходит увеличение затрат на электроэнергию и, как следствие, повышенный износ оборудования;
- несвоевременное отключение ведет к неорганизованному выбросу аммиака в атмосферный воздух;
- качество и своевременность удаления воздуха из системы холодильной установки зависит от человеческого фактора;
Главной задачей является замена существующих воздухоотделителей на автоматические. В результате проведения данной работы, используя современные средства автоматизации, был произведен подбор воздухоотделителя, улучшены технические и экономические показатели холодильного отделения, сокращен риск и вероятность воздействия аммиака и возникающих вредных факторов производства на персонал.
III. Теория
На установке депарафинизации масел типа 39/8 № 5 производится снижение температуры застывания остаточных и дистиллятных масляных фракций благодаря удалению из них твердых парафинов. При этом применяется кристаллизация, основанная на охлаждении сырья в смеси с растворителем. Происходит выкристаллизо-вывание парафиновых углеводородов из раствора с последующим отделением фильтрацией от жидкости. Растворителем выступает смесь метилэтилкетона с толуолом. Получаемые на установке компоненты масел используются в дальнейшем для изготовления смазочных масел. В итоге, после проведения депарафинизации получается газ, используемый в качестве компонента сырья, и петролатум, необходимый для получения антистарителей.
Установка депарафинизации масел включает следующие части: отделение охлаждения смеси сырья и растворителя, отделение фильтрации, отделение регенерации растворителя из растворов и его обезвоживание, холодильную установку и товарно-сырьевой парк с системой обогрева маслом-теплоносителем. Холодильное отделение предназначено для охлаждения смеси сырья с растворителем и представляет собой аммиачную холодильную установку двухступенчатого сжатия на базе аммиачных компрессоров (марки АДК-73/40, АГК-73, блока конденсаторов для конденсации аммиака КТВ, пластинчатых теплообменников КБ-1,2,3, АВЗ, АВГ, кристаллизаторов для охлаждения смеси сырья и растворителя и других вспомогательных аппаратов). Целью охлаждения является кристаллизация твердых парафиновых углеводородов из фракции маловязкого, средне-вязкого и вязкого погонов [2]. На единовременное заполнение всех аммиачных аппаратов установки требуется около 30 тонн аммиака, он предназначен для охлаждения смеси сырья с растворителем до - 35оС.
Цикл работы происходит по схеме: 1) пары аммиака из кристаллизаторов поступают в отделители жидкости, где осуществляется осаждение механически унесенных капель аммиака; 2) при повышении уровня аммиака до 60% включается сигнализация компрессорной; если уровень порядка 90% - происходит автоматическая блоки-
ровка всех компрессоров; 3) из отделителей жидкости пары засасываются двухступенчатыми компрессорами; 4) осажденный жидкий аммиак стекает в дренажный ресивер; 5) пары аммиака, из первой ступени аммиачных компрессоров, поступают в промежуточные сосуды для охлаждения; 6) в сосудах, благодаря прямому впрыску, поддерживается постоянный уровень жидкого аммиака; 7) далее насыщенные пары засасываются второй ступенью компрессора, сжимаются и направляются через маслоотделители на конденсацию в аппараты воздушного охлаждения, водяные конденсаторы, пластинчатые теплообменники; 8) сконденсированный аммиак стекает в ресиверы, затем попадает в змеевики и поступает в аппараты испарительной системы; 9) прием свежего аммиака производится из реагентного хозяйства по специальной линии в рабочие ресиверы, при этом в ресивере, принимающем аммиак, создается вакуум, а в емкости, из которой берется аммиак, создается давление при помощи аммиачных компрессоров; 10) по этой же линии из рабочих ресиверов можно отдать аммиак на любую установку цеха или в реагентное хозяйство.
Воздух из системы удаляется благодаря воздухоотделителям, представляющим небольшой вертикальный теплообменник жесткого типа (рис. 1). Его работа состоит в конденсации аммиака из воздушно -аммиачной смеси, находящейся под давлением, за счет испарения жидкого холодильного агента. Аммиачные компрессоры создают вакуум в системе испарения аммиака. Попадание воздуха в систему возможно лишь через недостаточно плотные соединения, например, через сальниковые уплотнения или при вскрытии отдельных элементов установки по время проведения ремонтных работ, а также при заполнении холодильным реагентом. Воздух, создавая дополнительное давление в системе, препятствует нормальной конденсации паров аммиака.
Рис. 1. Аммиачный воздухоотделитель: 1 - межтрубное пространство; 2 - трубное пространство; 3 - нижний колпак; 4 - вентиль подачи жидкого аммиака из рабочего ресивера; 5 - вентиль отсоса паров аммиака из межтрубного пространства; 6 - вентиль подачи воздушно-аммиачной смеси в трубное пространство; 7 - вентиль сброса воздуха в атмосферу;
8 - вентиль подачи сконденсированного аммиака в межтрубное пространство корпуса воздухоотделителя;
9 - бачок с водой
При возникновении аварийных ситуаций необходимо проведение следующих мер:
1. При повышении давления второй ступени компрессоров из-за большого скопления воздуха в аммиачной системе необходимо включить воздухоотделитель и устранить неплотности, через которые подсасывается воздух.
2. При плохой работе воздухоотделителя:
2.1. Если подается недостаточное количество жидкого аммиака, то приоткрываем межтрубное пространство;
2.2. Если аммиака много, то прекращаем подачу открытием вентиля отсоса для обмерзания воздухоотделителя;
• аммиачно-вогдушная смесь У из конденсаторов КТВ
пары аммиака на прием компрессоров
2.3. При низком давлении полностью открываем вентиль на входе аммиачно-воздушной смеси в воздухоотделитель.
3. При обмерзании трубки сброса воздуха в атмосферу из воздухоотделителя из -за переполненного корпуса жидким аммиаком необходимо перезапустить избыток аммиака в межтрубное пространство воздухоотделителя.
Холодильное отделение включает в себя аммиачные компрессоры марки АДК-73/40 и АГК-73 [3, 4], технические характеристики которых приведены в табл. 1.
ТАБЛИЦА 1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПРЕССОРОВ
Марка компрессора АГК-73 АДК-73/40
низк. ст. выс. ст. низк. ст. выс. ст.
Диаметр цилиндра, мм 730 450 730 400
Ход поршня цилиндра, мм 550 550 550 550
Диаметр штока, мм 100 100 100 100
Число оборотов в минуту 167 167 167 167
Теоретический объем компрессора, м3/ч 4570 1710 4570 1340
Холодопроизводительность, ккал/час Около 900000 Около 400000
Индикаторный расход мощности N л.с. 669 669
Расход силы на валу N<5, л.с. 786 786
Диаметр трубопроводов, мм 325/8 325/8 325/8
Диаметр запорной арматуры, мм 300 300 300
Тип мотора СДК 760-167 СДК 760-167
Мощность мотора, кВт 623 623
Напряжение, В 6000/3000 6000/3000
Число оборотов в минуту 167 167
Вес компрессора б/мотора, кг 22600 23700
Вес мотора, кг 12700 12700
Аммиачный горизонтальный компрессор марки АГК-73 представляет собой спаренный компрессор двухступенчатого сжатия двойного действия с непосредственным приводом от синхронного электродвигателя. Хо-лодопроизводительность компрессора около 900000 ккал/час при температуре испарения -30оС, температуре конденсации 1к= +35 оС и температуре переохлаждения перед регулирующим вентилем +30 оС.
Аммиачный горизонтальный компрессор марки АДК-73/40 также представляет собой спаренный компрессор двухступенчатого сжатия двойного действия с непосредственным приводом от синхронного электродвигателя. Холодопроизводительность компрессора около 400000 ккал/час при температуре испарения 1о= -43оС, температуре конденсации 1к= +38оС и температуре переохлаждения перед регулирующим вентилем 1и= +35оС.
IV. Результаты
В сумме холодопроизводительность работающих компрессоров составляет 1980 кВт. Для данного значения подходит автоматический воздухоотделитель марки АВ-2 (рис. 2), разработанный ВНИХИ (Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности). Они эксплуатируются в течение многих лет на различных предприятиях.
Охладитель, приборы, арматура и трубопроводы компактно смонтированы на общей раме. Таким образом, автоматический воздухоотделитель марки АВ-2 - это агрегат, готовый для включения в систему аммиачной холодильной установки [5].
Принцип работы основан на охлаждении воздушно-аммиачной смеси, находящейся под давлением конденсации, за счет кипения аммиака во внутренней трубе. Подача аммиака в нее регулируется автоматически поплавковым датчиком уровня 4 марки ПРУ-2 в сочетании с соленоидным вентилем 18. Жидкий аммиак, образующийся в результате работы воздухоотделителя, постоянно удаляется из межтрубного пространства через камеру поплавкового датчика уровня в линейный ресивер [6].
Рис. 2. Автоматический воздухоотделитель марки АВ-2: 1 - всасывающая труба; 2, 17, 28 - запорные вентили; 3, 10, 11 - донышки; 4, 20 - датчики уровня; 5 - изоляция; 6, 18 - соленоидные вентили; 7, 8 - змеевики; 9 - наружная труба; 12 - кожух; 13, 27 - пробки; 14, 15 - патрубки; 16 - реле температуры; 19 - заглушка; 21 - трубка змеевика вторичного охлаждения; 22 - реле промежуточное МКУ-48; 23, 26 - усилители; 24 - внутренняя труба; 25 - корпус
V. Выводы и заключение
Замена существующего воздухоотделителя на автоматический приведет к сокращению выбросов аммиака в атмосферу, соответственно, минимизирует вероятность негативного влияния аммиака на рабочий персонал, а в случае крупных выбросов - на население, проживающее вблизи территорий предприятия.
Непрерывная работа автоматического воздухоотделителя обеспечит постоянное удаление воздуха из системы, что приведет к улучшению следующих показателей:
1. Практически полное отсутствие неорганизованных выбросов аммиака в атмосферу, соответственно, уменьшение загрязнения окружающей среды и снижение вероятности превышения норм ПДК в рабочей зоне персонала;
2. Своевременное удаление воздуха из системы, соответственно, уменьшение нагрузки на аммиачные компрессоры, что, в свою очередь, приведет к уменьшению потребляемой энергии, уменьшению количества потребляемой воды в конденсаторах водяного охлаждения и меньшему износу оборудования [7].
Таким образом, становится понятным интерес к тому, чтобы до минимума снизить наличие воздуха в системе, что непременно приведет к увеличению технико-экономических показателей работы установки. Целесообразность внедрения автоматического воздухоотделителя подтверждается не только техническими преимуществами, но и экономической эффективностью. Стоимость на демонтаж старого и монтаж нового воздухоотделителей, согласно статьям расходов, составляет порядка 45 тыс. рублей.
Полученные результаты могут быть использованы в качестве рационализаторского предложения по внедрению автоматического воздухоотделителя марки АВ-2 на установке депарафинизации масел типа 39/8№5, производства масел, присадок и смазок.
Работа выполнена в рамках НИР № 17079В в ОмГТУ.
Список литературы
1. Правила по охране труда при эксплуатации холодильных установок. М. : Альфа-Пресс, 2016. 44с.
2. Бриганти А. Руководство по техническому обслуживанию холодильных установок и установок для кондиционирования воздуха. М.: Евроклимат, 2004. 311 с.
3. Паспорт на аммиачный компрессор АДК - 73/40.
4. Паспорт на аммиачный компрессор АГК - 73.
5. Полевой А. А. Автоматизация холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. СПб.: Профессия, 2010. 244 с.
6. Анохин А. В., Тыркин Б. А. Монтаж холодильных установок. М.: Высшая школа, 1987. 280 с.
7. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности». Серия 08. Выпуск 19. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2013. 288 с.
УДК 621. 181. 123
ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗВИТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА В ВАКУУМНЫХ КОТЛАХ
Е. Н. Слободина, А. Г. Михайлов
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-2-95-99
Аннотация - Выполнен анализ применения вакуумных котлов в качестве промышленных образцов, обозначены возможные направления развития поверхностей нагрева с целью повышения энергетической эффективности. Представлены экономические характеристики для оценки эффективности использования вакуумных котлов (чистый дисконтированный доход (ЧДД), внутренняя норма доходности (ВНД), индекс доходности (ИД), срок окупаемости). Рассчитаны критерии технико-экономической эффективности применения данного вида котлов. В результате проведенных расчетных исследований получены кривые изменения ЧДД в зависимости от коэффициента оребрения и рабочего давления.
Ключевые слова: вакуумный котел, интенсификация, чистый дисконтированный доход, издержки.
I. Введение
В рамках выполнения энергетической стратегии России на период до 2020 года существует необходимость в создании энергосберегающих технологий и высокоэффективного оборудования с целью снижения удельных затрат на производство и использования энергоресурсов.
Применения вакуумного газотрубного котла с развитыми поверхностями теплообмена в объеме с разреженным теплоносителем в качестве промышленного образца для независимых систем автономного теплоснабжения является перспективным направлением в развитии промышленной теплоэнергетики.
Выбранный метод повышения эффективности работы газотрубного котла за счет интенсификации теплообмена при кипении и конденсации в разреженной полости путем применения оребрения изучен недостаточно, отсутствуют опубликованные сведения о практическом применении. Все это свидетельствует об актуальности выбранного направления научного исследования.
II. Постановка задачи
Один из основных принципов оценки эффективности инвестиционных проектов требует сопоставления связанных с проектом результатов и затрат на протяжении всего периода его реализации.
Проект признается эффективным, если обеспечиваются возврат исходной суммы инвестиций и требуемая доходность для инвесторов, предоставивших капитал [1].
Решения о целесообразности реализации инвестиционного проекта, выборе оптимального варианта инвестирования не могут применяться интуитивно. Для минимизации рисков неэффективного инвестирования применяется рассматриваемая ниже совокупность ключевых оценочных показателей:
- чистый дисконтированный доход (ЧДД);
- внутренняя норма доходности (ВНД);
- индекс доходности (ИД);
- срок окупаемости.
III. Теория
Основным показателем эффективности инвестиционного проекта является чистый дисконтированный доход.
