Характеристика потребителей сжатого воздуха

Сжатый воздух - самый распространенный энергоноситель на любом промышленном предприятии, а система воздухоснабжения является одним из самых энергоемких потребителей.

Доля расхода первичной энергии для производства сжатого воздуха на различные нужды колеблется от 5 до 30% от общего энергопотребления на производство конечного технологического продукта.

Большое значение сжатого воздуха как энергоносителя определяется еще и тем, что от надежности систем воздухоснабжения зависит и надежность, а в ряде случаев и безопасность осуществления технологического процесса.

Прекращение подачи воздуха в большинстве случаев ведет к крупной аварии на предприятии.

Самым большим среди отраслей потребителем сжатого воздуха является черная металлургия, в которой сосредоточены и наиболее крупные технологические блоки, использующие сжатый воздух: доменные печи, конверторы, мартеновские печи, прокатные станы, вагранки.

В черной металлургии сосредоточены и самые крупные компрессорные агрегаты как поршневые, так и турбокомпрессоры. Некоторые из них, например, К-5000 и К-7000, созданы специально для доменных печей заводов черной металлургии. На современном металлургическом предприятии черной металлургии наибольший процент турбокомпрессоров из общего количества компрессорных машин, а доля поршневых компрессоров составляет около 20% и имеется тенденция к ее уменьшению.

Доля энергопотребления на производство сжатого воздуха на предприятиях черной металлургии составляет 5 ¸ 7% от общего расхода энергии на производство основного продукта цеха, предприятия, а удельные расходы энергии на производство сжатого воздуха составляют от 80 до 140 кВт×ч/1000 м³ (в зависимости от типа компрессоров, условий охлаждения и эксплуатации) при электроприводе и 17 ¸ 20 кг условного топлива на 1000 м³ при паротурбинном приводе компрессоров.

Расход сжатого воздуха на единицу продукции для наиболее крупных технологических потребителей составляет: для производства чугуна 800-1000 м³/т чугуна, мартеновской стали 60-140 м³/т стали, конвертерной стали 30 м³/т стали, электростали 70 м³/т стали, на прокатных станах 20 ¸ 50 м³/т проката.

Большие количества потребления сжатого воздуха единичным потребителям и индивидуальный технологический режим потребления приводят к необходимости блочной компоновки компрессора и технологического агрегата с индивидуальным регулированием и расположением компрессора у потребителя.

Сопоставимо с черной металлургией по абсолютным масштабам потребление сжатого воздуха на предприятиях цветной металлургии, хотя в этой отрасли и отсутствуют такие крупные единичные потребители, как доменные печи или конверторы. Этим объясняется и большое разнообразие применяемых для воздухоснабжения нагнетательных машин: отличающихся по производительности и давлению поршневых компрессоров, турбокомпрессоров и особенно воздуходувок с давлением нагнетания от 0,15 до 0,25 МПа.

Доля общего энергопотребления на сжатие воздуха в отрасли колеблется от 8 ¸ 10% до 60% в шахтных выработках и рудниках. Наиболее крупные потребители сжатого воздуха: шахтные печи для плавки окисленных руд и вторичного сырья со средним расходом воздуха на 1 м² сечения печи в области фурм 45 ¸ 65 м³/мин; конвертеры с единичным потреблением сжатого воздуха от 180 до 850 м³/мин; барабанные сушилки (расход воздуха от 4 до 12 м³/кг влаги); пневмотранспорт пыли и отходов; агломерационные машины с продувом воздуха через шихту; обжиговые конвейерные машины и печи кипящего слоя с подачей воздуха в сопла (сжатый воздух или смесь с кислородом); пневмопушки для прочистки фурм.

Не менее ёмким в сравнении с металлургией по абсолютной величине потребления сжатого воздуха является машиностроение. Эта отрасль характеризуется большим разнообразием пневмопотребителей, параметров сжатого воздуха и состава компрессорных машин на станциях.

В отличие от металлургии в машиностроении доля использования сжатого воздуха как привода различных механизмов больше: пневмомолоты, различное сборочное оборудование (отвертки, патроны, сверла и т. д.), зажимы деталей, газовые подвесы, зачистные и окрасочные камеры.

Крупные потребители сжатого воздуха сосредоточены в литейных и кузнечных цехах машиностроительных заводов (пескоструйные аппараты, прессы, трамбовки, вибраторы, обрубные машины).

Большое разнообразие мелких потребителей, индивидуализация режимов их работы определяет сложные графики воздухопотребления, характеризующиеся значительной суточной и недельной неравномерностью.

На машиностроительном заводе, как правило, нет компрессоров, сблокированных с индивидуальным потребителем, а воздухоснабжение осуществляется от кольцевых пневмомагистралей от одной или нескольких компрессорных станций.

Современное машиностроительное предприятие расходует 20-25% общего энергопотребления на привод компрессоров для сжатия воздуха. Компрессорный парк в машиностроении представлен практически всей номенклатурой поршневых машин, среди турбокомпрессоров наиболее распространены турбокомпрессоры общего назначения К-250-61-5 и К-500-61-2.

Разнообразие технологических процессов, большой диапазон параметров, единичных мощностей и типов компрессорных агрегатов отличают потребление сжатого воздуха в химической промышленности. В этой отрасли воздух подается как от компрессоров, входящих в состав блоков и установок, так и от компрессорных станций. Давление сжатого воздуха в системе в зависимости от потребителя может составлять от 0,4 ¸ 0,5 до 15 ¸ 20 МПа. В равной степени находят применение поршневые и турбокомпрессоры.

Наиболее емкие по сжатому воздуху производства:

азотной кислоты; расход воздуха с давлением 0,4 ¸ 0,5 МПа составляет около 4000 м³ на 1 тонну азотной кислоты. Производительность осевого компрессора в агрегате АК-72 составляет (180-190) ×10³м²/ч;

серной кислоты; на 1 т 100-процентной серной кислоты требуется 1500 ¸ 2000 м³ сжатого воздуха;

один агрегат производительностью 56 т/ч аммиачной селитры потребляет около 500 ¸ 1000 м³/ч сжатого воздуха;

на грануляцию аммиачной селитры потребляется (2,5 ¸ 2,8)×10³ м³ сжатого воздуха на тонну продукта или (100 ¸ 700)×10³ м³/ч на установку.

Большие количества сжатого воздуха потребляют воздухоразделительные установки (ВРУ). Этот тип потребителя может рассматриваться как обособленно, так и в качестве под отрасли в составе таких отраслей, как черная и цветная металлургия, химическая промышленность. Особенность потребления воздухоразделительными станциями определяется спецификой самих ВРУ, эксплуатационные режимы которых трудно поддаются регулированию. Поэтому графики нагрузок воздушных компрессоров для ВРУ постоянны.

Параметры сжатого воздуха как исходного сырья для воздухоразделительных установок разнообразны и также определяются типом установок.

Установки большой производительности и низкого давления с единичным потреблением воздуха (100 ¸ 400) ×10³ м³/ч обслуживаются турбокомпрессорами К-3000-61-1, К-3250-41-2, К-5500-42-1.

В установках средней и малой производительности давление потребляемого воздуха может быть 3 ¸ 20 МПа, и для этих ВРУ используются поршневые, а в последнее время и винтовые компрессоры.

Для ВРУ характерно, что затраты энергии на сжатие воздуха составляют, в зависимости от типа установок, от 70 до 90% всех энергозатрат установки.

Крупным потребителем сжатого воздуха являются горнодобывающая и угольная промышленность, где воздух расходуется как на привод пневмомеханизмов (врубовые машины, перфораторы, буры и т.п.), так и на получение холода, транспортные нужды и кондиционирования воздуха в объектах.

Доля энергопотребления на воздухоснабжение этой отрасли составляет около 25% суммарной потребности в энергии.

Далее среди достаточно крупных потребителей сжатого воздуха следует назвать нефтедобывающую отрасль (особое внимание в последние годы уделяется подъему нефти с больших глубин с помощью эрлифтов, проходке нефтяных скважин), строительство (пневмомолоты, трамбовочные машины, вибраторы, распыление красителей), транспорт и связь (подъемники, тормозные устройства, пневмопочта).

Используется сжатый воздух также и в энергетике, полиграфической технике, для нужд автоматики и регулирования.