Файл: Курсовой проект по дисциплине Проектирование ремонтно технологических комплексов наименование дисциплины Проектирование комплекса мер ремонтнотехнологического обеспечения аппаратов воздушного охлаждения.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 256
Скачиваний: 10
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения состоит из четырех, шести или восьми рядов труб 3, в трубных решетках 1. Трубы закреплены развальцовкой или развальцовкой со сваркой. Секции могут быть одноходовыми и многоходовыми. В многоходовых секциях воздушного охлаждения, где объем охлаждаемой среды уменьшается по мере его движения по трубам, последовательно по ходам уменьшается и число труб.
Для обеспечения жесткости трубного пучка секция укреплена металлическим каркасом 4. Однако при эксплуатации гайки на шпильках 2, соединяющих решетку с каркасом, должны быть отвинчены на расстояние, превышающее возможное температурное удлинение труб. В трубном пучке каждая труба может иметь индивидуальный прогиб. Для исключения контакта ребер верхнего ряда труб с ребрами труб нижнего ряда между соседними рядами в нескольких местах по длине трубы помещают дистанционные прокладки 5 шириной около 15 мм из алюминиевой ленты толщиной 2 мм.
Крышки 6 крепят к трубным решеткам теплообменных секций при высоком давлении неразъемно или на шпильках. Если секция аппарата многоходовая, крышки снабжают перегородками, которые делят трубный пучок на ходы. Съемные крышки обычно выполняют литыми из стали.
Как указано, трубы в аппаратах воздушного охлаждения имеют оребрение по наружной поверхности, поскольку коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности труб на порядок меньше коэффициента для внутренней поверхности.
1.3.2 Вентилятор
Вторым необходимым элементом любого типа АВО является вентилятор, который, вращаясь в полости коллектора, нагнетает воздух через межтрубное пространство секций. Значительные расходы воздуха в аппаратах воздушного охлаждения при сравнительно небольших статических напорах (100 - 400 Па) обеспечиваются осевыми вентиляторами с числом лопастей 4, 6 и 8 и диаметром 0,8 - 6,0 м. Лопасти вентилятора закрыты цилиндрическим коллектором, служащим для лучшей организации движения воздушного потока. Коллектор соединяется с теплообменными секциями посредством диффузора, форма которого способствует выравниванию потока воздуха по сечению теплообменной секции. Диффузор и коллектор вентилятора крепятся к раме, на которой установлены теплообменные секции. Осевой вентилятор с приводом смонтирован на отдельной раме.
В связи с переменным характером нагрузки аппарата, зависящей от технологического режима, температуры и влажности воздуха,
вентиляторы должны иметь возможность регулирования расхода воздуха в широком диапазоне.
Система регулирования должна обеспечивать требования технологии независимо от изменения режима работы вентилятора. Регулирование расхода воздуха производится несколькими способами:
- изменением расхода охлаждающего воздуха, подаваемого в теплообменные секции;
- подогревом воздуха (в зимний период) на входе в АВО;
- перепуском части технологического потока по байпасным линиям через регулирующие клапаны;
- увлажнением охлаждающего воздуха и поверхности теплообмена, позволяющим снизить температуру охлаждающего воздуха при высокой его температуре в летний период.
1.3.3 Опорные конструкции
На опорные конструкции, монтируются элементы аппарата. Сами конструкции выполняются из металла или железобетона. Они включают продольные и поперечные опорные балки, выполняемые, как правило, из стандартных двутавров, стойки (обычно отрезки стандартных труб на опорных пластинах), косынки и ребра жесткости. Стойки смонтированы на фундаменте и закреплены на нем анкерными болтами.
1.3.4 Дополнительные элементы АВО
Жалюзи.Аппараты воздушного охлаждения по желанию заказчика могут быть дополнительно оборудованы системой жалюзи. Жалюзи АВО выпускают и с ручной регулировкой, и с пневмоприводом поворота заслонок. Аппараты с системой рециркуляции, состоят из панелей, жалюзи верхних, боковых и переточных. Также, в зависимости от аппарата, жалюзи АВО могут комплектоваться устройствами с ручным или пневматическим приводом поворота заслонок, а также увлажнителем и подогревателем воздуха.
Жалюзи предназначены для регулирования работы аппаратов в режиме естественной конвекции с применением регулировки поворота лопаток.
1.4 Естественная и принудительная циркуляция воздуха
Существует два исполнения аппаратов воздушного охлаждения: аппараты с естественной конвекцией воздуха через теплообменник; аппараты с принудительной циркуляцией воздуха, которая осуществляется с помощью вентиляторов.
Аппараты воздушного охлаждения с принудительной циркуляцией воздуха применяются значительно чаще, т.к. их эффективность намного выше. Теплообменники с естественной конвекцией применяются в специальных случаях, где технологические процессы требуют обеспечения небольших скоростей воздуха, например, в некоторых типах холодильных камер.
По способу принудительной подачи охлаждающего воздуха на теплообменную поверхность аппараты подразделяют на два вида: нагнетательный; вытяжной.
Вентилятор нагнетающий воздух на теплообменник. Взаимное расположение теплообменника и вентиляторов обеспечивает нагнетание воздушных масс на теплообменную секцию. При этом достигается высокая турбулентность воздушного потока на входе в теплообменник и как следствие более эффективная теплопередача. При горизонтальном исполнении обеспечивается легкий доступ к электромотору и вентилятору для проведения технического обслуживания, а также исключается влияние нагретого воздуха на данные элементы.
Однако из-за относительно небольшой скорости воздушных масс на выходе повышается вероятность рециркуляции теплого воздуха, из-за которой производительность аппарата снижается. Таким образом, для достижения необходимой производительности требуется применение более мощных вентиляторов или увеличение теплообменных поверхностей. Также важной проблемой горизонтального исполнения является незащищенность теплообменной секции и вентиляторов от воздействия природных факторов (снег, град), что ограничивает его применение в некоторых климатических зонах.
Вентилятор протягивающий воздух через теплообменник. Положение вентиляторов обеспечивает протягивание воздуха через теплообменную секцию, что обеспечивает высокие скорости воздуха на выходе и исключает вероятность рециркуляции нагретых воздушных масс. У аппаратов с горизонтальным исполнением достигается хорошая защищенность теплообменной секции от воздействия природных факторов, т.к. теплообменник расположен под кожухом и вентиляторами.
При протягивании вентилятором воздуха через теплообменник требуется больше энергии, чем при нагнетании на теплообменник, т.к. объемный расход нагретого воздуха выше. Однако данный недостаток компенсируется благодаря более равномерному распределению воздушного потока по площади теплообменника.
1.5 Типы АВО
1.5.1 Аппараты воздушного охлаждения горизонтальные (АВГ)
Стандартизованные АВО общего назначения делятся на три основных типа:
- аппарат воздушный горизонтальный – АВГ;
- аппарат воздушный зигзагообразный – АВЗ и АВЗ-Д;
- аппарат воздушный малопоточный – БМГ.
Аппараты воздушного охлаждения горизонтальные АВГ, общий вид которых представлен на рисунке 1.2, предназначены для конденсации и охлаждения парообразных, газообразных и жидких сред, применяемых в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и смежных отраслей химической промышленности.
Рисунок 1.2 – Общий вид горизонтального АВО[9]
Принцип действия аппаратов типа АВГ состоит в охлаждении рабочей среды, циркулирующей по трубным секциям, за счет воздуха, проходящего сквозь секции и нагнетаемого специальными мощными вентиляторами.
В аппаратах АВГ применяются биметаллические оребренные трубы длиной 4, 8 или 12 м, которые способствуют максимальному теплообмену с охладителем, то есть воздухом. Трубные секции (3 шт.), которые группируют по 4, 6 или 8 рядов труб, устанавливаются на металлический каркас на опорах, высота которых позволяет размещать снизу промышленные приводные вентиляторы. Лопасти вентилятора, изготовленный из алюминия или композитного материала, вращаются внутри воздушного коллектора и, тем самым, нагнетают воздух в пространство между секциями.
1.5.2 Аппараты воздушного охлаждения зигзагообразные (АВЗ)
Аппарат воздушного охлаждения АВЗ зигзагообразного типа, представленный на рисунке 1.3, подходит для охлаждения газообразных веществ.
Используются такие устройства только в нефтехимической отрасли. Их отличие заключается в наличии шести секций. Сделаны они из биметаллических труб. Как видно из названия, они имеют форму зигзага. При этом угол получается довольно острым.
Для фиксации секций предусмотрены специальные горизонтальные упоры. Нижняя платформа довольно прочная. Привод вентилятора монтируется на отдельной раме. Колесо устройства вращается в коллекторе. В некоторых случаях такие аппараты могут оснащаться системой рециркуляции. При этом жалюзи находятся в верхней, а также в боковых частях устройства. В таком случае предотвращается переохлаждение вещества. Особенно это актуально в зимнее время года. Непосредственно вентиляторы также могут устанавливаться разные. Некоторые производители выпускают их из композитных материалов. В таком случае они более долговечны. Площадь теплообмена составляет 2650 на 8480 кв. м. Давление держится на уровне 5 МПа. Вентилятор установлен диаметром 5 м. Мощность электродвигателя колеблется в районе от 30 до 70 кВт. Всего в конструкции предусмотрено одно колесо. Его средняя скорость вращения - 200 оборотов в минуту. В среднем секция состоит из четырех труб. Жалюзи выдерживают давление только до 0.6 МПа. Длина труб составляет 4 м.
Рисунок 1.3 - Конструкция АВЗ[10]
Агрегаты типа АВЗ могут быть укомплектованы:
- жалюзи с ручным приводом или электроприводом;
- системой внешней рециркуляции воздуха;
- подогревателем воздуха;
- частотным преобразователем.
1.5.3 Аппараты воздушного охлаждения блочно-модульного типа (БМГ)
Данные агрегаты предназначены для конденсации и охлаждения парообразных, газообразных и жидких сред, применяемых в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и смежных отраслей химической промышленности. На рисунке 1.4 представлена конструкция БМГ.
Рисунок 1.4 – Конструкция БМГ[11]
В зависимости от применяемых материалов агрегаты БМГ могут быть использованы при температуре среды до плюс 300° С и давлении до 6,3 МПа (63 кгс/см2), в том числе под вакуумом до 655 Па (5 мм рт.ст.). Секции агрегатов воздушного охлаждения предназначены для охлаждения жидкости с вязкостью на выходе до 5×10-5 м2/с. Агрегаты типа БМГ предназначены для работы в макроклиматических районах со средней температурой воздуха самой холодной пятидневки не ниже минус 40°С и со средней температурой воздуха самой холодной пятидневки не ниже минус 50°, с сейсмичностью до 7 баллов и скоростным напором ветра по IV географическому району.
Агрегаты типа БМГ могут быть укомплектованы:
- жалюзи с ручным приводом или электроприводом;
- системой внутренней рециркуляции нагретого воздуха (жалюзи, короб рециркуляции, ветрозащитная юбка);
- подогревателем воздуха;
- частотным преобразователем;
- площадками обслуживания.
1.6 Технологическая схема процесса, в который вовлечены АВО, и его описание
Для обеспечения транспортировки природного газа на КС производится очистка газа от жидкости и твердых примесей, а также его осушка.
Газ из магистрального газопровода (1) через открытый кран (2) поступает в блок пылеуловителей (4). После очистки от жидких и твердых примесей газ компримируется газоперекачивающими агрегатами (ГПА) (5). Далее он проходит через аппараты воздушного охлаждения (АВО) (7) и через обратный клапан (8) поступает в магистральный газопровод (1).
1 – магистральный газопровод; 2 – кран; 3 – байпас магистрального газопровода; 4 – блок пылеуловителей; 5 – газоперекачивающие агрегаты; 6 – свеча рассеивания; 7 – блок аппаратов воздушного охлаждения; 8 – обратный клапан.