Stlačený vzduch a kompresory. Teoretické základy technologie stlačování vzduchu

Zdálo by se, že v plynárenství není nic jednoduššího než stlačený vzduch. I pro jeho definování není třeba se napínat vzpomínkou na svá studentská léta. Je zřejmé: je to jen vzduch pod vysokým tlakem.

Dokáže však každý ve zkratce odpovědět, k čemu je stlačený vzduch?

Samozřejmě existuje mnoho oblastí použití, které lze pojmenovat. A to není překvapující, protože práce se stlačeným vzduchem se nachází téměř všude, stačí vidět sbíječku na ulici. A statistiky říkají, že v evropských zemích asi 10 % elektřiny spotřebuje průmysl na výrobu stlačeného vzduchu. To odpovídá 80 terawatthodinám za rok. To je alespoň podle Wikipedie.

To vše je pravda. Ale to stále neodpovídá na otázku "proč?"

Přitom taková jednoduchá odpověď existuje. Stlačený vzduch v obrovském počtu případů slouží lidstvu k přenosu mechanické energie. A také sloužit jako jeho úložiště. Skladovat například elektřinu totiž není tak jednoduché. A ukládání mechanické energie je poměrně snadné. Jen je potřeba dobře naplnit plynovou láhev.

Tedy slovy téže Wikipedie: „Z hlediska své role v ekonomice je stlačený vzduch srovnatelný s elektřinou, zemním plynem a vodou. Ale jednotka energie uložená ve stlačeném vzduchu má větší hodnotu než energie uložená v kterémkoli ze tří zdrojů.“

Existuje mnoho, mnoho příkladů takových „energeticko-mechanických“ aplikací. Stlačený vzduch se tedy používá k ovládání jakéhokoli pneumatického pohonu (tj. vše ve stejné sbíječce). Je to také nutné pro různé dopravní systémy: jak pro ty, které se pohybují samy, tak pro mechanismy, které pohybují řekněme hromadným nákladem pomocí vzduchu.

Můžeme jmenovat mnohem exotičtější příklady využití stlačeného vzduchu. Používá se tedy pro mořský a říční seismický výzkum: jako prostředek k průzkumu nerostů. K tomu je zapotřebí pneumatický emitor, to znamená generátor vibrací vytvořený jeho energií. Spektrum vyzařovaného signálu závisí zejména na způsobu proudění stlačeného vzduchu. A podle povahy vln odražených nebo lámaných zemskou kůrou se posuzují její geologické vlastnosti.

Vypadalo by to jako úplně nová oblast! Ale když se nad tím zamyslíte, je to totéž – přenos energie, jen v jiném prostředí.

Existují však i jiné aplikace pro stlačený vzduch. Nejzřetelnější z nich je jeho použití pro dýchání. Například při potápění, tedy přístrojovém potápění, je to naprosto nezbytné.

Důležitou záležitostí, která v souvislosti se stlačeným vzduchem rozhodně stojí za řeč, je jeho kvalita.

Pokud se nad tím zamyslíte, otázka je naprosto logická. Lidem záleží na kvalitě vzduchu, který dýchají. Je zcela přirozené předpokládat, že stroje a mechanismy také více „milují“ čistý vzduch.

Mezitím se znečišťující látky přirozeně dostávají do stlačeného vzduchu. Za prvé, kompresory, které to „vyrábějí“, nemají vždy systém přípravy vstupu. V souladu s tím „suroviny“ obsahují vlhkost a mechanické nečistoty: prach, různé částice atd.

Kromě toho kompresor zpravidla také není sterilní. V mnoha takových jednotkách je například ropa přítomna ve velkém množství. V souladu s tím se jeho částice dostávají také do stlačeného vzduchu.

Ne vždy se jedná o neškodný proces. Vlhkost obsažená ve stlačeném vzduchu může vážně poškodit mechanismy, ve kterých se pak používá. Nejjednodušším příkladem takového procesu je běžná koroze.

Totéž platí pro mechanické částice. Dostávají se do třecích částí mechanismů, výrazně zvyšují jejich opotřebení a zhoršují jejich výkonnostní vlastnosti.

A olej, který pronikl do stlačeného vzduchu, nepřináší nic dobrého. Převládající názor, že to znamená, že je třeba mechanismy méně mazat, je podle mnoha odborníků mylný. Jelikož je tento olej často vystaven vysokým teplotám a dalším nepříznivým faktorům, objevují se v něm rozkladné produkty. Takže to již nelze považovat za lubrikant.

Olej navíc interaguje s vlhkostí pocházející ze stejného stlačeného vzduchu. V důsledku toho začne sama podporovat korozi. Navíc se tvoří pevné usazeniny, které jsou škodlivé pro jakýkoli mechanismus.

Stručně řečeno, nízká kvalita (nedostatečná čistota) stlačeného vzduchu může zvýšit opotřebení jednotek, kde se používá, a vyžadovat častější zastávky kvůli čištění. To vše ve výsledku vážně zvyšuje provozní náklady podniku, který to používá.

Právě požadavky na čistotu výsledného stlačeného vzduchu v mnoha případech rozhodují o volbě kompresoru, který je pro jeho výrobu použit. Tento proces však ovlivňují i ​​další faktory. Je důležité, za jakých podmínek a v jakém odvětví bude kompresor pracovat.

Existuje velké množství různých typů kompresorů.

Seřadit je všechny v jednom článku je téměř nemožné. Proto se zaměříme pouze na ty hlavní.

Nejintuitivnější konstrukcí je pístový kompresor. Rotující motor (například elektrický) díky standardnímu systému mechanismů (řekněme přes ojnice) generuje vratný pohyb pístů. Je to v podstatě „reverzní spalovací motor“. Vzduch je stlačen ve válcích a poté „odváděn“ speciálními ventily.

Pístové kompresory jsou buď stacionární nebo mobilní. Rozsah jejich použití je obrovský. Často se tedy používají na pneumatických dmychadlech v procesu přípravy a dodávání cementově-pískových malt a betonu. Obecně jsou takové jednotky zpravidla určeny k výrobě stlačeného vzduchu pro technické potřeby v různých odvětvích hospodářské činnosti.

Takové kompresory jsou však málo použitelné pro výrobu plynu (zejména pro výrobu dusíku a kyslíku). Jednak nejsou příliš vhodné pro dlouhodobou, tím méně nepřetržitou práci. Zadruhé, jejich odolnost proti opotřebení také ponechává mnoho požadavků. A za třetí, jsou nuceni používat hodně oleje. Výsledkem je nízká kvalita vyrobeného stlačeného vzduchu.

Proto se pro provoz v kyslíkových a dusíkových vedeních často volí tzv. šroubové kompresory. V takových zařízeních vzduch vstupuje do kompresní komory, jejíž objem se při otáčení rotorů postupně zmenšuje.

Takové jednotky se také liší v závislosti na oleji, který se v nich používá.

Šroubový kompresor plněný olejem má poměrně vysokou účinnost a výkonnostní charakteristiky. Ale protože problém ropné kontaminace produktů v nich zůstává, jsou často vybaveny přídavnými zařízeními, která zajišťují požadovanou čistotu na výstupu. K tomu se používají filtry stlačeného vzduchu, chladničky (obvykle se používají k sušení, ale některá zařízení odstraňují i ​​část oleje spolu s vlhkostí) a dokonce i adsorbéry uhlíku. Podle některých odborníků to stačí k vyřešení poměrně široké škály problémů.

Ve vzduchu produkovaném bezolejovým šroubovým kompresorem není žádný olej. Proto v některých oblastech najde toto řešení hodné uplatnění. To však něco stojí. Bezolejové kompresory jsou mnohem složitější a přibližně dvakrát dražší. Navíc jsou mnohem méně nenáročné.

Existuje mnoho dalších typů kompresorů. Například membránové kompresory jsou navrženy tak, aby stlačovaly různé suché plyny, aniž by je kontaminovaly olejem a produkty opotřebení třecích dílů. Takové jednotky se používají tam, kde jsou zvláštní požadavky na čistotu produktu: například ve vědeckém výzkumu, ale také v některých podnicích.

Samostatně je třeba říci pár slov o mobilních kompresorech.

Používají se v neuvěřitelně široké škále průmyslových odvětví. Kromě již zmíněných pneumatických dmychadel a pneumatického nářadí jsou nezbytné například pro bezvýkopové instalace kabelů a potrubí, ale i dalších stavebních zařízení a mechanismů.

Dalším zajímavým příkladem jsou mobilní kompresorové stanice používané na letištích. Tam jsou potřeba k plnění leteckých systémů stlačeným vzduchem. Podobné kompresory se mimochodem používají pro další speciální účely: čištění potrubí, doplňování lahví dýchacích přístrojů u hasičů, plnění komunikačních kabelů stlačeným vzduchem atd.

Stručně řečeno, stlačený vzduch není tak jednoduchý, jak se zdá. A výběr technologie je často dán tím, jak přesně má dopadnout.

Dobrá otázka.
Gulia má dobrou knihu „In Search of an Energy Capsule“ – hlavně o setrvačnících, ale také o jiných způsobech akumulace.
Citace odtud:

Chcete-li zjistit, kolik energie je uloženo v plynu, musíte vynásobit jeho tlak jeho objemem. Kubický metr vzduchu váží o něco více než kilogram. Řekněme, že vzduch stlačíme 500krát, jeho tlak bude 500 atmosfér nebo asi 50 megapascalů (MPa). Pak se celý metr krychlový vejde do dvoulitrové nádoby. Pokud předpokládáme, že válec váží přibližně stejně jako vzduch (a to musí být velmi dobrý, silný válec!), pak na každý kilogram válce připadne jen asi litr stlačeného vzduchu. Ale tento litr, jedna tisícina metru krychlového, vynásobený 50 megapascaly tlaku, bude mít za následek 50 kilojoulů energie!
Velmi dobrý ukazatel - 50 kilojoulů na kilogram hmotnosti baterie! Hustota energie je téměř dvojnásobná než u nejlepší pryže. A životnost takové baterie je velmi vysoká - vzduch není guma, neopotřebovává se. Hmotnost vzduchového akumulátoru pro automobil bude pouze 500 kilogramů. Dá se již nainstalovat na auto jako motor.
...
Ještě v minulém století jezdila ve francouzském městě Nantes tramvaj poháněná tlakovými lahvemi. Deset válců vzduchu stlačených na pouhé 3 megapascaly o celkovém objemu 2800 litrů stačilo tramvaji na ujetí vzdálenosti 10...12 kilometrů s využitím energie nashromážděné ve vzduchu. Každopádně jsem se rozhodl postavit model takového leteckého dopravce, abych se na vlastní oči přesvědčil o výhodách a nevýhodách vzduchového akumulátoru. Zdálo se mi, že by bylo snadné vyrobit model leteckého dopravce. Podle mých výpočtů to vyžadovalo hasicí přístroj s oxidem uhličitým, například hasicí přístroj do auta, který vydává proud plynu, nikoli pěnu, a trakční vzduchový motor, řekněme ze vzduchové vrtačky nebo rázového utahováku. Ale bohužel hned první test leteckého dopravce mě zklamal. Nasměroval jsem stlačený oxid uhličitý z hasicího přístroje do vzduchového motoru a po malé práci... zamrzl. Ano, ano, pokryl se mrazem a zastavil se!

V zásadě každý stlačený plyn podléhá prudké expanzi a je značně ochlazován. Když jsem, nic netušíc, okamžitě otočil ventil válce na doraz a z otvoru unikal plyn pod vysokým tlakem, expanze se ukázala být tak intenzivní, že se plyn začal měnit ve sníh. Ne obyčejná, ale kyselina uhličitá, s velmi nízkou teplotou. Takový sníh, pouze stlačený, se často nazývá „suchý led“, protože se mění v plyn a obchází kapalnou fázi. Když jsem si koupil zmrzlinu, viděl jsem "suchý led" více než jednou. Ale hlavní je, že chlazení výrazně snížilo energetickou rezervu ve stlačeném plynu. Během ochlazování totiž rychle klesá tlak plynu, čímž se snižuje i množství uvolněné energie. To byl hlavní důvod zastavení vzduchového motoru.

Ochlazený plyn můžete samozřejmě ohřát a vrátit jej na předchozí teplotu. Ale topení je plýtvání energií. Plyn byl jednou stlačen, napumpován do válce. Zde se zahřálo: plyny, jak známo, se při stlačení zahřívají. Nyní, pokud by byl horký plyn okamžitě uveden do provozu, pouze by se ochladil na původní teplotu. A během skladování se válec s horkým plynem nakonec ochladí a převezme teplotu okolního vzduchu. Proto silné ochlazení plynu, když opouští válec během expanze, proto „suchý led“.

Použití stlačeného vzduchu

PNEUMATICKÉ VYBAVENÍ

Použití stlačeného vzduchu

Trolejbus využívá energii stlačeného vzduchu k pohonu specifické skupiny zařízení. Použitý tlak je 8 atm. Přípustný rozdíl je 1,5 atm. S tímto rozdílem (6,5-8,0 atm.) zařízení nadále normálně fungují.

Zařízení jsou v závislosti na vykonávané funkci kombinována do tří systémů:

I. Brzda - pro pohon bubnových brzdových destiček

1. Dvě brzdové nádrže
2. Čtyři brzdové válce
3. Brzdový ventil Kamaz
4. Spodní šipky tlakoměrů

II. Pomocné – pro udržení nástavby ve stejné vzdálenosti od vozovky (pracovní výška pneumatických prvků 290 mm)

1. 6 pneumatických prvků
2. Pomocná nádrž (možná je i nádržka pohonu dveří)
3. Tři regulátory úrovně podlahy
4. Reduktor tlaku

III.Tlakové (akumulační) - pro stlačování, čištění a akumulaci vzduchu

1. Motor-kompresor
2. Tlaková (zásobní) nádrž (hlavní)
3. Regulátor tlaku (automatický kompresor)
4. Odlučovač vlhkosti a oleje
5. Nemrznoucí směs
6. Zpětný ventil
7. Bezpečnostní ventil
8. Tažný ventil
9. Horní šipky tlakoměrů

-VZDUCHOVÉ POTRUBÍ– ocelové a měděné trubky různých průměrů spojují zařízení pneumatického systému navzájem. Gumové hadice jsou připojeny k zařízením, které mění svou polohu vůči podvozku (regulátor tlaku, brzdové válce, odlučovač vody a oleje)

-ZÁSOBNÍKY- pro akumulaci, chlazení stlačeného vzduchu a jeho uvolňování prostřednictvím systémů. Při chlazení se v nádržích hromadí kondenzát, který je nutné pravidelně odstraňovat přes vypouštěcí ventily instalované na dně, pokud je v systému tlak.

Jsou to ocelové válcové nádoby s kulovým dnem, vnitřek je pokryt antikorozním nátěrem.

Kapacita jedné nádrže je 25 l.

Nové nádrže jsou testovány plněním olejem, tlak - 13 atm.

Instalováno: Dvě brzdy - pod kabinou; další dva (tři) jsou pod střední plošinou.

Péče:

1. Po 1000 km. najetých kilometrů, zkontrolujte, zda neuniká vzduch kohoutky

2. Nejméně jednou ročně vyjměte a vyčistěte vnitřek párou a horkou vodou.

3. Za provozu neustále provádějte vnější kontrolu

SEPARATOR VLHKÉHO OLEJE

Slouží aby se vzduch vstupující do systému zbavil vlhkosti a oleje

Skládá se z případu 7, mající horní a spodní dno 2, 9. V pouzdře je zabudován difuzér 6, mříž 3, přívodní potrubí 5, otočení do vodící spirály 4. Ve spodní části je instalován vypouštěcí ventil.

1. Armatura vypouštěcího ventilu 2. Spodní

5. Vstup 6. Difuzor

7. Výstupní potrubí 8. Spodní.

Práce: Stlačený vzduch z kompresoru vstupuje přes vstupní potrubí 5 spodní komora, kde se rozšiřuje, spirálovitě zrychluje 4 . Na stěnách a mříži se usazují těžké kapky vlhkosti a oleje 3 , proudí do vybrání spodního dna 2 . Poté vzduch stoupá vzhůru difuzorem a zanechává na něm kapky vlhkosti a oleje a přes výstupní trubku 8 jde do systému. Kapky stékají po difuzoru přes mřížku do spodního dna a tam se hromadí. Vzniklý kondenzát je nutné periodicky vypouštět přes vypouštěcí ventil, který má kulový kohout a tah.

Doposud jsme uvažovali o využití stlačeného vzduchu k provádění mechanické práce, získávání a zpracování informací.

V metalurgii plní stlačený vzduch svou nejstarší funkci a účastní se technologických procesů jako činidlo obsahující kyslík. Hlavní funkcí stlačeného vzduchu v metalurgii je tryskání, tzn. dodávky stlačeného vzduchu do široké škály výrobních jednotek - vysoké pece, otevřené nístěje, konvertory. Dmychání je nezbytným faktorem technologických procesů v těchto jednotkách, protože bez vzduchu, respektive bez kyslíku, nedochází ke spalování.

Prvním z těchto procesů je obohacování rudy, tzn. zvýšení obsahu železa nebo jiného kovu a snížení obsahu škodlivých nečistot. Jednou z metod obohacování je flotace. Provádí se ve speciálních lázních, kde se dodává jemně mletá ruda spolu s vodou - buničinou. Přes tuto buničinu je vháněn stlačený vzduch. Flotace pěny je založena na skutečnosti, že některé minerály nejsou smáčeny vodou, ulpívají na vzduchových bublinách a stoupají, zatímco jiné minerály jsou vodou smáčeny a zůstávají v dužině. Výsledkem je, že kovové částice vyplavou na povrch a odpadní kámen se usadí na dně vany.

U pneumatických flotačních strojů je stlačený vzduch přiváděn potrubím pod nízkým tlakem. Flotace je široce používána pro obohacování rud neželezných kovů, kde je obsah hlavní složky nízký. V železných rudách je obsah hlavní složky mnohem vyšší, ale musí být také obohaceny. V metalurgii železa se flotace používá pro obohacování manganových rud a koncentrátů železných rud obsahujících 70-72 % železa.

Dalším metalurgickým procesem je aglomerace tj. peletizace jemných a prašných rud. K tomu se prášková ruda slinuje ve slinovacím stroji. Spékací stroj je kovový dopravník, jehož každý článek je vyroben ve formě mřížky. Na tento dopravník je z bunkru přiváděna navlhčená jemná ruda smíchaná s malým množstvím paliva - koksu. Dopravník prochází přes výkonné ventilátory, které nasávají vzduch vrstvou rudo-koksové směsi. Koks začne hořet, ruda se zahřeje na vysokou teplotu a z jemné se změní na silnou porézní hmotu - aglomerát. Vysoká pec, ve které se používá aglomerát, produkuje více litiny než vysoká pec bez jeho použití.

Železo v rudě je ve formě oxidů. Účelem vysokopecního procesu je zbavit železo kyslíku s ním spojeného – redukce. Nakládací zařízení sype do vysoké pece v určitém poměru rudné materiály, palivo (koks) a tavidla. Jednotlivé druhy surovin se nakládají ve vrstvách, aby se zvětšila plocha jejich styku, na které dochází k chemickým reakcím.

Horký vzduch je vháněn do spodní části vysoké pece, do její pece, speciálními otvory - dmychadly. Kyslík obsažený ve vzduchu interaguje s uhlíkem v koksu, což má za následek tvorbu oxidu uhličitého CO 2 . Stoupá výše, prochází koksem a reaguje s ním, jehož produktem je oxid uhelnatý CO. Stoupající výše odebírá oxidům železa obsaženým v rudě kyslík a váže jej. Uvolněné železo reaguje s uhlíkem za vzniku slitiny – litiny.

K napájení tryskání se nejčastěji používají odstředivá dmychadla poháněná parní turbínou. Na jednu tunu litiny se spotřebuje 2500 - 3500 m3 vzduchu, tzn. Výkon dmychadla je až 8000 m 3 /min. Takové množství studeného vzduchu by ochlazovalo vysokou pec a zvyšovalo spotřebu paliva, proto se vzduch před jeho přivedením do vysoké pece předehřeje na 1100 - 1300 °C v ohřívačích vzduchu - cowperech. Jsou umístěny vedle vysoké pece.

Cowpery jsou věže kryté kovovým pláštěm o výšce do 50 m a průměru do 9 m. Uvnitř jsou rozděleny na dvě části: spalovací komoru a část vyplněnou tryskou ze žáruvzdorného materiálu. Palivo se spaluje ve spalovací komoře. Produkty spalování procházející tryskou jí předávají své teplo a ohřívají ji. Když tryska dosáhne vysoké teploty, přívod paliva se zastaví. Poté výkonné ofukovací stroje pumpují studený vzduch do ohřívače vzduchu. Vzduch procházející horkou tryskou se ohřívá a je nasměrován do prstencového vzduchového kanálu obklopujícího vysokou pec - pásu dmýchací trubice. Odtud je přes trysky rovnoměrně vháněn vzduch pod tlakem 0,35 - 0,4 MPa do vysoké pece.

Trvá určitou dobu, než se tryska zahřeje. Pro zajištění nepřerušovaného přívodu horkého vzduchu do vysoké pece je proto v její blízkosti instalováno několik ohřívačů vzduchu. Některé z nich zahřívají, jiné naopak ohřívají vzduch. Všimněte si, že vzduch obsahuje 1/5 kyslíku a 4/5 dusíku a dusík se neúčastní žádných chemických reakcí, ale teplo se spotřebuje na jeho ohřev. Mnohem výhodnější je foukat ve vysokopecním procesu vzduchem obohaceným kyslíkem nebo čistým kyslíkem.

Použití kyslíkového dmýchání zjednodušuje proces vysoké pece a snižuje jeho spotřebu na jednotku paliva. To umožňuje snížit velikost a výkon dmychadel, ohřívačů vzduchu a potrubí a výšku vysokých pecí.

Na vhodnost obohacení výbuchu kyslíkem poukázal D.I. Mendělejev. Praktické provedení tryskání kyslíkem se však stalo možným až ve 30. a 40. letech 20. století, kdy byly vytvořeny dostatečně výkonné stroje, které ve velkém rozdělovaly vzduch na kyslík a dusík. Zásluhu na vytvoření domácího kyslíkového průmyslu má akademik P.L. Kapitsa.

Neméně důležitou roli při tavení oceli hraje stlačený vzduch. Pokud je proces tavení litiny redukčním procesem, pak je tavení oceli z litiny a kovového šrotu oxidační proces. Při tavení oceli se odstraňují nečistoty – uhlík, křemík, mangan, které se oxidují. A oxidace vyžaduje kyslík.

Bessemer a Thomas vyvinuli rychlou a účinnou metodu „vaření“ oceli – konvertorovou metodu. Spočívá v tom, že roztavená tekutá litina je vháněna stlačeným vzduchem a kyslík v ní obsažený se slučuje s uhlíkem, křemíkem a manganem.

Konvertor je ocelová nádoba hruškovitého tvaru, zužující se směrem k vrcholu. Vnitřek je obložen ohnivzdornými cihlami. Ve spodní části měniče jsou otvory, kterými je přiváděn stlačený vzduch pod vysokým tlakem. Roztavená litina se nalije do konvertoru a poté se zespodu vhání stlačeným vzduchem. V důsledku toho uhlík rychle vyhoří a slitina je téměř úplně dekarbonizována - vzniká ocel. Když se kyslík spojí s křemíkem a manganem, uvolňuje se teplo. To eliminuje potřebu plýtvat palivem v procesu konvertoru.

DI. Mendělejev nazval Bessemerovy konvertory pecemi bez paliva. Konvertorová metoda při foukání litiny stlačeným vzduchem však měla řadu nevýhod. Při foukání byl kov nasycen dusíkem obsaženým ve vzduchu. Tím se zvýšila křehkost oceli a její sklon ke stárnutí. Vzdušný kyslík neovlivnil škodlivé nečistoty – síru a fosfor. Bessemerovou metodou nebylo možné použít veškerou litinu, ale pouze ty obsahující křemík a mangan, které při oxidaci uvolňují velké množství tepla. Železný šrot tedy nemohl být zpracován konvertorovou metodou a mohla být použita pouze tekutá litina. Mnohem racionálnější je používat k čištění v procesu konvertoru čistý kyslík spíše než stlačený vzduch. V době Bessemera se ho však ještě nenaučili získávat ze vzduchu ve velkém.

Ze všech těchto důvodů již dávno ustoupila konvertorová metoda tavení oceli metodě otevřené nístěje, která umožňuje zpracovávat nejen litinu, ale i železný šrot.

Palivem pro otevřenou nístějovou pec je topný olej nebo směs koksárenského plynu vyráběná v koksárenských bateriích a vysokopecní roštový plyn. Tato směs i vzduch se ohřívají v regenerátorech před přivedením do otevřeného ohniště. Rozdíl mezi regenerátorem a vysokopecním ohřívačem vzduchu je ten, že v ohřívači vzduchu se spaluje palivo k ohřevu vzduchu, zatímco regenerátor využívá teplo odváděné z otevřené nístějové pece horkými produkty spalování paliva, tzn. se provádí zpětné získávání tepla.

Regenerátor je velká komora ze žáruvzdorného materiálu a vyplněná články ze žáruvzdorných cihel - tryska. Každá pec s otevřenou nístějí má dva páry regenerátorů pro ohřev plynu a vzduchu. Zatímco jeden ohřívaný pár odevzdává teplo studenému plynu a vzduchu a postupně se ochlazuje, je jimi ohřívána tryska další dvojice regenerátorů, kterými procházejí spaliny opouštějící otevřenou nístěj. Když se tryska zahřeje na určitou teplotu, automaticky se přepne směr proudění plynu a vzduchu. Zahřáté regenerátory začnou pracovat - odevzdávají teplo plynu a vzduchu a ochlazené se zastaví kvůli ohřevu. Tyto spínače se provádějí každých 15 - 20 minut. Palivo je do otevřené nístějové pece vždy přiváděno s přebytkem vzduchu, takže vždy obsahuje oxidační prostředí. Již v procesu nakládání litiny a šrotu začíná oxidace nečistot.

Produktivita otevřených pecí je 100 tun oceli za hodinu. Použití vzduchu obohaceného kyslíkem a čistého kyslíku zintenzivňuje proces tavení oceli v otevřených nístějových pecích stejným způsobem jako tavení litiny ve vysokých pecích.

Nárůst výroby oceli ve všech zemích v naší době však není způsoben výstavbou provozů s otevřenými výhněmi, ale provozů konvertorů kyslíku. Kyslíkový konvertor je konstruován stejně jako Bessemerův konvertor. Od Bessemerovy se liší tím, že její dno je celosvařované a kyslík není přiváděn zdola, ale shora pod vysokým tlakem (0,9 - 1,4 MPa). Těleso a dno kyslíkového konvertoru jsou vyloženy žáruvzdornými materiály. Proud přiváděného kyslíku proniká do tekutého kovu a reaguje s nečistotami z litiny. Během prvních 5-10 minut dochází k oxidaci křemíku a manganu. V důsledku oxidační reakce se uvolňuje teplo a teplota kovu v konvertoru stoupá na 1400 - 1450 ° C. Poté dochází k rychlé oxidaci uhlíku - vyhoří. Vstřikování kyslíku pokračuje, dokud obsah uhlíku neklesne na 2 %. V tomto případě se kov zahřeje až na 1600 °C. Oxidační reakce probíhající v konvertoru produkují tolik tepla, že postačí nejen k ohřevu tekuté litiny, ale také k roztavení železného šrotu.

Metoda kyslíkového konvertoru má ve srovnání s metodou tavení v otevřené nístěji a elektrické peci vyšší produktivitu - až 400 - 500 tun za hodinu. Navíc neobsahuje nevýhody Bessemerova procesu a je vhodný pro všechny druhy litiny a šrotu.

Konvertorová metoda se používá nejen pro tavení oceli, ale také pro tavení mědi v metalurgii neželezných kovů.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Vloženo na http://www.allbest.ru/

1. Teoretické základy technologie stlačování vzduchu

2. Spotřeba stlačeného vzduchu v hutnickém provozu

3. Charakteristika kompresorových jednotek

4. Energetická úspora stlačeného vzduchu v průmyslové výrobě

5. Systém zásobování vzduchem závodu Záporižstal Snížení nákladů na výrobu stlačeného vzduchu

6. Automatizovaný řídicí systém pro kompresory v závodě Záporižstal

Bibliografie

1. Teoretické základy technologie stlačování vzduchu

kompresorovna vzduchové metalurgie

Výroba stlačeného vzduchu v hutním průmyslu plní svou nejstarší funkci - účastní se technologických procesů jako činidlo obsahující kyslík. Hlavní funkcí stlačeného vzduchu v metalurgii je tryskání, tzn. dodávky stlačeného vzduchu do široké škály výrobních jednotek - vysoké pece, otevřené nístěje, konvertory. Dmychání je nezbytným faktorem technologických procesů v těchto jednotkách, protože bez vzduchu, respektive bez kyslíku, nedochází ke spalování

Stlačený vzduch se v průmyslu používá tak široce, že jakýkoli seznam jeho použití by byl neúplný. Bez stlačeného vzduchu se neobejde ani jedna průmyslová či individuální výroba; žádná nemocnice, hotel, elektrárna ani loď bez něj nemohou fungovat. Používá se v hornictví, laboratořích, letištích a přístavech. Stlačený vzduch je potřebný jak pro výrobu potravin, tak pro výrobu cementu, skla, papíru a textilu, v lesnickém a farmaceutickém průmyslu.

Použití stlačeného vzduchu umožnilo mechanizovat a zintenzivnit řadu technologických procesů v průmyslu. Široké využití stlačeného vzduchu jako nosiče energie napomohly jeho speciální vlastnosti: elasticita, průhlednost, nezávadnost, nehořlavost, nekondenzovatelnost, rychlý přenos tlaku a neomezená zásoba v přírodě. Výroba stlačeného vzduchu je však nákladný proces, protože vyžaduje velké množství elektrické energie pro pohon kompresorů. V řadě podniků dosahuje spotřeba elektrické energie na výrobu stlačeného vzduchu 20...30 % z celkového množství spotřebované elektrické energie.

Stlačený vzduch využívají: všechny typy strojů a zařízení s pneumatickým pohonem a ovládáním. Pneumatické nástroje se používají k natahování, stříkání, leštění a ostření, ražení, foukání, čištění, vrtání a přemisťování. Bezpočet chemických, strojírenských a fyzikálních procesů a technologií je řízen pomocí stlačeného vzduchu.

Nevyužít stlačený vzduch jako zdroj energie je v našem high-tech světě nemožné.

Ale co je stlačený vzduch?

Stlačený vzduch je stlačený atmosférický vzduch. Atmosférický vzduch je vzduch, který dýcháme. Je to směs různých plynů: 78 % dusíku,21 % kyslíku a1 % ostatních plynů.

Stav plynu je popsán třemi parametry: tlakR teplotaT konkrétní objemPROTIhodněnální objem

Ke spouštění hlavních a/nebo pomocných lodních dieselových motorů a generátorů v dieselových elektrárnách je zapotřebí středotlaký vzduch. Vzduch stlačený na 30-40 barů se používá v průmyslu například pro testování těsnosti a pevnosti výrobků a také pro výrobu polymerních nádob (tj. v PET průmyslu).

Pro skladování velkých objemů stlačeného vzduchu v co nejmenších nádobách je ve většině aplikací vyžadován vysoký tlak. Například pro příjem a skladování atmosférického vzduchu v nádobách pod tlakem 225 a 330 barů, které využívají potápěči, profesionální potápěči, záchranáři a hasiči.

Použití vysokotlakého stlačeného vzduchu v kombinaci s vysokou teplotou vytváří optimální podmínky při lakování výrobků barvami s obsahem olova. V metalurgii při odstraňování vodního kamene působí stlačený vzduch vysokotlakým proudem vody. V hydrometalurgii se stlačený vzduch používá při autoklávové výrobě niklu a wolframu.

Vysokotlaké kompresory se používají při průzkumu, vývoji, provozu a údržbě polí, při výstavbě nových a modernizací stávajících zařízení ropného a plynárenského průmyslu a při školení technického personálu v provozu potrubních systémů. Stlačený vzduch se používá pro foukání a sušení potrubí, při opravách stávajících potrubí, jakož i při svářečských pracích na nových potrubích, kdy je nutné zajistit těsnost švů.

V distribučních transformovnách se používají vysokotlaké kompresory (100-420 bar) k aktivaci elektrických spínačů, které regulují dodávku elektřiny přenášené z rozvodny ke koncovým spotřebitelům. Suchý stlačený vzduch se používá k izolaci výkonových spínačů od okolního vzduchu s vysokou vlhkostí. Stlačený vzduch uhasí vysokonapěťové oblouky ve vysokonapěťových vypínačích ve zlomku sekundy.

Ve státních okresních elektrárnách a tepelných elektrárnách se stlačený vzduch používá k větrání a čištění skladů surovin od uhelného prachu, čištění kotelen od sazí vzniklých při spalování uhlovodíkových paliv a čištění vnitřního povrchu komínů od usazenin uhlíku. Stlačený vzduch se používá ke spouštění a zastavování turbín a chlazení vodní páry odváděné v turbíně státní okresní elektrárny. U vodních elektráren umožňuje vzduch stlačený na 40-70 bar v kombinaci s hydraulikou regulovat výkon produkovaný hydraulickými turbínami. Seřízení je zajištěno změnou polohy lopatek oběžného kola a rozváděcích lopatek a změnou průřezu trysek hydraulické turbíny.

Výroba stlačeného vzduchu je vzhledem k nízké účinnosti instalací velmi energeticky náročná

Stroje používané k výrobě stlačeného vzduchu se vyznačují produktivitou (dodávkou) PROTI(m3/s) a stupeň zvýšení tlaku _. Průtok (výkon) kompresoru se vypočítá pomocí vzorce

kde l je koeficient posuvu zohledňující pokles produktivity stroje v reálném procesu; PROTI t-teoretická dodávka. Dnes pochází 25 % až 40 % elektřiny spotřebované v podnicích z výroby stlačeného vzduchu Většina tradičně používaných systémů pro přípravu a dopravu stlačeného vzduchu je bohužel extrémně neefektivní - jejich celková účinnost nepřesahuje 20 %. V souladu s tím zvýšení účinnosti těchto systémů umožní dosáhnout významných úspor energetických zdrojů Koeficient dodávky l je určen vzorcem

kde s proti -- objemová účinnost kompresoru, charakterizující pokles výkonu v důsledku neúplného naplnění válce nebo mezilopatkového prostoru (s rostoucím konečným tlakem p 2 _proti klesá a s výrazným zvýšením stupně zvýšení tlaku se rovná nule a přívod se zastaví), pro pístový kompresor _3 proti= 0,7...0,9; h p zohledňuje snížení průtoku v důsledku odporu sací cesty (vzduchové potrubí, vzduchový filtr, odlučovač vody), s p= 0,8...0,95; h t zohledňuje pokles výkonu kompresoru v důsledku zahřívání vzduchu vstupujícího do kompresoru v důsledku kontaktu s horkými kovovými stěnami, např t= 0,9...0,95; h w zohledňuje snížení průtoku vlivem vlhkosti nasávaného vzduchu, s w= = 0,98...0,99; zn zohledňuje vliv netěsností a proudění vzduchu, zn = 0,95...0,98. Stlačený vzduch se svými vlastnostmi výrazně liší od ostatních energetických zdrojů:

1. Stlačený vzduch nemá vlastní výhřevnost, která charakterizuje objem použité páry a ohřevu;

2. Stlačený vzduch nemá výhřevnost, což je hlavní charakteristika všech druhů paliv;

3. Stlačený vzduch se nepoužívá při chemických reakcích, jako je kyslík a pevná paliva;

4. Vzhledem ke své vícesložkové povaze nelze stlačený vzduch použít k vytvoření ochranného prostředí, jako je dusík a argon;

5. Stlačený vzduch nemá vysokou měrnou tepelnou kapacitu (jako voda), která charakterizuje objem čerpané technické vody;

6. Stlačený vzduch se částečně, stejně jako elektřina, používá v pohonech různých provozních principů k přeměně na mechanickou práci;

7. Charakteristickým rysem je schopnost přeměnit kinetickou energii paprsku nosiče energie (tryskových pneumatických přijímačů) na mechanickou energii.

Všechny tyto rozdíly určují specifika použití stlačeného vzduchu jako zdroje energie. Hlavní charakteristikou zdroje je schopnost vykonávat práci na jednotku objemu za provozních parametrů. To implikuje přímou závislost spotřeby zdrojů na jejich hustotě ve stlačeném stavu. Hustota spotřebovaného vzduchu zase závisí na tlaku a teplotě.

Výše uvedené vlastnosti stlačeného vzduchu jako zdroje energie a specifika jeho výroby určují potřebu organizovat práci na úsporách energie mezi spotřebiteli, v sítích a u zdrojů stlačeného vzduchu. Při měnící se struktuře hlavních odběratelů a neustále se měnících požadavcích na parametry zdrojů je nutné hledat a realizovat co nejefektivnější způsoby provádění této práce zaměřené na změnu a úpravu distribuční soustavy (konfigurace a parametry sítí stlačeného vzduchu). .

V hutnickém závodě jsou zdrojem stlačeného vzduchu kompresorové stanice kyslíkárny a místní kompresorová zařízení instalovaná přímo v odděleních závodu. Specifikem rozvodů stlačeného vzduchu je značná délka sítí, rozdílné požadavky na parametry stlačeného vzduchu (tlak, stupeň vysušení) mezi spotřebiteli, geografické rozptýlení zdrojů a hlavních spotřebitelů.

Jedním z hlavních odběratelů elektrické energie při výrobě kyslíku velkých hutních podniků jsou kompresory.Především pro kompresi vzduchu jsou odstředivé vícestupňové kompresory s mezistupňovým chlazením vzduchu typu K-1700, K-1500, K-500, K -250 jsou použity.

2. Spotřeba stlačeného vzduchu v hutnickém závodě

Neméně důležitou roli při tavení oceli hraje stlačený vzduch. V otevřených pecích, pokud je proces tavení litiny redukčním procesem, je tavení oceli z litiny a kovového šrotu procesem oxidačním.Při tavení oceli se odstraňují nečistoty - uhlík, křemík, mangan, které se oxidují. A oxidace vyžaduje kyslík.

Stlačený vzduch vyrobený v kyslíkové kompresorovně se využívá pro technologické potřeby v otevřených nístějech (25-70 %), válcovnách (15-35 %) a vysokých pecích (5-15 %). Spotřeba stlačeného vzduchu ve vysokopecních provozech je výrazně vyšší než spotřeba vzduchu v jiných průmyslových odvětvích. Na výrobu 1 tuny litiny je tedy za normálních podmínek potřeba asi 3000 m3 vzduchu. Pro tryskací vysoké pece je potřeba vzduch o tlaku 0,3-0,4 MPa.

Specifické náklady na elektřinu pro hlavní typy produktů jsou:

Stlačený vzduch je ke spotřebitelům dopravován pomocí rozvinuté sítě vzduchovodů, z dmychadla a kompresorové stanice odděleně. Vzduchovody do vysoké pece jsou tepelně izolovány, protože teplota vzduchu po stlačení stoupne na 200 0 C. Tyto vzduchovody mají průměry až 2500 mm.

Pro spalování paliva v pražicích, topných a tepelných pecích se používá stlačený vzduch o tlaku 0,003-0,01 MPa, přiváděný odstředivými dmychadly (ventilátory) instalovanými v těsné blízkosti spotřebiče.

Obecným požadavkem na stlačený vzduch je nepřítomnost mechanických nečistot, vlhkosti a olejových par. Čištění od mechanických nečistot se provádí pomocí filtrů a od vlhkosti a olejových par - ochlazením stlačeného vzduchu. Ne veškerá vlhkost však kondenzuje a její přítomnost v potrubí může v zimě vést k tvorbě ledových zátek. Získání stlačeného vzduchu vyžaduje značné náklady (např. náklady na vysokou pec jsou 30 % nákladů na litinu).

SHS průmyslového podniku striktně dodržuje výše uvedenou definici systému, včetně jeho hlavních prvků: generátor - kompresorová stanice, tlakovzdušná komunikace a spotřebitelská distribuční zařízení. Je navržen tak, aby centrálně zásoboval různé průmyslové spotřebitele stlačeným vzduchem požadovaných parametrů (tlak, teplota, průtok, vlhkost) v souladu s daným harmonogramem spotřeby. SHS zahrnuje kompresorové a dmychací stanice, dopravu potrubím a lahví pro zásobování stlačeným vzduchem ke spotřebičům a rozvodná zařízení stlačeného vzduchu pro samotného spotřebitele.

Stlačený vzduch se v průmyslovém podniku využívá ve dvou hlavních směrech: technologickém (pro tavení litiny a oceli v hutnictví, získávání kyslíku v rozvodech vzduchu atd.) a silovém (pro pohon různých strojů a mechanismů ve strojírenství, hornictví, kování). a další produkce).

Kompresorová stanice na výrobu stlačeného vzduchu zahrnuje zařízení pro nasávání vzduchu, jeho čištění od prachu, kompresory a hnací motory, chladicí výměníky, pomocná zařízení určená pro dodatečné zpracování vzduchu (sušení, čištění, změny tlaku, akumulace).

V závislosti na průtoku vzduchu a tlaku požadovaném spotřebiteli jsou stanice vybaveny odstředivými kompresory s přetlakem stlačeného vzduchu 0,35-0,9 MPa a jednotkovou kapacitou 250-7000 m 3 /min nebo pístovými kompresory - resp. 3-20 MPa a výkon jednotky ne větší než 100 m 3 /min.

Komunikace na stlačený vzduch mají radiální (III na obr. 1a) a prstencový (IV na obr. 1b) úseky. Ty se používají s kompaktním, koncentrovaným umístěním spotřebičů a také se zvýšenými požadavky na spolehlivost zásobování spotřebiče stlačeným vzduchem (pozice 3).

Při dodávání vzduchu z pístových kompresorů jsou v potrubí stlačeného vzduchu vždy instalovány zásobníky 11, které působí jako akumulátory, když se průtoky vzduchu vytvářené kompresorem a průtoky požadované spotřebitelem liší. U SHS s turbodmychadly plní roli zásobních nádrží potrubí, jejichž průměr a délka jsou poměrně velké. Je znázorněno nejběžnější schéma přívodu vzduchu pro velké technologické spotřebitele stlačeného vzduchu (například vysoké pece).

Rýže. 1 .1Schéma přívodu vzduchu pro průmyslový podnik

Obr.2.1 Schéma přívodu vzduchu pro velké spotřebiče stlačeného vzduchu

Podíl spotřeby primární energie na výrobu stlačeného vzduchu pro různé potřeby se pohybuje od 5 do 30 % z celkové spotřeby energie na výrobu finálního technologického produktu.

Velký význam stlačeného vzduchu jako nosiče energie je dán i tím, že spolehlivost a v některých případech i bezpečnost technologického procesu závisí také na spolehlivosti vzduchotechnických systémů.

Zastavení přívodu vzduchu ve většině případů vede k velké havárii v podniku.

Největší kompresorové jednotky, jak pístové, tak turbodmychadla, jsou soustředěny v metalurgii. Některé z nich, například KTK-25 a KTK-12.5, byly vytvořeny speciálně pro vysoké pece závodů hutnictví železa. V hutním podniku je největší procento turbokompresorů z celkového počtu kompresorových strojů a podíl pístových kompresorů je cca 20 % a je tendence k poklesu.

Podíl spotřeby energie na výrobu stlačeného vzduchu u podniků je 5-7 % z celkové spotřeby energie na výrobu hlavního produktu dílny, podniku a měrná spotřeba energie na výrobu stlačeného vzduchu se pohybuje od 80 do 140 kWh/1000 m 3 (v závislosti na typu kompresorů, chlazení a provozních podmínkách).

Spotřeba stlačeného vzduchu na jednotku výroby pro největší technologické odběratele je: pro výrobu litiny 800-1000 m 3 /t litiny, otevřené nístěje 60-140 m 3 /t oceli, konvertorové oceli 30 m 3 /t oceli, elektrooceli 70 m 3 / t oceli, na válcovnách 20 50 m 3 /t válcovaného materiálu. Velká spotřeba stlačeného vzduchu jednotlivými spotřebiči a jednotlivé technologické režimy spotřeby vedou k potřebě blokového uspořádání kompresoru a technologického celku s individuálním ovládáním a umístěním kompresoru u spotřebiče.

V absolutních číslech je spotřeba stlačeného vzduchu v podnicích neželezné metalurgie srovnatelná s hutnictvím železa, i když toto odvětví nemá tak velké jednotlivé spotřebitele jako vysoké pece nebo konvertory. To vysvětluje širokou škálu vstřikovacích strojů používaných pro přívod vzduchu: pístové kompresory, turbokompresory a zejména dmychadla s výstupním tlakem 0,15 až 0,25 MPa, které se liší výkonem a tlakem.

Velcí spotřebitelé stlačeného vzduchu jsou soustředěni ve slévárnách a kovárnách strojírenských provozů (pískovačky, lisy, pěchy, vibrátory, sekačky).

Ve slévárnách a kovárnách se soustřeďují také spotřebiče stlačeného vzduchu.Široká rozmanitost malých spotřebičů a individualizace jejich provozních režimů určují složité plány spotřeby vzduchu, vyznačující se výraznými denními a týdenními nerovnoměrnostmi. Velká množství stlačeného vzduchu spotřebovávají jednotky separace vzduchu (ASU). Tento typ spotřebitele lze považovat jak samostatně, tak i jako dílčí odvětví.

Zvláštnost spotřeby vzduchovými separačními stanicemi je dána specifiky samotných ASU, jejichž provozní režimy je obtížné regulovat. Proto jsou rozvrhy zatížení vzduchových kompresorů pro ASU konstantní. Parametry stlačeného vzduchu jako suroviny pro zařízení na separaci vzduchu jsou různé a jsou také dány typem instalace.

Velkokapacitní a nízkotlaké instalace s jednotkovou spotřebou vzduchu (20 000-90 000) m 3 /h obsluhují turbokompresory K-1500-62-2, K-250-41-2, K-500-42-1 Ve středních a nízkokapacitních instalacích může být tlak spotřebovaného vzduchu 3-20 MPa a pro tyto ASP se používají pístové a v poslední době šroubové kompresory.

Pro ASU je typické, že spotřeba energie na kompresi vzduchu činí v závislosti na typu instalace od 70 do 90 % celkové spotřeby energie instalace.

Dodávka vzduchu spotřebitelům v průmyslových podnicích je z velké části realizována z místních vzduchotechnických jednotek a stanic. Obecný systém centralizovaného zásobování vzduchem se používá pouze pro některé jednotlivé parametry, především kompresorový vzduch. Typicky je průmyslový podnik vybaven jednou nebo více kompresorovými stanicemi, které poskytují všem spotřebitelům stlačený vzduch o tlaku 4-7 ati. Vzduch ostatních parametrů je dodáván spotřebitelům z místních instalací. Tato struktura schématu přívodu vzduchu je způsobena řadou úvah. Za prvé, většina spotřebitelů vyžaduje každý své vlastní specifické parametry vzduchu. Je velmi obtížné zajistit centralizovaný přívod vzduchu pro celý soubor těchto parametrů. Přeprava vzduchu ze společných vzduchotechnických stanic by vyžadovala velké množství dlouhých a rozvětvených potrubí různých průměrů protínajících území závodu všemi směry. Náklady na vybudování celého tohoto systému by byly velmi vysoké. Za druhé, přeprava velkých mas vzduchu na velké vzdálenosti by způsobila velké tlakové ztráty, a proto by vyžadovala instalaci vysokotlakých strojů a velké plýtvání energií. Za třetí, regulace průtoku vzduchu nebo tlaku těchto parametrů by při malém počtu velkých spotřebitelů tohoto vzduchu a jejich vzájemném ovlivňování byla extrémně komplikovaná.

Naprostá většina hutních spotřebitelů, zejména velkých, je zásobována vzduchem z vlastních instalací. V tomto případě může instalace nebo stanice sloužit buď jediné jednotce (například pec) nebo skupině jednotek, převážně stejného typu.

3. Charakteristika kompresorových jednotek

Na obrázku 3.1 je znázorněn vývojový diagram exergie systému přívodu vzduchu, ze kterého je vidět, že největší část ztrát (až 50 %) připadá na 1. prvek systému - kompresorovou stanici, včetně ztrát odpadním teplem z chlazení kompresoru, ve výši asi 15 %. S přihlédnutím ke ztrátám v komunikaci () a u spotřebitele () je účinnost systému 30%.

Tabulka 2.1.

Prezentovaná struktura nákladů

Jak je vidět z tabulky. 2.1., kapitálové investice do struktury daných nákladů nejsou větší než 8 %, což svědčí o důležitosti případných opatření směřujících ke zlepšení provozního výkonu kompresoru Zvýšení jednotkového výkonu bloků na stanici č. 2 (např. , úplná nebo částečná výměna kompresorů K-250-61-5 za kompresory K-500-62-1 nebo K-1500-62-1) může vést ke snížení nákladů na stlačený vzduch o 5-11 %. Využití kompresního tepla vede k výraznému snížení nákladů na stlačený vzduch o 15-25%.

Stlačený vzduch se používá v elektrických rozvodnách k ovládání pneumatických pohonů spínačů a odpojovačů. U vzduchových jističů se stlačený vzduch používá k uhašení elektrického oblouku a provětrávání vnitřních dutin jističů, aby se odstranila vlhkost na nich usazená. U jističů se vzduchovým oddělovačem, stejně jako u jističů řady VVB, VNV a dalších, působí stlačený vzduch jako hlavní izolační médium mezi hlavními kontakty jističe ve vypnuté poloze.

Potenciální energie je předávána vzduchu během jeho stlačování a následně je využívána v pneumatických pohonech k provádění mechanické práce. Potenciální energie se přeměňuje na kinetickou energii proudu expandujícího stlačeného vzduchu.

Pro provoz vzduchových instalací je stlačený vzduch akumulován v nádržích těchto instalací. Nádrže jsou zase doplňovány ze systémů určených k výrobě stlačeného vzduchu.

Volba optimálního distribučního schématu a racionálních způsobů výroby a spotřeby stlačeného vzduchu vede k úsporám, které mohou mít významný dopad na energetickou bilanci podniku jako celku. Vzhledem k tomu, že výroba stlačeného vzduchu spotřebovává elektřinu, její úspory znamenají snížení nákladů na nákup energetických zdrojů.

Charakteristickým rysem výroby stlačeného vzduchu je, že výkon kompresorového zařízení závisí na sezónních změnách hustoty atmosférického vzduchu (v létě je hustota vzduchu o 15-17 % nižší než v zimě) a výstupního tlaku.

Zvýšení tlaku z 5,0 na 6,0 kgf/cm2 má za následek snížení výkonu kompresoru o 4–7 % a zvýšení nákladů na energii pro kompresi o 7–10 %. Významným faktorem, který negativně ovlivňuje provoz kompresorových zařízení, je nepravidelná spotřeba stlačeného vzduchu, jehož objem dosahuje u některých kompresorových stanic až 40 %. Pro zajištění stabilního provozu spotřebičů je při významných objemech nepravidelného odběru personál kompresorové stanice nucen udržovat u zdrojů zvýšený tlak stlačeného vzduchu. Navíc střídavé zatížení zařízení s častými cykly „nakládání-vykládání“ kompresorů vede k předčasnému selhání jednotlivých komponent, jejichž obnova vyžaduje značné finanční prostředky, čas a náklady na práci.

Energetická charakteristika kompresoru

Na Obr. Obrázek 4 ukazuje energetické charakteristiky kompresoru K-1500 bezprostředně po zpracování TSP CCD. Rozsah změn produktivity je 70...90 tm 3 /h. Rozsah změn tlaku je 6,0...6,6 kgf/cm2. Ukazatele spotřeby elektřiny byly převzaty z měřiče činné složky elektřiny. Všechny hodnoty byly zaznamenány standardními přístroji.

Obrázek 1 ukazuje podobné charakteristiky založené na výsledcích opakovaných testů dne 22. 7. 2012. Testovací podmínky byly horší než ty předchozí, protože teplota nasávaného vzduchu byla +24 °C oproti +3 °C 30. 4. 2012 .

Po ošetření kompresor pracoval 1944 hodin. Stejný obrázek ukazuje křivku spotřeby energie kompresoru v roce 2011. Pro správné porovnání výsledků spotřeby energie byly zvoleny stejné hodnoty výkonu kompresoru, to znamená, že spotřeba energie jednotky je porovnána se stejným výstupním objemem .

Obrázek 2 a 3 ukazuje srovnání měrných sazeb spotřeby elektřiny ve třech časových bodech (2011, 30. 4. 2012, 22. 7. 2012), se třemi pevnými hodnotami produkce vzduchu (75 tm 3 /h, 80 tm3/h, 85 tm3/h).

Obr.6 Časový harmonogram výroby stlačeného vzduchu zvolený v určitém časovém okamžiku.

Obr.7 Měření průtoku stlačeného vzduchu na lince potrubí otevřené nístěje k pecím s otevřenou nístějí Obr.

Na konci měření byly získány následující výsledky:

· Špičkový průtok v této oblasti dosahuje 12,5 m3/min.

· Z grafu však vyplývá, že minimální průtok při krátkodobých pracovních přestávkách odpovídá 5,5 m3/min. Během těchto přestávek komprimovaní spotřebitelé znovu naplnili pec.

· Z toho vyplývá, že tato hodnota odpovídá netěsnostem v pneumatické síti této sekce. Při vizuální kontrole místa byly skutečně zjištěny částečné netěsnosti uzavíracích ventilů, poškození potrubí a pneumatických válců.

· Odečtením množství úniku dostaneme reálnou spotřebu v horních mezích až 7 m3/min.

· Skutečný průměrný průtok je od 3,5 do 5 m3/min. Jednotlivé krátkodobé špičkové hodnoty do 2 m3/min nad průměrnou hodnotou netrvají dlouho, v intervalech 0,5 až 1,5 minuty. Takové krátkodobé impulzy spotřeby stlačeného vzduchu jsou snadno kompenzovány dodávkou stlačeného vzduchu ve vzdušnících o dostupném objemu.

· Snížením množství netěsností alespoň na 0,5 m3/min lze tedy průměrný průtok v této oblasti považovat za směrnou hodnotu 6,5 m3/min.

Obr.8 Měření výkonu kompresorových jednotek kompresorové stanice.

Měření výkonu kompresorových jednotek bylo prováděno během pracovní směny, aby se vyloučil vliv výrobního workflow na výkon a spolehlivost měření.

Pro každý kompresor byly vytvořeny stejné podmínky. V obchodě s otevřeným ohništěm byl otevřen ventil, který umožnil únik stlačeného vzduchu do atmosféry. Kompresory byly zapínány jeden po druhém v pořadí uvedeném v níže uvedeném grafu. Kompresoru byla přidělena určitá doba, aby dosáhl svého jmenovitého provozního režimu. Pomocí kontrolních tlakoměrů instalovaných v kompresorové stanici a na vzduchových kolektorech byl sledován okamžik stabilizace tlaku v systému. Pravidelně to byl tlak 0,25 MPa (nebo 2,5 bar). Po 1-2 minutách práce v tomto režimu, aby průtokoměr zaznamenával stabilní hodnoty, se kompresor vypnul a postup se opakoval s dalším kompresorem

Byly získány následující výsledky:

· Nejlepší výkon byl zjištěn u kompresorů č. 1 a č. 3 - 18,47 a 18,8 n.m3/min. respektive.

· Nejhorší výkon je u kompresoru č. 2 -16,65 Nm3/min. a č. 4 - 15,7 18,8 n.m3/min. Indikátory nízkého výkonu indikují špatný stav skupiny pístů a ventilového systému těchto kompresorových jednotek.

· Když se zatížení kompresorů zvýší, to znamená, že tlak v pneumatickém systému vzroste na pracovní úroveň 6,5-7 bar, ukazatele výkonu se z výše uvedeného důvodu ještě sníží.

Vzduchové kompresory pro výrobu kyslíku mají vysokou pracovní dobu, využití produktivity a roční plán plnění, zatímco kompresorové stanice běžného závodu jsou méně zatížené. Získané ukazatele dávají obecnou představu o provozu kompresorového zařízení, ale plně neposuzují jeho technický a termodynamický stav.

Pro posouzení dokonalosti komprese vzduchu u chlazených kompresorů je zvykem používat účinnost, která závisí na řadě faktorů:

Počet nechlazených skupin jevištních sekcí;

Plný stupeň zvýšení tlaku;

Stupeň nárůstu tlaku v sekcích;

Počet mezichladičů 4

Ztráta tlaku v nich;

Počáteční teplota vzduchu a chlazené vody.

Izometrická účinnost pro ideální kompresor se 2 mezichladiči a celkovým tlakovým poměrem 8 je 90 %.Dle výsledků přístrojového energetického průzkumu se izometrická účinnost pohybuje v rozmezí 61-69 %, což je přijatelné pro kompresory 70-ti. 80. léta Něvského závodu (NZL).

Při přepočtu z užitečného výkonu kompresoru na elektrický výkon byly brány následující hodnoty účinnosti:

Mechanická účinnost z m = 0,98-0,99;

Účinnost úniku =0,96-0,97;

Účinnost ozubeného převodu з.п. =0,98-0,99;

Účinnost elektromotorů s elektromotorem. =0,97

Celková účinnost s přihlédnutím k polytropické kompresi vzduchu ve stupních se pohybuje v rozmezí 72-82%.

Skutečná objemová produktivita vzduchových kompresorů turbodmychadel v letním období je nižší než jmenovitá hodnota a totéž lze říci o tlaku na výstupu z kompresoru Provoz kompresoru při nižším tlaku, než je jmenovitý tlak, vede k ne- optimální rozložení tlaku napříč stupni. Odchylka stupně zvýšení tlaku od teoreticky optimálního je tedy doprovázena zvýšením měrné práce kompresoru a obecně vede ke zvýšené spotřebě elektrické energie.

Neefektivní mezichlazení vzduchu vodou ve výměnících tepla také vede ke zvýšení měrné práce komprese ve stupních a ke zvýšení spotřeby energie.

Byly prezentovány výsledky vzduchového kompresoru K-1500-62-2 Data ukazují, že podchlazení vzduchu na počáteční teplotu 35-40 0 C vede ke zvýšení spotřebovaného výkonu o 1,5 a 1,3 MW.

Možné snížení měrné práce komprese a elektrického výkonu vzduchových kompresorů v důsledku ochlazení vzduchu na 40 a 35 0 C. Obrázek ukazuje, že ochlazení vzduchu na 40 a 35 0 C umožňuje snížit měrnou práci komprese a příkon kompresoru v průměru o 15-20 %.

Obrázek ukazuje, že během 10 let provozu kompresoru náklady na energii potřebnou k provozu systému výrazně převyšují počáteční investici. Tento obrázek ukazuje, že údržba představuje 7 % celkových nákladů, ale je nezbytná pro dosažení maximální účinnosti každého kompresoru. V typickém průmyslovém závodě tvoří stlačený vzduch až 10 % celkových nákladů na energii, přičemž u některých závodů je podíl vyšší.

Struktura nákladů je dána konkrétními podmínkami. Jeho přibližný vzhled je na obr. 1.

Největší podíl nákladů tvoří platba za elektřinu spotřebovanou kompresorem. Tato částka je určena dvěma hlavními faktory:

Energie vložená do stlačení 1 m3 vzduchu v závislosti na vstřikovacím tlaku (obr.),

Náklady na kilowatthodinu elektřiny.

Tedy s náklady na kilowatthodinu 88 kopejek. a výstupním tlaku 7 bar, náklady na elektřinu potřebnou k výrobě 1 m3 stlačeného vzduchu jsou 1,2 UAH. Jedná se o spodní hranici cenového rozpětí pro metr krychlový vzduchu, kdy se neberou v úvahu náklady na zařízení a provozní náklady. S přihlédnutím k ostatním nákladovým položkám totiž celkové náklady na 1 m3 stlačeného vzduchu převyšují „elektrickou“ složku 1,5 – 2krát. Náklady na stlačený vzduch jsou tedy v průměru 1,4 UAH/m3. Samozřejmě jsou možné značné odchylky od tohoto odhadu vzhledem k podmínkám v konkrétním podniku - náklady na kilowatthodinu, náklady na zařízení, náklady na údržbu atd. Vyzbrojeni těmito údaji je možné odhadnout rozsah ztráty spojené s únikem vzduchu. Podívejme se na konkrétní příklad z praxe pneumatických auditů – balicí linku na kosmetické produkty, skládající se ze šesti strojů. Na Obr. Obrázek 3 ukazuje záznam průtoku stlačeného vzduchu vstupujícího do linky.

Diagram jasně ukazuje dva režimy provozu linky:

1. Linka pracuje se špičkovými průtoky vzduchu dosahujícími 6 - 7 m3/min.

2. Linka je zastavena a má spotřebu cca 1 m3/min.Spotřeba vzduchu u strojů v režimu stop by podle dokumentace měla být nulová. Ve skutečnosti i zastavená linka neustále spotřebovává stlačený vzduch kvůli netěsnostem. Ke ztrátám vzduchu dochází v přípojkách, ve ventilech pro odvod kondenzátu, v opotřebovaných pneumatických rozdělovačích a pohonech. Průměrná naměřená spotřeba jednoho ze strojů této řady tak vyšla 2,4krát vyšší, než je uvedeno v dokumentaci. Stroj ve vypnutém stavu spotřebovává vzduch v množství 170 % projektované provozní spotřeby. Roční ztráty způsobené netěsnostmi v této balicí lince dosahují 260 tisíc rublů a velký podnik může provozovat desítky podobných linek. Ideálním řešením problému je úplné odstranění netěsností, o které je samozřejmě třeba usilovat. Ne vždy je však možné tohoto cíle dosáhnout, proto je možné objem netěsností částečně snížit přerušením přívodu vzduchu do dočasně nefunkčních větví pneumatické sítě. Při instalaci uzavíracích armatur na vstupech strojů balicí linky tak byla doba jejich návratnosti pouze 2,5 měsíce.

4 . Úspora energiestlačený vzduch proprůmyslová produkce

Touha po energetické nezávislosti v metalurgii vyžaduje snížení nakupované elektřiny pro výrobu druhotných energetických zdrojů, včetně stlačeného vzduchu. Hutní výroba zahrnuje spékací (6 spékacích strojů), vysoké pece (4 vysoké pece), otevřené nístějové dílny (9 pecí) a přípravnu licí směsi. Válcovna zahrnuje 4 válcovny určené pro výrobu za tepla a za studena válcovaných ocelových plechů, ocelových pásů, pocínovaných plechů a profilů tvářených za studena. Maximální výrobní kapacita pro ocel válcovanou za tepla je až 3,7 milionu tun, pro ocel válcovanou za studena - 1,1 milionu tun, pro profily tvářené za studena - až 500 tisíc tun.

Snížení produktivity stlačeného vzduchu díky konstrukci nového kompresorového zařízení.

Projekt zahrnuje snížení spotřeby energie pomocí moderních energeticky účinných zařízení založených na kompresorových jednotkách pro instalace vzduchových separátorů Air Liquide pro výrobu kyslíku. Zavedení kompresorových jednotek povede ke snížení spotřeby elektrické energie o 1,33 násobek oproti stávající spotřebě, konkrétně: z 99,8 kW-h/1000 nm 3 na 74,8 kW-g/1000 nm 3 .

Zadání projektu

Projekt zahrnuje výstavbu dvou nových kompresorových jednotek s elektrickým pohonem o výkonu 160 tis. 3 /hod.

Projekt výstavby kompresorové stanice pro jednotky odlučovače vzduchu Air Liquide zahrnuje výstavbu kompresorových jednotek, jejich elektromotorů, zařízení pro regulaci otáček kompresoru, systému tlumiče hluku, zařízení pro sání vzduchu (ventily, filtry atd.), jakož i zařízení pro hladký start. Roční (budoucí) výroba stlačeného vzduchu bude cca 6000 mil. m 3 /rok Pro zajištění plného objemu výroby stlačeného vzduchu, ale i záložního kompresorového zařízení je plánováno využití stávajících kompresorových jednotek. zásobovat elektrické pohony kompresorových jednotek elektřinou z vlastní paroplynové elektrárny Celkový instalovaný výkon elektromotorů dvou kompresorů bude 23,95 MW.

Efektivita projektu

Hlavním cílem projektu je zlepšit efektivitu výroby stlačeného vzduchu pro instalace vzduchových separátorů Air Liquide pro výrobu kyslíku v OJSC Zaporizhstal a tím dosáhnout snížení spotřeby energie, zejména elektřiny, o 25 kWh/1000 nm. 3. nebo o 70,1 mil. kWh/rok (při výrobě 2,8 mld. nm 3 /rok stlačeného vzduchu na dvou kompresorech).

Kompresorové jednotky poháněné elektromotorem pro výrobu a dodávku stlačeného vzduchu do vysokých pecí

Projekt zahrnuje snížení spotřeby energie pomocí moderního energeticky efektivního zařízení na bázi kompresorových jednotek pro vysoké pece poháněné elektromotorem. Zavedení kompresorových jednotek povede ke snížení spotřeby energie téměř 2x oproti stávající spotřebě, a to: ze 45,3 kg. t./1000 m 3 do 23,5 kg. p. /1000 m 3.

DP - vysoká pec; SHG - tlumič hluku; Ko - kompresor; M - elektromotor; UPP - instalace soft start; URCHO - jednotka řízení rychlosti; F - filtr

Zadání projektu

· Projekt zahrnuje výstavbu čtyř kompresorových jednotek:

· jeden o kapacitě 6500 m 3 /min pro vysokou pec č. 1;

· tři o výkonu 4200 m 3 /min každá pro vysoké pece č. 3, 4, 5.

Projekt výstavby dmychadla dále zahrnuje výstavbu kompresorových jednotek, jejich elektromotorů, zařízení pro regulaci otáček kompresorů, systémů pro potlačení hluku, zařízení pro nasávání vzduchu (ventily, filtry atd.), jakož i zařízení pro měkký start.

Roční (perspektivní) výroba stlačeného vzduchu pro vysoké pece bude 10 000 mil. m 3 /rok.

Počítá se s využitím stávajících turbodmychadel poháněných parními turbínami instalovaných na tepelné elektrárně jako záložního dmychadel.Počítá se se zásobováním elektrických pohonů kompresorových jednotek elektřinou z vlastní paroplynové elektrárny, která je ve výstavbě. celkový instalovaný výkon elektromotorů čtyř kompresorů bude 26,39 MW.

Hlavní technicko-ekonomické ukazatele kompresorových jednotek

Efektivita projektu

Hlavním cílem projektu je zlepšit efektivitu výroby stlačeného vzduchu pro vysoké pece a tím dosáhnout snížení spotřeby energie o 21,8 kg ce. t./1000 m3, nebo 218 tisíc t.e. t/rok (při výrobě 10 000 mil. m 3 /rok stlačeného vzduchu

Snížená výroba stlačeného vzduchu díky bezkompresorové stanici.

Projekt zahrnuje snížení spotřeby elektřiny dodávané ze sítě a vyrobené na bázi fosilních paliv zavedením moderního energeticky efektivního zařízení na bázi bezkompresorové turbíny s rekuperací plynu (GUBT).

Zadání projektu

Projekt zahrnuje výstavbu jednoho hlavního turbogenerátoru o instalovaném výkonu 20 MW Projekt výstavby hlavního turbogenerátoru pro vysokou pec č. 2 zahrnuje plynovou turbínu, generátor, převodovku, uzávěr vstupu a výstupu a havarijní ventily a také systém čištění vysokopecního plynu. Elektrická energie vyrobená v GUBT je plánována pro vlastní potřebu huti.

Efektivita projektu

Zavedení bezkompresorové turbíny na rekuperaci plynu v hutnickém závodě umožní rekuperovat část energie vynaložené na výrobu stlačeného vzduchu pro vysoké pece využitím přetlaku vysokopecního plynu k výrobě elektřiny. Tím se zvýší efektivita využití primární energie a také se ušetří peníze vynaložené na výrobu vysoké pece.

Hlavním cílem projektu je snížení nákladů na výrobu stlačeného vzduchu či nákup elektřiny.

Zavedením GUBT na vysoké peci č. 2 dojde k bezpalivové výrobě elektřiny v objemu 123,2 mil. kWh/rok.

Průměrná účinnost elektrárny je asi 80 %.

Hlavní technicko-ekonomické ukazatele GUBT

Existují tři důležité důvody, proč se vyplatí investovat čas a úsilí do snížení nákladů na vaše systémy stlačeného vzduchu:

Detekce a odstranění úniků a plýtvání šetří energii a peníze;

Zvyšuje se spolehlivost a provozní parametry systémů stlačeného vzduchu;

Snížení spotřeby elektřiny a tím i snížení emisí oxidu uhličitého snižuje škodlivý dopad na životní prostředí.

Dobře navržený a správně provozovaný energeticky účinný systém stlačeného vzduchu může spotřebiteli přinést roční úspory v řádu desítek či dokonce milionů hřiven. Kromě toho může minimalizovat riziko ztráty výroby tím, že zajišťuje spolehlivý přívod vzduchu a řeší zdravotní a bezpečnostní problémy při práci s tlakovými systémy. Každá ušetřená hřivna na nákladech za energii přináší neustálé další úspory nákladů a efektivně zvyšuje zisky. Ze všech zdrojů energie může modernizace vašeho systému stlačeného vzduchu poskytnout okamžité úspory pro jakýkoli podnik. Většina opatření na úsporu energie navíc nevyžaduje významné kapitálové investice.

Zvažují se následující otázky:

Ш metody efektivního řízení systémů stlačeného vzduchu;

Ш příklady iracionálního používání a neproduktivní spotřeby stlačeného vzduchu;

Ш distribuce stlačeného vzduchu z kompresoru do míst spotřeby;

Ш způsoby zvýšení účinnosti kompresorového zařízení;

Ш efektivní akumulace stlačeného vzduchu;

Ø filtrace a sušení stlačeného vzduchu;

Ш sběr a odvod kondenzátu.

Přílohy obsahují glosář, algoritmus pro snižování nákladů v systému stlačeného vzduchu, stejně jako seznam otázek nezbytných pro výběr kompresorového zařízení a některé další základní informace.

V tabulce 1 ukazuje hlavní aplikace stlačeného vzduchu, kde lze dosáhnout úspor s minimálními náklady a nízkou investicí. Největších úspor, obvykle až 30 %, lze dosáhnout snížením úniků bez nákladů na zavádění nových technologií. Vypracování a implementace politiky pro hospodárné využívání stlačeného vzduchu v celém podniku je nákladově nejefektivnějším způsobem, jak snížit náklady na provoz systémů přívodu vzduchu. Prvky takových zásad jsou podrobně popsány v části 2. Zásady pro účinné používání systémů stlačeného vzduchu mohou zahrnovat mnoho (nebo všechna) rozhodnutí managementu uvedená v tabulce. 1.

Tabulka 1. Možnosti úspory energie pro typický průmyslový systém stlačeného vzduchu

Aplikace systémového přístupu

Energeticky účinný systém stlačeného vzduchu je takový, který:

b je neustále udržován v dobrém stavu s pravidelnou údržbou všech zařízení a sledováním provozních parametrů;

b dobře navržený (správně zvoleny armatury, filtry, sušičky, potrubí a přípojky potrubí) pro dosažení minimálních tlakových ztrát;

ь pracuje s neustálým nebo pravidelným monitorováním se stanovením měrné spotřeby energie na základě přijatých dat;

l je obsluhován personálem, který má znalosti o nákladech na výrobu stlačeného vzduchu a který byl vyškolen v efektivním používání zařízení spotřebovávajícího stlačený vzduch;

b je součástí probíhajícího programu zjišťování netěsností a oprav.

Každý prvek systému musí umožňovat dodávku stlačeného vzduchu do místa spotřeby s požadovanými vlastnostmi a bez kolísání tlaku. Neefektivní provoz jakéhokoli prvku vede ke snížení provozních parametrů systému a zvýšení provozních nákladů. Každý prvek systému je propojen s jinými prvky a neměl by být posuzován izolovaně.

Například instalace nového, energeticky účinného kompresoru bude mít velmi omezený účinek, pokud přetrvávají vysoké úniky nebo pokud je výkon kompresoru omezen nevhodně dimenzovaným přívodním vzduchem. Nesprávná údržba jakéhokoli zařízení sníží jeho výkon.

Nákup energeticky úsporných zařízení

Účinnější zařízení obvykle stojí více než méně účinné ekvivalenty. Dodavatelé zařízení často neposkytují informace o provozních nákladech během očekávané životnosti zařízení, takže rozhodnutí o nákupu se příliš často dělají pouze na základě prodejní ceny. Politika zadávání veřejných zakázek založená na výběru nejlevnějšího zařízení často brání zlepšování energetické účinnosti a pozitivním účinkům zavádění nových technologií. Průmyslové země již dávno pochopily, že je třeba brát v úvahu nejen počáteční náklady na zařízení, ale také celkové náklady na jeho provoz, což je důležité zejména u energeticky náročných zařízení.

Spolu se snižováním spotřeby je důležitým způsobem úspory energie zvýšení účinnosti využití energie stlačeného vzduchu. Typicky je požadovaný tlak vzduchu na výstupu kompresoru určen jako maximální tlak požadovaný spotřebiči plus tlaková ztráta v pneumatických potrubích. Pamatujte, že cena stlačeného vzduchu závisí na tlaku, takže snížení tlaku ze 7 na 6 bar snižuje spotřebu energie o 10 %. Z hlediska úspory energie by tlak generovaný kompresorem měl být minimální požadovaný. Často se vyskytují případy, kdy obecnému poklesu tlaku v pneumatické síti brání malý počet spotřebičů pracujících na vyšší tlak. Pokud je podíl vzduchu, který spotřebovávají, malý, lze tlak v pneumatické síti snížit tím, že se těmto spotřebičům poskytnou místní zesilovače tlaku. V příkladu znázorněném na obrázku se tlak v síti sníží z 6 na 3 bary, což snižuje náklady na elektřinu pro kompresi vzduchu o 30 %. Jediný spotřebitel, který potřebuje tlak 6 barů, jej získá ze zesilovače. Tento způsob úspory energie vyžaduje zdůvodnění výpočtu. Faktem je, že snížení tlaku na jedné straně snižuje měrnou spotřebu energie na kompresi vzduchu, na druhé straně zvyšuje spotřebu stlačeného vzduchu, protože část průtoku je využita pro vlastní potřeby zesilovače. Pro nalezení optimálního řešení zajišťujícího maximální efektivitu lze využít např. počítačový program SMC Energy Saving Minimalizace tlaku v pneumatické síti znamená také minimalizaci tlakových ztrát v pneumatických vedeních. Velikost potrubí odpovídá určitému maximálnímu přípustnému průtokovému zatížení a jeho překročení vede k neodůvodněným ztrátám. Jeden ze strojů výše uvedené balicí linky tak byl připojen ke společnému pneumatickému hlavnímu potrubí s ½” trubkou. Při provozním průtoku 1,9 m3/min dosáhla tlaková ztráta v tomto potrubí 1,1 bar.Tak výrazné tlakové ztráty neumožňují snížení tlaku v potrubí a omezují možnosti úspory energie. Přechod na potrubí „S“ snížil tlakové ztráty 8krát. Je třeba poznamenat, že průměr potrubí d je nejsilnějším faktorem ovlivňujícím tlakovou ztrátu Dp: Dp~ 1/d5 Významným faktorem úspory energie je příprava stlačeného vzduchu. Nečistoty obsažené ve stlačeném vzduchu mají negativní dopad na zařízení: opotřebení těsnění se zrychluje, usazeniny pevných částic brání úplnému uzavření ventilů, včetně zařízení na odvod kondenzátu, kondenzát nahromaděný v potrubí nutí personál otevírat vypouštěcí ventily, aby jej vypustil nebo je neustále udržoval pootevřené - to vše je doprovázeno úniky stlačeného vzduchu. Rychlé zanášení filtrů vede ke zvýšeným tlakovým ztrátám, což snižuje energetickou účinnost. Selhání sušiček přispívá nejen ke vzniku kondenzace v pneumatické síti, ale také ke zbytečné spotřebě energie na jejich zdánlivý provoz. Podle údajů nashromážděných během pneumatických auditů provedených v různých podnicích tedy 7 (sedm!) z 10 fungujících chlazených sušiček ve skutečnosti nesnižuje rosný bod, zatímco personál je považuje za v dobrém provozním stavu. Kvalitní a racionální příprava stlačeného vzduchu je povinnou a nejdůležitější položkou v seznamu opatření na úsporu energie Úspora energie za účelem snížení nákladů na výrobu stlačeného vzduchu v podniku závisí nejen na provozu kompresoru. Je nutné dbát na účinnost a výkon všech prvků systému.prvky systému (kompresory, rozvody, přijímače, filtry, systémy sběru a odvodu kondenzátu). Kromě řízení systému stlačeného vzduchu jsou popsány případy nesprávného použití a ztráty stlačeného vzduchu.

Podobné dokumenty

Výkon kompresoru je objem vzduchu, který z něj vystupuje, převedený na fyzikální podmínky sání. Univerzální garážový zdroj stlačeného vzduchu. Cyklus jednostupňového, jednoválcového, jednočinného horizontálního kompresoru.

abstrakt, přidáno 02.04.2012


Popis léčebných zařízení. Výpočet vzduchovodů pro nestlačený vzduch. Stanovení ztráty hlavy v důsledku tření a místního odporu podél nejdelší větve. Tlak na výstupu z dmychací stanice. Hustota stlačeného vzduchu v oblasti.

práce v kurzu, přidáno 14.03.2015


Termodynamické základy kompresního procesu, Bernoulliho věta. Princip činnosti odstředivého kompresoru. Škrcení jako pevný limit fyzického kompresoru. Vstupní vodicí lopatky. Typické schéma okruhů stlačeného vzduchu.

prezentace, přidáno 28.10.2013


Klimatizace jako vytváření a automatické udržování požadovaných parametrů a kvality vzduchu v obsluhovaných prostorách bez ohledu na vnitřní poruchy a vnější vlivy. Analýza základních požadavků na vzduchotechniku.

prezentace, přidáno 04.07.2016


Hlavní parametry vzduchu, které charakterizují jeho stav: teplota, tlak, vlhkost, hustota, tepelná kapacita a entalpie. Grafické a analytické stanovení parametrů vlhkého vzduchu. Stanovení průtoku a parametrů přiváděného vzduchu.

práce, přidáno 26.12.2011


Historie vzniku a dalšího vývoje kompresorových zařízení. Světové trendy ve vývoji technologie stlačeného vzduchu. Klasifikační a hodnotící ukazatele používané při kontrole kvality kompresorových zařízení. Termíny a definice.

práce v kurzu, přidáno 26.04.2011


Studie technických charakteristik a principu činnosti systému přívodního větrání s recirkulací vzduchu, který se používá v klimatizovaných vozech a je navržen tak, aby zajistil požadovanou výměnu vzduchu, chlazení a ohřev vzduchu.

abstrakt, přidáno 24.11.2010


Analýza základních požadavků na klimatizační systémy. Základní zařízení pro přípravu a pohyb vzduchu. Informace o centrálních klimatizacích a jejich klasifikaci. Konstrukce a princip činnosti jejich hlavních sekcí a jednotlivých jednotek.

práce, přidáno 01.09.2010


Stanovení objemu plynu, měrné hodnoty vnitřní energie, entalpie a entropie. Výpočet teoretické rychlosti adiabatického výtoku a hmotnostního průtoku vzduchu, teploty vzduchu adiabatické a polytropické komprese. Problémy na téma přenosu tepla.

test, přidáno 03.06.2010


Metody stabilizace teploty vzduchu v prosklených blokových sklenících se systémem ohřevu vody, kde je teplota vzduchu regulována změnou teploty chladicí kapaliny pomocí směšovacího ventilu. Princip automatického řízení.