Оборудование для перемещения и хранения

ГОРЮЧИХ ВЕ­ЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Производственные процессы невозможно представить без перемеще­ния сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, для чего применяются насосы, компрессоры, конвейеры, различные продуктопроводы и другое оборудование. Для хранения горючих газов на производствах и складах используются баллоны, ресиверы, газгольдеры; жидкостей - сборники, ба­ки, резервуары; твердых сыпучих и пылевидных материалов - бункеры, хранилища, силосы и тому подобное оборудование.

­ 4.4.1. Оборудование для перемещения и хранения газов

Перемещение газов по трубопроводам осуществляется благодаря соз­данию избыточного давления или разрежения с помощью специальных машин: компрессоров, газодувок, вентиляторов и др. Энергия сжатых га­зов используется также для перемещения жидкостей (газлифты и эрлифты, монтежю, струйные насосы), твердых пылевидных и сыпучих материалов (пневмотранспорт), в процессах перемешивания, распыления и разделения веществ и материалов.

В производственных процессах применяются различные по физико-химическим и пожаровзрывоопасным свойствам газы в широком диапазо­не давлений, температур и расходов. Это обусловливает большое разнооб­разие типов и конструкций машин для перемещения, сжатия и разрежения газов.

В зависимости от степени сжатия, то есть от соотношения конечного (р_к) и начального (р_н) давления (степень сжатия ε = р_к / р_н), различают сле­дующие машины:

- компрессоры, ε = 3-1000; конечное давление доходит до 0,3-100
МПа и более;

- газодувки, ε = 1,1-3; давление находится в пределах 0,11-0,3 МПа;

- вентиляторы, ε = 1-1,1; давление не превышает 0,11 МПа;

- эксгаустеры - вентиляторы и газодувки, создающие разрежение не ниже 0,01 МПа;

- вакуум-насосы; остаточное давление 0,005-0,00005 МПа.
Компрессоры по принципу действия подразделяются на следующие типы:

- поршневые, в которых возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре приводит к сжатию газа вследствие уменьшения объема рабо­чей камеры;

- ротационные, в которых вращение ротора (или двух роторов) со специальными устройствами приводит к образованию камер переменного объема и сжатию газов;

- центробежные (турбокомпрессоры), в которых сжатие газов осуще­ствляется под действием инерционных сил, возникающих при вращении рабочего колеса;

- струйные, в которых истечение газа из насадка приводит к сжатию газа вследствие изменения его скорости.

В зависимости от количества рабочих органов различают компрессо­ры одноступенчатые (ε = 2-8), двухступенчатые (ε = 8-50) и многосту­пенчатые (ε = 50-100 и более).

На рис. 4.18 показан двухступенчатый компрессор с дифференциальным поршнем. Сжатие газа в таком компрессоре происхо­дит как при прямом (справа налево), так и при обратном ходе поршня. Сжатый в первой ступени газ после прохода через холодильник 7 доводит­ся до конечного давления во второй ступени и направляется к потребите­лю. Устройство и принцип работы поршневых вакуум-насосов практиче­ски не отличается от поршневых компрессоров.

Поршневые компрессоры и вакуум-насосы громоздки, требуют мас­сивных фундаментов из-за сильных вибраций; подача газа неравномерная, пульсирующая; газ загрязнен смазочными маслами; попадание в цилиндры жидкости (из-за образования жидкой фазы в процессе сжатия газа, из-за попадания конденсата вместе со сжимаемым газом, из-за нарушения гер­метичности системы охлаждения или из-за других причин) чревато опас­ностью разрушения цилиндров и привода компрессора.

Ротационные компрессоры и вакуум-насосы лишены этих недостатков и, кроме того, они не имеют клапанов. Устройство ротационного пластинчатого компрессора показано на рис. 4.19. Ротор 1 такого компрессора расположен эксцентрично относительно оси цилинд­рического корпуса 2. В прорези ротора вставлены пластины 3, которые при его вращении выдвигаются из прорезей и центробежной силой прижима­ются к корпусу. Пластины разделяют свободное серповидное пространство

между корпусом и ротором на каме­ры, объем которых уменьшается по направлению вращения ротора от вса­сывающего 4 к нагнетательному 5 патрубку. При производительности 160-4000 м³/час такие компрессоры создают давление до 0,4-0,8 МПа. Больших степеней сжатия в ротаци­онных компрессорах достичь нельзя из-за сильных утечек газа через не­плотности между ротором и боковыми стенками корпуса.

Многоступенчатые турбогазодувки (рис. 4.20) и турбоком­прессоры имеют производительность от 5000 м³/час и более. Турбоком­прессоры, по сравнению с поршневыми компрессорами, компактны, обес­печивают равномерную подачу газа,

не загрязненного сма­зочными маслами. Наибольшее давле­ние, создаваемое многоступенчатыми центробежными компрессорами, не превышает 3 МПа. В турбокомпрессорах, в отличие от турбогазодувок, газ охлаж­дается водой, цирку­лирующей по отли­тым в корпусе турбо­компрессора камерам водяной рубашки, либо в наружных во­дяных холодильни­ках после каждой ступени сжатия.

Струйные компрессоры и насосы бывают всасывающими (эжекторы) и нагнетательными (инжекторы). На рис. 4.21 схематично изображен пароструй ный компрессор. Рабочий пар поступает в сопло 1, адиабатически расширяется

в нем и со скоростью до 1400 м/с выходит из сопла. За счет сил трения пар ув­лекает за собой засасывае­мый газ (воздух, паровоз­душную смесь) и смеши­вается с ним в смеситель­ной камере 2. Смесь с большой скоростью посту пает в диффузор 3, в котором происходит преобразование скорости смеси в давление, т.е. ее сжатие.

Для хранения газов используются баллоны и газгольдеры (газохрани­лища), обладающие высокой герметичностью. Газохранилища для хране­ния газа под давлением не выше 500 мм водяного столба (5000 Па (изб.)) бывают мокрые и сухие. Схема работы мокрого газгольдера показана на рис. 4.22. Под колокол 2 такого газгольдера подведены приемно-раздаточные газопроводы 3. При опорожнении газгольдера колокол 2 по­гружается в бассейн 1 с запорной жидкостью. По мере подачи газа колокол всплывает. Высота водяного бассейна определяется высотой колокола.

Рис. 4.23. Мокрый газгольдер с телескопи­ческими кольцами: /-бассейн; 2-телескоп; 3-колокол; 4-на-правляющие; 5-кронштейны; б-ролики; 7-каркас; 5-упоры; 0-приемо-раздаточный патрубок

Рис. 4.23. Мокрый газгольдер с телескопи­ческими кольцами: /-бассейн; 2-телескоп; 3-колокол; 4-на-правляющие; 5-кронштейны; б-ролики; 7-каркас; 5-упоры; 0-приемо-раздаточный патрубок

Рис. 4.23. Мокрый газгольдер с телескопи­ческими кольцами: /-бассейн; 2-телескоп; 3-колокол; 4-на-правляющие; 5-кронштейны; б-ролики; 7-каркас; 5-упоры; 0-приемо-раздаточный патрубок

Для увеличения емкости газ­гольдеров без значительного уве­личения высоты бассейна приме­няются газохранилища с телескопическими коль­цами (рис. 4.23). Телескопичес­кие кольца соединены с верхней частью и между собой при помощи гидравлических затворов. Высота столба жидкости в затворе должна быть больше высоты, соответствующей избыточному максимальному внутрен­нему давлению газа в газгольдере. Для обеспечения нормальной работы колокол и телескопы имеют внутренние и внешние ролики, скользящие по направляющим.

Объем телескопических газохранилищ достигает 0,5-1 млн. м³. К не­достаткам мокрых газохранилищ, помимо высокой стоимости, относятся необходимость постройки специального здания или системы обогрева для зимних условий эксплуатации, а также увлажнение газа.

Газ высокого давления хранят в горизонтальных цилиндрических или сферических газохранилищах (резервуарах), а также в баллонах. По срав­нению с газохранилищами низкого давления резервуары более компактны, не нуждаются в обогреве, просты в эксплуатации, но требуют больших за­трат на сжатие газа. На рис. 4.24 показано сферическое храни­лище, которое используется для хранения не только сжатых газов, но и сжиженных газов. Емкость таких хранилищ достигает 2000 м³ и более.

Резервуары для хранения сжатых и сжиженных газов имеют подво­дящие и отводящие трубопроводы, а также специальную арматуру (предо­хранительные клапаны), защищающую от чрезмерного повышения давле­ния.

Баллоны (рис. 4.25) используются для хранения и транспортиров­ки как сжатых газов, так сжиженных и растворенных газов. Баллоны име­ют емкость от 1 до 100 л и более. Боковые штуцера коренных вентилей 5 баллонов с горючими газами имеют левую резьбу, с кислородом и негорю­чими газами - правую резьбу. Предельное рабочее давление сжатых газов (горючих газов (кроме ацетилена), кислорода, воздуха и инертных газов) составляет 15,0 МПа, сжиженного пропан-бутана - 1,6 МПа.

Ацетиленовые баллоны (в отличие от остальных баллонов) заполня­ются пористой массой и ацетоном, в котором ацетилен при заправке бал­лона растворяется (предельное рабочее давление ацетилена 1,9 МПа). Это связано с необходимостью обеспечения безопасности, так как ацетилен может разлагаться со взрывом, особенно при высоких давлениях и темпе­ратурах.

В зависимости от вида хранимого газа баллоны имеют различную ок­раску, текст и цвет надписи, а также цветную полосу (табл. 4.1).

Таблица 4.1