9.3 Система охлаждения компрессоров

Охлаждение компрессорных установок бывает водяное или воздушное, а в случае установки газомоторных компрессоров – также парофазное. Выбор вида охлаждения зависит от источников водоснабжения, наличия оборудования и от экономических соображений. Стационарные компрессоры, как правило, охлаждают водой.

Существуют две системы водоснабжения компрессорных станций — оборотная (система циркуляционного водяного охлаждения) и прямоточная (охлаждение проточной водой). Прямоточная система наиболее простая, но требует большого расхода и естественного источника мягкой воды. В оборотной системе извне вода подается только для покрытия потерь при испарении и сама охлаждается в охладительных устройствах. При этом система состоит из одного, двух или трех циклов.

Циклы охлаждения бывают закрытыми или открытыми. В закрытом цикле количество и качество оборотной воды стабильны. В открытом цикле вода при охлаждении свободно испаряется, становится более жесткой и насыщается кислородом. Вследствие испарения воды на горячих поверхностях металлическое оборудование покрывается накипью и ржавеет.

Цикл оборотной системы охлаждения состоит из циркуляционных насосов, объектов охлаждения, охладительных устройств для воды, трубопроводов и расширительных баков. Объектами охлаждения являются двигатели и компрессоры, а также газовые, масляные и водяные потоки в охладителях. В качестве охладительных устройств служат градирни, холодильники (оросительные или кожухо-трубные) и брызгательные бассейны.

В качестве примера на рис. 9.2 изображена схема системы охлаждения газомоторных компрессоров, с так называемым смешанным циклом. Закрытый цикл разделен на горячую ветвь для охлаждения двигателей и холодную ветвь для компрессоров и масляных холодильников Х-1. Ветви смешиваются в расширительном баке Е, откуда насос Н-1 подает воду к оросительным холо­дильникам в градирне. Там имеются две группы холодильников последователь­ного охлаждения. Из группы Х-2 вода возвращается в горячую ветвь, а осталь­ной поток охлаждается в группе Х-3 для холодной ветви.

Рисунок 9.2 – Схема смешанного цикла охлаждения:

1 – горячая ветвь; 2 – холодная ветвь.

На тех же станциях применяют также систему с тремя циклами охлаждения. Первый закрытый цикл умягченной воды служит для охлаждения газовых двигателей, причем нагретая вода охлаждается в оросительных холодильниках, установленных в градирне. Второй закрытый или открытый цикл предназначен для охлаждения компрессоров и масляных холодильников. Третий цикл поддерживает орошение в градирне.

В градирнях вода охлаждается в результате испарения и частично путем теплообмена между воздухом и водой. Для этого увеличивается свободная поверхность воды и создается поток омывающего ее воздуха.

По способу увеличения свободной поверхности воды градирни разделяются на: брызгальные, в которых вода разбрызгивается на мелкие капли распылителями; ка­пельные, где вода разбивается на капли при падении на решетчатые настилы; пленочные, где вода стекает по оросительному устройству (щиты, сетки, кольца и другие) тонкой пленкой; комбинированные, в которых сочетаются капельные или пленочные оросители с распылителями. По способу подачи воздуха градирни классифицируются так: открытые – с использованием естественных токов воздуха – ветра и частично конвекции; башенные – тяга воздуха создается при помощи высокой вытяжной башни; вентиляторные – с нагнетанием или вытяжкой воздуха вентиляторами; со смешанной тягой – имеют вытяжную башню и вентиляторы.

Наиболее распространены открытые и вентиляторные капельные градирни.

Открытая капельная градирня (рис. 9.3) представляет собой деревянную башню 4 с железобетонным бассейном 3. Башня состоит из водораспределительной системы 11, щитов решетника 5 и жалюзи 1. Из трубы 9 горячая вода поступает в основной желоб 8, затем в распределительные желоба 10, через фарфоровые или стеклянные насадки 7, вставленные в днища желобов, падает на розетки 6, разбрасывающие ее равномерно по поверхности верхнего решетника. Проходя длинный путь от верхнего яруса решетников до бассейна в виде пленок на поверхности брусков решетника и капель между ярусами, вода омывается воздухом, поступающим через жалюзи. Наклонные козырьки 2 служат для улавливания воды и сбрасывания ее в градирню.

Рисунок 9.3 – Открытая капельная градирня

В компрессорных установках применяют следующие промежуточные холо­дильники: оросительные, кожухотрубные, из гофрированных листов, типа «труба в трубе», радиаторные и змеевиковые.

Оросительные холодильники широко используют в газовой промышленности из-за простоты конструкции. Змеевики присоединяются параллельно к входному и выходному коллекторам и орошаются водой, падающей из градирни. Недостаток их – коррозия труб.

В кожухотрубных холодильниках трубки используются для загрязняющих или накипеобразующих сред, например, для сырой воды; поток с высоким давлением также лучше направлять внутрь трубы малого диаметра. При больших разностях температур стенок трубок и кожуха одну из трубных плит изготовляют подвижной с уплотняющим сальником или применяют U-образные трубки с одной трубной плитой.

Холодильники из гофрированных листов изготовляют из штампованных листов, соединяемых сваркой. Эти очень легкие и компактные аппараты применяют при небольших давлениях (до 0,4 МПа).

Холодильники типа «труба в трубе» используют для давлений свыше 2,5 МПа, радиаторные холодильники в передвижных компрессорных установках, а змеевиковые холодильники – в установках, имеющих небольшой объем охлаждаемого газа.