Предприятия России и СНГ, построенные в 1970-е годы, были оснащены машинным оборудованием, рассчитанным изначально на производительность 1360 т аммиака в сутки. В производственных процессах, основанных на технологиях Toyo Engineering (TEC) или Государственного института азотной промышленности (ГИАП), использованы турбокомпрессорные агрегаты таких известных мировых компаний, как Mitsubishi Heavy Industries, Dresser-Rand, Hitachi, Fuji, Nuovo Pignone, Невский машиностроительный завод (НЗЛ) и Казанский компрессорный завод (ККЗ).
К началу XXI века технологии, разработанные 40–50 лет тому назад, устарели морально и физически и перестали отвечать современным требованиям по производительности, эксплуатационным энергетическим затратам и надежности, поэтому предприятия азотной промышленности практически повсеместно приступили к их модернизации. ООО НПФ «Энтехмаш» как машиностроительное предприятие заняло свою нишу в этом важном процессе.
Основное направление деятельности ООО НПФ «Энтехмаш» – инжиниринг и производство энергетического и технологического оборудования для химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей, металлургической и других отраслей промышленности. В компании работают высококвалифицированные специалисты, имеющие большой опыт научной, конструкторской и производственной деятельности. Большой парк современного высокоточного и производительного оборудования позволяет успешно решать разнообразные производственные задачи (рис. 1, 2).
![Рис. 1. Производственная площадка ООО НПФ «Энтехмаш»](https://chemtech.ru/wp-content/uploads/2018/03/семаков_рис1.jpg)
Так, специалистами фирмы успешно выполнена и продолжает осуществляться модернизация большого ряда машинного оборудования, используемого в производствах аммиака и карбамида, в том числе компрессоров технологического воздуха (поз.101J и 401), природного газа (поз.102J), синтез-газа (поз.103J, 401), аммиака (поз.105J), углекислого газа, а также теплообменного оборудования (АВО компрессоров, секции вакуум-вытяжек паровых турбин) и т.д. Эти работы нацелены на обеспечение производительности по аммиаку 1700…1800 т/сутки. Однако специалисты ОАО «Еврохим» не сочли такие показатели предельными и поставили перед ОАО «Невинномысский Азот» весьма амбициозную и по-своему уникальную задачу: достичь производительности 1950 т аммиака в сутки. ООО НПФ «Энтехмаш» при этом модернизировало турбокомпрессорный агрегат технологического воздуха поз. 101J/JТ (рис. 3). Проект был реализован в 2014 г. ООО НПФ «Энтехмаш» осуществляло роль головного исполнителя, ответственного за весь объем работ по модернизации агрегата, и занималось модернизацией компрессора. Для привода была использована новая паровая турбина компании ALSTOM Power, созданная совместно с «Энтехмаш», которым спроектирована и изготовлена выхлопная камера. Сборка турбины также выполнена на производственной площадке «Энтехмаш».
![Рис. 2. Механосборочный цех ООО НПФ «Энтехмаш»](https://chemtech.ru/wp-content/uploads/2018/03/семаков_рис2.jpg)
Руководителем всего проекта реконструкции технологического оборудования выступила фирма Ammonia Casale.
![Рис. 3. Турбокомпрессорный агрегат технологического воздуха поз.101J/JT](https://chemtech.ru/wp-content/uploads/2018/03/семаков_рис3.jpg)
Основные параметры компрессора после модернизации для обеспечения производительности по аммиаку 1950 т/сут по сравнению с параметрами, достигнутыми при ранее проведенных модернизациях и первоначальным штатным вариантом, приведены в таблице.
Параметр
Давление начальное, МПа Давление нагнетания, МПа Частота вращения, об/мин Производительность, м3/ч (0°С, 0,1 МПа)
Потребляемая мощность, МВт |
Штатный (1360 т/сут) 0,097
3,69
5 300
52 000
10,2 |
После модернизации для обеспечения производительности по аммиаку, т/сут: | ||
1700 |
1800 |
1950 |
||
0,097 | 0,097 | 0,095 | ||
3,53 | 3,53 | 3,69 | ||
5 200 | 5 200 | 5 200 | ||
60 000 | 63 000 | 72 000 | ||
11,3 | 11,3 | 13,63 |
Как видно из таблицы, в результате модернизации достигается не только повышение производительности, но и снижение удельных энергозатрат по сравнению со штатным вариантом компрессора. Причина этого – в росте политропного КПД секций компрессора:
Производительность по аммиаку | Политропный КПД секций | |||
№1 | №2 | №3 | №4 | |
1360 т/сут (штатный вариант) | 0,80 | 0,79 | 0,76 | 0,725 |
1700 т/сут после модернизации | 0,83 | 0,81 | 0,77 | 0,74 |
1800 т/сут после модернизации | 0,83 | 0,81 | 0,83 | 0,82 |
1950 т/сут после модернизации | 0,83 | 0,82 | 0,83 | 0,82 |
Этот положительный эффект достигнут благодаря использованию банка экспериментальных данных, полученных на моделях ступеней центробежных компрессорных машин, а также благодаря современному расчетному методу конечных элементов [1, 2]. Кроме того, в проекте обеспечено повышение КПД турбины в результате применения новой усовершенствованной проточной части.
При модернизации использованы имеющиеся корпусы ЦНД и ЦВД компрессора, рассчитанного на производительность по аммиаку 1800 т/сут. В ступенях компрессора применены рабочие колеса с цилиндрическими лопатками и лопаточные диффузоры, отработанные экспериментально (рис. 4).
![Рис. 4. Меридиональные сечения проточной части модернизированного компрессора поз. 101J для производительности по аммиаку 1950 т/сутки: а) ЦНД б) ЦВД](https://chemtech.ru/wp-content/uploads/2018/03/семаков_рис4.jpg)
а) ЦНД б) ЦВД
Следует отметить, что ни одна из компаний, участвовавших в тендере, не смогла предложить такой высокой эффективности проекта модернизации воздушного компрессора при использовании существующих корпусов.
Данная работа свидетельствует о возможностях отечественного машиностроения в отношении поставок эффективного и высококачественного оборудования.
Таким образом, мы готовы к достойному решению задач по импортозамещению.
Список литературы
- Любимов А.Н., Евдокимов В.Е. О расчете газодинамических характеристик ступени центробежного компрессора//Компрессорная техника и пневматика. 2012. №7
- Евдокимов В.Е. Банк экспериментальных данных по модельным ступеням и их элементам для проектирования ЦКМ// Турбины и компрессоры. 1997. Вып. 3, 4.