Właściwa instalacja do każdego zastosowania

Aspekt technologiczny – Sprężanie gazu w przemyśle gazów procesowych i w chłodnictwie

Sprężanie gazu w przemyśle gazów procesowych i w chłodnictwie

Indywidualne projekty dla rozwiązań optymalnego transportu i tłoczenia w przemyśle gazów procesowych i w chłodnictwie mogą mieć szansę powodzenia tylko wówczas, kiedy wymagania każdego z nich będą w stu procentach odpowiadać projektowi wybranej maszyny. Dlatego za każdym razem przed decyzją o zakupie należy bardzo szczegółowo określić indywidualne warunki ramowe, uwzględniając zawsze dwie perspektywy: Z punktu widzenia przyszłego użytkownika instalacji decydujące są istniejące wymogi w zakresie gazów procesowych. Z punktu widzenia dostawcy instalacji konieczna jest realizacja tych wymogów w odpowiedni sposób przez wybór optymalnej konstrukcji maszyny. 

Te warunki może jednak spełnić tylko producent, który ma odpowiednią specjalistyczną wiedzę i właściwą ofertę. AERZEN Maschinenfabrik od 1868 r. produkuje dmuchawy rotacyjne, a od 1943 r, sprężarki śrubowe. Od ponad 60 lat firma AERZEN dostarcza także dmuchawy i sprężarki do sprężania gazów w przemyśle gazów procesowych i w chłodnictwie. Firma AERZEN skutecznie oferuje instalacje dla tego specjalistycznego sektora i posiada imponujące referencje, m.in. w przemyśle chemicznym i petrochemicznym, stalowym i sodowym, a także w produkcji biometanu. „Na początku każdej koncepcji jest szczegółowa analiza sytuacji u klienta. Istotnymi kryteriami są m.in. skład sprężanego gazu, ciśnienie i temperatura na wlocie, żądane ciśnienie i temperatura na wylocie, temperatura otoczenia, oczekiwane ilości tłoczenia i dostępne do chłodzenia ilości wody chłodzącej. Takie i inne parametry są istotnymi warunkami indywidualnej oferty, w której można uwzględnić szczególne oczekiwania, takie jak: silniki specjalne, przetwornice częstotliwości, rozwiązania izolacji akustycznej itp.”, tak to wygląda w AERZEN. 

Instalacje do sprężania gazów we wszystkich zastosowaniach muszą spełniać bardzo wyspecjalizowane i zaawansowane wymogi. Ze względu na częściowo zapalne lub trujące gazy muszą one wyróżniać się nie tylko szczególnie wysoką szczelnością techniczną. Odpowiednio do danego zastosowania powinny także spełniać wymagane przez klienta dyrektywy (np. przepisy dot. ATEX i certyfikacje ochrony przeciwwybuchowej). Oprócz tego stosowane materiały są zależne od tłoczonego medium i od występujących na miejscu wymogów procesowych. W zależności od typu maszyny stosuje się np. składniki z żeliwa sferoidalnego, odlewów stalowych lub ze stali szlachetnej.  

Trzy systemy sprężania do indywidualnych rozwiązań

W podjęciu ukierunkowanej decyzji zaletą okazuje się fakt, że mimo globalnego znaczenia przedsiębiorstwa wciąż zachowuje ono właściwą przejrzystość działań i wysoką elastyczność jako producent. Do indywidualnych rozwiązań w zakresie sprężania gazów w segmencie gazów procesowych i chłodnictwa, AERZEN oferuje szeroką paletę produktów bezolejowo sprężających dmuchaw rotacyjnych i sprężarek śrubowych z wtryskiem oleju i ze sprężaniem bezolejowym w następujących typoszeregach:  

Dmuchawa rotacyjna, sprężająca bezolejowo

seria GR
różnice ciśnień do 1,5 bar
wydajność na ssaniu 100 do 50.000 m³/h
seria GQ
różnice ciśnień do 1,5 bar
wydajność na ssaniu 15.000 do 100.000 m³/h

Sprężarki śrubowe

Sprężanie z wtryskiem oleju
seria VMY 36 (chłodnictwo i gazy procesowe)

różnica ciśnień na dla jednego stopnia do ok. 20 bar,
wydajność na ssaniu 500 do 8.900 m³/h
seria VMY 56 (chłodnictwo i gazy procesowe)
różnica ciśnień do 25 bar;
Zakres wydajności na ssaniu ok. 300 do 2.700 m³/h

sprężanie bezolejowe
seria VR
różnica ciśnień do 52 bar
zakres wydajności na ssaniu ok. 650 do 120.000 m³/h

Dlatego po starannych etapach projektowania, ofertowania i planowania, jak również krótkiej fazie uruchamiania, pomimo ich złożoności, klient ostatecznie otrzymuje indywidualne, dojrzałe i trwałe rozwiązanie. Sprężarki gazu AERZEN zapewniają użytkownikowi wysoki standard jakości zgodnie z najnowszymi standardami techniki, wysoką efektywność energetyczną i długi okres trwałości, niekiedy przekraczający 30 lat. 

Dmuchawy rotacyjne serii GR

Dwuskrzydłowa, sprężająca bezolejowo seria GR obejmuje sprężarki gazów procesowych dla różnicy ciśnień do 1500 mbar i wydajności na ssaniu od 100 do 50.000 m³/h. Maszyny wyporowe automatycznie dopasowują się do zmiennych warunków eksploatacji. Są one stosowane np. jako dmuchawy gazu koksowniczego i gazu wielkopiecowego w przemyśle stalowym, do sprężania mieszanek gazu H2, CH, CO, pary wodnej i specjalnych wymagających lub toksycznych gazów. Dla takich instalacji sprężających bezolejowo AERZEN, w zależności od wymogów procesowych, może stosować różne materiały, np.: żeliwo sferoidalne, odlewy stalowe lub odlewy ze stali szlachetnej, także do rotorów, i używać specjalnych uszczelnień do komory tłoczenia. Komory oleju i tłoczenia są całkowicie oddzielone przez komory neutralne. Dzięki swojej szczególnie wytrzymałej konstrukcji instalacji są niewrażliwe na zanieczyszczenia zawarte w gazie, np. pył, cząsteczki smoły, brud lub zanieczyszczenia płynne. Aby wyczyścić i schłodzić, można wtryskiwać wodę lub środek do rozpuszczania, czyszczenia lub chłodzenia. 

Dmuchawy rotacyjne serii GQ

Dla różnicy ciśnień do 1,2 bar (w wykonaniu specjalnym z jednym stopniem do 1,5 bar, jako dwustopniowe agregaty do 3,0 bar) dostępne są również dmuchawy rotacyjne sprężające bezolejowo, zbliżone konstrukcyjnie serii GQ do wydajności na ssaniu od 15.000 do 100.000 m³/h. Dla różnicy ciśnień do ok. 2,0 bar, np. w procesach Midrex w przemyśle stalowym proces eksploatacji przebiega zarówno równolegle, jak i dwustopniowo na większej ilości instalacji. Instalacje serii GQ pracują również na zasadzie wyporowej. Także one mogą automatycznie przystosowywać się do zmiennych warunków eksploatacji. Maszyny serii GQ są stosowane głównie w przemyśle stalowym do sprężania gazów procesowych i chłodniczych i w tym celu są wyposażane w specjalne, połączone uszczelnienia komory tłoczenia. Szczególnie ekstremalne wyzwanie i przykład ogromnej fachowej wiedzy firmy AERZEN stanowią certyfikowane zgodnie z przepisami KTA, sprężające bezolejowo dmuchawy rotacyjne serii GR do sprężania pary wodnej w obwodach wtórnych w elektrowniach jądrowych. Dmuchawy te stawiają najwyższe wymogi w zakresie produkcji, odbioru i dokumentacji. Same tylko prace i badania wstępne, i oraz pozyskanie surowca do tego rodzaju zleceń przed rozpoczęciem produkcji może trwać nawet do trzech lat. Wszystkie instalacje GQ są stosunkowo niewrażliwe na zanieczyszczenia zawarte w gazie (np. pył, cząsteczki brudu lub zanieczyszczenia płynne). Aby schłodzić gaz i oczyścić komory tłoczenia, można w sposób ciągły wtryskiwać wodę. 

Sprężarki śrubowe z wtryskiem oleju serii VMY dla przemysłu chłodniczego

Początkowo przez wiele lat, z dużymi sukcesami AERZEN projektował i produkował tylko stopnie sprężarek śrubowych z wtryskiem oleju, które następnie były rozbudowywane do funkcjonalnych instalacji chłodniczych przez zewnętrzne przedsiębiorstwa inżynieryjne i dystrybuowane. Od 2012 r. dystrybucją, projektowaniem i pakowaniem zajmuje się spółka-córka wyspecjalizowana w instalacjach chłodniczych. AERZEN HUNGÁRIA KFT. z siedzibą w Esztergom (Węgry) działa jako Centrum Kompetencyjne i świecie oferuje na cały świat sprężarki śrubowe serii VMY z zakresu techniki chłodniczej. Zintegrowane systemy separacji oleju redukują pozostałą zawartość oleju do 1 do 5 mg/m³. Instalacje chłodnicze AERZEN serii VMY z wtryskiem oleju, dzięki zintegrowanej regulacji natężenia przepływu umożliwiają dopasowanie mocy między 100 a 20%, umożliwiając szczególnie ekonomiczne sprężanie gazu ziemnego, gazów obojętnych, amoniaku, helu, węglowodorów, chlorowodoru, dwutlenku węgla, gazów mieszanych i procesowych. Wtrysk oleju sprawia, że sprężarki są niewrażliwe na wahające się wolumeny, temperatury i ciśnienia. Sprężarki śrubowe serii AERZEN VMY stosuje się w zamkniętych obiegach chłodniczych (amoniak, freon, hel).

Sprężarki śrubowe z wtryskiem oleju z serii VMY do sprężania gazów procesowych

Sprężarki śrubowe AERZEN z wtryskiem oleju z serii VMY są przystosowane do różnych wymogów przemysłu gazów procesowych. Stosuje się je do sprężania np. gazu ziemnego, gazów inercyjnych, węglowodorów i innych mieszanek gazów procesowych. Zakresy zastosowania występują w sektorach: chemicznym, petrochemicznym, w elektrowniach itp. Wtrysk oleju sprawia, że sprężarki są niewrażliwe na wahające się objętości, temperatury i ciśnienia. Dzięki zintegrowanym systemom separacji oleju na granicy dostawy można osiągnąć pozostałość końcową oleju 5-1 ppm. 

Sprężające bezolejowo sprężarki śrubowe serii VR do technologii gazów procesowych

Dzięki całkowicie bezolejowej pracy oraz możliwości wtrysku wody, sprężarki śrubowe AERZEN serii VR z wlotem gazu na górze i wylotem na dole można stosować z gazami z wahającą się masą molową, z zanieczyszczeniami, skłonnością do polimeryzacji oraz do procesów, w których nie wolno stosować oleju. Ograniczenia w zastosowaniu w instalacjach są określane przez zakresy ciśnienia i temperatury a także przez dopuszczalną prędkość obrotową sprężarek. Sprężarki są odporne mechanicznie na ciśnienie różnicowe do 12 bar (zakres wysokiego ciśnienia do 25 bar) przy maksymalnej dopuszczalnej temperaturze końcowej tłoczenia 250°C (160°C dla stopni śrubowych ze stali szlachetnej). Dostępne są jedno- i wielostopniowe sprężarki śrubowe gazów procesowych z chłodzeniem pośrednim. Agregaty sprężarek pracują przy przepływie objętościowym od 600 m³/h do 120.000 m³/h z prędkością obrotową rotora głównego 2000 i 20000 1/min. Sprężające bezolejowo sprężarki śrubowe gazów procesowych AERZEN mają asymetryczny profil rotora 4+6 (4 zęby rotor główny, 6 zębów rotor dodatkowy). Ta kombinacja profili daje stosunkowo dużą średnicę rdzenia rotora dla dopuszczalnych różnic ciśnienia. Międzynarodowe przepisy regulacyjne, jak: API 619, 613, 614, 671 itp., przepisy dotyczące gazów kwaśnych (NACE) i specyfikacje klientów można uwzględniać w agregacie sprężarki. Sprężające bezolejowo sprężarki śrubowe serii VR stosuje się w zakładach chemicznych, petrochemicznych, tzn. w rafineriach, koksowniach, fabrykach sody i stalowniach, do tłoczenia gazu spalanego w pochodniach, gazu koksowniczego, gazu z pieców wapiennych, mieszanin gazów i gazów ze stężeniem siarkowodoru (gazu kwaśnego). Wtrysk oleju następuje w gazach w celu redukcji do dopuszczalnych temperatur roboczych dla uniknięcia polimeryzacji, np. przy sprężaniu butadienu, który jest potrzebny do wytwarzania kauczuku styrenowo-butadienowego. Wtrysk rozpuszczalników do czyszczenia również jest tymczasowo możliwy. Działanie czyszczące wycieków wody wtryskowej i wycieków wody zaporowej uznaje się za szczególną korzyść bezolejowego typu sprężarki VR wszędzie tam, gdzie mogą występować osady zanieczyszczeń gazów, np. smoła, naftaleny i ślady polimeryzacji na rotorach i ściankach obudów. 

Wniosek

Do sprężania gazów w przemyśle gazów procesowych i w chłodnictwie nie ma standardowych rozwiązań. Niemal każdy przypadek zastosowania wymaga indywidualnych środków, które określa się w ścisłej współpracy między dostawcą a użytkownikiem już w trakcie planowania. AERZEN oferuje nie tylko dzięki rozbudowanemu i obejmującemu liczne warianty programowi optymalne warunki indywidualnych rozwiązań w zakresie sprężania gazu w przemyśle gazów procesowych i w przemyśle chłodniczym. Na podstawie licznych doświadczeń, zbieranych na całym świecie przez wiele dekad, w różnych zakresach zastosowania, AERZEN wyróżnia się wysoką wiedzą fachową i oferuje rozwiązania przystosowane do potrzeb klienta, pozwalające na szczególnie ekonomiczne, trwałe i realizowane wydajnie energetycznie koncepcje sprężania gazu w przemyśle gazów procesowych i w chłodnictwie. 

Autor: Norbert Barlmeyer, dziennikarz związany z technologią sprężonego powietrza, Bielefeld