Регазификация. Испарительные установки.Для сжигания сжиженных газов их переводят в газообразное состояние, т. е. регазифицируют (испаряют). В процессе регазификации необходимо затратить теплоту на испарение сжиженных газов. Количество этой теплоты определяется величиной скрытой теплоты парообразования, зависящей от состава газа и температуры, при которой происходит испарение. С увеличением температуры или давления величина скрытой теплоты парообразования уменьшается. Регазификация – процесс перехода жидкой фазы СУГ в газообразную и наоборот. В летнее время,когда расход газа уменьшается и температуры окружающей среды положительны, применяется естественнаярегазификация без использования каких-либо дополнительных средств нагрева жидкой фазы, при этом соотношение бутана и пропана – 60 на 40% соответственно. В зимнее время температуры отрицательны. При расположении групповых баллонов вне помещения используется искусственнаярегазификация, при этом соотношение пропана и бутана – 40 на 60% соответственно. Групповые резервуарные установки с искусственным испарением имеют следующие преимущества: – их испарительная способность не зависит от количества жидкости в резервуаре; – теплота сгорания паровой фазы остается неизменной; – не требуется извлечение тяжелых остатков (жидкого бутана); – обеспечивает полное сгорание бутановой фракции; Регазификация в обычных условиях в подземном резервуаре или в баллоне с естественным притоком теплоты из окружающей среды наиболее легко осуществима. Вместе с тем при низких температурах окружающей среды такое испарение малопроизводительно и при многокомпонентной смеси сжиженных газов не обеспечивает стабильного состава. Если в какой-либо емкости будет находиться смесь пропана и бутана, то в начале отбора паровой фазы процентное содержание в ней пропана будет больше содержания его в жидкости. По мере испарения жидкости содержание пропана будет уменьшаться, а процентное содержание бутана – увеличиваться. Процентное содержание бутана будет увеличиваться и в отбираемой паровой фазе. Такое изменение состава паровой и жидкой фаз приводит к постепенному повышению теплоты сгорания и плотности паров, что влияет на устойчивость работы горелок приборов. С момента отбора паровой фазы из емкости давление в паровом пространстве понижается и для восстановления давления насыщенных паров часть жидкости испаряется. На это испарение расходуется теплота, которая заимствуется из самой жидкости и стенок емкости. Вследствие этого происходит постепенное понижение температуры, что создает температурный перепад, обеспечивающий приток теплоты из окружающей среды. В дальнейшем температурный перепад постоянен и на испарение жидкости расходуется в основном теплота, поступающая из окружающего пространства. При цикличном отборе паров из емкости за счет аккумулирования теплоты самой жидкостью и стенками резервуара можно испарить больше газа, чем при непрерывном расходе газа. При отсутствии потребления газа (ночью) происходит накопление теплоты жидкостью и стенками сосуда, а при отборе газа (днем) эта теплота, а также теплота, добавляющаяся из окружающего пространства, используется для испарения жидкости. Естественнаярегазификация сжиженных газов в закрытых сосудах зависит от состава смеси углеводородов, температуры и влажности окружающего пространства, скрытой теплоты парообразования смеси и других факторов. Резервуарные установки сжиженного газа с естественным испарением имеют недостатки: 1. Переменную производительность установок и резкое снижение ее при снижении температуры окружающей среды; 2. Переменную теплоту сгорания поступающей к потребителю паровой фазы;Это является следствием того, что вначале испаряются легкокипящие компоненты, а затем – высококипящие с более высокой теплотой сгорания (в основном, бутаны). Данное явление вызывает перебои в газоснабжении при использовании сжиженного газа с повышенным содержанием бутанов в холодное время года; 3. Большие капиталовложения и габариты установок, особенно при высокой производительности по паровой фазе. В связи с ростом производства бутановых фракций, расширением объемов газификации городов и сельских районов особую актуальность приобретают вопросы применения испарителей для искусственного испарения сжиженного газа. По принципу регазификации испарители подразделяют на емкостные, проточныеи комбинированные. При работе по емкостной схеме (Рис. 5.4) пары сжиженного газа отбирают из парового пространства резервуара. В этом случае в начальный период потребления идет отбор паровой фазы с большим содержанием пропановых фракций, а в конце отбора в паровой фазе содержится в основном бутан.
Рис. 5.4. Емкостная испарительная установка На рис. 5.4. показана принципиальная схема искусственной peгaзификации с испарителем производительностью 100 кг/ч. Испаритель 1 представляет собой баллон высотой 905 мм и диаметром 309 мм, в который вмонтирован змеевик 2 для горячей воды из труб диаметром 27 мм. Внутри баллона имеются клапан 4 и поплавок 3. При закрытых вентилях 11 и 7 и открытых вентилях 10 и 8 установка работает как обычная естественная регазификационная. При открытых вентилях 7,8 и 11 и закрытом вентиле 10 установка работает через испаритель. Принцип работы установки заключается в следующем. Из емкости 13 сжиженный газ под давлением собственных паров поступает в испаритель. Соприкасаясь со змеевиком, по которому протекает горячая вода температурой 80°С, сжиженный газ начинает интенсивно испаряться и по трубопроводу 6 поступать к потребителю через регулятор 9. По мере увеличения отбора паров из испарителя давление в нем уменьшается и уровень жидкости повышается, смачивая большую поверхность змеевика. Таким образом, испарение возрастает соответственно увеличивающемуся отбору газа. При уменьшении расхода паров из испарителя давление в нем увеличивается, уровень жидкости понижается, а производительность испарителя уменьшается. При прекращении подачи горячей воды или чрезмерном расходе газа давление в испарителе понижается, и уровень жидкости резко повышается. В этом случае во избежание поступления жидкости в газопровод 6 поплавок 3 поднимается и закрывает клапан 4. Предохранительные клапаны 5 и 12 служат для исключения недопустимого повышения давления в испарителе и резервуаре. Достоинства емкостных испарителей: – простота конструкции; – отсутствие вероятности попадания низкой фазы пропан-бутана в распределительные газопроводы; – возможность работы на сжиженном газе любой марки. К недостаткам емкостных испарителей относится следующее: генерирование в этих испарителях паров с переменным соотношением легких и тяжелых фракций определяет неудовлетворительный режим работы газовых приборов вследствие сжигания газа с переменной теплотой сгорания. В испарителях проточного типа сжиженный газ отбирается из резервуара в жидкой фазе и испаряется отдельно в выносном теплообменнике, это обеспечивает неизменный фракционный состав как паровой, так и жидкой фазы, что улучшает работу газогорелочных устройств и позволяет прокладывать газопроводы на обычной глубине. Недостаток проточной системы – невозможность работы на техническом бутане, так как упругость паров в резервуаре недостаточна для подачи жидкой фазы в испаритель, расположенный выше уровня земли. В комбинированной схеме регазификации часть паров из проточного испарителя поступает к потребителю, а часть возвращается в резервуар для поддержания необходимой величины упругости паров. В данном случае сочетаются положительные качества емкостной и проточной схем. По виду теплоносителя испарители подразделяют на: – электрические; – огневые; – испарители с теплоносителем в виде горячей воды или водяного пара. По способу контакта теплоносителя со сжиженным газом огневые и электрические испарители подразделяют на: –испарители прямого обогрева; –испарители с промежуточным теплоносителем.
|
