Газовик — промышленное газовое оборудование Продукция Статьи

Регазификация

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 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. Естественная регазификация 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: переменную производительность установок и резкое снижение ее при снижении температуры окружающей среды; переменную теплоту сгорания поступающей к потребителю паровой фазы, так как вначале испаряются легкокипящие компоненты, а затем - высококипящие с более высокой теплотой сгорания (в основном, бутаны), что вызывает перебои в газоснабжении при использовании сжиженного газа с повышенным содержанием бутанов в холодное время года; 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.

Существующие в настоящее время испарительные установки сжиженного газа можно классифицировать по принципу регазификации и виду теплоносителя.

По принципу регазификации испарители подразделяют на емкостные, проточные и комбинированные. При работе по емкостной схеме 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.

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
• теплоносители имеющие теплоноситель 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

Из емкостных испарителей наибольшее распространение получили регазификаторы подземные электрические типа РЭП, которые состоят из электроподогревателя, автоматики безопасности и регулирования. Электроподогреватель состоит из электронагревателя и взрывобезопасной коробки, которые устанавливают на глухой фланец подземного резервуара. Опыт эксплуатации регазификатора РЭП позволил внести в него ряд усовершенствований.

Резервуарные установки с искусственным испарением имеют следующие преимущества перед резервуарными установками естественного испарения:

• теплота сгорания паровой фазы остается постоянной вплоть до полного расходования всего объема жидкой фазы
• производительность установок не зависит от количества жидкости в емкостях
• возможность использования бутановых фракций или сжиженного газа с повышенным содержанием бутанов
• отпадает необходимость извлечения тяжелых остатков

На рисунке 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 поштвок 5 поднимается и закрывает клапан 4. Предохранительные клапаны 5 и 12 служат для исключения" недопустимого повышения давления в испарителе и резервуаре.