4.2. Искусственная регазификация. Испарители

Применение установок искусственной регазификации позволяет резко (в 3–8 раз) увеличить испарительную способность групповых резервуарных установок и снизить капиталои металлоемкость в пересчете на единицу массы используемого газа. Также обеспечивается получение газа с постоянной теплотой сгорания.

При сезонном снижении расхода газа резервуарные установки с искусственным испарением могут работать по схеме с естественным испарением (обвязка установок выполняется таким образом, что паровое пространство резервуаров объединено с выходными газопроводами).

Также использование испарителей позволяет сгладить пиковые неравномерности газопотребления, то есть повысить экономичность как систем газоснабжения, так и эффективность использования мощностей заводов и промыслов, обеспечить бесперебойность снабжения.

В последнее время все шире применяется такой способ покрытия сезонной и суточной неравномерности газоиспользования, как подача в распределительные сети смеси паров сжиженного газа с воздухом или другими газами (технология propane-air). Этот метод может иметь и самостоятельное значение при газификации небольших городов, поселков и промышленных предприятий.

Рисунок 7.1. Парк испарительных агрегатов

Групповые резервуарные установки с искусственным испарением обладают следующими преимуществами:

• испарительная способность установки не зависит от количества жидкости в резервуарах и сохраняется на заданном уровне;
• теплота сгорания паровой фазы постоянна вплоть до полной выработки всего газа в резервуарах;
• повышенная экономичность и стабильность газоснабжения, обусловленные отсутствием надобности извлекать тяжелые остатки;
• значительная испарительная способность даже при небольшом объеме расходных резервуаров;
• возможность использования в них бутановых фракций или сжиженных газов с повышенным содержанием бутанов (до 60%).

Перечисленные преимущества применения испарительных агрегатов обеспечили их широкое внедрение в практику. Передовые технические решения производителей позволили решить ряд проблем, присущих ранним моделям. Применение комплекса регулирующей, предохранительной и контрольно-измерительной аппаратуры исключило:

• возможность замерзания теплоносителя жидкости;
• попадание жидкой фазы СУГ в газопровод паровой фазы;
• необходимость постоянного надзора за их работой.

Классификация испарителей отвечает особенностям конструкции теплопередающих поверхностей и виду теплоносителя. Испарители можно разделить на два основных вида — прямого и непрямого подогрева.

К испарителям прямого подогрева относятся аппараты, в которых сжиженный газ получает теплоту через стенку непосредственно от горячего теплоносителя. К испарителям непрямого подогрева относятся аппараты, в которых сжиженный газ получает теплоту через стенку от промежуточного газа или жидкости, обогреваемых горячим теплоносителем. Кроме того, существуют испарители, в той или иной степени сочетающие оба принципа.

Испарители также могут быть классифицированы и по другим основным признакам:

• по применяемой схеме регазификации (емкостные, проточные, комбинированные);
• по виду контакта теплоносителя со сжиженным газом (электрические, огневые, водяные, паровые, масляные);
• по виду контакта сжиженного газа с поверхностью нагрева (с кипением сжиженных газов, с кипением в трубах при вынужденной циркуляции и оросительные — пленочные и форсуночные);
• по испарительной способности (малые, средние, большие).

Рисунок 7.2. Испарительные агрегаты производства фирмы «Фасэнергомаш» оснащены современной высококачественной арматурой.

Емкостные испарители. Испарители этого типа предназначены для подземных групповых резервуарных установок с естественным испарением сжиженных газов. В настоящее время испарители этого типа практически не применяются в силу причин как технологического, так и экономического характера: значительно большими капитальными затратами на их сооружение, большими эксплуатационными расходами, необходимостью в двух видах внешних источников энергии: тепловой и электрической. Им присущи значительные потери теплоты в окружающую среду: 300–350% от полезной теплоты, затраченной на испарение газа. К недостаткам емкостных испарителей также относится пожароопасность в случае перерыва в работе системы автоматики регулирования температуры в отапливаемой камере или системы вентиляции.

Проточные испарители сжиженных газов. Испарители этого типа отличаются высокой удельной производительностью и нашли самое широкое применение. Чаще всего такой испаритель представляет собой цилиндрический сосуд, внутри которого вмонтирован змеевик и устройство контроля уровня (поплавок с выходным клапаном). Испаритель снабжается впускной и выпускной арматурой, а также контрольно-предохранительными устройствами, обеспечивающими безопасную эксплуатацию в заданных режимах.

В «сухих» испарителях не применяются жидкие теплоносители. В качестве теплоносителя выступает алюминиевый сплав, в котором проложены трубчатые электронагреватели. В теплоносителе проложен змеевик, по которому транспортируется жидкая фаза газа. Температурный режим контролируется с помощью термостатов. При достижении рабочей температуры испарения открываются электромагнитные клапаны, установленные на входной магистрали. Клапаны обеспечивают полное прекращение подачи жидкой фазы при возникновении нештатных ситуаций: превышение расхода газа, отключение электроснабжения, нарушение температурных параметров паровой фазы на выходе из испарителя и т. д.

Рис. 7.3. Гидравлическая схема испарительной установки «Фасэнергомаш» на базе электрического испарителя

Особого внимания заслуживают испарители небольшой производительности (до 20-35 кг/час) с электропитанием 230 В. Небольшая потребляемая мощность (не более 5-7 кВт) и отсутствие необходимости в сети промышленного напряжения (400 В) — бесспорные преимущества использования подобных моделей в индивидуальных системах газоснабжения.

Для конечных потребителей испарители поставляются в составе комплектных испарительных установок, комплектно собранных в стальном монтажном шкафу и полностью готовых к работе. В комплект поставки включаются:

• Стальной окрашенный шкаф с вентиляционными отверстиями;
• Шаровой клапан на входе и выходе, между отсекателем и регулятором среднего давления;
• Грязеуловитель и предохранительный клапан перед испарителем;
• Испаритель;
• Жидкостный отсекатель;
• Манометр 0-25 бар с манометр-запирающим клапаном;
• Регуляторная группа PN 25 среднего давления;
• Грязеуловитель с предохранительным клапаном;
• Отсекатель жидкой фазы.

Рис. 7.4.Комплектная испарительная установка производства «Фасэнергомаш» на базе электрического испарителя

Испарительная установка может быть оборудована различными регуляторами давления в зависимости от необходимого давления на выходе установки, либо без регуляторов. Дополнительно поставляются:

• Сенсор контроля уровня жидкости;
• преобразователь напряжения для устройств автоматического контроля.

Для промышленного использования, критичного к вопросам бесперебойности газоснабжения, применяются специальные дублированные решения. В состав установки включены два испарителя — рабочий и резервный, а также рабочая и резервная регуляторные группы. Такие решения обеспечивают проведение регламентных и ремонтных работ без остановки системы.

В жидкостном (водяном) испарителе процесс передачи тепла от теплоносителя (антифриз, горячая вода) к пропан-бутану осуществляется пластинчатым теплообменником, способным работать при очень малых температурных градиентах. Разница между греющей и нагреваемой средой может составлять всего 1°С!

Рис. 7.5. Жидкостная испарительная установка «Фасэнергомаш»

Жидкостные испарители обладают компактной конструкцией и малым весом, высокой удельной тепловой мощностью благодаря специальному профилированию пластин, длительным сроком эксплуатации при минимальных эксплуатационных затратах.

Расчетное давление газа — 25-30 бар, давление подачи горячей воды (при +70°C) - до 10 бар, напряжение электропитания — 230 В/50 Гц. В состав комплектной испарительной установки включено следующее оборудование:

• жидкостный испаритель;
• отсекатель жидкой фазы;
• сенсор контроля уровня;
• фильтр-грязеуловитель (размер ячейки — 0,25мм);
• термометр с термоэлементом и дублированным термостатом;
• распределительная коробка электроподключения;
• датчик давления;
• манометры с манометр-запирающими клапанами;
• комплект запорно-предохранительной арматуры (предохранительные, шаровые, дифференциальные и электромагнитные клапаны);
• регулятор давления.