Подача сжиженного нефтяного газа (LPG).

Сжиженные нефтяные газы получают при перегонке сырой неочищенной нефти или из природного газа и отходов процесса переработки нефти. Состав сжиженного нефтяного газа может немного меняться, но, как правило, он включает смеси пропана и бутана, которые являются высокочистым топливом.

Сжиженный нефтяной газ вырабатывается и хранится в жидком состоянии. Это удешевляет его хранение и транспортировку.

Рисунок 54. Ёмкость для сжиженного нефтяного газа

Коэффициент пересчёта объёма этого вещества из газообразного состояния в жидкое, может меняться и обычно составляет 250 Нм³ /м³. Это означает, что при переходе из газообразного состояния в жидкое, объём смеси уменьшается в 250 раз, - даже в небольшой ёмкости можно хранить значительное количество топлива.

Для получения одного кубометра сжиженного нефтяного газа в газообразном состоянии, требуются 4 литра этого газа в жидком состоянии.

Упругость паров сжиженного нефтяного газа достаточно низкая, поэтому его сжижают до давления 3-5 бар. Сжиженный нефтяной газ можно доставлять отдельному потребителю или ряду потребителей.

В первом случае потребитель должен обеспечить себе достаточный запас топлива в виде набора последовательно соединённых баллонов весом по нескольку десятков килограммов, или в виде небольших специальных ёмкостей, объёмом, как правило, до 5 м³.

Во втором случае распределительная сеть с низким или средним давлением выходит из одного большого хранилища и обеспечивает транспортировку до отдельного пользователя.

Первый вариант используется для подачи газа к отдельным изолированным потребителям или к тем потребителям, у которых есть какие-либо специфические требования. Использование распределительной сети удобно в случае небольших населённых пунктов. По сравнению с индивидуальными ёмкостями, установленными в частном секторе, централизованная система даёт значительную экономию и более надёжно обеспечивает непрерывность работы.

Сжиженный нефтяной газ, содержащийся в нижней части ёмкости, находится в жидком состоянии, а в верхней части - в газообразном. Ёмкость нельзя полностью заполнить топливом в жидком состоянии, потому что при увеличении температуры жидкость, которая является несжимаемой и находится под давлением, может расшириться, вызвав взрыв. Часть ёмкости должна оставаться не заполненной жидкостью. Эта часть соответствует не менее 20% от общего объёма.

В горелках и другом газоиспользующем оборудовании сжиженный нефтяной газ почти всегда используется в газообразном состоянии.

Сжиженный нефтяной газ может забираться непосредственно через верх ёмкости в газообразном состоянии или через нижнюю часть - в жидком виде, а затем переходить в газообразное состояние в специальных испарителях.

Если топливо отбирается в газообразном состоянии через верх ёмкости, давление в ней падает, и баланс между жидкой и газообразной фракциями топлива меняется. Постепенно жидкое топливо испаряется, и первоначальное давление восстанавливается. Испарение сжиженного нефтяного газа является эндотермическим процессом: жидкая фракция при испарении поглощает тепло. Охлаждение жидкой фракции пропорционально потраченному количеству газообразного топлива и определяет дальнейшее падение давления в ёмкости. При отборе сжиженного газа с постоянной скоростью и в определенном количестве, устанавливается такое равновесное состояние, при котором тепло, необходимое для перехода сжиженного газа из одного физического состояния в другое, компенсируется теплом, поступающем извне через стенки ёмкости в результате теплообмена с внешней средой. Необходимо помнить, что теплообмен между окружающей средой и ёмкостью происходит только через ту поверхность стенок, которые соприкасаются с жидкой фракцией нефтяного газа.

Если газ отбирается со скоростью большей, чем допустимый предел, температура в ёмкости резко падает - вплоть до образования на поверхности ёмкости слоя льда. Это ухудшает теплообмен с окружающей средой, и в конце отбор топлива из ёмкости прекращается.

Из описания данного процесса следует, что количество газа, которое можно забирать из ёмкости, зависит от интенсивности теплообмена между ёмкостью и окружающей средой. Характер же теплообмена зависит от формы, материала и цвета ёмкости, а также от свойств внешней среды, где она устанавливается. Производители ёмкостей сообщают максимальный допустимый расход для определенных стандартных условий. Обычно он выражается в кг/час. Произ­водительность может меняться от 0,5 кг/час для маленьких баллонов до 20 кг/час для ёмкостей более 5 м³. Следует помнить, что скорость подачи топлива из ёмкости зависит от степени её заполнения. Скорость подачи уменьшается при снижении уровня заполнения. Это происходит из-за того, что давление снижается и поверхность теплообмена ёмкости уменьшается. Чтобы поддерживать достаточное давление на подаче нельзя использовать все содержимое ёмкости. Минимальный уровень заполнения ёмкости, ниже которого подача топлива прекращается, определяется производителем ёмкости и соответствует приблизительно 25% от её объёма.

Из всего этого следует, что действительно можно использовать приблизительно 55% от геометрического объёма ёмкости.

Для расчёта потенциального количества тепла, которое можно получить из хранящегося в ёмкости топлива, используется следующее уравнение:

где:

Es - количество теплоты, которое можно получить из хранящегося в ёмкости газа (МДж); VG - геометрический объём ёмкости (м³ ); d - плотность сжиженного нефтяного газа, которая равна 0,52 кг/л; HTC_LPG - низшая теплотворная способность сжиженного нефтяного газа, которая равна приблизительно 46 МДж/кг.

Оценочное число заправок ёмкости в год равно:

 

где:

n - количество заправок ёмкости в год;

Es - количество теплоты которое можно получить из хранящегося в ёмкости газа (МДж);

Еu - требуемое количество теплоты (МДж).

Необходимо всегда следить за тем, чтобы общая установленная мощность не превышала максимально допустимый расход сжиженного газа из ёмкости, а именно:

 

где:

mtank - максимальный расход сжиженного газа из ёмкости (кг/час);

musers - максимальный расход сжиженного газа, необходимый для потребителей (кг/час);

Рu - мощность установленных потребителей (кВт);

HTC_LPG - низшая теплотворная способность сжиженного нефтяного газа, которая равна приблизительно 12,78 кВт-ч/кг.

Если расход сжиженного газа превышает предельно допустимое максимальное значение для установленных ёмкостей, его необходимо отбирать в жидком состоянии. В этом случае отбор производят со дна ёмкости, там, где топливо находится в жидком состоянии. Затем с помощью теплообменника (испарителя) происходит процесс испарения. Такая система обеспечивает полное испарение сжиженного нефтяного газа и одновременно позволяет его подогревать, предотвращая образование конденсата. Этот метод применяют тогда, когда стоимость выпаривания оправдывается сложностью системы. Он обязателен в том случае, когда ёмкость размещается в земле, и теплообмен между нею и внешней средой недостаточен.

Снижение внутриемкостного давления, (обычно 5 бар) до рабочего (например, для малых потребителей оно составляет 30 мбар), как правило, осуществляется в две стадии.

Первый редуктор понижает давление до 1,5 бар, а второй - до 30 мбар (150 мбар - для промышленных горелок).

Сжиженный нефтяной газ в газообразном состоянии имеет плотность более чем на 50% большую, чем воздух, поэтому при случайной утечке он стелется по земле и застаивается в углублениях на полу. Для его удаления не всегда достаточно проветривания помещения.

Следует помнить, что при использовании сжиженного газа датчики загазованности и вентиляционные отверстия следует располагать на уровне пола.

 

Рисунок 56. Запорный электромагнитный клапан на обратном топливопроводе - положение закрыто

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: