Испарители сжиженного газа

Принцип действия и комплектация испарителей

Принцип действия испарителя сжиженного углеводородного газа основан на способности пропан-бутановой смеси переходить из жидкого в газообразное состояние при очень низких температурах. У пропана это -39 градусов по Цельсию, а у бутана – 3 градуса по Цельсию. Так как с практической точки зрения всем интересен газообразный пропан, то требуется его испарить и подать к потребителю. В зависимости от объема сосуда, в котором хранится СУГ, мы можем получать газообразное топливо в разных количествах. Из баллона для бытовых целей можно вначале получить до 6 кг/час, а по мере уменьшения количества газа в баллоне и на выходе будет все меньше и меньше паровой фазы СУГ. Из подземного резервуара объемом 5 м3 при его заполнении на 85% так же вначале можно получить и 14 кг/час СУГ, но при остатке газа 15% от общего объема на выходе не сможем получить и 2 кг/час. Что же делать, чтобы обеспечить стабильное испарение нужного количества газа из любого резервуара? Правильный ответ только один: нужно принудительно забирать газ в жидком состоянии и путем его быстрого нагрева получать СУГ в газообразном состоянии. Для этого придумали испарители сжиженного газа. Когда происходит первичная заправка емкости сжиженным газом на 85%, то в верхней части резервуара скапливается испарившийся газ. Так как не происходит его отбор их резервуара, то газ создает давление насыщенных паров в верхней части резервуара. Оно равно давлению при котором появляется точка росы. Вот это давление давит с одинаковой силой во все стороны резервуара, а также на газ в жидком состоянии, находящийся в нижней части резервуара. Если опустить трубу от верха резервуара до самого дна, то давление в емкости начнет выталкивать жидкий газ через трубу наружу. Вот именно этот газ мы и будем использовать в испарителях сжиженного газа. Испаритель — это некий теплообменник, в котором происходит передача тепла от электротэна или от контура отопления сжиженному газу, который под воздействием этого тепла испаряется и переходит в газообразное состояние, которое нам и требуется. В испарителе есть несколько главных элементов.

Первый самый важный это конечно испарительное ядро. Оно может быть сухое, алюминиевое, внутри которого установлен электротэн, который и нагревает алюминиевое ядро, а может иметь внутри смесь этиленгликоля и воды. Также внутри ядра находится металлический змеевик, по которому подается газ из резервуара к потребителю газа. По мере движения газа он нагревается и переходит в газообразное состояние. Для начала работы нужно разогреть испаритель до 55 градусов и только потом пустить внутрь газ, а иначе на выходе испарителя получим смесь газа с жидкостью. Как правило в испарителе установлен датчик температуры, который управляет нагревом газа. При первичном пуске датчик температуры открывает электромагнитный клапан на входе испарителя, когда температура ядра достигает 55 градусов. При достижении 70-75 градусов датчик температуры отключает электроснабжение тэнов, чтобы не перегреть газ внутри змеевика. Перегретый газ расслаивается и тяжелые фракции откладываются на стенках змеевика ссужая внутренний диаметр змеевика. Со временем это приводит к снижению производительности испарителя.
В зависимости от производительности испарителя, а она измеряется в кг/час, меняется диаметр змеевика испарителя. Например для испарителей до 60 кг/час, входной и выходной диаметр змеевика составляет ½ дюйма, а для испарителей от 100 до 200 кг/час – ¾  дюйма. Количество витков змеевика внутри испарителя тоже строго регламентировано, а иначе газ не успеет испариться. Испаритель это сердце испарительной установки и самая дорогая его часть. Чтобы испаритель работал в соответствии с нашими требованиями его нужно соединить с регуляторами давления, установить сбросные клапана и манометры. Все вместе установить в шкаф и получим испарительную установку.

 

Виды нагрева испарителей

Как мы уже писали выше, внутри испарительного ядра происходит нагрев газа, перемещающегося внутри змеевика. Нагрев змеевика происходит от тепла передаваемого от электротэнов алюминиевому ядру или водяной бане, в которую помещены электротэны и змеевик.Если в испарителе используется алюминиевое ядро, то он называется «сухой», а если используется смесь воды и этиленгликоля, то он называется «электрический жидкостной».  У каждого из них есть плюсы и минусы, которые мы рассмотрим в другой статье. И в первом, и во втором случае для испарения газа нужно электричество. А, если его нет? Как испарить газ? Заменить электричество  можно теплоносителем от котельного оборудования. В этом случае контур отопления котельного оборудования используется для нагрева водяной бани, в которой находится змеевик с газом. Наглядно это можно посмотреть на рисунках ниже. Так же, как и с электрическими испарителями, вначале нужно, чтобы определенный объем теплоносителя наполнил емкость испарителя и чтобы температура внутри этой емкости достигла 50 градусов по Цельсию. Установленный на корпусе испарителя погружной термостат открывает электромагнитный клапан и газ устремляется внутрь змеевика. Двигаясь поступательно сверху вниз он нагревается и переходит в газообразное состояние. Циркуляционный насос должен обеспечить постоянную подачу теплоносителя с температурой около 80 градусов по Цельсию. Такая конструкция испарительной установки почти не потребляет электроэнергию, за исключением электричества для работы котла и циркуляционного оборудования.

 

Правила подбора испарителей

Каждый производитель испарительной техники указывает на шильдах производительность испарителей. Производительность испарителя СУГ указывается в кг/час, а не в м3/час, как у природного газа. Но важно смотреть какой мощности электротэн устанавливается в испарителе! В Европе, в испаритель на 50 кг/час, устанавливают электротэн мощностью  8 кВт, в испаритель на 100 кг/час – 16 кВт и так далее. Не трудно посчитать, что на для испарения 1 кг СУГ производитель закладывает 160 Ватт электрической мощности. В России, производители испарителей закладывают 170 Ватт для испарения 1 кг СУГ. В Азиатских странах для испарения 1 кг СУГ достаточно 140 Ватт. Почему такая разница? Нужно принимать во внимание регион применения испарителей. В РФ и Казахстане испарители могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды до минус 35 градусов по Цельсию, а в Европе температура не опустится ниже минус 20 градусов.  Низкая температура воздуха снижает температуру ядра и ему потребуется больше энергии для испарения газа. Если не учитывать температурный фактор, то можно очень сильно пострадать. При выборе испарителя смотрите технические характеристики электропотребления. Если у вас есть котельное оборудование от 300 кВт и выше, вам потребуется испаритель. Как подобрать испаритель в зависимости от мощности котла? Есть классическая формула подбора испарителей газа в зависимости от мощности котла, которую можно принять за основу и применить к ней всякие поправочные коэффициенты. Так котельное оборудование 1000 кВт/час потребляет 80 кг СУГ в час. Котел на 500 кВт/час потребляет 40 кг/час и так далее. Далее нужно брать в расчет КПД газового котла, равное 92 % и скорректировать количество газа в большую сторону. Далее принимаем во внимание температуру окружающей среды, в которой будет работать испаритель сжиженного газа. В общей сложности нужно добавить еще 20% к паспортной мощности испарителя. И еще важный фактор, который никто не принимает во внимание при выборе испарителя – это качество газа. Если в составе СУГ вместе с пропаном и бутаном находятся дополнительные тяжелые фракции, о которых не принято рассказывать, то мощность испарителя нужно увеличить еще на 10%, а иначе котельное оборудование не сможет работать на полную мощность.

Проблемы эксплуатации испарителей

С какими проблемами сталкиваются при эксплуатации испарителей?

Если испаритель подобран правильно, то есть его мощности хватает для стабильной работы котельного оборудования, то самой главной проблемой является выход из строя одного из электро-тэнов. В этом случае производительность испарителя снижается и возникают проблемы работы газопотребляющего оборудования. Если перегорел электротэн в сухом электрическом испарителе, то потребуется полная замена ядра. Если это произошло с электрическим жидкостным испарителем, то при наличии запасного тэна, достаточно слить антифриз и произвести замену тэна. И все! Второй распространенной проблемой, возникающей в зимнее время, является обморожение электромагнитного клапана на входе газопровода в испаритель. Это происходит, если в газе есть вода, а вода есть всегда. Пока клапан открыт, газ худо-бедно входит в испаритель и сразу не заметно снижение производительности испарителя. Но, если температурный датчик среагирует на снижение температуры ядра испарителя и подаст команду на закрытие клапана, то клапан не сможет закрыться из-за обморожения и жидкий газ пройдет насквозь испаритель и попадет в регуляторы давления и дальше в газопровод. Характерным признаком попадания жидкой фазы СУГ в регуляторы является иней, покрывающий регуляторы и трубопроводы до и после регулятор. К сожалению конструктивно клапан расположен так, что невозможно его обогревать, чтобы избежать обморожения. Этих недостатков лишены испарители KAGLA, у которых нет электромагнитного клапана на входе, и процесс первичного запуска испарителя происходит не так, как у испарителей Российского, немецкого и итальянского производителей. Наша компания работает на рынке монтажа оборудования сжиженного газа с 2004 года.  Мы прошли большой путь в развитии наших технических решений и преодоления трудностей. Сталкивались с большим количеством проблем в работе испарителей. Все наши проблемы исчезли, как только мы стали устанавливать испарители KAGLA (Япония). Они просты и надежны в эксплуатации и не дороже Российских испарителей, а даже иногда и дешевле. Мы рекомендуем KAGLA.