10.2. Конструктивные особенности испарителей сжиженных углеводородных газов

Конструктивно испарители сжиженных углеводородных газов делят на испарители прямого и непрямого подогрева. В первом случае жидкая фаза получает теплоту через стенки непосредственно от горячего теплоносителя. К этому типу относят змеевиковые, трубчатые, пленочные, форсуночные, электрические и огневые испарители. В испарителях непрямого подогрева используется теплота от промежуточного теплоносителя между подогревателями и стенкой испарителя. В качестве теплоносителя в основном применяется горячая вода или водяной пар.

Змеевиковый испаритель (рис. 10.1) представляет собой вертикальный цилиндрический резервуар диаметром 309 мм и высотой 780 мм, внутри которого находится змеевиковый теплообменник из труб размером 28 х 3 мм, что обеспечивает производительность 100 кг/ч. Сжиженный углеводородный газ поступает в патрубок нижнего днища 12 и попадает в испарительное отделение.

По змеевику 2 подают горячую воду с температурой 353 К. Внутри испарителя, выше змеевика, находится поплавок 9 с клапаном 8, который при подъеме вверх плотно закрывает выходное отверстие парофазного патрубка 6. При изменении расхода газа жидкая фаза меняет уровень: при малом расходе наблюдается меньшая высота жидкой фазы и меньшее испарение газа, но больший его перегрев и большее давление. При отборе газа давление в испарителе меньше, чем давление в резервуаре.

При большом расходе газа уровень жидкости повышается, заливает весь змеевик. После выяснения причин увеличенного расхода обслуживающий персонал включает испаритель в работу. Трубчатый испаритель состоит из труб, собранных при помощи трубных решеток в кожухе. Вертикальный кожухообразный испаритель сжиженного углеводородного газа с плавающей головкой изображен на рис. 10.2. Сжиженный углеводородный газ поступает в межтрубное пространство испарителя через штуцер 17 и поплавковый регулятор предельного уровня за счет избыточного давления в резервуаре. Теплоноситель (водяной пар) поступает сверху по патрубку 13 в пучок труб 6, проходит через трубки и уходит снизу через выходной патрубок 18 и конденсационный горшок.

По змеевику 2 подают горячую воду с температурой 353 К. Внутри испарителя, выше змеевика, находится поплавок 9 с клапаном 8, который при подъеме вверх плотно закрывает выходное отверстие парофазного патрубка 6. При изменении расхода газа жидкая фаза меняет уровень: при малом расходе наблюдается меньшая высота жидкой фазы и меньшее испарение газа, но больший его перегрев и большее давление. При отборе газа давление в испарителе меньше, чем давление в резервуаре.

При большом расходе газа уровень жидкости повышается, заливает весь змеевик. После выяснения причин увеличенного расхода обслуживающий персонал включает испаритель в работу.

Рис. 10.1. Испаритель сжиженного углеводородного газа с погруженным змеевиковым теплообменником:

1 - вертикальный цилиндрический кожух; 2 - змеевиковый теплообменник; 3 - трубка, направляющая вертикальный ход поплавка; 4 -уравнительная парофазная трубка поплавка; 5 - патрубок предохранительного пружинного клапана; 6 - патрубок выхода насыщенных паров пропан-бутана; 7 - седло предохранительного клапана; 8 - золотник предохранительного клапана; 9 - поплавковый регулятор предельного уровня сжиженного углеводородного газа: 10 - патрубок входа теплоносителя; 11 -патрубок выхода теплоносителя; 12 - патрубок входа сжиженного углеводородного газа.

Теплообменник работает по принципу противотока. Образующиеся насыщенные пары проходят через верхнюю часть межтрубного пространства испарителя, перегреваются и через выходной штуцер поступают на регулятор давления и далее к потребителю. Для наблюдения за количеством жидкой фазы в испарителе имеется уровнемерное стекло. При изменении отбора газа изменяется уровень жидкой фазы.

В качестве теплоносителя используют водяной пар, который поступает в верхнюю камеру. Для предотвращения перелива жидкой фазы и попадания ее в регулятор давления и далее в трубопровод установлен регулятор предельного уровня на высоте 1/3 высоты теплообменных трубок 6,

В этом случае при интенсивном кипении жидкой фазы брызги попадают на трубки теплообменника и испаряются. Для пропан-бутана внутритрубное пространство и крышку перегревателя рассчитывают на рабочее давление 1,6 МПа. Разработан ряд трубчатых испарителей горизонтального и вертикального типов с пучками труб U-образной формы. Проходя через теплообменник, пар конденсируется, и из нижней камеры отводят конденсат. По отношению к теплоносителю необходимо иметь в виду, что при использовании в испарителе воды с температурой 80 °С удельный тепловой поток значительно превышает удельный тепловой поток с паровым подогревом за счет того, что коэффициент теплопередачи испарителей с водяным теплоносителем 460-580 Вт/(м² ч К), а с паровым теплоносителем 230-290 Вт/(м² ч К). Однако расход воды значительно превышает расход пара, и для ее подачи необходим насос, что приводит к целесообразности использования водяного пара. При наличии недорогих источников теплой воды, во многих случаях являющейся отходом технологических производств, целесообразно использовать водяной подогрев.

Рис. 10.2. Вертикальный кожухотрубный испаритель сжиженного

углеводородного газа с плавающей головкой:

1 - днище; 2 - уплотнительные прокладки фланцевых соединений; 3 -нижняя неподвижная трубная решетка; 4 - фланцевое соединение днища с кожухом; 5 - кожух; 6 - трубный теплообменный пучок; 7 - фланцевое соединение крышки с кожухом; 8 - фланцевое соединение камеры плавающей головки; 9 - разрезное прижимное кольцо; 10 - плавающая головка трубного пучка; 11 - сальниковое уплотнение патрубка теплоносителя в крышке испарителя; 12 - крышка; 13 - патрубок для подачи теплоносителя во внутритрубное пространство теплообменного пучка; 14 -верхняя подвижная трубная решетка; 15 - патрубок для предохранительного выпускного клапана; 16 - патрубок для присоединения контрольного уровнемерного вентиля; 17 - патрубок для присоединения поплавкового регулятора предельного уровня сжиженного углеводородного газа; 18 -возврат СУГ в резервуар; 19 - патрубок отвода теплоносителя; 20 -дренажный патрубок

Пленочный испаритель (рис. 10.3) весьма компактен. Он состоит из корпуса 4 и рубашки 6, в пространство между которыми подают водяной пар. Сжиженный углеводородный газ поступает по вертикальной трубке 10 к оросителю 3, откуда попадает на теплоотстойники.

Образовавшиеся пары поступают через специальные отверстия в выходной патрубок 13. Теплоноситель подают в верхний штуцер рубашки 11 и отводят через нижний штуцер 7. К днищу испарителя приваривают трубу для отвода неиспарившихся остатков 8. Испаритель быстро выходит на рабочий режим, безопасен в работе.

Рис. 10.3. Испаритель пленочного типа:

1 - штуцер для установки термометра; 2 - штуцер для установки манометра; 3 - ороситель; 4 - корпус; 5 - каплеотбойник; 6 - рубашка; 7 -отводной штуцер; 8 - труба для слива неиспарившихся остатков; 9 - штуцер для установки уровня; 10 - вертикальная труба; 11 - штуцер для подачи теплоносителя; 12 - сепаратор; 13 - патрубок.

Электрический регазификатор (рис. 10.4) сжиженного углеводородного газа состоит из резервуара 1, изготовляемого по типовому проекту, взрывозащищенной коробки 6 с электронагревателя 2, приборов автоматики регулирования и контроля 4, электрического манометра 5 и электрошкафа 3. Электронагреватель 2 опускают в резервуар 1.

Испарение сжиженного углеводородного газа происходит за счет теплоты электронагревателя, который включается или выключается в зависимости от расхода паровой фазы газа. При давлении, равном верхнему заданному пределу, или при весьма малом расходе электронагреватель отключен, при понижении давления вследствие увеличения расходов газа он включается в работу с помощью электроконтактного манометра. Таким образом, путем поддержания давления в определенных заданных пределах, значения которых устанавливают в зависимости от режима работы газораспределительной сети, достигают заданную производительность установки.

В огневом испарителе в качестве теплоносителя используют высокотемпературные дымовые газы или раскаленные твердые тела.

Рис. 10.4. Электрический регазификатор.

Для того чтобы языки пламени не касались непосредственно стенок теплообменника (основное требование для огневых испарителей) ставят специальные искрогасители и отбойные экраны. Все испарители должны отвечать "Правилам устройств и установок и освидетельствования сосудов, работающих под давлением". На корпусе испарителя необходимо указывать:

—завод-изготовитель, заводской номер и дату выпуска;

—тип и назначение испарителя;

—предельно допустимую производительность, рабочее давление;

—наружную и внутреннюю поверхность испарения;

—регистрационный номер инспекции котлонадзора РФ.

Испарительные установки следует оборудовать регулирующей, предохранительной и контрольно-измерительной аппаратурой, исключающей замерзание используемой в качестве теплоносителя жидкости, выход жидкой фазы из испарительной установки в газопровод паровой фазы, повышение давления газа и жидкой фазы выше принятого для расходных резервуаров. Испарительные установки размещают на открытых площадках или в помещениях, при этом уровень поля не должен быть ниже планировочной отметки земли. Если испарители размещают вне помещений, то предусматривают тепловую изоляцию корпуса. При групповом размещении испарителей расстояния между ними принимают не менее 1 м.