1.2 Конструкции испарителей и установок для регазификации жидкой фазы суг

Искусственная регазификация жидкой фазы СУГ происходит в испарителях, которые делятся на два основных типа - прямого и непрямого подогрева [37, 38].

В испарителях прямого подогрева жидкая фаза СУГ получает тепло через стенку непосредственно от горячего теплоносителя. Конструкции испарителей прямого подогрева бывают змеевиковые, трубчатые, оросительные и огневые.

В испарителях непрямого подогрева жидкая фаза СУГ получает тепло через стенку от промежуточного газа или жидкости. К испарителям непрямого подогрева относятся и огневой испаритель с водяной ванной, в котором в качестве промежуточного теплоносителя применяется азот или гелий, и электрический испаритель, в котором промежуточным теплоносителем является азот.

По применяемой схеме регазификации испарители подразделяются на емкостные, проточные и комбинированные.

Примером емкостного испарителя является резервуар для хранения СУГ, в котором происходит испарение жидкой фазы СУГ под действием температуры окружающей среды (естественная регазификация).

Искусственная регазификация СУГ по сравнению с естественной обладает рядом преимуществ:

• теплота сгорания паровой фазы СУГ остается неизменной;

• обеспечивается рациональное использование бутановых фракций;

• не требуется извлечения из резервуара неиспаряемых остатков;

• испарительная способность установки не зависит от количества жидкой фазы СУГ в резервуаре.

Для искусственной регазификации СУГ разработано и применяется множество конструкций испарителей как отечественного, так и зарубежного производства.

1.2.1 Испарители производства Компании «Algas SDI» (США)

Носителями энергии для испарения жидкой фазы СУГ в испарителях производства Компании «Algas SDI» (США) являются:

• электрическая энергия (испарители электрические Power XP, ZIMMER);

• тепловая энергия горячей жидкости (испарители жидкостные AZEOVAIRE, HYDREXX);

• тепло от открытого огня (огневой испаритель DIRECT FIRED).

Испарители производства Компании «Algas SDI» соответствуют всем требованиям эксплуатации на территории Российской Федерации и имеют Сертификат соответствия № РОСС US.МП09.В01275 и Разрешение на применение № РРС 00-30830.

Испарители электрические

Электрический испаритель Power XP (см. рисунок 1.1) имеет взрывобезопасное исполнение и подходит как для 100 % пропана или бутана, так и для смесей пропан-бутана.

Рисунок 1.1 - Электрический испаритель Power XP Компании «Algas SDI».

Технические характеристики электрического испарителя Power XP для подключения к трехфазной электрической сети, представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Технические характеристики электрического испарителя Power XP

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Модели Power XP
			12.5	25	50	80	160
1.	Производительность испарителя	кг/ч	25	50	100	160	320
2.	Условные диаметры: на входе на выходе	дюйм	1/2 3/4	1/2 3/4	1/2 3/4	1/2 3/4	1/2 3/4
3.	Электрическая сеть	-	трехфазная
4.	Напряжение питания	В	400
5.	Частота переменного тока	Гц	50
6.	Взрывобезопасное исполнение	-	NFPA Nr. 58 и 70
7.	Мощность	кВт	3,3	6,5	13,1	20,0	33,0
8.	Масса испарителя	кг	29	36	36	52	57

К достоинствам электрического испарителя Power XP следует отнести:

• высокий тепловой КПД - 98%;

• рабочую температуру до минус 40С;

• достижение рабочей температуры за 45 секунд при запуске из «холодного старта»;

• повышенную степень надежности, не требующую никакого дополнительного дистанционного контроля за операциями.

Электрический испаритель ZIMMER (см. рисунок 1.2) имеет взрывобезопасную конструкцию и разработан для подключения к однофазной электрической сети напряжением от 100 до 240 В. Производится в соответствии с системой качества ICO 9001.

Рисунок 1.2 - Электрический испаритель ZIMMER Компании «Algas SDI».

Технические характеристики электрического испарителя ZIMMER представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Технические характеристики электрического испарителя ZIMMER

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
			для пропан-бутана	для пропана
1.	Тип	-	Z40L	Z40P
2.	Производительность испарителя	кг/ч	40	40
3.	Электрическая сеть переменного тока	-	однофазная
4.	Напряжение питания	В	100 – 240
5.	Частота переменного тока	Гц	50/60
6.	Маркировка взрывозащиты	-	ЕЕхdIIAT4
7.	Мощность	кВт	4,6
8.	Масса испарителя	кг	28	30

Испарители жидкостные

Жидкостной испаритель AZEOVAIRE изображен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Жидкостной испаритель AZEOVAIRE Компании «Algas SDI».

Технические характеристики жидкостного испарителя AZEOVAIRE представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Технические характеристики жидкостного испарителя AZEOVAIRE

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
1.	Производительность испарителя	кг/ч	305
2.	Рабочее давление теплообменника	кгс/см2	17,6
3.	Площадь поверхности теплообменника	м2	0,75
4.	Параметры воды: температура скорость потока	С л/мин	90 68
5.	Масса брутто испарителя	кг	227

Жидкостной испаритель HYDREXX (см. рисунок 1.4) изготовлен из коррозионностойких материалов и является надежным и безопасным источником испарения пропан-бутана. Работает с любой смесью СУГ от 100%-го пропана до 100%-го бутана. В составе испарителя нет электрических компонентов, источником тепла является горячая вода или водяной пар.

Испаритель HYDREXX выпускается производительностью 160 и 320 кг/ч.

Рисунок 1.4 - Жидкостной испаритель HYDREXX Компании «Algas SDI».

Технические характеристики жидкостного испарителя HYDREXX представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Технические характеристики жидкостного испарителя HYDREXX

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
1.	Производительность испарителя	кг/ч	160 и 320

Испарители огневые DIRECT FIRED

Испарители огневые DIRECT FIRED (см. рисунок 1.5) находят применение в местах, где использование электричества нежелательно, а также для временного или мобильного использования. Работает как на 100% пропане, так и на смеси пропан-бутан. Для быстрого старта или повторного запуска испарителя в случае отключения имеется 9-ти вольтный поджигающий электрод

Рисунок 1.5 - Испаритель огневой DIRECT FIRED Компании «Algas SDI».

Технические характеристики испарителя огневого DIRECT FIRED представлены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Технические характеристики испарителя огневого DIRECT FIRED

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
1.	Производительность испарителя	кг/ч	80
2.	Рабочее давление	бар	17
3.	Рабочая температура	С	345

1.2.2 Испарительное оборудование Компании «Flüssiggas-Anlagen GmbH»

В конструкциях испарительных установок Компании «Flüssiggas-Anlagen GmbH» (Германия) [44] в качестве носителей энергии для испарения жидкой фазы СУГ используются:

• электрическая энергия (испарители электрические FAS 2000, Power XP, ZIMMER);

• тепловая энергия горячей жидкости (испаритель жидкостной FAS 3000);

• тепло от открытого огня (огневой испаритель DIRECT FIRED).

Испарители электрические

Внешний вид и технологическая схема испарительной установки на базе электрического испарителя непрямого подогрева FAS 2000 изображены на рисунке 1.6.

а) электрический испаритель FAS 2000

б) испарительная установка на базе испарителя FAS 2000

в) технологическая схема установки FAS 2000

Рисунок 1.6 - Испарительная установка с электрическим испарителем FAS 2000.

Испаритель FAS 2000 цилиндрической формы предназначен для косвенного электроподогрева жидкой фазы пропан-бутановых фракций СУГ. Носителем тепла в испарителе FAS 2000 является внутренний алюминиевый стержень. Управление температурным режимом автоматическое, для контроля и регулирования температуры нагрева жидкой фазы СУГ используются термостаты. По достижении температуры испарения открываются электромагнитные клапаны, при чрезмерной нагрузке или прекращении подачи электроэнергии электромагнитные клапаны закрываются.

Жидкая фаза СУГ поступает в испаритель, где превращается в паровую фазу без изменения давления. Современное оборудование быстро реагирует на изменения режима потребления газа и управляет нагревом в соответствии с заданными параметрами. Дополнительно контролируется температура паровой фазы СУГ на выходе испарителя.

У испарителя FAS 2000 имеются модификации для подключения не только к трехфазной электрической сети, но и однофазной сети.

Технические характеристики электрического испарителя FAS 2000 для подключения к однофазной электрической сети, сведены в таблицу 1.6.

Таблица 1.6 - Технические характеристики электрического испарителя FAS 2000 для подключения к однофазной электрической сети

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
			исп. А	исп. B
1.	Заказ-Nr по каталогу производителя	-	20421	20422
2.	Производительность испарителя	кг/ч	15	15
3.	Количество электромагнитных клапанов на входе испарителя	шт.	2	1
4.	Условные диаметры труб: на входе испарителя на выходе испарителя	мм	15 15	15 15
5.	Электрическая сеть переменного тока	-	однофазная
6.	Напряжение питания	В	230
7.	Частота переменного тока	Гц	50
8.	Мощность	кВт	3
9.	Масса испарителя	кг	34	34

Технические характеристики электрического испарителя FAS 2000 для подключения к трехфазной электрической сети, представлены в таблице 1.7.

Таблица 1.7 - Технические характеристики электрического испарителя FAS 2000 для подключения к трехфазной электрической сети

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Производительность испарителя, кг/ч
			32		60			100
			исп. А	исп. B	исп. А		исп. B	исп. А	исп. B
1.	Заказ-Nr по каталогу	-	20403	20423	20404		20424	20405	20425
2.	Количество электромагнитных клапанов на входе испарителя	шт.	2	1	2		1	2	1
3.	Условные диаметры: на входе на выходе	мм	15 15	15 15	15 22		15 22	15 22	15 22
4.	Электрическая сеть	-	трехфазная
5.	Напряжение питания	В	400
6.	Частота переменного тока	Гц	50
7.	Мощность	кВт	6			12			18
8.	Масса испарителя	кг	34			76			105

Конструкция и взрывозащищенное исполнение электрического испарителя FAS 2000 обеспечивают надежную и полностью автоматическую работу во взрывоопасной зоне.

Технические характеристики испарительной установки с электрическим испарителем FAS 2000, предназначенной для подключения к трехфазной электрической сети, представлены в таблице 1.8.

Таблица 1.8 - Технические характеристики испарительной установки с электрическим испарителем FAS 2000 для трехфазной электрической сети

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Производительность установки, кг/ч
			32		60		100
			исп. А	исп. B	исп. А	исп. B	исп. А	исп. B
1.	Заказ-Nr по каталогу	-	20703	20707	20704	20708	20705	20709
2.	Входное рабочее давление	бар	1,5 – 16,0		1,5 – 16,0		2,5 – 16,0
3.	Выходное рабочее давление: для исп. А для исп. B	бар мбар	0,8 -	- 50	0,8 -	- 50	1,5 -	- 50
4.	Условные диаметры труб: на входе установки на выходе установки	мм	15 18	15 18	15 22	15 22	15 22	15 22
5.	Размеры шкафа (HBT)	мм	1200800400		16001200500		16001200500
6.	Масса установки	кг	140		270		300

Испарительная установка на базе испарителя непрямого электрического подогрева типа Power XP представлена на рисунке 1.7.

а) испарительная установка с одним испарителем Power XP

б) испарительная установка с двумя испарителями Power XP

Рисунок 1.7 - Испарительные установки на базе электрических испарителей Power XP.

Технические характеристики испарительных установок на базе электрического испарителя Power XP, представлены в таблице 1.9.

Таблица 1.9 - Технические характеристики электрического испарителя Power XP

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Заказ-Nr по каталогу производителя
			20861	20862	20863	20864	20865
1.	Тип XP	-	12.5	25	50	80	160
2.	Производительность испарителя	кг/ч	25	50	100	160	320
3.	Условные диаметры: на входе на выходе	дюйм	1/2 3/4	1/2 3/4	1/2 3/4	1/2 3/4	1/2 3/4
4.	Электрическая сеть	-	трехфазная
5.	Напряжение питания	В	400
6.	Частота переменного тока	Гц	50
7.	Взрывобезопасное исполнение	-	NFPA Nr. 58 и 70
8.	Мощность	кВт	3,3	6,5	13,1	20,0	33,0
9.	Масса испарителя	кг	29	36	36	52	57

Типоразмерный ряд производительности испарительной установки с электрическими испарителями типа XP: 25, 50, 100, 160, 320 кг/ч.

Испарительная установка может быть оборудована различными регуляторами давления в зависимости от необходимого давления для потребителя на выходе установки:

• регулятор высокого давления (входное - 16 бар, выходное - 1,5 бар);

• регулятор низкого давления (входное - 1,5 бар, выходное - 300 мбар).

Электрический испаритель косвенного подогрева типа ZIMMER (см. рисунок 1.2) предназначен использования в индивидуальных отопительных системах и имеет взрывозащищенное исполнение. На входе в испаритель имеется термически управляемое запорное устройство.

Испарительные установки на базе электрического испарителя косвенного подогрева типа ZIMMER представлены на рисунке 1.8.

а) внешний вид и технологическая схема установки с одним испарителем типа ZIMMER
б) внешний вид и технологическая схема установки с двумя испарителями типа ZIMMER

Рисунок 1.8 - Испарительные установки на базе электрических испарителей типа ZIMMER.

Испарительная установка может быть оборудована различными регуляторами давления в зависимости от необходимого давления для потребителя на выходе установки, а также применяться без регуляторов.

Технические характеристики испарительной установки с одним электрическим испарителем типа ZIMMER сведены в таблицу 1.10.

Таблица 1.10 - Технические характеристики испарительной установки с одним электрическим испарителем типа ZIMMER

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
1.	Заказ-Nr по каталогу производителя	-	20721
2.	Тип	-	Z40L (пропан-бутан)
3.	Производительность испарителя	кг/ч	40
4.	Условные диаметры труб: на входе на выходе	мм	15 25
5.	Размеры шкафа (HBT)	мм	12001200400

Технические характеристики испарительной установки с двумя электрическими испарителями типа ZIMMER сведены в таблицу 1.11.

Таблица 1.11 - Технические характеристики испарительной установки с двумя электрическими испарителями типа ZIMMER

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
			исп. А	исп. B
1.	Заказ-Nr по каталогу производителя	-	20720	20726
2.	Производительность испарителя	кг/ч	240	240
3.	Условные диаметры труб: на входе установки на выходе установки	мм	15 25	15 25
4.	Входное рабочее давление	бар	1,5 – 16,0	2,5 – 16,0
5.	Выходное рабочее давление: для установки исп. А для установки исп. B	бар мбар	1,5 -	- 50
6.	Размеры шкафа (HBT)	мм	2005001600
7.	Масса установки	кг	240	260

Применение электрического испарителя жидкой фазы СУГ для целей газоснабжения показано на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 - Схема газоснабжения на основе электрического испарителя жидкой фазы СУГ.

Испаритель жидкостной

Испаритель жидкостной FAS 3000 относится к типу испарителей непрямого подогрева, когда жидкая фаза СУГ через стенку теплообменного аппарата получает тепло от горячего теплоносителя (воды, антифриза и т.п.). Жидкостной испаритель FAS 3000 представляет собой вертикально расположенный трубный испаритель, внешний вид и конструкция которого представлена на рисунке 1.10.

а) внешний вид

б) схема конструкции

Рисунок 1.10 - Испаритель жидкостной FAS 3000.

1 - корпус испарителя; 2 - штуцер для стравливания газа; 3 - термометр (газ); 4 - электромагнитный клапан (газ); 5 - штуцер для слива воды; 6 - термостат (вода); 7 - сенсор контроля уровня (газ); 8 - двойной термостат (газ); 9 - предохранительный клапан (газ); 10 - контроль давления воды.

Типоразмерный ряд производительности испарительной установки с жидкостными испарителями FAS 3000: 200, 300, 400, 600, 800, 1200, 1900, 2500, 3000 кг/ч.

Рабочее давление газа - 25 бар, воды - 10 бар, максимальная температура воды и газа - 100C, рабочая температура теплоносителя - 90/70C.

Устройство испарительной установки с жидкостным испарителем FAS 3000 показано на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11 - Устройство испарительной установки FAS 3000:

1 - жидкостной испаритель FAS 3000; 2 - отсекатель жидкой фазы; 3 - датчик уровня; 4 - клапан электромагнитный; 5 - фильтр; 6 - термоэлемент; 7 - термостат; 8 - датчик температуры; 9 - клапан предохранительный; 10 - коробка клеммная; 11 - датчик давления; 12 - запирающий клапан; 13, 14, 17, 20, 21 - шаровые краны; 15, 22 - манометр; 16 - предохранительный клапан; 18 - регулятор давления; 19 - дифференциальный клапан.

Испарительные установки FAS 3000 оснащаются регулирующей, предохранительной и контрольно-измерительной аппаратурой, исключающей:

• замерзание жидкости, используемой в качестве теплоносителя;

• попадание жидкой фазы СУГ в газопровод паровой фазы;

• повышение давления жидкой и паровой фаз СУГ выше принятых пределов.

Применение жидкостного испарителя жидкой фазы СУГ для целей газоснабжения показано на рисунке 1.12.

Рисунок 1.12 - Схема газоснабжения котельной на базе жидкостного испарителя.

Для обеспечения работоспособности всех вышерассмотренных испарительных установок требуется наличие электрической энергии, а для работы жидкостного испарителя еще и подача горячей воды.

Испаритель огневой

Огневой испаритель типа DIRECT FIRED для пропан-бутана имеет компактное исполнение, прост в монтаже и не нуждается в подаче горячей воды и электроэнергии. Принцип действия огневого испарителя DIRECT FIRED и его внешний вид показаны на рисунке 1.13.

а) принцип действия

б) внешний вид

Рисунок 1.13 - Огневой испаритель сжиженного газа DIRECT FIRED.

Технические характеристики огневого испарителя DIRECT FIRED представлены в таблице 1.12.

Таблица 1.12 - Технические характеристики огневого испарителя DIRECT FIRED

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Заказ-Nr по каталогу
			20901	20902
1.	Тип ALGAS	-	40/40	80/80
2.	Производительность испарителя	кг/ч	80	160
3.	Масса испарителя	кг	64	102

Испарение жидкой фазы СУГ в огневом испарителе DIRECT FIRED происходит за счет нагрева рабочей камеры аппарата собственной газовой горелкой до температуры парообразования. Огневой испаритель DIRECT FIRED располагается вне помещений.

1.2.3 Испарительное оборудование Компании «ITO KOKI» (Япония)

Испарители предназначены для принудительного перевода жидкой фазы СУГ в паровую при расходе газа, превышающем скорость естественного испарения СУГ в резервуаре. Испарение жидкой фазы СУГ производится путем ее нагрева в теплообменнике. В качестве теплоносителя используется антифриз, нагреваемый теплоэлектронагревателем (ТЭН). Внешний вид электрических испарителей Компании «ITO KOKI» изображен на рисунке 1.14.

a) KS-30S

б) S-30

Рисунок 1.14 - Внешний вид электрических испарителей «ITO KOKI».

Технические характеристики испарительного оборудования Компании «ITO KOKI» (Япония) представлены в таблице 1.13. Технические характеристики электрических испарителей Компании «ITO KOKI» для подключения к однофазной электрической сети, сведены в таблицу 1.14.

Таблица 1.13 - Технические характеристики испарителей «ITO KOKI»

№№ п/п	Модель испарителя	Расход СУГ Q, кг/ч	Давление на входе Pвх , МПа	Способ нагрева	Напряжение питания U, В
1.	KS-30S	30	0,2 - 1,56	Жидкий теплоноситель, нагреваемый ТЭН	220, 1 фаза
2.	KS-50S	50			380, 3 фазы
3.	KS-100S	100
4.	KS-150S	150
5.	KS-200S	200
6.	KS-300S	300
7.	S-30	30	0,1 - 1,56	Жидкий теплоноситель, нагреваемый ТЭН	220, 1 фаза
8.	S-50	50			380, 3 фазы
9.	S-100	100
10.	S-150	150
11.	S-200	200
12.	S-300	300
14.	S-400	400
15.	S-500	500

Таблица 1.14 - Технические характеристики электрических испарителей KS-30S и S-30 для подключения к однофазной электросети

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
			KS-30S	S-30
1.	Номинальный расход	кг/ч	30	30
2.	Входное давление	МПа	0,2 – 1,56	0,1 – 1,56
3.	Объем бака	л	н/д	58
4.	Тип фланца: на входе жидкой фазы на выходе газовой фазы	-	KS 20K 20A KS 20K 20A	JIS 20K 20A JIS 20K 20A
5.	Защита от перелива	-	с помощью поплавкового клапана
6.	Температура теплоносителя (антифриза)	°C	60±5	70±5
7.	Температура срабатывания защиты от перегрева	°C	70	80
8.	Рабочая температура	°C	–15…+40	–25…+40
9.	Электрическая сеть переменного тока	-	однофазная
10.	Напряжение питания	В	220
11.	Частота переменного тока	Гц	50
12.	Потребляемый ток	А	н/д	7,6
13.	Мощность ТЭН	кВт	н/д	5,0
14.	Масса испарителя без теплоносителя	кг	н/д	104
15.	Габаритные размеры (длина  ширина высота)	мм	н/д	5704201020

Технические характеристики электрических испарителей «ITO KOKI» для подключения к трехфазной электрической сети, сведены в таблицу 1.15.

Таблица 1.15 - Технические характеристики электрических испарителей KS-300S и S-300 для подключения к трехфазной электросети

№№ п/п	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
			KS-300S	S-300
1.	Номинальный расход	кг/ч	300	300
2.	Входное давление	МПа	0,2 – 1,56	0,1 – 1,56
3.	Объем бака	л	185	185
4.	Тип фланца: на входе жидкой фазы на выходе газовой фазы	-	KS 20K 20A KS 20K 20A	JIS 20K 20A JIS 20K 20A
5.	Защита от перелива	-	с помощью поплавкового клапана
6.	Температура теплоносителя (антифриза)	°C	60±5	70±5
7.	Температура срабатывания защиты от перегрева	°C	70	80
8.	Рабочая температура	°C	–15…+40	–25…+40
9.	Электрическая сеть переменного тока	-	трехфазная
10.	Напряжение питания	В	380
11.	Частота переменного тока	Гц	50
12.	Потребляемый ток	А	68,4	68,4
13.	Мощность ТЭН	кВт	45,0	45,0
14.	Масса испарителя без теплоносителя	кг	230	230
15.	Габаритные размеры (длина  ширина  высота)	мм	7405801270	7405801270