不同氣化方式的氣化器工藝流程及選型探討

第32卷第8期煤氣與熱力Vol 32 No 82012年8月gas heatAug.2012不同氣化方式的氣化器工藝流程及選型探討王忙忙,王震,陳紹新(天津華邁燃氣裝備股份有限公司,天津300384)摘要:介紹了5種氣化器(蒸汽加熱式氣化器、熱水式氣化器、電加熱式氣化器、空溫式氣化器、直燃式氣化器)的工藝流程及特點(diǎn)。結合工程實(shí)例,探討了氣化器的選型。關(guān)鍵詞:氣化器;蒸汽加熱式氣化器;熱水式氣化器;電加熱式氣化器;空溫式氣化器;直燃式氣化器中圖分類(lèi)號:TU996文獻標識碼:B文章編號:1000-446(2012)08-0A38-05iscussion on Technological Processes of vaporizers with DifferentVaporization Modes and Type selectionWANG Mangmang, WANG Zhen, CHEN ShaoxinAbstract: The technological processes and characteristics of five types of vaporizers includingsteam heated vaporizer, hot water vaporizer, electrically-heated vaporizer, air-heated vaporizer and di-rect-fired vaporizer are introduced. The selection of vaporizer type is discussed with an engineering exam-Key words: vaporizer; steam heated vaporizer; hot water vaporizer; electrically-heated vaporizer; air-heated vaporizer; direct-fired vaporizer1概述種氣化器可用于LPG、LNG等的氣化。換熱設備是一種實(shí)現物料之間熱量傳遞的設2幾種氣化器的工藝流程及特點(diǎn)備,廣泛應用于化工、冶金、電力、食品等行業(yè),其換①蒸汽加熱式氣化器熱狀況的好壞,直接影響著(zhù)整個(gè)裝置的平穩運行及蒸汽加熱式氣化器的工藝流程見(jiàn)圖13。飽和綜合經(jīng)濟指標,對生產(chǎn)的安全、穩定、長(cháng)期運行起著(zhù)蒸汽自下而上不斷送入蒸汽不銹鋼同軸列管,蒸汽重要的作用。在化工裝置中,換熱設備數量占設備不銹鋼同軸列管與液化氣之間有蒸汽冷凝腔,蒸汽總數量的40%左右,成本占總成本的35%在冷凝腔內凝結成水。蒸汽對陸續凝結在冷凝腔內46%口。氣化器作為換熱設備的一種,與普通換熱的水(即冷凝水)進(jìn)行加熱,冷凝水以相對溫和的方器的不同之處是它的工作過(guò)程包含工作介質(zhì)產(chǎn)生相式加熱氣化器內的液化氣,并使其過(guò)熱。氣化氣經(jīng)變的過(guò)程液態(tài)介質(zhì)的氣化需要3個(gè)過(guò)程:預熱一蒸過(guò)氣化器內的不銹鋼濾網(wǎng)除去重組分,輸入管網(wǎng)發(fā)一過(guò)熱,因此氣化器的設計與普通無(wú)相變換熱器在工作過(guò)程中,氣化器內通常存有一定液位的液態(tài)相比更具有挑戰性2。另外,氣化器的氣化方式也介質(zhì),當用氣量上升或下降時(shí),液位也會(huì )隨著(zhù)上升或不盡相同。本文結合天津華邁燃氣裝備股份有限公下降,以尋求合理的換熱面積來(lái)適應氣化量的變化。司多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗,對不同氣化方式的氣化器液化氣入口的電磁閥控制液化氣回路的通斷,蒸汽的工藝流程特點(diǎn)及選型進(jìn)行探討。本文中除空溫入口的溫控中國煤化工簍信號控制蒸汽式氣化器、直燃式氣化器一般用于LPG外,其他幾的進(jìn)入量CNMHGwww.watergasheat.com王忙忙,等:不同氣化方式的氣化器工藝流程及選型探討第32卷第8期安全閥囗氣化氣鉑熱電阻壓力表氣化器Q不銹鋼濾液位開(kāi)關(guān)電控盤(pán)液位計電磁閥腔液化氣過(guò)濾器凝結水出口線(xiàn)排污口冷凝腔溫度計疏水器知蒸汽排水口西蒸汽腔蒸汽溫控閥圖1蒸汽加熱式氣化器的工藝流程蒸汽加熱式氣化器平均溫差大、換熱效率高、工作時(shí)間長(cháng)、不受環(huán)境溫度影響、無(wú)需電能集中智能安全閥囗控制、使用安全方便,不銹鋼同軸列管套管換熱結構鉑熱電阻保證在相對溫和的條件下氣化,可避免結焦。蒸汽加熱式氣化器廣泛應用于各種場(chǎng)合,一般是作為空氣化器壓力溫式氣化器的備用設備,即天氣較冷、空溫式氣化器電控盤(pán)Q銹鋼濾網(wǎng)孩位開(kāi)關(guān)的氣化量達不到使用要求時(shí),將會(huì )啟動(dòng)蒸汽加熱式氣化器。②熱水式氣化器液位計一熱水式氣化器的工藝流程見(jiàn)圖2。與蒸汽加熱式氣化器不同,熱水式氣化器采用循環(huán)熱水作為加熱介質(zhì),熱水通常由外界熱水爐、循環(huán)泵及高位水箱液化氣電磁閥組成的熱水供給系統提供,并由自控儀表控制在用過(guò)濾器西排污口戶(hù)設定的工作范圍內。另外,氣化器還具有壓力保溫度計護措施,當氣化器內壓力超過(guò)安全閥的設定壓力時(shí),安全閥自動(dòng)起跳。滅熱水熱水式氣化器具有較大的換熱面積,能更好地排水口適應國產(chǎn)液化氣,實(shí)現全自動(dòng)控制及人機對話(huà)功能,世流程便于站房管理。但熱水式氣化器需要配置熱水供給中國煤化工圖3。液化氣從系統及控制系統,向工程配置提出了更高要求。電加熱CNMHG吸收溫水熱量③電加熱式氣化器浸沒(méi)在溫第32卷第8期煤氣與熱力www.watergasheat.com后氣化并過(guò)熱,經(jīng)過(guò)設備本身的氣液分離器脫去重電加熱式氣化器具有傳熱效率高、體積小、倒吸組分后輸入管網(wǎng)。溫水的熱量由電加熱器提供,水式排污徹底、智能一體化控制等優(yōu)點(diǎn)。受供電能力溫由電控盤(pán)上的儀表自動(dòng)控制在工作范圍內,通常的影響,電加熱式氣化器的氣化能力也受到限制為(60±25)℃。當水溫低于最低溫度(55℃)時(shí),一般都是北方使用電加熱式氣化器,當然南方也有,電控盤(pán)會(huì )自動(dòng)報警;當水溫高于最高溫度(70℃)但是大部分用于調峰,而非日常使用。時(shí),電控盤(pán)會(huì )自動(dòng)報警并切斷電加熱器電源。當水④空溫式氣化器位低于設定的最低下限時(shí),電控盤(pán)會(huì )自動(dòng)報警并切空溫式氣化器的工藝流程見(jiàn)圖4?？諟厥綒饣瘮嘣O備電源。氣化器設置超壓保護和防過(guò)液保護。器由調壓箱、換熱器和液位顯示及保護系統(液位計和防過(guò)液裝置)3部分組成4。調壓箱內串聯(lián)安全閥囗調壓器A和調壓器B,先設定調壓器B的出口壓力鉑熱電阻(p)略高于調壓器A的出口壓力(PA),PA為實(shí)際液化氣氣化氣工作壓力。在正常情況下,因為PB>PA,根據調壓器工作原理,調壓器A進(jìn)行正常調壓時(shí),調壓器B水位開(kāi)關(guān)不起調壓作用。當調壓器A出現故障時(shí),PA會(huì )突然上升,當pA>p時(shí)調壓器B開(kāi)始工作,確保進(jìn)入換熱器的壓力不超過(guò)PB,設備仍可穩定供氣。氣化器換熱器主要由高效換熱的低溫鋁合金縱向翅片電控盤(pán)管組成,每個(gè)翅片管又分為蒸發(fā)段和過(guò)熱段兩部分。蒸發(fā)段提供足夠的換熱面積將液態(tài)介質(zhì)轉化為氣態(tài)介質(zhì);過(guò)熱段進(jìn)一步加熱氣體,提高出口氣體溫度,溫度計⑦加熱器從而達到穩定輸配的效果。由于液化氣氣化時(shí)吸收的熱量由環(huán)境提供,所以氣化器應安裝在空氣通暢排水口的地方,且橇體應安裝在高出地面200mm以上的基礎上。還可根據用戶(hù)的要求增設強制換風(fēng)和強制圖3電加熱式氣化器的工藝流程熱風(fēng)裝置。復位球閥安全閥氣化氣液位開(kāi)關(guān)壓力表防位工作調監控調壓器A壓器B工作調監控調壓器A壓器B中國煤化工液化氣YHCNMHG換熱器圖4空溫式氣化器的工藝流程www.watergasheat.com王忙忙,等:不同氣化方式的氣化器工藝流程及選型探討第32卷第8期液位顯示及保護系統由磁翻板液位計、防過(guò)液所需要的熱量,通過(guò)內部的熱交換使用明火來(lái)氣化裝置和液位開(kāi)關(guān)3部分組成。磁翻板液位計可以直液化氣,可應用于畜禽飼養、谷物干燥、建筑供暖、工觀(guān)顯示氣化器內液位的升降,當液位到達特定點(diǎn)時(shí),業(yè)制造、餐館酒店和水電短缺的環(huán)境,尤其在修路液位開(kāi)關(guān)會(huì )將超液位信號傳給遠程預警系統,會(huì )發(fā)架橋、石油開(kāi)采等偏遠、惡劣的環(huán)境中,直燃式氣化出聲光報警提示操作人員;而當液位繼續上升超過(guò)器的優(yōu)勢更明顯。直燃式氣化器分為兩種,一種不此特定點(diǎn)時(shí),防過(guò)液裝置內浮子閥動(dòng)作,立即切斷氣需要中間介質(zhì),另一種需要中間介質(zhì)(水或水溶體的出口以避免過(guò)液現象的發(fā)生,確保設備安全可液),即直燃水浴式氣化器。直燃式氣化器在燃氣靠運行。為安全起見(jiàn),浮子閥切斷后需人工復位。行業(yè)主要用于氣化液化石油氣(LPG),它實(shí)際上也空溫式氣化器采用串聯(lián)調壓器,提供輸出壓力是強制氣化器的一種。目前,直燃式氣化器產(chǎn)品還的雙重保護,并防止輸送過(guò)程中的“再液化”現象。完全依靠進(jìn)口。針對國內的液化氣特點(diǎn),將蒸發(fā)段及過(guò)熱段合為直燃水浴式氣化餛的工藝流程見(jiàn)圖5。燃燒器體并增大換熱面積,從而更加適用于國產(chǎn)液化氣。在氣化器內燃燒,加熱氣化器內的水(或水溶液)并有條件的地方可室外露天安裝,大幅度減少土建、供將煙氣從煙囪排出,水(或水溶液)再對LPG進(jìn)行加熱、供電及消防工程的造價(jià)6。熱,燃燒器的氣源為氣化后的LPG,這樣可以降低氣⑤直燃式氣化器化器的配套成本。直燃式氣化器通過(guò)直接燃燒燃料來(lái)獲取氣化時(shí)氣化器煙電控盤(pán)壓力開(kāi)關(guān)氣化氣鉑熱電阻防過(guò)液裝置液化氣電磁閥電磁閥圖5直燃水浴式氣化器的工藝流程3選型建議本要低。在氣化器選擇及設計時(shí)需要考慮下列條件以某LPG組成(見(jiàn)表1)為例,對直燃式氣化器①場(chǎng)地、配置(鍋爐、供電、循環(huán)水)、環(huán)境條以外的4種常用氣化器性能進(jìn)行對比(見(jiàn)表2)。在件。設計和選型時(shí),結合需考慮條件及表2中的內容,設處理能力熱效率、壽命要求控制要求。計者或用戶(hù)可以比較方便地選擇氣化器。③運行要連續可靠、負荷調節方便、操作簡(jiǎn)表1LPG組成匚組分改YH中國煤化工cHnc以上④采購成本運行成本和維修成本的綜合成摩爾分數CNMH026.23.8第32卷第8期煤氣與熱力www.watergasheat.com表24種常用氣化器的性能比較水式氣化器項目蒸汽加熱式熱水式電加熱式空溫式環(huán)境溫度-10℃以參考文獻[1 XIONG Jingcheng, YANG Zhongguo. Chaos caused by a50~1000,氣化能力50-50100topologically mixing map, indynamical systems and rela30-100025~200kg·h-)10000ed topics[ M]. Singapore: World Scientific Press, 1992配置要求|蒸汽鍋爐|熱水鍋爐及電顫[2]竺景芳,段常貴.太陽(yáng)能在LPG氣化器的應用[J].煤氣與熱力,2005,25(10):13-15制造周期14~2114~2121[3]馬文香,劉新哲,李傳龍.液化石油氣蒸汽式氣化器工維護要求一般一般一般較低藝流程及控制方式[J].煤氣與熱力,2010,30(4BO1-B04以滄州吳大精工公司選取400kg/h的LPG氣[4]王福強,陳敬民.空溫式氣化器在LPG氣化站的應用化器為例。首先看氣化能力,空溫式氣化器顯然不[J].煤氣與熱力,2008,28(7):B4-BO6滿(mǎn)足要求,因此在蒸汽加熱式、熱水式和電加熱式3[5]高華偉,段常費,解東來(lái)LNG空溫式氣化器氣化過(guò)程種氣化器中選擇。通過(guò)計算,對于處理能力400kg的數值分析[冂].煤氣與熱力,2008,28(2):B19h的電加熱式氣化器需要配置兩個(gè)30kW的電加熱器和380V/120A交流電源;熱水式需要配置額定功6]裘棟ING項目氣化器的選型[J.化工設計,201,21(4):19-22率為70kW以上的熱水鍋爐;蒸汽加熱式需要配置額定功率為η0kW以上的蒸汽鍋爐。鑒于現場(chǎng)有作者簡(jiǎn)介:王忙忙(1982-),女,山東禹城人,工程師,碩額定功率為120kW的熱水鍋爐閑置,考慮到成本士,從事燃氣設備開(kāi)發(fā)研究工作。因素和滄州吳大精工公司達成共識,最終采用了熱收稿日期:2012-05-18;修回日期:202-06-18信息我國將重點(diǎn)扶持煤制天然氣技術(shù)應用由煤炭科學(xué)研究院主編的《煤化工“十二五”科技規劃》已編制完成,即將發(fā)布。根據《規劃》,十二五期間,國家將重點(diǎn)扶持煤制天然氣技術(shù)應用,并擴大此方面的試點(diǎn)范圍。煤制天然氣的能源轉換率及能源替代效果比其他煤化工技術(shù)均呈明顯優(yōu)勢,產(chǎn)業(yè)進(jìn)程越來(lái)越受到重視。據預測,十二五期間,煤制天然氣項目將有望帶動(dòng)1000×10°元的設備市場(chǎng)需求。煤制天然氣是指煤經(jīng)過(guò)氣化產(chǎn)生合成氣,再經(jīng)過(guò)甲烷化處理,生產(chǎn)代用天然氣(SNG)。煤制天然氣的能源轉化效率可高達50%,技術(shù)已基本成熟,是生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品的有效途徑。而煤制油方面,采用F-T(費托合成)技術(shù),煤間接液化的轉化率為32%,直接液化率為38%,均低于煤制天然氣轉化效率。目前國內天然氣供應的缺口正逐年加大,對外依存度近年呈快速上升趨勢。據預測,到2020年,國內天然氣缺口將達1000×10m3。2011年,我國天然氣對外依存度達24%,與2010年12.8%相比,呈成倍增長(cháng)態(tài)勢。從客觀(guān)上加大了對非常規天然氣及替代天然氣的需求,除加大頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)力度外,煤制天然氣技術(shù)應用在國家十二五戰略中也將得到重點(diǎn)扶持。本刊通訊員供稿)中國煤化工CNMHG