不同气化方式的气化器工艺流程及选型探讨

第32卷第8期煤气与热力Vol 32 No 82012年8月gas heatAug.2012不同气化方式的气化器工艺流程及选型探讨王忙忙,王震,陈绍新(天津华迈燃气装备股份有限公司,天津300384)摘要:介绍了5种气化器(蒸汽加热式气化器、热水式气化器、电加热式气化器、空温式气化器、直燃式气化器)的工艺流程及特点。结合工程实例,探讨了气化器的选型。关键词:气化器;蒸汽加热式气化器;热水式气化器;电加热式气化器;空温式气化器;直燃式气化器中图分类号:TU996文献标识码:B文章编号: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概述种气化器可用于LPG、LNG等的气化。换热设备是一种实现物料之间热量传递的设2几种气化器的工艺流程及特点备,广泛应用于化工、冶金、电力、食品等行业,其换①蒸汽加热式气化器热状况的好坏,直接影响着整个装置的平稳运行及蒸汽加热式气化器的工艺流程见图13。饱和综合经济指标,对生产的安全、稳定、长期运行起着蒸汽自下而上不断送入蒸汽不锈钢同轴列管,蒸汽重要的作用。在化工装置中,换热设备数量占设备不锈钢同轴列管与液化气之间有蒸汽冷凝腔,蒸汽总数量的40%左右,成本占总成本的35%在冷凝腔内凝结成水。蒸汽对陆续凝结在冷凝腔内46%口。气化器作为换热设备的一种,与普通换热的水(即冷凝水)进行加热,冷凝水以相对温和的方器的不同之处是它的工作过程包含工作介质产生相式加热气化器内的液化气,并使其过热。气化气经变的过程液态介质的气化需要3个过程:预热一蒸过气化器内的不锈钢滤网除去重组分,输入管网发一过热,因此气化器的设计与普通无相变换热器在工作过程中,气化器内通常存有一定液位的液态相比更具有挑战性2。另外,气化器的气化方式也介质,当用气量上升或下降时,液位也会随着上升或不尽相同。本文结合天津华迈燃气装备股份有限公下降,以寻求合理的换热面积来适应气化量的变化。司多年的工程实践经验,对不同气化方式的气化器液化气入口的电磁阀控制液化气回路的通断,蒸汽的工艺流程特点及选型进行探讨。本文中除空温入口的温控中国煤化工簍信号控制蒸汽式气化器、直燃式气化器一般用于LPG外,其他几的进入量CNMHGwww.watergasheat.com王忙忙,等:不同气化方式的气化器工艺流程及选型探讨第32卷第8期安全阀囗气化气铂热电阻压力表气化器Q不锈钢滤液位开关电控盘液位计电磁阀腔液化气过滤器凝结水出口线排污口冷凝腔温度计疏水器知蒸汽排水口西蒸汽腔蒸汽温控阀图1蒸汽加热式气化器的工艺流程蒸汽加热式气化器平均温差大、换热效率高、工作时间长、不受环境温度影响、无需电能集中智能安全阀囗控制、使用安全方便,不锈钢同轴列管套管换热结构铂热电阻保证在相对温和的条件下气化,可避免结焦。蒸汽加热式气化器广泛应用于各种场合,一般是作为空气化器压力温式气化器的备用设备,即天气较冷、空温式气化器电控盘Q锈钢滤网孩位开关的气化量达不到使用要求时,将会启动蒸汽加热式气化器。②热水式气化器液位计一热水式气化器的工艺流程见图2。与蒸汽加热式气化器不同,热水式气化器采用循环热水作为加热介质,热水通常由外界热水炉、循环泵及高位水箱液化气电磁阀组成的热水供给系统提供,并由自控仪表控制在用过滤器西排污口户设定的工作范围内。另外,气化器还具有压力保温度计护措施,当气化器内压力超过安全阀的设定压力时,安全阀自动起跳。灭热水热水式气化器具有较大的换热面积,能更好地排水口适应国产液化气,实现全自动控制及人机对话功能,世流程便于站房管理。但热水式气化器需要配置热水供给中国煤化工图3。液化气从系统及控制系统,向工程配置提出了更高要求。电加热CNMHG吸收温水热量③电加热式气化器浸没在温第32卷第8期煤气与热力www.watergasheat.com后气化并过热,经过设备本身的气液分离器脱去重电加热式气化器具有传热效率高、体积小、倒吸组分后输入管网。温水的热量由电加热器提供,水式排污彻底、智能一体化控制等优点。受供电能力温由电控盘上的仪表自动控制在工作范围内,通常的影响,电加热式气化器的气化能力也受到限制为(60±25)℃。当水温低于最低温度(55℃)时,一般都是北方使用电加热式气化器,当然南方也有,电控盘会自动报警;当水温高于最高温度(70℃)但是大部分用于调峰,而非日常使用。时,电控盘会自动报警并切断电加热器电源。当水④空温式气化器位低于设定的最低下限时,电控盘会自动报警并切空温式气化器的工艺流程见图4。空温式气化断设备电源。气化器设置超压保护和防过液保护。器由调压箱、换热器和液位显示及保护系统(液位计和防过液装置)3部分组成4。调压箱内串联安全阀囗调压器A和调压器B,先设定调压器B的出口压力铂热电阻(p)略高于调压器A的出口压力(PA),PA为实际液化气气化气工作压力。在正常情况下,因为PB>PA,根据调压器工作原理,调压器A进行正常调压时,调压器B水位开关不起调压作用。当调压器A出现故障时,PA会突然上升,当pA>p时调压器B开始工作,确保进入换热器的压力不超过PB,设备仍可稳定供气。气化器换热器主要由高效换热的低温铝合金纵向翅片电控盘管组成,每个翅片管又分为蒸发段和过热段两部分。蒸发段提供足够的换热面积将液态介质转化为气态介质;过热段进一步加热气体,提高出口气体温度,温度计⑦加热器从而达到稳定输配的效果。由于液化气气化时吸收的热量由环境提供,所以气化器应安装在空气通畅排水口的地方,且橇体应安装在高出地面200mm以上的基础上。还可根据用户的要求增设强制换风和强制图3电加热式气化器的工艺流程热风装置。复位球阀安全阀气化气液位开关压力表防位工作调监控调压器A压器B工作调监控调压器A压器B中国煤化工液化气YHCNMHG换热器图4空温式气化器的工艺流程www.watergasheat.com王忙忙,等:不同气化方式的气化器工艺流程及选型探讨第32卷第8期液位显示及保护系统由磁翻板液位计、防过液所需要的热量,通过内部的热交换使用明火来气化装置和液位开关3部分组成。磁翻板液位计可以直液化气,可应用于畜禽饲养、谷物干燥、建筑供暖、工观显示气化器内液位的升降,当液位到达特定点时,业制造、餐馆酒店和水电短缺的环境,尤其在修路液位开关会将超液位信号传给远程预警系统,会发架桥、石油开采等偏远、恶劣的环境中,直燃式气化出声光报警提示操作人员;而当液位继续上升超过器的优势更明显。直燃式气化器分为两种,一种不此特定点时,防过液装置内浮子阀动作,立即切断气需要中间介质,另一种需要中间介质(水或水溶体的出口以避免过液现象的发生,确保设备安全可液),即直燃水浴式气化器。直燃式气化器在燃气靠运行。为安全起见,浮子阀切断后需人工复位。行业主要用于气化液化石油气(LPG),它实际上也空温式气化器采用串联调压器,提供输出压力是强制气化器的一种。目前,直燃式气化器产品还的双重保护,并防止输送过程中的“再液化”现象。完全依靠进口。针对国内的液化气特点,将蒸发段及过热段合为直燃水浴式气化馄的工艺流程见图5。燃烧器体并增大换热面积,从而更加适用于国产液化气。在气化器内燃烧,加热气化器内的水(或水溶液)并有条件的地方可室外露天安装,大幅度减少土建、供将烟气从烟囱排出,水(或水溶液)再对LPG进行加热、供电及消防工程的造价6。热,燃烧器的气源为气化后的LPG,这样可以降低气⑤直燃式气化器化器的配套成本。直燃式气化器通过直接燃烧燃料来获取气化时气化器烟电控盘压力开关气化气铂热电阻防过液装置液化气电磁阀电磁阀图5直燃水浴式气化器的工艺流程3选型建议本要低。在气化器选择及设计时需要考虑下列条件以某LPG组成(见表1)为例,对直燃式气化器①场地、配置(锅炉、供电、循环水)、环境条以外的4种常用气化器性能进行对比(见表2)。在件。设计和选型时,结合需考虑条件及表2中的内容,设处理能力热效率、寿命要求控制要求。计者或用户可以比较方便地选择气化器。③运行要连续可靠、负荷调节方便、操作简表1LPG组成匚组分改YH中国煤化工cHnc以上④采购成本运行成本和维修成本的综合成摩尔分数CNMH026.23.8第32卷第8期煤气与热力www.watergasheat.com表24种常用气化器的性能比较水式气化器项目蒸汽加热式热水式电加热式空温式环境温度-10℃以参考文献[1 XIONG Jingcheng, YANG Zhongguo. Chaos caused by a50~1000,气化能力50-50100topologically mixing map, indynamical systems and rela30-100025~200kg·h-)10000ed topics[ M]. Singapore: World Scientific Press, 1992配置要求|蒸汽锅炉|热水锅炉及电颤[2]竺景芳,段常贵.太阳能在LPG气化器的应用[J].煤气与热力,2005,25(10):13-15制造周期14~2114~2121[3]马文香,刘新哲,李传龙.液化石油气蒸汽式气化器工维护要求一般一般一般较低艺流程及控制方式[J].煤气与热力,2010,30(4BO1-B04以沧州吴大精工公司选取400kg/h的LPG气[4]王福强,陈敬民.空温式气化器在LPG气化站的应用化器为例。首先看气化能力,空温式气化器显然不[J].煤气与热力,2008,28(7):B4-BO6满足要求,因此在蒸汽加热式、热水式和电加热式3[5]高华伟,段常费,解东来LNG空温式气化器气化过程种气化器中选择。通过计算,对于处理能力400kg的数值分析[冂].煤气与热力,2008,28(2):B19h的电加热式气化器需要配置两个30kW的电加热器和380V/120A交流电源;热水式需要配置额定功6]裘栋ING项目气化器的选型[J.化工设计,201,21(4):19-22率为70kW以上的热水锅炉;蒸汽加热式需要配置额定功率为η0kW以上的蒸汽锅炉。鉴于现场有作者简介:王忙忙(1982-),女,山东禹城人,工程师,硕额定功率为120kW的热水锅炉闲置,考虑到成本士,从事燃气设备开发研究工作。因素和沧州吴大精工公司达成共识,最终采用了热收稿日期:2012-05-18;修回日期:202-06-18信息我国将重点扶持煤制天然气技术应用由煤炭科学研究院主编的《煤化工“十二五”科技规划》已编制完成,即将发布。根据《规划》,十二五期间,国家将重点扶持煤制天然气技术应用,并扩大此方面的试点范围。煤制天然气的能源转换率及能源替代效果比其他煤化工技术均呈明显优势,产业进程越来越受到重视。据预测,十二五期间,煤制天然气项目将有望带动1000×10°元的设备市场需求。煤制天然气是指煤经过气化产生合成气,再经过甲烷化处理,生产代用天然气(SNG)。煤制天然气的能源转化效率可高达50%,技术已基本成熟,是生产石油替代产品的有效途径。而煤制油方面,采用F-T(费托合成)技术,煤间接液化的转化率为32%,直接液化率为38%,均低于煤制天然气转化效率。目前国内天然气供应的缺口正逐年加大,对外依存度近年呈快速上升趋势。据预测,到2020年,国内天然气缺口将达1000×10m3。2011年,我国天然气对外依存度达24%,与2010年12.8%相比,呈成倍增长态势。从客观上加大了对非常规天然气及替代天然气的需求,除加大頁岩气开发力度外,煤制天然气技术应用在国家十二五战略中也将得到重点扶持。本刊通讯员供稿)中国煤化工CNMHG