液化石油气第3章.ppt

第三章LPG的气化和管道供应,,,第一节LPG的气化原理,LPG从气源厂→储配站→罐瓶，以液相为主进行输送，这样需要的管径小，容积小；而使用时是LPG的气相，易和空气混合，燃烧效率较高。烧锅炉用的残液也是气化后再燃烧。,液态LPG转化为气态的过程叫气化过程。,按受热方式分类,,,,,自然气化,强制气化,自然气化液态LPG吸收本身的显热，或通过器壁吸收周围介质的热量而进行的气化,叫自然气化,是在贮存容器中自然进行的。由于靠吸收自身的显热或周围热量，所以热量较小，气化量也较小，用在家庭和小型的公共事业中。,一、自然气化,原始温度、容器内初始压力当容器内气体不断被导出时，液体不断气化，为保证P不变，就需要Q热量。开始时，液体t与周围介质t一样，不能传热。所以，只能消耗自身显热→气化，使液体t↓。,,,,1、容器内气化过程及气化能力,假设在气化过程中容器内的LPG总液量不变（换热面积不变）,这时，有了温差，LPG从传热获得热量。随着液体t↓,传热↑。经过时间后，气化Q传进Q时，液温就稳定在,不再下降。以后所需的热量全靠传热供给。,在实际使用条件下，从实验结果得知，在气化稳定前的这段时间内，如果导出气流的速度一定时，液体温度将以近似直线的形式下降，而容器内的液量也不断减少。,,,在气化稳定前的这段时间内,压力逐渐下降；液体温度逐渐下降；气化速度（导出速度）的组成及变化,利用显热气化的速度w1；原有气体因压力降至P‘0时向外导出速度w2；依靠传热的气化速度w3；,在0～段内，w1w2从逐渐减小到0，w3则从0变到；以后全靠传热气化。,,分析气体的导出速度与稳定后温度、压力的关系,导出速度越大，稳定后的压力越低，液温越低；导出速度越小，稳定后的压力越高，液温越高；,能否无限大,临界值气体压力为大气压，液温为该压力下的饱和温度，气化速度最大，记为。,实际上，容器出口压力应不低于调压器入口的最低压力P0，LPG的温度不低于蒸气压力P0时的温度t0。为了要连续导出气体并使气化压力保持在P0以上，就必须以比小的w0导出气体。P0越高，液温t0也越高，气温与液温差值越小，则气化速度就越小。称t0为最低允许液温。,式中G总气化量（kg）；G1依靠本身显热气化的量（kg）；G2依靠压力降低而导出的气化量（kg）；G3依靠传热的气化量（kg）；w0气化速度（kg/s）；τ0气化时间（s）。,2、气化能力的计算,如果t0为最低允许液温，则时间内容器内的气化量及气化速度可以用下式表示,,上述三部分气化量分别为,,,,式中r气化潜热kJ/kgG’容器内的液量kgt气化前的液温t0最低允许的液温Cpm液态LPG在气化前状态至液温降至为t0间的平均比热kJ/（kg.K）,V容器的内容积ρ气态LPG在气化前状态时的密度Kg/m3ρ0气态LPG在液温降为t0状态的密度Kg/m3K传热系数kW/m2.KF液量为G’时的湿表积m2,,,,液温达到t0后的连续气化能力为,,式中G0当液温为t0时的连续气化能力（kg/s）。,环境温度t、最低允许液温t0、K、F。K对地上50kg钢瓶，在无风状态下，可取78.2W/m2.K；在空气有少许流动时可取1117.5W/m2.K。当气化过程中，由于液温下降使容器外表面结露或结冰时，取正常情况的1/3。对于埋设于冰冻线以下的容器，一般取36W/m2.KF为变量，随着气化时间的增加而减少。,可根据用户所需的气化能力计算总湿表面积，继而求得所需钢瓶数量。,影响气化能力的因素,（1）组分的变化LPG是多种成分的混合物，低沸点的物质易气化，在液相中的比例减少；高沸点的成分在液相中的比例增多。蒸气压也在改变。（2）气化能力的适应性,3、自然气化的特点,在初始阶段的短时间内可获得较大的气化量；且如果减少或停止气化，液温可以回升，还可以再次利用由此积蓄起来的显热在短时间内以较大的速度气化。,①如果液体LPG温度同周围介质温度相同，不会再液化②如果液体LPG温度低于周围介质温度,也不会再液化。因为发生液化的条件是温度低于该压力下的蒸汽露点温度，所以周围介质的温度等于或高于气化时温度不会液化。③如以很高的蒸汽压长距离输送，而且高压部分的环境温度比气化容器的环境温度低，那么这部分气体会出现再液化现象。,（3）再液化问题,（4）气化速度变化,液量减少，换热面积减小，气化速度减小。,二、强制气化,强制气化就是人为地加热从容器中引出的液化石油气使其气化的方法。在专门的气化装置中进行。适用条件用气量较大；要求热值稳定；用自然气化不经济。,（一）强制气化的特点,1．气化后的气体组分始终与原料液化石油气的组分相同；2．通常在不大的气化装置中可气化大量气体，不同于自然气化受条件限制；3．如仍然保持气化时的压力进行输送，则可能出现再液化问题。所以应尽快降到适当压力，或加热提高温度。处于过热后再输送。,强制气化系统再液化的条件,,环境温度25℃，组分50丙烷，50丁烷，其饱和蒸气压0.6Mpa，气化;如果在0.6Mpa下不再液化，其最低温度约40℃，因此加热温度不宜低于40℃，否则剩液中丁烷越来越多。若在此气化温度压力下（40℃、0.6Mpa）输出，环境温度25℃，发生液化。如果要在环境温度25℃时不再液化，其最高压力约为0.3Mpa，以防止出现再液化。,（二）强制气化的工艺流程,液化石油气的强制气化属于等压气化，即进入汽化器的液体压力等于导出气体的压力。,按进入汽化器的方式分类,,,,,等压进液强制气化,加压进液强制气化,减压进液强制气化,1、等压进液强制气化,储罐1中的液化石油气借本身的压力通过液相管道，经过滤器8、浮球式极限液位调节器2至气化升压器3中。浮子式极限液位调节器控制汽化器内的最高液位。气化量自动调节在载热体的流量、温度稳定的情况下，气化升压器内液位高度取决于液化石油气的用量。,,2.加压强制气化,,,3．减压强制气化,,第二节LPG的气化站,一、气化站站址选择,为了保证用户的供气压力稳定，站址宜靠近负荷区。气化站、混气站属于甲类火灾危险场所，站内储罐与明火、散发火花地点和建筑物、构筑物的防火间距应不小于相关规范的规定。,二、气化站平面布置,包括储罐、气化间、调压间、值班室等建筑物、构筑物。,站区四周应设置高度不低于2m的非燃烧体实体围墙，储罐应与气化间及其他建筑物用防火墙隔开。,自然气化管道供应适用于用气量不大的系统（几百户），这种系统投资少、运行费用低。一般采用50kg的钢瓶，布置成两组，一组为使用侧，一组为待用侧。钢瓶起到储气和自然气化的作用。根据高峰负荷及自然气化的能力确定钢瓶的数量。,1．自然气化的管道供应,根据供气规模的大小、输气距离的远近、环境温度的高低确定液化石油气管道供应的气化站是自然气化或强制气化、低压输送或中压输送。,三、气化站内的工艺,,当输气距离较短、管道阻力较小时，气化站通常采用高低压调压器，管道采用低压供气。,当输气距离较长（超过200m时），气化站可设置高中压调压器或自动切换调压器，中压供气，在用户处二次调压。,液化石油气强制气化管道供应方式的特点是供气量与供应半径较大。强制气化站可以采用50kg钢瓶的瓶组，也可以采用较大容积的金属储罐。在强制气化系统中，钢瓶瓶组或储罐只起储存作用，和换热面积没有关系。液态液化石油气在专门的气化器中进行气化。强制气化的供气系统根据输送距离的远近可以选择中压供气或低压供气两种方式。与自然气化管道供应方式一样，当采用中压供气时，在用户处需要二次调压。,2．强制气化的管道供应,汽车槽车,气化器或电热,LPG泵,LPG储罐,调压器,热水锅炉,热水循环泵,城市管网,液化气,强制气化工艺流程框图,,,,,,,,,,,,,计量,,,采用50kg钢瓶，可以采用气液两相引出的钢瓶。高峰时，依靠强制气化供气；低峰或停电时依靠自然气化供气，即可以节省电能，又提高了供气的可靠性。,第三节液化石油气混气站,液化石油气混空气作为中小城镇的气源，与人工燃气相比，具有投资少、运行成本低、建设周期短、供气规模弹性大的优点；与液化石油气自然气化和强制气化管道供应相比，由于混合气的露点比液化石油气低，即使在寒冷地区也可以保证常年供气。同时，这种系统还适宜作为城镇天然气到来之前的过渡气源，在天然气到来之后，混气站仍可作为调峰或备用气源留用。,一、液化石油气混空气的原因,二、混气工艺要求,1、互换性2、混气比液化石油气的体积分数必须高于其爆炸上限的1.5倍。3、温度采用管道供应气态液化石油气，或液化石油气与其他气体混合时，其管道外壁温度应比管道内气体露点温度高5℃以上。,汽车槽车,气化器,LPG泵,LPG储罐,调压器,热水锅炉,热水循环泵,混合器,加压,储气罐,城市管网,液化气,混气工艺流程框图,,,,,,,,,,,,,,,,空气,计量,,三、混气工艺流程,目前国内常用的混合器有文丘里引射式混合器助推式混合器高压比例式混合器,四、混气站的平面布置,由储罐区（包括液化石油气储罐和混合气储气罐）、气化混气间及辅助用房组成,液化石油气与空气可混合成中压或高压混合气，直接输人城市管网，而且随着用气负荷的波动自动按比例调节，因此可不设置混合气储罐。,