气化器应用

关于气化过程:

当你的设备在燃烧可燃气体的时候,你的LPG钢瓶或储罐内却充斥着液态的丙烷。 该如何处理这种困局?

概述

LP类燃气(丙烷、丁烷、LPG)的储运方式均为高压下的液态形式。 被燃烧设备(BBQ、锅炉)为了让您的设备可以使用存储于压力容器(钢瓶、储罐)中的丙烷进行燃烧,这其中必然经过一个从液态到气态的物理状态转化过程——气化 储罐中燃气的自然气化过程通常是基于以下两个因素:1)环境温度;2)储罐容积和液面水平(罐内液面位置) 每一台燃烧丙烷的设备都有各自关于正常燃烧时对丙烷气体需求量的要求。

气化过程需要能量(热量)

丙烷就像水一样,属于化合物,有着本身独特的化学性质。 在标准大气压力下,我们很熟悉的物质——水在华氏212度(摄氏100度)沸腾的状态就是通常所说的一种物质状态转化的临界状态。 从另一方面来讲丙烷也具有像水一样沸腾的属性,只是其自身独特的化学性质使得丙烷的沸点在零下44华氏度(零下42摄氏度)。 然而,随着储罐被放置在一个温度至少为华氏零下44度的位置(以海平面高度为准)储罐中的丙烷则正发生着状态转换的过程,储罐中的压力是巨大的,并至少会释放出一定比例的蒸气压。

现在用一个稍显复杂的比方来看,丙烷的变化就好像水一样,也是一种能量转移的过程。 你不可能在没有一个外界热源的情况下去让水沸腾,也就是说加热炉需要一个燃烧器才能工作。 进一步来讲,能量提供的越多(温度更高的燃烧器),水的沸腾过程就会越快,同时以水汽形式进入空气的速度也就越快。 丙烷也有着类似的状态转化过程,一个温度更高的环境温度(高于华氏零下44度)作用是加速了气化过程的速率,加大了压力,也就意味着可以让你从钢瓶的顶部取用更多的气态丙烷。 基于上述讨论,非常明显的可以看到环境温度对于消耗丙烷进行燃烧的设备的运转有着很直接的作用。 如果你的设备需要多于环境温度自然气化可以提供的蒸气压,这个情况会导致设备关闭(或单纯的产生降低所提供热值的情况)

碳氢化合物的性质
饱和曲线

储罐容积和填充量——储罐内液位

既然我们已经大略的谈过了温度(能量)对于气化过程的直接影响,现在我们把话题转到储罐容积和填充量进行讨论。 让我们继续关于水的类比。 现在假设你有两壶开水,一个是两夸脱,另一个是2加仑。 当总热量保持不变时,两加仑的水壶将会释放出比两夸脱水壶更多的水汽 丙烷有着同样的情况。越大越满的储罐(更多的液体表面积),则有着越多的热量转换面积,也就意味着更多的气体被释放出来。

这两个影响因素:热量和热交换面积(储罐容积和填充量),直接影响了你储罐中的丙烷自然气化率。 从上述情况不难看出如果你在运行你的燃烧设备的时候完全是在依靠自然气化的成果来作为设备运转保证的话,您就是完全单纯在依赖于这两个变量来展开工作。

储罐中的LPG气化率

一些告警信息

如果你曾在丙烷储罐或钢瓶上看到了一层霜,那么也就意味着你看到了第一手的自然气化局限性的资料。 看到储罐上的霜也就意味着传递给液态丙烷的热量比实际液态转化为气态所需正常能量要小,也就同时造成了压力的衰减,产生了制冷的效果。 通过在储罐表面结霜的影响,这种制冷现象会持续影响气化效率 基于上述讨论,非常明显的可以看到环境温度对于消耗丙烷进行燃烧的设备的运转有着很直接的作用。

如果你注意到你设备的运转过程中并没有能提供足够的热量,这时候你就要同时怀疑如此简单的自然气化方式是不是可以提供给你设备所需要的足够的燃气量。

增加气化量

自然气化过程是基于我们前边已讨论过的两个变量的函数——环境温度和储罐液面水平。现在的问题则转化为:如何增加自然气化的气化率 不幸的是你并不能控制外界环境温度,所以还剩下什么工作你可以去做的呢? 液面水平 简单来看,要提高你的液面水平你可以要么1)增加储罐容积(或增加更多的储罐)或者2)确保你的储罐总是装满的。不幸的是,这两个方案都会同时带来更多的问题。

  • 零压力下接近饱和点的温度,没有附带的相当数量的液面水平提供帮助。 一个气化器就可以帮大忙 。
  • 与大型气化器的能力相比,储罐的花费更高。
  • 更频繁的向储罐添加液态物质保持液位水平也就意味着更多的成本。
  • 因增加储罐而产生的额外占用场地费用。
  • 当地的法规可能会对于一定面积可以允许的储罐容积进行限制。

从本质上来讲,自然气化的方式通常都是用在室内或者轻工业项目上,对于商业和工业用户来说不宜采用此种方式的。 大型的LPG燃烧设备对于燃气的需求通常都是大大超过自然气化可以提供的用量。

另一种解决方案

另一种区别于自然气化的解决方案就是使用气化器进行的人工加热气化方式。

气化器是什么?

  • 气化器就是一个不增加系统压力的加热器。
  • LPG进入气化器的时候是液体形式,而输出的时候则是气态形式。
  • 在应用LPG和丙烷的系统中,气化器作为系统内置的器件运转,并且适用于绝大多数的行业应用
  • 气化器并不产生额外的压力,但是却可以达到防止结霜和压力骤降的不良状况产生。

基于上述信息,使用气化器的解决方案会给行业应用带来一系列的关键性益处。

  • 丙烷供应商将得益于减少供应次数和每次高额的供应量。
  • 使用气化器可以消除危害管道安全的气体重凝结现象。
  • 消除储罐的霜冻现象,从而确保不会停产或误工。
  • 使用气化器将能保证储罐或钢瓶中100%的LPG利用率。
  • 消除重质馏分在储罐累积现象。
  • 满足可持续供气需求,即使温度降低到摄氏零下40度。
  • 消除气化丙烷/丁烷混合物时的分馏现象。
  • 在不增加储罐数量的前提下极大的增加系统供气能力。

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1, 文中仅提及丙烷的时候仅指丙烷单质,需要说明的是根据供应商地区不同LPG通常是含有丙烷和丁烷的混合物。 丁烷具有其自身特殊的化学性质,在同一压力水平下需要更高的温度来维持(相对于丙烷的华氏零下44度的沸点,丁烷的沸点约为华氏17度),当与丙烷进行混合的时候,丁烷的存在可以减弱容器中的压力和自然气化的比例。

a管道尺寸图-液态
a管道尺寸图-气态

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