Сравнение газовых испарителей пропан-бутана, как выбрать гарантированно рабочий вариант

Одним из главных элементов системы автономного газоснабжения пропан-бутаном для предприятия является испаритель пропан-бутана (LPG). Именно от его надежности и безопасности зависит бесперебойный процесс производства и безопасность эксплуатации. Технологический принцип работы данного оборудования заключается в нагревании жидкой фракции газа пропан-бутана, в результате чего происходит испарение жидкой фазы в газообразную, с последующей транспортировкой по газопроводам к потребителю.

 

 

На рынке распространены 2 наиболее популярных вида испарителей:

1. Электрические (косвенный нагрев газа, в качестве элементов нагрева используются электрические тэны, передающие тепло через жидкость (теплоноситель), для подключения необходима большая электрическая мощность).
2. Испарители с газовой горелкой (могут быть как с прямым, так и косвенным типом нагрева газа, для работы газовых горелок используется пропан-бутан). Значительное преимущество данных испарителей в отсутствии потребности в электроэнергии или в ее незначительном количестве для работы пульта управления. То есть такие испарители могут работать полностью автономно.

 

Конструктивные особенности испарителей с газовой горелкой мы разберем подробнее.

Рассматривая особенности использования испарителей LPG в Украине, важно обратить внимание на климатическое исполнение и конструктивные особенности оборудования, которое должно быть приспособлено в первую очередь под условия украинского рынка, на котором используется тяжелый газ с содержанием бутана в смеси от 50 и до 80%.

Испарители для пропан-бутана импортируются в Украину, в частности, подавляющее количество представленных в Украине испарителей для пропан-бутана корейского производства компании KGE, на рынке также можно встретить испарители европейских и американских производителей.

В Европе и странах Америки для генерации тепла используют газ пропан-бутан (LPG) с повышенным уровнем пропана (C3H8) до 90%, в отличие от рынка Украины, где, как уже отмечалось выше, используют смеси с повышенным содержанием бутана (C4H10). Именно использование газа с высоким содержанием бутана, один из факторов, негативно влияющих на работу испарителей, и требует их специальной модификации.

На что направить внимание при выборе газовых испарителей LPG?

При работе с пропан-бутаном наличие в оборудовании открытого огня и прямого нагрева газа пропан-бутана приводит к пожару на объекте.

а примере испарителей американского производства раскроем ряд конструктивных проблем и опасности испарителя с открытой газовой горелкой и прямым нагреванием.

1. Наличие открытого пламени.

Испарители такого типа (прямой нагрев) нагревают пропан-бутан в специальной металлической емкости, благодаря использованию открытых газовых горелок с открытым притоком воздуха (Изображение №1). Из-за использования открытых газовых горелок зона использования возле такого испарителя сразу становится потенциально пожаро- и взрывоопасной.

 

В результате прямого нагрева металлической емкости, в которую подается жидкий газ, происходит его испарение до газообразного состояния, однако при этом температура испаренного до газообразного состояния пропан-бутана не контролируется и может быть больше 60 градусов Цельсия. Из-за высокой температуры газообразного пропан-бутана деформируются прокладки фланцевых соединений газопровода и уплотняющие втулки запорной арматуры, которая установлена на газопроводе непосредственно возле испарителя, что приводит к утечке газа. Из-за этого происходит значительный выброс газообразного пропан-бутана в воздух в зоне работы открытой газовой горелки в нижней части испарителя, происходит воспламенение газа и пожар с разрушением газового оборудования. Пример такого пожара, который произошел на одном из элеваторов во время эксплуатации испарителей с открытой газовой горелкой, на изображении №2.

 

Полностью безопасным вариантом является испаритель пропан-бутана с косвенным нагревом и газовой горелкой закрытого типа, Изображение №3. Такая конструкция дает существенные преимущества в безопасности использования оборудования, а также уменьшает теплопотери и энергопотребление устройства. Горелка расположена в закрытой камере сгорания и дополнительно защищена шкафной конструкцией, что обеспечивает защищенность самой горелки от внешних условий и позволяет использовать ее в запыленных зонах.

 

2. Защита рабочей зоны горелки.

Слабым местом испарителей прямого нагрева с открытой горелкой является незащищенность от запыленных зон. Большинство промышленных предприятий имеет значительную запыленность территории, как следствие технологического производства или переработки. Поэтому использование таких испарителей, например на элеваторах, и других предприятиях, связанных с переработкой зерна и семян, на металлургических предприятиях, на асфальтобетонных предприятиях и т.д. приводит к быстрому засорению горелки и остановке испарителя. Иногда на таких предприятиях обслуживание испарителя приходится проводить не менее одного раза в сутки. Государственные строительные нормы газоснабжения не позволяют устанавливать испарители в помещениях, такие испарители должны быть установлены на открытой площадке, удаленные на 8 метров от помещений. А установка навесов или забора не помогает защитить испаритель от запыления.

 

Значительным преимуществом испарителей с косвенным нагревом и газовой горелкой является закрытая камера сгорания и закрытое технологическое помещение, где установлена горелка, Изображение №4. На примере испарителей KBV – производства KGE (на фото выше) такие конструктивные решения позволяют безопасно и надежно работать в сложных условиях, где в результате технологических процессов происходит значительная запыленность воздуха.

3. Предохранительный клапан потока на входе жидкой фазы газа в испаритель.

Важной конструктивной проблемой испарителей прямого нагрева и других является установка запорного предохранительного клапана на входе жидкой фазы пропан-бутана в испаритель, Изображение №4.

Данный клапан выполняет защитную функцию и предотвращает превышение уровня жидкой фазы пропан бутана внутри испарителя. Именно его отказ при использовании тяжелых смесей пропан бутана, где фракция бутана в смеси превышает 50%, приводит к перенаполнению камеры испарения жидкой фазой пропан бутана, с последующим ее неконтролируемым попаданием в газопроводы и оборудование заказчика (горелки).

Это приводит к остановке системы и разрушению газорегулирующей арматуры горелок потребляющего газ технологического оборудования, а также разрушаются регуляторы давления, КИП, другие технологические узлы системы газоснабжения, это приводит к дорогостоящему ремонту или замене. Неоднократно на предприятиях, вследствие перенаполнения испарителя с прямым нагревом жидкой фракцией пропан бутана, происходили пожары.

Из-за установки запорного клапана на входе жидкой фазы пропан бутана (Изображение №5), под седло клапана при эксплуатации попадают механические остатки из металлического газопровода, ржавчина, окалина, другой технологический мусор. В результате чего закрытие клапана в нужный момент становится невозможным и происходит перенаполнение испарителя.

 

Правильное расположение запорного клапана показано на примере испарителей производства KGE на рисунке ниже (Изображение №6).

 

Размещение запорного клапана на выходе паровой фазы пропан бутана из испарителя гарантирует его 100% срабатывания, а именно, защищает от попадания жидкой фазы пропан бутана в газопроводы и на газопотребляющее оборудование. В данной конструкции в технологическое пространство клапана не может попасть мусор.