Резервное топливо – сжиженный углеводородный газ

 

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего  профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский

политехнический университет»

Строительный  факультет 

Кафедра ТВ и ВВ

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

на тему: Резервное топливо – сжиженный

углеводородный  газ

 

 

 

 

 

Выполнили: студенты группы ТВ-09-1,2

Шалаев Вячеслав

Шилоносов Дмитрий

Степанов Дмитрий

Проверил: доцент, кандидат технических наук

Гришкова Алла Викторовна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь, 2013

Содержание

 

1.Введение

2. Автономное газоснабжение.

3. Конструктивные особенности испарителей сжиженных углеводородных газов

4. Резервуарные и баллонные установки с естественным и искусственным испарением

5. Приемущества СУГ

6. Заключение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

В современной  отечественной и зарубежной практике все большее применение находят  системы энергоснабжения потребителей с использованием сжиженного углеводородного  газа (СУГ). Применение последнего в  качестве энергоносителя для бытовых и хозяйственных нужд, технологических процессов и установок в полной мере отвечает социальным, экологическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Указанное обстоятельство в сочетании с высоким уровнем автономности и инженерного сервиса обусловливает широкие перспективы применения СУГ в качестве первичного энергоресурса для малых населенных пунктов  и сопутствующих им объектов агро-промышленного комплекса , удаленных от опорных пунктов энергоснабжения. Применительно к России с ее суровыми климатическими условиями, широким диапазоном изменения географических, энергоэкономических, социальных и других аспектов постановка задачи оптимального функционирования и развития сельских систем энергоснабжения на базе СУГ является особенно актуальной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Автономное  газоснабжение.

Автономное  газоснабжение – комплекс оборудования, грамотных технических и проектных  решений, обеспечивающих независимость  объекта газоснабжения от магистрали природного газа без ущерба удобству, надежности и безопасности системы теплоснабжения. Система автономного газоснабжения способна обеспечить уровень автоматизации работы газоиспользующего оборудования не ниже требований, предъявляемых к системам теплоснабжения с традиционным применением природного газа.

На сегодняшний день наиболее оптимальными системами автономного газоснабжения являются системы, в которых в качестве топлива применяются сжиженные углеводородные газы. Сжиженные углеводородные газы (пропан, бутан, их смеси) обладают высокой энергоемкостью, не требуя для хранения сложного и дорогого оборудования. При сравнительно небольшом повышении давления в герметично закрытом резервуаре СУГ переходит в жидкое состояние, в котором его легко перевозить и хранить. При небольшом повышении температуры СУГ интенсивно испаряется и переходит в паровую фазу, используемую в качестве топлива. Кроме обеспечения потребителя газом, указанные системы при необходимости позволяют обеспечить и энергонезависимость за счет применения газовых генераторов, а также могут служить в качестве источника резервного газоснабжения.

Энергонезависимость предприятия, возможность его автономной, бесперебойной работы в условиях постоянно растущего потребления  требует от собственников бизнеса  если не полного перехода на независимые  источники энергии, то как минимум их диверсификацию. Отличным источником резервного либо автономного энергоснабжения служит сжиженный углеводородный газ. Высокая теплотворная способность газа необходима для любого эффективного производства. Топливо сгорает без остатка. Присутствие вредных выбросов в продуктах сгорания минимально, а значит, вопрос экологии на вашем производстве будет решен. Сжиженный газ используют для отопления, нагрева воды, производства пара и холода, а также в различных технологических процессах. Газ является незаменимым продуктом для производства электроэнергии. Используя автономные системы газоснабжения для нужд предприятия, нет необходимости строить большие котельные, обширный склад для хранения запаса топлива, в работе кочегаров. Система автономного газоснабжения полностью автоматизирована и безопасна.

Классификация систем автономного газоснабжения:

- для частного  домовладения (коттеджа)

- для промышленного  объекта или населенного пункта

- газоснабжение  котельного оборудования в качестве  основного или резервного топлива

Сжиженные углеводородные газы для подачи в газораспределительные  сети или сразу непосредственно  в газовые приборы подвергаются регазификации. Под регазификацией

 

понимают обратный процесс перехода углеводородов  из жидкого состояния в газообразное путем испарения или кипения жидкой фазы и дальнейший перегрев полученных насыщенных паров. Для непрерывного протекания процесса регазификации необходим непрерывный приток теплоты к жидкой и паровой фазам. Отбор паров осуществляется через регулятор давления. Минимальное давление в испарителе обусловливается потерей давления в регуляторе и распределительном газопроводе с учетом номинального давления газовых приборов. Так, для пропана минимальное давление в испарителе при давлении за регулятором 2500 ÷ 3000 Па может быть в пределах 0,2 ÷ 1 МПа, что соответствует температуре жидкой фазы для пропана от -25 до 30 С. При этой температуре теплоносителем может быть любая жидкость или газ, имеющие более высокую температуру.

Различают естественную и искусственную регазификации сжиженных углеводородных газов. Естественное испарение сжиженных углеводородных газов происходит обычно в тех же резервуарах и баллонах, где хранится газ. В качестве теплоносителя могут быть использованы воздушная окружающая среда или грунт. Минимальная испаряющая способность резервуаров, расположенных на открытом воздухе, наблюдается в ночные часы или в наиболее холодные сутки года. Минимальная испаряющая способность за- глубленных резервуаров наблюдается в весенние месяцы. Минимальное количество испаряемого газа оценивают на основе многолетних замеров температуры воздуха или грунта. При естественном испарении вначале испаряются легкие, затем тяжелые компоненты смеси сжиженных углеводородов. Потребитель получает газ переменного состава и теплоты сгорания, а в резервуаре могут накапливаться тяжелые неиспаряющиеся остатки. В северных районах установки с естественным испарением монтируют в отапливаемых помещениях с одинаковой периодичной температурой, по- этому в этом случае испарение будет происходить более равномерно.При испарении или кипении сжиженных углеводородных газов в специальных теплообменниках путем подачи «горячего» теплоносителя количество испаряемого газа возрастает. Такой метод регазификации называется искусственным. В качестве теплоносителя широко используют водяной пар или горячую воду, а также продукты сгорания газа. Может быть использован также электрический метод подогрева. К регазификационным установкам сжиженного углеводородного газа с естественным испарением относятся: баллонные установки сжиженного газа, резервуарные установки с естественным испарением, регазификационные и резервуарные установки с искусственным испарением, установки для получения газовоздушных смесей, регазификационные установки большой производительности.

Естественная  регазификация

Производительность  установок с естественным испарением зависит от состава сжиженных  углеводородных газов, температуры  окружающей среды, параметров теплообмена, степени заполнения резервуаров  газом, числа и характера взаимного расположения резервуаров, а также от режи- ма отбора газа из резервуаров. При расчете газобаллонных установок не- обходимо учитывать также повышенную влажность воздуха, так как в за- висимости от запотевания резервуара изменяются параметры теплообмена. Это приводит к увеличению интенсивности испарения жидкой фазы, так как теплопередача жидкости значительно выше теплопередачи воздуха. Такое же явление наблюдается при смывании резервуаров или баллонов дождем. Зимой при обмерзании резервуара теплопередача ухудшается, так как слой инея является своего рода изоляцией, При обледенении резервуара тепловой приток увеличивается. Режимы работы подземных резервуаров имеют свою специфику, обусловленную процессами теплообмена между грунтом и резервуаром с учетом влияния температуры поверхности грунта. Тепловые потоки для резервуаров, находящихся на определенной глубине, изменяются в зависимости от времени года. При работе резервуаров на бытовое газоснабжение газ но- чью практически не отбирается, и теплота грунта идет на нагревание жид- кой фазы в резервуаре. Поэтому ночью наблюдается наиболее высокая температура жидкости в резервуаре. Днем и вечером расход газа превышает среднечасовой. Процесс испарения газа происходит большей частью за счет теплоты, которая аккумулируется системой. Разность в подводе теп- лоты к резервуару в период максимального и минимального отборов паров должна соответствовать количеству аккумулируемой теплоты. Таким об- разом, необходимое для испарения дополнительное количество газа компенсируется снижением внутренней энергии, накопленной в ночные часы.

Состав жидкой фазы влияет на давление насыщенных паров  смеси в резервуаре или, в конечном счете, на допустимое снижение давления при отборе первой фазы. При большом  снижении давления наблюдается сильное испарение жидкости, так как при понижении температуры жидкости увеличивается перепад температур, а следовательно, и тепловой поток. Минимальное абсолютное давление в резервуаре с учетом нормальной работы регуляторов, установленных на резервуарах, не может быть ниже 0,14 ÷ 0,15 МПа. При определении расчетной производительности подземного резервуара необходимо брать наихудшие температурные условия в грунте. Допустимое снижение уровня сжиженного углеводородного газа в резервуаре определяется минимальным тепловым потоком из грунта, остаточным составом жид- кой фазы и экономическими соображениями (например, закономерностями завоза сжиженных углеводородных газов). В среднем считается, что допустимая степень заполнения не меньше 30 %. Длительность непрерывной работы резервуаров зависит от вида потребителя газа.

Во время  перерывов в отборе паров жидкой фазы сам резервуар и окружающий грунт нагреваются. Следует отметить, что при хранении смеси сжиженных  углеводородных газов по мере отбора паров газа увеличивается содержание более тяжелых углеводородов. Упругость паров, остающихся в резервуаре, по мере отбора снижается: чем больше содержание более тяжелых углеводородов, тем ниже упругость насыщенных паров газа в резервуаре.В некоторых случаях может быть использован способ естественного испарения газа в подводящих трубопроводах и регуляторах. Сжиженный угле- водородный газ в жидком состоянии поступает в газоиспользующую систему под принудительным давлением, равным давлению в резервуаре, через регу- лятор давления. В регуляторе давление газа снижается, часть его испаряется. Другая часть газа испаряется после регулятора на участке трубопровода. Температура газа снижается и зависит от степени испарения. Испарение пре- кращается при установлении равновесия между давлением паров и давлением жидкости за регулятором, что может происходить при малых расходах газа. Состав паров испаряющихся газов тот же, что и в резервуаре.

Вариант комплектации системы автономного газоснабжения с естественной регазификацией

 

• Система предназначена для газификации частного дома, оборудованного газоиспользующим оборудованием суммарной тепловой мощностью, не превышающей 100 кВт;
• качество применяемого сжиженного газа стабильно высокое;

 

 

 

 

Искусственная  регазификация

Зависимость естественной регазификации от окружающей среды и от потребления газа, а также их недостаточная производительность вынуждает использовать способы искусственной регазификации сжиженных углеводородных газов. Преимущества установок с искусственной регазификацией состоят в большей производительности, не зависящей от внешних условий, в постоянстве состава испаряемого газа и в соответствии его с составом жидкой фазы, хранящейся в резервуаре, а также в независимости от степени заполнения хранилища и в возможности использования смесей газа с большим содержанием более легких углеводородов. Однако для установок искусственной регазификации, для которых необходима непрерывная подача от внешнего источника, отмечается сложность их обслуживания и необходимость установки систем автоматики. Кроме того, в этих установках наблюдается конденсация паров сжиженного углеводородного газа в газораспределительных сетях. Общим для установок искусственной регазификации является генерация пара в движущемся потоке. Конструктивно испарительные теплообменники бывают рекуперативного типа со змеевиковым нагревателем, вертикальные, кожухотрубные, трубчатые с вертикальным или горизонтальным кожухом, пленочные и форсуночные.

В некоторых  случаях целесообразно использовать в качестве топлива непосредственно  жидкую фазу, транспортируя ее до горелочных устройств по трубопроводам. В этом случае нет необходимости регазификации сжиженных углеводородных газов. В зависимости от конструкции горелок практически возможен любой расход газа независимо от теплоподвода с учетом любой неравномерности потребления, а также более равномерный расход всех компонентов газа из резервуара. Разработаны специальные конструкции горелок типа инжекционных, форсунок и др. Однако этот метод имеет огра- ниченное применение из-за возможного перегрева жидкости во время остановки или прекращения работы оборудования, вскипания газа в трубопроводе, перехода однофазного потока в двухфазный и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант комплектации системы автономного газоснабжения с искусственной регазификацией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-система предназначена для газификации частного дома, оборудованного газоиспользующим оборудованием суммарной тепловой мощностью, не превышающей 100 кВт.

 

Необходимость применения данной системы обусловлена  наличием следующих факторов:

- в системе автономного газоснабжения применен резервуар наземного исполнения;

- качество применяемого сжиженного газа в процессе эксплуатации системы не стабильно

Система автономного  газоснабжения промышленного объекта  либо коттеджного поселка

Область применения: газификация объектов суммарной тепловой мощностью газопотребляющего оборудования более 100 кВт.

Вариант комплектации системы автономного газоснабжения  промышленного объекта:

- резервуарный парк

- самовсасывающая установка

- испарительная установка

- смесительная установка

- насосно-счетная установка

- системы контроля и автоматизации

 

 

 

 

 

3.Конструктивные  особенности испарителей сжиженных  углеводородных газов

Конструктивно испарители сжиженных углеводородных газов делятся на испарители прямого  и непрямого подогрева. В первом случае жидкая фаза получает теплоту через стенки непосредственно от горячего теплоносителя. К этому типу относятся змеевиковые, трубчатые, пленочные, форсуночные, электрические и огневые испарители. Испарители непрямого подогрева используют теплоту от промежуточного теплоносителя между подогревателями и стенкой испарителя. В качестве теплоносителя используют в основном горячую воду или водяной пар.

Змеевиковый испаритель (рис. 12.1) представляет собой вертикаль- ный  цилиндрический резервуар диаметром 309 мм и высотой 780 мм, внутри которого находится змеевиковый теплообменник из труб размером 28×3 мм, что обеспечивает производительность 100 кг.