第32卷第8期煤氣與熱力Vol 32 No 82012年8月gas heatAug.2012不同氣化方式的氣化器工藝流程及選型探討王忙忙,王震,陳紹新(天津華邁燃?xì)庋b備股份有限公司,天津300384)摘要:介紹了5種氣化器(蒸汽加熱式氣化器、熱水式氣化器、電加熱式氣化器、空溫式氣化器、直燃式氣化器)的工藝流程及特點(diǎn)。結(jié)合工程實(shí)例,探討了氣化器的選型。關(guān)鍵詞:氣化器;蒸汽加熱式氣化器;熱水式氣化器;電加熱式氣化器;空溫式氣化器;直燃式氣化器中圖分類(lèi)號(hào):TU996文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):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概述種氣化器可用于LPG、LNG等的氣化。換熱設(shè)備是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的設(shè)2幾種氣化器的工藝流程及特點(diǎn)備,廣泛應(yīng)用于化工、冶金、電力、食品等行業(yè),其換①蒸汽加熱式氣化器熱狀況的好壞,直接影響著整個(gè)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行及蒸汽加熱式氣化器的工藝流程見(jiàn)圖13。飽和綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo),對(duì)生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)期運(yùn)行起著蒸汽自下而上不斷送入蒸汽不銹鋼同軸列管,蒸汽重要的作用。在化工裝置中,換熱設(shè)備數(shù)量占設(shè)備不銹鋼同軸列管與液化氣之間有蒸汽冷凝腔,蒸汽總數(shù)量的40%左右,成本占總成本的35%在冷凝腔內(nèi)凝結(jié)成水。蒸汽對(duì)陸續(xù)凝結(jié)在冷凝腔內(nèi)46%口。氣化器作為換熱設(shè)備的一種,與普通換熱的水(即冷凝水)進(jìn)行加熱,冷凝水以相對(duì)溫和的方器的不同之處是它的工作過(guò)程包含工作介質(zhì)產(chǎn)生相式加熱氣化器內(nèi)的液化氣,并使其過(guò)熱。氣化氣經(jīng)變的過(guò)程液態(tài)介質(zhì)的氣化需要3個(gè)過(guò)程:預(yù)熱一蒸過(guò)氣化器內(nèi)的不銹鋼濾網(wǎng)除去重組分,輸入管網(wǎng)發(fā)一過(guò)熱,因此氣化器的設(shè)計(jì)與普通無(wú)相變換熱器在工作過(guò)程中,氣化器內(nèi)通常存有一定液位的液態(tài)相比更具有挑戰(zhàn)性2。另外,氣化器的氣化方式也介質(zhì),當(dāng)用氣量上升或下降時(shí),液位也會(huì)隨著上升或不盡相同。本文結(jié)合天津華邁燃?xì)庋b備股份有限公下降,以尋求合理的換熱面積來(lái)適應(yīng)氣化量的變化。司多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)不同氣化方式的氣化器液化氣入口的電磁閥控制液化氣回路的通斷,蒸汽的工藝流程特點(diǎn)及選型進(jìn)行探討。本文中除空溫入口的溫控中國(guó)煤化工簍信號(hào)控制蒸汽式氣化器、直燃式氣化器一般用于LPG外,其他幾的進(jìn)入量CNMHGwww.watergasheat.com王忙忙,等:不同氣化方式的氣化器工藝流程及選型探討第32卷第8期安全閥囗氣化氣鉑熱電阻壓力表氣化器Q不銹鋼濾液位開(kāi)關(guān)電控盤(pán)液位計(jì)電磁閥腔液化氣過(guò)濾器凝結(jié)水出口線排污口冷凝腔溫度計(jì)疏水器知蒸汽排水口西蒸汽腔蒸汽溫控閥圖1蒸汽加熱式氣化器的工藝流程蒸汽加熱式氣化器平均溫差大、換熱效率高、工作時(shí)間長(zhǎng)、不受環(huán)境溫度影響、無(wú)需電能集中智能安全閥囗控制、使用安全方便,不銹鋼同軸列管套管換熱結(jié)構(gòu)鉑熱電阻保證在相對(duì)溫和的條件下氣化,可避免結(jié)焦。蒸汽加熱式氣化器廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合,一般是作為空氣化器壓力溫式氣化器的備用設(shè)備,即天氣較冷、空溫式氣化器電控盤(pán)Q銹鋼濾網(wǎng)孩位開(kāi)關(guān)的氣化量達(dá)不到使用要求時(shí),將會(huì)啟動(dòng)蒸汽加熱式氣化器。②熱水式氣化器液位計(jì)一熱水式氣化器的工藝流程見(jiàn)圖2。與蒸汽加熱式氣化器不同,熱水式氣化器采用循環(huán)熱水作為加熱介質(zhì),熱水通常由外界熱水爐、循環(huán)泵及高位水箱液化氣電磁閥組成的熱水供給系統(tǒng)提供,并由自控儀表控制在用過(guò)濾器西排污口戶(hù)設(shè)定的工作范圍內(nèi)。另外,氣化器還具有壓力保溫度計(jì)護(hù)措施,當(dāng)氣化器內(nèi)壓力超過(guò)安全閥的設(shè)定壓力時(shí),安全閥自動(dòng)起跳。滅熱水熱水式氣化器具有較大的換熱面積,能更好地排水口適應(yīng)國(guó)產(chǎn)液化氣,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制及人機(jī)對(duì)話功能,世流程便于站房管理。但熱水式氣化器需要配置熱水供給中國(guó)煤化工圖3。液化氣從系統(tǒng)及控制系統(tǒng),向工程配置提出了更高要求。電加熱CNMHG吸收溫水熱量③電加熱式氣化器浸沒(méi)在溫第32卷第8期煤氣與熱力www.watergasheat.com后氣化并過(guò)熱,經(jīng)過(guò)設(shè)備本身的氣液分離器脫去重電加熱式氣化器具有傳熱效率高、體積小、倒吸組分后輸入管網(wǎng)。溫水的熱量由電加熱器提供,水式排污徹底、智能一體化控制等優(yōu)點(diǎn)。受供電能力溫由電控盤(pán)上的儀表自動(dòng)控制在工作范圍內(nèi),通常的影響,電加熱式氣化器的氣化能力也受到限制為(60±25)℃。當(dāng)水溫低于最低溫度(55℃)時(shí),一般都是北方使用電加熱式氣化器,當(dāng)然南方也有,電控盤(pán)會(huì)自動(dòng)報(bào)警;當(dāng)水溫高于最高溫度(70℃)但是大部分用于調(diào)峰,而非日常使用。時(shí),電控盤(pán)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并切斷電加熱器電源。當(dāng)水④空溫式氣化器位低于設(shè)定的最低下限時(shí),電控盤(pán)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并切空溫式氣化器的工藝流程見(jiàn)圖4。空溫式氣化斷設(shè)備電源。氣化器設(shè)置超壓保護(hù)和防過(guò)液保護(hù)。器由調(diào)壓箱、換熱器和液位顯示及保護(hù)系統(tǒng)(液位計(jì)和防過(guò)液裝置)3部分組成4。調(diào)壓箱內(nèi)串聯(lián)安全閥囗調(diào)壓器A和調(diào)壓器B,先設(shè)定調(diào)壓器B的出口壓力鉑熱電阻(p)略高于調(diào)壓器A的出口壓力(PA),PA為實(shí)際液化氣氣化氣工作壓力。在正常情況下,因?yàn)镻B>PA,根據(jù)調(diào)壓器工作原理,調(diào)壓器A進(jìn)行正常調(diào)壓時(shí),調(diào)壓器B水位開(kāi)關(guān)不起調(diào)壓作用。當(dāng)調(diào)壓器A出現(xiàn)故障時(shí),PA會(huì)突然上升,當(dāng)pA>p時(shí)調(diào)壓器B開(kāi)始工作,確保進(jìn)入換熱器的壓力不超過(guò)PB,設(shè)備仍可穩(wěn)定供氣。氣化器換熱器主要由高效換熱的低溫鋁合金縱向翅片電控盤(pán)管組成,每個(gè)翅片管又分為蒸發(fā)段和過(guò)熱段兩部分。蒸發(fā)段提供足夠的換熱面積將液態(tài)介質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)介質(zhì);過(guò)熱段進(jìn)一步加熱氣體,提高出口氣體溫度,溫度計(jì)⑦加熱器從而達(dá)到穩(wěn)定輸配的效果。由于液化氣氣化時(shí)吸收的熱量由環(huán)境提供,所以氣化器應(yīng)安裝在空氣通暢排水口的地方,且橇體應(yīng)安裝在高出地面200mm以上的基礎(chǔ)上。還可根據(jù)用戶(hù)的要求增設(shè)強(qiáng)制換風(fēng)和強(qiáng)制圖3電加熱式氣化器的工藝流程熱風(fēng)裝置。復(fù)位球閥安全閥氣化氣液位開(kāi)關(guān)壓力表防位工作調(diào)監(jiān)控調(diào)壓器A壓器B工作調(diào)監(jiān)控調(diào)壓器A壓器B中國(guó)煤化工液化氣YHCNMHG換熱器圖4空溫式氣化器的工藝流程www.watergasheat.com王忙忙,等:不同氣化方式的氣化器工藝流程及選型探討第32卷第8期液位顯示及保護(hù)系統(tǒng)由磁翻板液位計(jì)、防過(guò)液所需要的熱量,通過(guò)內(nèi)部的熱交換使用明火來(lái)氣化裝置和液位開(kāi)關(guān)3部分組成。磁翻板液位計(jì)可以直液化氣,可應(yīng)用于畜禽飼養(yǎng)、谷物干燥、建筑供暖、工觀顯示氣化器內(nèi)液位的升降,當(dāng)液位到達(dá)特定點(diǎn)時(shí),業(yè)制造、餐館酒店和水電短缺的環(huán)境,尤其在修路液位開(kāi)關(guān)會(huì)將超液位信號(hào)傳給遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng),會(huì)發(fā)架橋、石油開(kāi)采等偏遠(yuǎn)、惡劣的環(huán)境中,直燃式氣化出聲光報(bào)警提示操作人員;而當(dāng)液位繼續(xù)上升超過(guò)器的優(yōu)勢(shì)更明顯。直燃式氣化器分為兩種,一種不此特定點(diǎn)時(shí),防過(guò)液裝置內(nèi)浮子閥動(dòng)作,立即切斷氣需要中間介質(zhì),另一種需要中間介質(zhì)(水或水溶體的出口以避免過(guò)液現(xiàn)象的發(fā)生,確保設(shè)備安全可液),即直燃水浴式氣化器。直燃式氣化器在燃?xì)饪窟\(yùn)行。為安全起見(jiàn),浮子閥切斷后需人工復(fù)位。行業(yè)主要用于氣化液化石油氣(LPG),它實(shí)際上也空溫式氣化器采用串聯(lián)調(diào)壓器,提供輸出壓力是強(qiáng)制氣化器的一種。目前,直燃式氣化器產(chǎn)品還的雙重保護(hù),并防止輸送過(guò)程中的“再液化”現(xiàn)象。完全依靠進(jìn)口。針對(duì)國(guó)內(nèi)的液化氣特點(diǎn),將蒸發(fā)段及過(guò)熱段合為直燃水浴式氣化餛的工藝流程見(jiàn)圖5。燃燒器體并增大換熱面積,從而更加適用于國(guó)產(chǎn)液化氣。在氣化器內(nèi)燃燒,加熱氣化器內(nèi)的水(或水溶液)并有條件的地方可室外露天安裝,大幅度減少土建、供將煙氣從煙囪排出,水(或水溶液)再對(duì)LPG進(jìn)行加熱、供電及消防工程的造價(jià)6。熱,燃燒器的氣源為氣化后的LPG,這樣可以降低氣⑤直燃式氣化器化器的配套成本。直燃式氣化器通過(guò)直接燃燒燃料來(lái)獲取氣化時(shí)氣化器煙電控盤(pán)壓力開(kāi)關(guān)氣化氣鉑熱電阻防過(guò)液裝置液化氣電磁閥電磁閥圖5直燃水浴式氣化器的工藝流程3選型建議本要低。在氣化器選擇及設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮下列條件以某LPG組成(見(jiàn)表1)為例,對(duì)直燃式氣化器①場(chǎng)地、配置(鍋爐、供電、循環(huán)水)、環(huán)境條以外的4種常用氣化器性能進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)表2)。在件。設(shè)計(jì)和選型時(shí),結(jié)合需考慮條件及表2中的內(nèi)容,設(shè)處理能力熱效率、壽命要求控制要求。計(jì)者或用戶(hù)可以比較方便地選擇氣化器。③運(yùn)行要連續(xù)可靠、負(fù)荷調(diào)節(jié)方便、操作簡(jiǎn)表1LPG組成匚組分改YH中國(guó)煤化工cHnc以上④采購(gòu)成本運(yùn)行成本和維修成本的綜合成摩爾分?jǐn)?shù)CNMH026.23.8第32卷第8期煤氣與熱力www.watergasheat.com表24種常用氣化器的性能比較水式氣化器項(xiàng)目蒸汽加熱式熱水式電加熱式空溫式環(huán)境溫度-10℃以參考文獻(xiàn)[1 XIONG Jingcheng, YANG Zhongguo. Chaos caused by a50~1000,氣化能力50-50100topologically mixing map, indynamical systems and rela30-100025~200kg·h-)10000ed topics[ M]. Singapore: World Scientific Press, 1992配置要求|蒸汽鍋爐|熱水鍋爐及電顫[2]竺景芳,段常貴.太陽(yáng)能在LPG氣化器的應(yīng)用[J].煤氣與熱力,2005,25(10):13-15制造周期14~2114~2121[3]馬文香,劉新哲,李傳龍.液化石油氣蒸汽式氣化器工維護(hù)要求一般一般一般較低藝流程及控制方式[J].煤氣與熱力,2010,30(4BO1-B04以滄州吳大精工公司選取400kg/h的LPG氣[4]王福強(qiáng),陳敬民.空溫式氣化器在LPG氣化站的應(yīng)用化器為例。首先看氣化能力,空溫式氣化器顯然不[J].煤氣與熱力,2008,28(7):B4-BO6滿(mǎn)足要求,因此在蒸汽加熱式、熱水式和電加熱式3[5]高華偉,段常費(fèi),解東來(lái)LNG空溫式氣化器氣化過(guò)程種氣化器中選擇。通過(guò)計(jì)算,對(duì)于處理能力400kg的數(shù)值分析[冂].煤氣與熱力,2008,28(2):B19h的電加熱式氣化器需要配置兩個(gè)30kW的電加熱器和380V/120A交流電源;熱水式需要配置額定功6]裘棟ING項(xiàng)目氣化器的選型[J.化工設(shè)計(jì),201,21(4):19-22率為70kW以上的熱水鍋爐;蒸汽加熱式需要配置額定功率為η0kW以上的蒸汽鍋爐。鑒于現(xiàn)場(chǎng)有作者簡(jiǎn)介:王忙忙(1982-),女,山東禹城人,工程師,碩額定功率為120kW的熱水鍋爐閑置,考慮到成本士,從事燃?xì)庠O(shè)備開(kāi)發(fā)研究工作。因素和滄州吳大精工公司達(dá)成共識(shí),最終采用了熱收稿日期:2012-05-18;修回日期:202-06-18信息我國(guó)將重點(diǎn)扶持煤制天然氣技術(shù)應(yīng)用由煤炭科學(xué)研究院主編的《煤化工“十二五”科技規(guī)劃》已編制完成,即將發(fā)布。根據(jù)《規(guī)劃》,十二五期間,國(guó)家將重點(diǎn)扶持煤制天然氣技術(shù)應(yīng)用,并擴(kuò)大此方面的試點(diǎn)范圍。煤制天然氣的能源轉(zhuǎn)換率及能源替代效果比其他煤化工技術(shù)均呈明顯優(yōu)勢(shì),產(chǎn)業(yè)進(jìn)程越來(lái)越受到重視。據(jù)預(yù)測(cè),十二五期間,煤制天然氣項(xiàng)目將有望帶動(dòng)1000×10°元的設(shè)備市場(chǎng)需求。煤制天然氣是指煤經(jīng)過(guò)氣化產(chǎn)生合成氣,再經(jīng)過(guò)甲烷化處理,生產(chǎn)代用天然氣(SNG)。煤制天然氣的能源轉(zhuǎn)化效率可高達(dá)50%,技術(shù)已基本成熟,是生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品的有效途徑。而煤制油方面,采用F-T(費(fèi)托合成)技術(shù),煤間接液化的轉(zhuǎn)化率為32%,直接液化率為38%,均低于煤制天然氣轉(zhuǎn)化效率。目前國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)的缺口正逐年加大,對(duì)外依存度近年呈快速上升趨勢(shì)。據(jù)預(yù)測(cè),到2020年,國(guó)內(nèi)天然氣缺口將達(dá)1000×10m3。2011年,我國(guó)天然氣對(duì)外依存度達(dá)24%,與2010年12.8%相比,呈成倍增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從客觀上加大了對(duì)非常規(guī)天然氣及替代天然氣的需求,除加大頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)力度外,煤制天然氣技術(shù)應(yīng)用在國(guó)家十二五戰(zhàn)略中也將得到重點(diǎn)扶持。本刊通訊員供稿)中國(guó)煤化工CNMHG