Котельные на жидком топливе
Котельные на сжиженном газе (СУГ)
В настоящий момент все большее распространение получают котельные на сжиженном углеводородном газе. Тому есть несколько причин:
• котельные на сжиженном газе СУГ (пропан-бутане) полностью автоматизированы и автономны
• возможность устанавливать котельные на СУГ в районах, где нет центрального газоснабжения
• сжиженный газ дешевле, чем дизельное топливо, мазут или древесное топливо
• полная экологическая безопасность (отсутствие образования вредных отработанных газов)
Сжиженный газ зачастую используется в качестве резервного топлива котельной на случай перебоев с поставками природного газа. В данном случае применение газа СУГ в качестве резервного топлива оправдано вдвойне: котлы, работающие на природном газе, могут работать и на сжиженном газе. Единственное различие - это в специальных форсунках котла для СУГ меньшего диаметра, предназначенные для работы на определенное давление газа. Поэтому перевод котельной с природного газа на сжиженный газ происходит практически незаметно для конечного потребителя. Также удобно строить временную котельную на сжиженном газе, планируя в последствие после газификации района и получения необходимых документов перевести ее на природный газ: при переводе котельной с сжиженного газа на природный газ требуется минимальное количество изменений в оборудовании и, что является одним из немаловажных факторов, нет необходимости устанавливать комбинированную горелку.
Особенности котельных на сжиженном газе
Состав котельной, работающей на сжиженном газе, несколько отличается от оборудования котельных на других видах топлива. Это обусловлено спецификой газа СУГ.
Для котельных на СУГ используется пропан-бутановая смесь. Температура испарения и плотность этих газов различна, отсюда и вытекает необходимость в дополнительном оборудовании.
Сжиженный газ сливается в топливохранилище СУГ и находится там в жидком состоянии, а в котел сжиженный газ должен поступать в паровой фазе. Процесс перехода из одной фазы в другую не всегда может происходить естественным путем, или его просто недостаточно для работы котельной. Для этого в состав топливного хозяйства котельной на сжиженном газе входит испарительная установка (электрическая, сухого типа, жидкостная), в которой происходит разогрев жидкой фазы СУГ до нужной температуры для его испарения и превращения в паровую фазу. И уже газообразная фаза СУГ смешивается в котле с воздухом, и происходит возгорание газовоздушной смеси для подогрева теплоносителя.
В комплект поставки обязательно должен входить дополнительный насос для откачки сжиженного газа из резервуара для создания необходимого давления в испарителе. Насос также необходим, так как при естественном сливе СУГ из резервуара для подачи в испаритель, в нем (в резервуаре) может оставаться газ.
Испарительные установки для СУГ
Для автономной газификации используют смесь сжиженных газов (СУГ). Основное преимущество СУГ - это возможность переходить из газообразного состояния в жидкое - и наоборот.
В жидком состоянии сжиженные газы легко перевозить, и поступает газ в газгольдер именно в жидком виде, а вот используется уже в газообразном виде, именно поэтому перед использованием необходимо произвести испарение (регазификацию).
Переход из жидкой фазы в газообразную при соблюдении необходимых для процесса условий происходит естественным путем.
На естественную регазификацию влияют такие факторы как:
1) Температура, которая влияет на скорость и темп испарения - чем ниже температура, тем медленее испарение.
2) Зеркало испарения и объем газа в резервуаре. Чем больше площадь зеркала СУГ внутри емкости, тем интенсивнее происходит испарение. Уменьшение объема газа в емкости снижает скорость испарения.
3) Химический состав используемого газа. Сжиженный углеводородный газ - это смесь пропана и бутана, а скорость испарения пропана выше, чем бутана, так как температура кипения первого - 42,1°С, а второго - -0,5°С.
В связи с этим процесс естественного испарения происходит неравномерно: сначала испаряются легкие углеводороды, а затем - тяжелые.Часто на эти факторы нельзя повлиять, либо естественной регазификации не хватает.
В этих случаях применяют испарители и испарительные установки СУГ.Испарительная установка или испаритель СУГ (сжиженного углеводородного газа) — техническое устройство, предназначенное для принудительного испарения жидкой фазы СУГ.
Конструкция испарительной установки представляет собой испаритель, помещенный в шкаф.
Базовая комплектность испарительной установки:
- Испаритель;
- Стальной шкаф с вентиляционными отверстиями;
- Шаровой клапан на входе и выходе, между отсекателем и регулятором давления;
- Грязеуловитель (фильтр) и предохранительный клапан перед испарителем;
- Отсекатель жидкой фазы;
- Манометр 0–25 бар с манометр-запирающим клапаном;
- Регуляторная группа PN25 (предохранительный, запорный и продувочный клапаны).
В зависимости от теплоносителя испарительные установки бывают:
- Электрические;
- Прямого горения (огневые);
- Жидкостные (водяные);
- Паровые.
Еще одним из преимуществ использования испарительных установок является то, что они регулируют неравномерное потребление газа в течение суток и в зависимости от сезона.
Все вышеперечисленное делает необходимым применение испарительных установок СУГ, которые принудительно преобразовывают жидкую фазу СУГ в газовое состояние и увеличивают испарительную способность от 3-х до 5-ти раз.
Как работает испаритель
Процесс испарения СУГ начинается с поступления под давлением жидкой фазы СУГ через трубопроводы в установку.
Жидкая фаза нагревается и переходит в газообразную
Регулятор давления снижает давление до необходимого.
Паровая фаза СУГ поступает к потребителю.
Таким образом, испарительные установки повышают интенсивность испарительных процессов для стабильного и надежного обеспечения потребителей энергией.
Парк хранения сжиженного газа в составе котельной на сжиженном газе
Парк для хранения сжиженного газа состоит из нескольких основных элементов:
• наземные или подземные, одностенные или двустенные резервуары (газгольдеры)
• оборудование для слива сжиженного газа из автоцистерн
• оборудование для слива сжиженного газа из резервуара (насосная группа)
• испарительная установка для преобразования жидкой фазы СУГ в паровую
• смесительная установка для получения синтетического природного газа термоизолированные трубопроводы
Сжиженный газ хранится под высоким давлением в резервуарах наземного или подземного расположения. Способ установки газгольдеров зависит от территориальных возможностей, от требований Заказчика и государственных стандартов. Проектирование парка хранения сжиженного газа регламентируется требованиями норм пожарной безопасности (ФНиП "Правила безопасности для объектов, использующих сжиженные углеводородные газы"). При подземной установке резервуара (ниже глубины замерзания грунта) нет необходимости оборудовать подогрев резервуара: он получает тепловую энергию от грунта.
Объем и количество резервуаров рассчитывается исходя из планируемого газопотребления и необходимого запаса. Количество резервуаров не должно быть менее двух, если сжиженный газ выступает основным видом топлива. Если СУГ является аварийным или резервным видом топлива, то можно устанавливать один резервуар.
Если газгольдеры находятся на достаточном расстоянии от котельной, следует предусмотреть размещение конденсатосборников через каждые 50 м. Образование конденсата обусловлено понижением температуры газа в газопроводе.