Файл: М. А. Белькова (Подпись, дата).pdf

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Институт нефтепереработки и нефтехимии
ФГБОУ ВО УГНТУ в г. Салавате
Кафедра «Оборудование предприятий нефтехимии и нефтепереработки»
РАБОТА РЕЗЕРВУАРА-ИСПАРИТЕЛЯ.
ИСПАРИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ РЕЗЕРВУАРОВ.
Реферат по дисциплине «Транспорт и хранение сжиженных углеводородов»
ОПНН-21.05.06 - 04.01.25 Р
Выполнил:
Студент гр.ГСз 19-21
М.А. Белькова
(Подпись, дата)
Проверил: канд. техн. наук, доцент
Р.Р. Газиев
(Подпись, дата)
Салават 2022

СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………..……… 3 1
Испарители и испарительные установки ………………..……………………..
5 2
Принцип работы резервуара-испарителя……………………..……..…………..
7 3
Испарительная способность резервуаров………………………………….….
11
Заключение…….………………………………………………………………………. 13
Список использованных источников………………….……………………………... 14 2

ВВЕДЕНИЕ
Для сжигания сжиженных газов их переводят в газообразное состояние, рега- зифицируют (испаряют). В процессе регазификации необходимо затратить теплоту на испарение сжиженных газов. Количество этой теплоты определяется величиной скрытой теплоты парообразования, зависящей от состава газа и температуры, при которой происходит испарение. С увеличением температуры или давления величина скрытой теплоты парообразования уменьшается.
Регазификация – процесс перехода жидкой фазы сжиженного углеводородно- го газа (СУГ) в газообразную и наоборот.
В летнее время, когда расход газа уменьшается и температуры окружающей среды положительны, применяется естественная регазификация без использования каких-либо дополнительных средств нагрева жидкой фазы.
В зимнее время температуры отрицательны. При расположении групповых баллонов вне помещения используется искусственная регазификация. Групповые резервуарные установки с искусственным испарением имеют следующие преиму- щества:
- испарительная способность не зависит от количества жидкости в резервуаре;
- сгорания паровой фазы остается неизменной;
- требуется извлечение тяжелых остатков (жидкого бутана);
- полное сгорание бутановой фракции;
Регазификация в обычных условиях в подземном резервуаре или в баллоне с естественным притоком теплоты из окружающей среды наиболее легко осуществи- ма. Вместе с тем при низких температурах окружающей среды такое испарение ма- лопроизводительно и при многокомпонентной смеси сжиженных газов не обеспечи- вает стабильного состава. Если в какой-либо емкости будет находиться смесь про- пана и бутана, то в начале отбора паровой фазы процентное содержание в ней про- пана будет больше содержания его в жидкости. По мере испарения жидкости со- держание пропана будет уменьшаться, а процентное содержание бутана – увеличи- ваться. Процентное содержание бутана будет увеличиваться и в отбираемой паровой
3

фазе. Такое изменение состава паровой и жидкой фаз приводит к постепенному по- вышению теплоты сгорания и плотности паров, что влияет на устойчивость работы горелок приборов.
С момента отбора паровой фазы из емкости давление в паровом пространстве понижается и для восстановления давления насыщенных паров часть жидкости ис- паряется. На это испарение расходуется теплота, которая заимствуется из самой жидкости и стенок емкости. Вследствие этого происходит постепенное понижение температуры, что создает температурный перепад, обеспечивающий приток теплоты из окружающей среды. В дальнейшем температурный перепад постоянен и на испа- рение жидкости расходуется в основном теплота, поступающая из окружающего пространства. При цикличном отборе паров из емкости за счет аккумулирования теплоты самой жидкостью и стенками резервуара можно испарить больше газа, чем при непрерывном расходе газа.
4

1
Испарители и испарительные установки [1]
Одним из видов основного оборудования для газификации на базе СУГ явля- ются испарительные установки. Они применяются в случаях, когда естественного испарения СУГ в резервуаре не хватает для обеспечения необходимого потребите- лям количества газа. В России, где стоимость земли относительно невысока, и суще- ствуют проблемы с доставкой СУГ «точно во время», популярно техническое реше- ние, при котором в проект закладывается большее количество емкостей (или емко- сти большего объема), чем это необходимо. В других странах, где земля дорогая, применяют современные технические решения, уменьшая объем резервуаров и оснащая их испарителями и системами дистанционного автоматического контроля уровня продукта. Увеличение объема резервуарного парка, принятое в России, име- ет свои плюсы: нужно реже заправлять резервуары, а главное – больший объем пар- ка способствует увеличению естественного испарения СУГ и позволяет обойтись без использования испарительной установки. Максимально допустимый объем жид- кой фазы СУГ может достигать 85 % от объема резервуара. Тем не менее, обойтись без испарителей получается не всегда.
Испарители СУГ, независимо от производителя, можно классифицировать по типу нагрева продукта:
- сухой электрический, когда нагрев корпуса испарителя осуществляется вмонтированными в него электротэнами;
- жидкостной с нагревом теплоносителя (водяная баня), когда испарение про- исходит в теплообменниках различной конструкции (рисунок 1.1). Теплоноситель может поступать от стороннего источника тепла (котельная) или подогреваться электротэнами или через теплообменник теплом исходящих от горелки газов. В ка- честве теплоносителя может выступать горячая вода, водно-гликолевая смесь и т.п.;
- открытым пламенем (прямого горения, директ файр), когда под действием тепла от горелки нагревается сосуд с СУГ (рисунок 1.2).
5

Рисунок 1.1 - Схема работы жидкостного испарителя (водяная баня)
Рисунок 1.2 - Схема работы испарителя прямого горения (директ файр)
6

2
Устройство и принцип работы резервуара-испарителя [2]
Принцип действия испарителя «Ecovap» (рисунок 2.1) основан на передаче тепла горячей воды (нагрев осуществляется с помощью блока нагревателей 3 или внешнего котла - в случае модели проточного типа) СУГ проходящему через змее- вик 7 теплообменника. Для визуального контроля за температурой и уровнем воды служит термометр 2, уровнемер 4 и расширительный бачок 5 со смотровым ок- ном 6.
1 - корпус; 2 - термометр; 3 - блок нагревателей; 4 - уровнемер; 5 - расширительный бачок; 6 - смотровое окно; 7 - змеевик
Рисунок 2.1 - Схема испарителя «Ecovap»
7

Безопасное функционирование испарителей (рисунок 2.2) обеспечивает сбросной газовый клапан 6 и сбросной водяной клапан 7. Визуальный контроль за параметрами СУГ осуществляется с помощью газового термометра 5 и газового ма- нометра 4. Подача газа потребителю контролируется термостатическим клапаном 8, срабатывающим после выхода испарителя на рабочий режим.
1 - испаритель; 2 - водяной термометр; 3 - сапун; 4 - газовый манометр; 5 - газовый термометр; 6 - предохранительный газовый клапан; 7 - предохранительный водяной клапан; 8 - термостатический клапан
Рисунок 2.2 - Схема испарителя «Ecovap» проточного типа
Схема испарителя «Ecovap» с электрическим нагревом изображенана на ри- сунке 2.3.
8

1 - испаритель; 2 - водяной термометр; 3 - сапун; 4 - газовый манометр; 5 - газовый термометр; 6 - предохранительный газовый клапан; 7 - предохранительный водяной клапан; 8 - термостатический клапан; 9 - смотровое окно; 10 - уровнемер;
11 - расширительный бачок; 12 – электронагреватель
Рисунок 2.3 - Схема испарителя «Ecovap» c электрическим нагревом
9

Испарительная установка «FAS 3000» оборудована необходимыми приборами безопасности, а также имеет высокий уровень автоматизации. Контролируются сле- дующие основные параметры работы:
- температура и давление теплоносителя на входе и на выходе из испарителя;
- давление СУГ в основных точках испарительной установки;
- наличие жидкой фазы СУГ после испарителя.
В случае поступления жидкой фазы СУГ за теплообменник, электромагнит- ные клапаны на входе СУГ в испаритель перекрываются в автоматическом режиме.
Испарительная установка оборудована регулятором давления, а также ПЗК и ПСК.
При запуске подача жидкой фазы СУГ в испаритель осуществляется только при до- стижении температуры теплоносителя требуемой величины, тем самым не допуска- ется вероятность поступления жидкой фазы СУГ.
Принцип работы: в испарительную установку входит теплообменник 5, сепа- ратор-отсекатель жидкой фазы 11, регулятор давления газа 12 и система автомати- ки. Жидкая фаза сжиженного углеводородного газа (СУГ) подается на вход 15 ис- парительной установки 14, поступает в пластинчатый теплообменник 5 через фильтр-грязеуловитель 3 и электромагнитные клапана 4. В пластинчатом теплооб- меннике 5 происходит нагрев и испарение жидкой фазы СУГ за счет процесса пере- дачи теплоты от горячего теплоносителя, который поступает на вход испарительной установки 18. Так как испаритель является проточным, то выход теплоносителя осуществляется через патрубок 17. Полученная паровая фаза СУГ, проходя через сепаратор-отсекатель жидкой фазы 11, попадает на вход регулятора давления газа
12, который понижает ее до заданного давления и выходит к потребителю через па- трубок 16. Принципиально-габаритная схема испарительной установки «FAS 3000» представлена на рисунке 2.4.
10

1 - кран шаровой; 2 - кран с манометром; 3 - фильтр; 4 - клапан электромагнитный;
5 - пластинчатый теплообменник; 6 - кран шаровой; 7 - термометр; 8 - сливной кран;
9 - датчик давления; 10 - термостат двойного действия; 11 - сепаратор-отсекатель жидкой фазы; 12 - регулятор давления; 13 - байпасный клапан; 14 - испарительная установка; 15 - вход жидкой фазы СУГ; 16 - выход паровой фазы СУГ; 17 - выход теплоносителя; 18 - вход теплоносителя; 19 - сбросная линия;
20 - вход паровой фазы СУГ
Рисунок 2.4 -Принципиально-габаритная схема испарительной установки
«FAS 3000»
11

3
Испарительная способность резервуара [4]
Испарительная способность резервуара зависит от:
- состава газа;
- температуры;
- влажности грунта;
- степени заполнения емкости;
- длительности отбора паров.
При периодическом пользовании газом возможен значительно больший отбор паровой фазы, что иногда наблюдается на бытовых установках, график работы ко- торых обеспечивает в ночную пору нагрев жидкости теплом грунта.
Климатические условия влияют на испарительную способность резервуаров. В тех случаях, когда испарительная способность резервуаров оказывается недостаточ- ной для газоснабжения потребителей, применяют обвязку резервуаров с испари- тельными установками.
При определении технико-экономических показателей групповых резервуар- ных установок с естественным испарением одним из определяющих параметров яв- ляется испарительная способность резервуара.
Тепловое взаимодействие резервуаров учитывают путем введения коэффици- ента взаимного теплового влияния т, на который умножают суммарную испаритель- ную способность резервуаров установки.
При естественном испарении к групповым резервуарным установкам может быть подключено сравнительно небольшое количество квартир, ограничен- ное испарительной способностью резервуаров. Однако использование для группо- вых резервуарных установок с естественным испарением емкостей объемом свыше
2,5 м
3
нецелесообразно, так как при относительно незначительном увеличении ис- парительной способности они требуют существенного повышения удельных затрат металла и капитальных вложений.
На практике широко применяют подземные резервуары или грунтовые тепло- обменники объемом 2,5 м
3
и 5 м
3
, заглубленные на 0,6 м в землю. При
12

этом испарительная способность резервуара повышается в 2,2 раза. Тепло подводит- ся к сжиженному газу через грунт, изоляцию, металлическую стенку резервуара.
Величина теплового потока изменяется в течение года и суток. Весной и зимой поле грунта вокруг резервуаров имеет отрицательную температуру, что снижает испари- тельную способность установки. В зимних условиях при любой температуре про- мерзания грунтов в резервуарах должно быть такое избыточное давление, которое позволяло бы обеспечить нормальную подачу газа потребителю. Кроме то- го, испарительная способность резервуара зависит также и от вида потребителей.
Чаще всего резервуарные установки промышленных потребителей расходуют газ почти в постоянном объеме непрерывно.
При открытии вентилей для проверки уровня сжиженного газа обслуживаю- щий персонал должен обязательно надевать на руки рукавицы и находиться сбоку от выходного штуцера вентиля во избежание попадания выходящей струи газа на оператора, в особенности на открытые незащищенные части его тела. В тех случаях, когда испарительная способность резервуаров оказывается недостаточной для газо- снабжения потребителей, применяют обвязку резервуаров с испарительными уста- новками.
Главную роль в испарении жидкой фазы играют площадь смоченной поверх- ности стенок резервуара и количество теплоты, передаваемой через стенки резерву- ара. Испарительная способность резервуара также зависит и от степени его напол- нения жидкой фазой.
Расчетная испарительная способность подземного резервуара должна быть установлена для наихудших условий его работы: в зимний период, при самой низ- кой температуре грунта, при минимальном заполнении резервуара и при постоян- ном давлении в резервуаре. В зимних условиях эксплуатации при любой температу- ре промерзания грунтов в резервуарах должно быть такое избыточное давление, ко- торое будет обеспечивать нормальную подачу газа потребителю. Кроме того, в экс- плуатационных условиях испарительная способность резервуара зависит также и от вида потребителей.
13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Испаритель сжиженного газа – теплообменный аппарат, предназначенный для искусственной регазификации СУГ.
Испарительная установка СУГ представляет собой испаритель сжиженного га- за с комплектом дополнительного оборудования (трубопроводами, фильтром, регу- лятором давления газа, манометрами и т. д.), установленный в металлическом шка- фу.
Основная классификация испарителей:
- электрические;
- прямого горения (огневые);
- жидкостные (водяные);
- паровые.
Базовая комплектность испарительной установки:
- испаритель;
- стальной шкаф с вентиляционными отверстиями;
- грязеуловитель (фильтр) и предохранительный клапан перед испарителем;
- отсекатель жидкой фазы;
- манометр 0–25 бар с манометр-запирающим клапаном;
- шаровой клапан на входе и выходе, между отсекателем и регулятором давле- ния;
- регуляторная группа PN25 (предохранительный, запорный и продувочный клапаны).
Испарители обеспечивают повышенную производительность системы авто- номного газоснабжения, стабильный состав и неизменную теплоту сгорания паров пропан-бутановой смеси, поступающих к газоиспользующему оборудованию. Как правило, на объектах газораспределения применяются не испарители, а комплект- ные испарительные установки.
14

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1
Черкасский, В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры - М: Энергоатомиздат,
2014. - 210 с.
2
Страхович, К.И., Френель, М. И. Компрессорные машины - М.: Госиздат,
200.1 -
301с.
3
Шлипченко, З.С. Насосы, вентиляторы, компрессоры - М.: Техника, 2006. -
368 с.
4
Шерстюк, А.Н. Насосы, вентиляторы, компрессоры - М.: Высшая школа,
2012. -
344 с.
15