- 278
Технологический принцип работы данного оборудования заключается в нагревании жидкой фазы 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:
- Электрические (косвенный нагрев газа, в качестве элементов нагрева используются электрические тэны, передающие тепло через жидкость (теплоноситель), для обеспечения работы такого испарителя необходима большая электрическая мощность, что влечет дополнительные затраты.
- Испарители с газовой горелкой (могут быть как с прямым, так и косвенным типом нагрева газа, для нагрева испарителя используется газовая горелка, работающая от паровой фазы пропан-бутана). 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.
Рассматривая использование испарителей пропан-бутана в Украине, важно обратить внимание на климатическое исполнение и конструктивные особенности оборудования, ведь испарители должны быть приспособлены к условиям украинского рынка, где используется тяжелый газ с содержанием бутана в смеси от 50 и до 80%. Это важный аспект, ведь у бутана температура кипения при нормальных условиях – 0,5 градусов по Цельсию, то есть перестает испаряться при температуре ниже – 0,5 градусов по Цельсию.
На рынке Европы и Америки для генерации тепла используют газ пропан-бутан (LPG) с повышенным содержанием пропана в смеси (C3H8) до 98%, 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 требующих специальных конструктивных решений.
Испарители для LPG импортируются в Украину, в частности, подавляющее количество представленных в Украине испарителей для пропан-бутана корейского производства компании KGE, на рынке можно встретить испарители европейских и американских производителей, конструктивные отличия представленных на рынке испарителей мы рассмотрим подробнее.
На что обратить внимание?
Основным элементом защиты испарителя от попадания жидкой фазы пропан бутана в газопровод паровой фазы является наличие поплавкового клапана на выходе из испарителя, что позволяет обеспечить бесперебойное срабатывание клапана в любых условиях. На фото показан пример устройства клапана на выходе из испарителя.
2. Фланец выходного газопровода паровой фракции
3. Место расположения запорного клапана в газопроводе на выходе паровой фракции из испарителя.
Наличие такого поплавкового клапана позволяет:
- Предотвратить попадание жидкой фазы пропан-бутана, которая не успевает испариться в технологических газопроводах внутри испарителя, в газопровод паровой фазы уже на выходе из испарителя. Такой аварийный режим возможен при неправильном подборе испарителя или неправильной эксплуатации системы газоснабжения, например когда фактическое потребление газа больше чем производительность испарителя.
- Выполняет функцию запорного клапана потока, в случае обрыва технологической линии газопровода после испарителя, клапан останавливает резкую утечку паровой фазы пропан-бутана и обеспечивает стабильную бесперебойную эксплуатацию.
Испарители итальянских и других европейских производителей разработаны для использования на рынках с высоким содержанием газа пропана. При использовании таких испарителей пропана на отечественном рынке, происходят ситуации, когда жидкая фаза газа с повышенным содержанием бутана не успевает испаряться и попадает в газопроводы паровой фазы после испарителя. Жидкая фаза LPG приводит к повреждению контрольно-измерительных приборов, мембран регуляторов давления и другого газового оборудования заказчика. В случае несрабатывания автоматики безопасности на горелках, может быть возгорание и пожар зерносушилок и котлов.
В испарителях итальянского производства запорный клапан расположен, как правило, на входе в испаритель, и приводится в действие штоком, закрывающим клапан при увеличении уровня жидкой фазы пропан-бутана внутри испарителя. Однако данное решение на практике не срабатывает во многих случаях из-за отказа самого запорного клапана вследствие нескольких причин.
Во первых, при эксплуатации газа с повышенным содержанием бутана, который является тяжелым углеводородом, на стенках клапана образуется налет серы и парафинов, что мешает работе клапана.
Во вторых, под седло клапана в процессе эксплуатации попадают металлические остатки из газопровода или резервуара (ржавчина, окалины, др.), в результате чего клапан в аварийной ситуации не закрывается, а жидкая фаза пропан-бутана продолжает попадать в испаритель, в свою очередь, уровень жидкой фазы увеличивается и пропан бутан в жидкой фазе вытекает из испарителя в газопровод паровой фазы, приводя к остановке газоснабжения и возникновению пожароопасной ситуации с последующим образованием пожара.
Испарители должны быть оснащены системами защиты, в том числе обязательно должен быть предусмотрен электромагнитный клапан, который предотвращает попадание жидкой фазы пропан-бутана в холодный, не нагретый испаритель, а также закрывает вход жидкой фазы в испаритель в случае снижения температуры теплоносителя (антифриза). Необходимо обязательно обращать внимание на размещение электромагнитного клапана, он должен быть помещен на входе в испаритель.
В процессе запуска системы газоснабжения и подачи жидкой фазы пропан бутана на испаритель, электромагнитный клапан, размещенный на входе в испаритель, остается закрытым. После включения испарителя, панель управления подает питание на электрические тэны испарителя и начинается нагревание антифриза внутри испарителя. После достижения температуры антифриза 50 градусов Цельсия, автоматика панели управления открывает электромагнитный клапан, в результате чего жидкая фаза пропан-бутана попадает в технологические газопроводы внутри испарителя, сразу начинается испарение газа в паровую фазу. В случае, если температура теплоносителя падает ниже рабочей зоны в 50 градусов Цельсия, автоматика управления закрывает электромагнитный клапан, чтобы предотвратить повышение уровня жидкой фазы пропана-бутана в испарителе. Поэтому наличие электромагнитного клапана на входе дополнительно делает невозможным попадание жидкой фазы в газопровод после испарителя.
Однако некоторые изготовители размещают электромагнитный клапан на выходе паровой фазы уже после испарителя. В результате такого размещения электромагнитный клапан попадает под влияние нагретой газовой фазы пропана-бутана с температурой 60-70 градусов по Цельсию, что портит со временем электромагнитный клапан.
- Из-за высоких температур деформируются уплотняющие втулки клапана.
- В результате использования смесей с повышенным содержанием бутана разогретая газовая фаза пропан-бутана, проходя через седло открытого клапана, со временем образует на стенках осадок серы и парафинов, что в дальнейшем не позволяет закрыться клапану в необходимой ситуации. Также данное размещение не позволяет полноценно выполнять защитную функцию, так как жидкая фракция пропан-бутана попадает в технологические газопроводы внутри испарителя в момент, когда испаритель еще не разогрелся до рабочей температуры.
Одним из важных элементов системы безопасности испарителя является комплекс термостатов с терморегуляторами для контроля нагрева теплоносителя (антифриза) в испарителе. Логика их работы следующая:
Терморегулятор 1. Контроль работы электромагнитного клапана для пуска жидкой фазы пропан-бутана в испаритель. При достижении температуры теплоносителя 50 градусов Цельсия терморегулятор открывает электромагнитный клапан. В случае падения температуры ниже 50 градусов Цельсия, терморегулятор закрывает электромагнитный клапан.
Терморегулятор 2. Контроль поддержания рабочей температуры теплоносителя на уровне 65 градусов Цельсия, путем включения - выключения напряжения на электрические тэны.
Терморегулятор 3. Контролирует максимальную температуру теплоносителя на уровне 75 градусов Цельсия и отключает питание электрических тэнов. Также он служит дублирующим терморегулятором на случай выхода из строя терморегулятора №2.
Реле уровня теплоносителя – выполняет защитную функцию, предупреждая падение уровня теплоносителя, выключает электрические тэны при срабатывании.
Терморегуляторы 1,2,3 получают сигнал от датчика температуры, размещенного в зоне теплоносителя для контроля температуры. Некоторые изготовители, на примере завода KGE, устанавливают дублирующий датчик температуры, что дает двойную защиту непрерывной работы системы газоснабжения.
Важно также место установки датчика температуры теплоносителя. Некоторые итальянские производители располагают датчик непосредственно на наружной стенке технологического газопровода, в котором происходит испарение жидкой фазы пропан-бутана. При заполнении технологического газопровода жидкой фазой LPG он быстро охлаждается, вследствие таких перепадов температур датчик температуры перестает функционировать со временем. Неоднократно на рынке были случаи, когда вследствие отказа датчика температуры, терморегуляторы, не получая сигнал, не закрывают электромагнитный клапан, в случае уменьшения температуры теплоносителя, и происходит заполнение жидкой фазой пропан-бутана газопроводов паровой фазы после испарителя, это выводит из строя регуляторы давления, другие КИП на газопроводе и, в худшем случае, приводит к попаданию жидкой фазы на газовую горелку технологического оборудования, выводит ее из строя и создает пожар.
