液化气瓶组液相导出自然气化的供气系统

液化气瓶组液相导出自然气化的供气系统

2003-1-16

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在液化气洪应系统设计时，对耗气量较小，对气质变化不敏感的工业和公共福利用户，目前均采用瓶组气相导出自然气化的供气系统，但对耗气量较大，或对气质变化敏感的液化气用户，如实验室燃具检测、车间燃具试火、配气站供气等部位，则应选用瓶组液相导出自然气化的供气系统，见附图1。 一、供气系统的使用特性 1.不需外部热源，使用方便

一般液化气强制气化的洪气系统均需热水、电力等外部热源，本系统是利用液化气液相输送过程中的能量(压力)，采用节流减压、机械雾化、吸热气化等工艺手段，在输气管组中达到常温自然气化，均质供气的目的。 2.不算压力容器，制造方便

利用外部热源加热的液化气气化器和气液分离器一般均为二类压力容器；本系统中的热交换器结构为常温下的输气管组，其管径DN＜150；气液分离器管径为DN150，但容积V＜25L。根据国家《压力容器安全技术监察规程》第3条的规定，这种结构的输气管组和管道不算压力容器，所以一般单位均能设计和制造。 3.不需防火间距，安装方便

在GB50028-93《城镇燃气设计规范》第6.4.3注⑤中规定：采用气瓶组向气化器供应液化石油气时，瓶组间与建筑物的防火间距应按本规范6.6.8条执行(明火、散发火花地点25m，民用住宅8m，重要公共建筑15m，道路5m)。

由于本系统中的热交换器和气液分离器的结构为常温下的输气管组和管道，正常供气时不存在液相，节流、气化后压力较低，故不算气化器，可按自然气化的小型瓶组供气系统进行设计。

在GB50028-93《城镇燃气设计规范》6.6.6中规定：当瓶组洪气系统的气瓶总容积小于1M3时，可将其设置在建筑物附属的瓶组间或专用房间内。根据上述规定，在建筑物附属的瓶组间或专用房间内，瓶组供气系统可设置8个50kg的液化气气瓶。

二、供气系统的技术特性

瓶组液相导出自然气化的供气系统，在使用过程中，用户可按最大用气量开启雾化喷嘴的数量，当用气量减少时，热交换器内的压力升高，雾化喷嘴的前后压力差△P随之减小，故喷嘴的喷出量也相应减少，它与强制加热的气化器一样，有较好的自调性能。在正常情况下，液相不会冲至调压器部位。

在使用过程中，由于液化气液相的压力较高，粘度较小，故应比重油和水更容易雾化，雾化后的液化气，利用本身的显热并吸收外界环境热而气化。

三、供热系统的技术参数 技术参数见表1

表1 供热系统技术参数 室内温度范围℃ 液相设计温度℃ 气相设计温度℃ 气相最低压力MPa 喷嘴额定压差MPa 喷嘴额定流量kg/h 0～45 20 0 0.07 0.16 1.5

注：①气相最低压力为调压器进口要求的压力下限；

②喷嘴额定压差为混合液体在t=20℃和t=0℃时的饱和蒸汽压力差； ③喷嘴额定流量为单个喷嘴的流量。

四、供气系统经济对比

洪气系统30kg/h气化装置经济对比见表2

表2 供气系统30kg/h气化装置经济对比 项目 类型 强制气化 自然气化 热源 外部热源加热 周围空气加热 占地 有防火间距占地大 无防火间距占地小 制造 属压力容器 不属压力容器 投资（万元） 5.0 0.5

五、供气系统应用 1.燃具检验部门使用 ①减轻实验工作量

由于液化气组分稳定，在燃具检测工作中不存在开瓶、中瓶、底瓶不同气质随时检测问题，同批量的液化气只需检测一次，减轻了实验工作量。 ②提高检测精度

由于液化气组分稳定，配气站的配气精度、燃具热工检测精度、产品出厂检验的试火精度便能得到保证。

2.中小型工业和公共福利用户使用 ①燃烧工况稳定

由于液化气组分稳定，燃烧设备便能有稳定的热负荷和燃烧温度，从而获得良好的加热效果。 ②安全、经济、实用

使用该系统后，可减少瓶组的气瓶数量，对安全有好处。对于30kg/h以下的用户，使用2个液相导出钢瓶，与热交换器和气液分离器配成系统，便可完成均质供气工作。

使用该系统后，其占地、投资均可成倍降低。

六、供气系统主要设备设计计算 1.已知条件 ①室温：t=20℃；

②热交换器和气液分离器温度：t=0℃；

③液化气液相分子组分：C3H8-50％，n-C4H10-50％。 2.液化气运行参数

①进热交换器前混合液体的有关参数，t=20℃ a.分子组成：C3H8-50％，n-C4H10-50％； b.重量组分：C3H8-43％，n-C4H10-57％； c.容量组分：C3H8-46％，n-C4H10-54％； d.密度：ρy=591kg/m3；

e.饱和蒸汽压力：Pym=0.46MPa(绝)。

②进热交换器后混合液体、气体的有关参数，t=0℃ a.气体分子组成：C3H8-50％，n-C4H10-50％；

b.气体密度： ρq=7.0695kg/m3；

c.气体运动粘度：γm=3.0408×10-6m2/s；

d.液体密度： ρy=568kg/m3；

e.饱和蒸汽压力：Pym=0.30MPa(绝)。

3.节流雾化器喷嘴工艺计算 喷嘴直径可用式(1)计算

式中：d—喷嘴直径，mm； Q—液化气流量，kg/h；

μ—流量系数，μ=0.2～0.3； P—喷嘴前后压力差，kg/cm2； py—混合液体密度，kg/m3。

当Q=1.5kg/h，μ=0.2，P=1.6kg/cm，ρy=591kg/m，其喷嘴直径为：

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4.热交换器工艺计算 热交换器可用式(2)计算 F=wq/K△t ……(2) 式中：F—热交换器的换热面积，m2； w—热交换器的气化能力，kg/h；

q—气化1kg液化气所需的热量，kcai/kg，q=i2-i1；

i1—进入热交换器时的液态液化气的热焓，kcai/kg，可查状态图； i2—离开热交换器时的气态液化气的热焓，kcai/kg，可查状态图； K—热交换器的总传热系数，kcal/m2.h.℃ △t—热交换平均温差，℃。

当气化能力W=1.5kg/h，气化潜热q=81.3kcal/kg(按煤气设计手册状态图查得数据计算)，总传热系数K=20kcal/m.h.℃，热交换温度△t=20℃，其换热面积为：

F=(1.5×81.3)/(20×20)=0.3049m2

当热交换器采用Φ108×4无缝钢管制作时，则管组中立管和横管的总高度为 L=(0.3049/0.108×3.1416=0.8986=900

即管组中的1个喷嘴和1根立管的液化气气化量为1.5kg/h。 5.气液分离器工艺计算 采用重力式气液分离器。 ①液滴沉降速度，可用式(3)计算

2

式中：uk—液滴的临界沉降速度，m/s； d—液滴的直径，m； ρy—液体的密度，kg/m；

ρq—气体在工作条件下的密度，kg/m3； γ—气体在工作条件下的运动粘度，m2/s。 当液滴粒径d=30μ时，其液滴沉降速度为：

3

…………（3）

uk=0.78〔(0.00003)1.14·(568.1-7.070)0.71〕/〔(3.0408×10-6)0.43·(7.070)0.

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=0.0287m/s

气体在容器中的流速u可用式(4)计算 u=0.8uk ………(4) ②分离器直径，可用式(5)计算

式中：D—分离器的内径，m；

Qq—工作条件下气体的流量，m3/s；

u—气体流速，m/s。

当产气量为12kg/h时，其分离器的内径为：

③分离器高度，可用式(6)计算 H=Hq+Hy…………(6)

式中：H—分离器高度，m；

Hq—气相空间高度，m，Hq≥1.5D；

Hy—液相空间高度，m，取Hy=300mm，

H=1.5D+0.3=1.5×0.162+0.3=0.543m。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g7jv.html