谈谈瓶组自然气化集中供气的供气能力

　　谈谈瓶组自然气化集中供气的供气能力-          谈谈瓶组自然气化集中供气的供气能力-		 化学与化工论文   更新：2006-4-11 阅读：  	     谈谈瓶组自然气化集中供气的供气能力-
　　一、引 言
　　在我省的绝大部分城镇，液化石油气小区管道供气处在刚刚起步阶段，尚未达到小区供气的区域，甚至还未开始搞小区供气的城镇大量存在。这些城镇和这些区域的高层建筑集中供气的设计，首先应考虑气源。城镇管网化是燃气发展的总趋势，所以，作为要被城镇管网取代的临时供气系统，在用户数量不多的情况下，仅为房屋的报建而花大量资金建设一个气化站，显然是不切实际的。如果采用瓶组集中供气，方式用两种，一是强制气化，二是自然气化。强制气化不仅其设备昂贵，按照规范来建造瓶组间和气化间，还要绝对保证电源、热源的供应。相比之下，最简单、最方便、最经济的便是自然气化了。
　　二、单瓶自然气化能力的计算
　　(一)气化原理
　　自然气化是指容器中，液态的液化石油气依靠自身显热和吸收外界环境热量而气化的过程。
　　容器尚未导出气体时，液化石油气的压力为液温与气温同为，时的饱和蒸气压P0。开始从容器导出气体后，压力下降，相对应的液体温度也同时下降。如图1所示的实践，经过S时间后，液温达t0＂并保持不变，此时压力为t0＂时的蒸汽压P0＂，容器内的气化速度为V0＂，气化将继续下去。从开始导出气体到S时间内，利用显热的气化速度和原有气体的导出速度的总和从v0＂减少到零；相反，靠传热的气化速度由零变为v0＂。经过S时间后全靠传热气化。
　　实际上，容器内导出的气体压力要满足调压器入口最低允许压力Ps的要求，也就是说，液温必须在不低于Ps时的温度ts的范围内气化，速度为V0。
　　(二)自然气化能力的计算公式
　　在以t0为最低允许液温时，S时间内容器的气化量为
　　式中
　　G——S时间内总气化量(Kg)
　　G1——S时间内依靠自身显热的气化量(Kg)
　　G2——S时间内原有气体向外导出量(Kg)
　　G3——S时间内依靠传热的气化量(Kg)
　　上述三部分气化量分别为：G2 (V—G＂V)(P—P0)
　　(3)
　　式中
　　V——气化潜热(KJ／Kg)
　　G＂——容器内的液量(Kg)
　　t0———最低允许的液温( )
　　t——空气温度( )
　　Cpm——t t0液化石油气的平均比热(KJ／Kg·K)
　　V——容器的内体积(m
　　3)
　　v——t—t0液化石油气的平均比容(m3/Kg)
　　P——气态液化石油气空化前的密度(Kg/m
　　3)
　　p0——气态液化石油气t0时的密度(Kg/m
　　3)
　　K——总传热系数(KJ／m2·S·K)
　　F——容器液化石油气的湿表面积(m
　　2)
　　(三)影响因素和设计条件的确定
　　由上述的公式可以看出，影响气化能力计算结果的因素有剩液量、液化石油气的组分、调压器的进口压力、容器的种类等等，这里只谈谈比较难确定设计条件的主要几个因素：
　　1．液量 没有液量就没有气化而言。如果钢瓶用到不能满足用户需要时的液量(即剩液量)过多，会给换瓶带来困难，换瓶次数会因此增加。剩液量少，则湿表面积减少，传热气化年度也相减少；导致设计气瓶总数增多。我们认为，设有气体自动切换装置时的剩液量为充装量的50％，设时为30％。
　　3．环境温度、设计压力和最低液温设计的环境温度在理论上应当是30—50年本地区的历史最低温度。但是，瓶组自然气化只是作为过渡气源的方式，没有必要按此框框来设定，而应当根据本地区的气温情况和供气情况，适当调整。
　　最低液温就是液化石油气达到最低设计压力时的液体温度。此温度虽然可以根据相平衡的图表来计算(如《燃气输配》、《燃气规划》中的相关图表)，但由于最低压力过小，计算所得到结果往往在一个较大的范围。加上液化石油气组分的偏差，剩液量中组分及性质的变化，常常会导致与实际情况不相符的结论。
　　4.总传热系数在众多影响气化能力的因素中，最难确定的便是总传热系数。
　　钢瓶自然气化的传热过程主要包括液化石油气自身沸腾的对流换热，液化石油气与钢瓶内壁换热，通过壁厚、漆层的导热，外壁面与空气的传热等。因此总传系数与环境温度、液化石油组分、沸点、热容、比热、导出气量，与钢瓶的壁厚、漆厚及环境气温、空气流动情况等等因素有较大关系。由于这些因素的多变性，要从理论上用传热学原理计算出总传热系数确是很艰难的。
　　综上所述，在利用公式计算单瓶的自然气化能力时，由于众多因素的影响，设计用的数据很难取定，给计算带来重重阻力。所以在一般的设计计算中，这种计算方法很难达到目的。
　　三、自然气化能力表
　　自然气化表是采用实验数据制成的计算图表。国内尚未这方面的详细资料，一些专业设计手册也只略为介绍几个日本50Kg钢瓶的气化能力表。下表便是从接近现实条件从中选取的一些数据。
　　50Kg钢瓶高峰负荷时的气化能力（Kg/h) 温度（ ）50不带气体自动切换阀0.790.37带气体自动切换阀1.500.99
　　使用条件是丙烷占60％，丁烷占40％，高峰负荷时间为2小时。
　　四、供气能力
　　根据《城镇燃气设计规范》的要求，如果总瓶数为8个，则应当一半是工作的，另一半为备用的。4个50Kg钢瓶在5 ；高峰负荷时间为2h，丙烷占60％(充装时的比例)的状况下，带自动切换阀和不带自动切换阀的总气化能力为6．0Kg/h和3．16Kg/h。以每户居民用户都有一个双眼灶和一个热水器为热负荷的计算依据，由燃气的低热值和相应的同时工作系数可计算出供气能力分别为36户和16户。
　　五、环境温度对供气能力的影响
　　前面谈到，瓶组集中供气作过渡性的气源供应，其设定的环境温度应当视实际情况而定。
　　在我省的大部分城市，持续低温天气的时间很短。一年当中温度在10 以下的时间，一般在10天左右。这样，在考虑把气瓶设置在建筑附属的瓶组间或专用房间时，就应当充分利用这个温度的气化裕量，而在低温时则对其加强管理，应当是可行的。
　　如果把环境温度定在10 ，情况会怎样?
　　在相同条件下，当设计独立瓶组间，气瓶总数达到40个时，瓶组自然气化集中供气的供气能力可达370户。
　　总之，只要在低温天气时，采用一定的措施，改善系统和工艺，加强管理，瓶组自然气化的裕量就可得到充分的利用，也就是说可以把环境温度适当提高。
　　六、结束语
　　主要参考文献：
　　1．《广东省煤气管理条例》广东省人大常委会办公厅印。
　　2．《燃气输配》第二版，中国建筑工业出版社，哈尔滨建筑工程学院等编。
　　3．《煤气工程技术手册》同济大学出版社，姜正侯主编。
　　4．《燃气设计标准汇编》今日城市煤气协会编，中国建筑王业出版社。