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谈谈瓶组自然气化集中供气的供气能力-

时间:2007-1-27栏目:化学化工论文

一、引 言

我国(高层民用建筑设计防火规范)(GBJ45—82)规定,高度为10层以上住宅建筑和高度超过24m以上的其它民用建筑和工业 建筑为高层建筑;在高层建筑内使用可燃气体时,应采用管道供气。在刚刚通过的《广东省燃气管理条例》中又明确规定:十层以上房屋建筑的燃气管道设施,应当与主体工程同时设计、同时施工、同时交付使用;尚未安装燃气管道的城镇,十层以上房屋建筑应当鳞集中供气系统。该条例再次强调了高层建筑实行燃气管道供应的必要性。

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。

(城镇燃气设计规范)(CB50028—93)规定,瓶组的气瓶总体积不超过1m3时,可将其设在建筑物附属的瓶组间或专用房间内,总体积超过1m3应将其设置在高度不低于2.2米的独立瓶组间。而且独立瓶组间与其他建、构筑物要有足够的防火距离。也就是说,在房屋建筑规划的同时,要划出足够面积的地来建独立瓶组间。据调查,一般瓶组采用的都是50Kg的钢瓶,体积不超过1m3,则气瓶总数不多于8个,那么8个50Kg钢瓶的供气能力满足多少户呢?这就涉及自然气化能力问题了。


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
G=G1十G2+G3 (1)

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:
G1=1/VG'Cpm(t-t0) (2)
G2=(V—G'V)(P—P0) (3)
G3=1/VKF(t-t0)*S*1/2 (4)

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(m3)
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/m3)
p0——气态液化石油气t0时的密度(Kg/m3)
K——总传热系数(KJ/m2·S·K)
F——容器液化石油气的湿表面积(m2)

(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%。

2.组分 液化石油气为烃类的混合物,成分以丙烷、丁烷为主,组分比例由4:1~1:2不等。由于这样大的变化,计算时只能根据当地所供应液化石油气的组分取近似值,这就给计算结果带来一定的偏差。而在气化过程中,沸点低、蒸汽压高的组分气化能力大,因此,在气液量不断减少的同时其组分也随着气化过程发生变化。也就是说,随着液量的减少,丙烷的比例越来越小,丁烷的比例越来越大,气化能力也就越来越小。同时液化石油气的比热、气化浴热、沸点、密度热恒等性质也起较大的变化。由这种变化对气化能力计算结果的影响是绝不能忽视的。而剩液量中的组分及其性质在设计中的变化是很难确定的。

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。

设计压力就是气化的最低压力。正在气化中的液温随压力变化,压力越低,液温也越低,温差就会增大。从式(4)

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