LPG气化炉的选型与设计
2003-8-8
摘要：介绍LPG气化炉在实际运行工况中，其实际供气量随LPG气质、气化炉工作压力的变化而变化，并绘制了LPG气化炉供气量在不同气质，情况下随工作压力变化的曲线图。

关键词：LPG气化炉；气质；工作压力；实际供气量
1 引言
目前国内LPG气化炉主要采用两种加热方式，即电加热式和热水加热式。

其中，热水加热式又分为热水循环式和明火水浴式。

LPG气化炉运行工况随各地LPG气体组分、气象条件的不同而不同，而气化炉样本中所提供的气化量是在一定气体组分、温度和压力下标定的。

因而
在气化炉的设计与选型中，当地LPG气体组分及气象条件下气化炉的实际供
气能力须重新核算，才能既满足供气量需求而又经济合理。

2 气化炉的工作原理
气化站强制气化多采用等压强制气化。

如图所示1，利用储罐1内LPG
自身的压力将液态LPG送人气化炉2中，液态LPG在气化炉中等压气化，气
态LPG经过调压器减压后，送人输气管网。

3 气化炉的选型计算
在气化炉选型与计算中，仅仅只计算实际LPG组分与样本气体组分的气化潜热的比值，从而得出气化炉的实际供气量是不够的。

这种计算是基于两种组分气体吸收的热量相等这个前提条件，而在实际的换热过程中(如图2)，换热量即热媒释放的热量(LPG吸收的热量)
Q=K·F·Δt (1)
式中：Q—换热量
F—换热面积
Δt—温差
对于同一类型的气化炉可以建立如下的数学模型：
①在达到最大气化量时，气化炉的换热面积F为常数。

②气化炉的换热系数K为常数。

③液态LPG从低温升至饱和态温度所吸收的热量远远小于液态LPG气化所吸收的热量，故该部分热量在计算中忽略不计。

可见，换热量Q与热媒和LPG的温差成正比，根据气化炉换热面积公式F=G·Δ
2，
i／(K·Δt m) (2) 式中：F —气化炉的换热面积，m
G —气化炉气化量，Kg/h；
Δi—气化1KgLPG所需要的热量，Kcal/Kg。

Δi=i2-i1， (3)
式中：i1—进入气化炉时液态LPG的热焓，Kcal/Kg；
i2—离开气化炉时气态LPG的热焓，Kcal/Kg；
K—气化炉的总传热系数，Kcal/m2h℃；
Δt m—热媒和LPG的平均温差，℃。

Δt m＝[(t1－t4)＋(t2－t3)]/2 (4)
式中：t1、t2—载体进出口温度，℃，
t3—操作压力下LPG开始沸腾的温度，℃：
t4—LPG离开气化炉时的过热温度，℃。

由公式(2)知：气化炉供气量
G ∝Δt m/Δi
由此可见，同一型号气化炉的供气量与工作状态有密切关系。

即
G=f(t热媒，t LPG进口，t LPG出口，丙烷、丁烷组分比)
=f(t热媒，P气化炉，t LPG出口，丙烷、丁烷组分比)
因各国的产品标准不同，如SAMDICK、RANSOME、KAOSAN等厂家所生产的气化炉气化量是以液态纯丙烷在工作压力为100PSI(7Kg/cm2)的情况下进行标定的。

而在我国常用的LPG一般为丙烷、丁烷按不同的比例混合而得，且气化炉的工作压力也随储罐的压力变化而变化。

表1 气化炉样本参数
气体组分液体进气化炉
时的温度
气体离开气化炉
时的温度
气化炉工作压力
纯丙烷20F-(6.7℃)100F(37.8℃)100PSI(7Kg/cm2)
各类气化炉热媒温度设定值略有不同，笔者以某明火水浴式气化炉为基础，分别计算了气化炉在丙烷丁烷不同组分、不同工作压力下供气量的变化。

并绘制成图(图3)
该图简明地显示了气化炉供气量随丙烷、了烷不同组分、不同工作压力变化的趋势，并同样适用于电热式气化炉和热水循环式气化炉。

在计算中，(1)丁烷为正丁烷；(2)热力参数值均为气体在标准状态下参数值：(3)气体露点温度低于45℃的，气体过热温度均设定为48℃。

但在实际运行中，可根据气体的实际露点温度确定合适的气体过热温度，以有效地减少能耗，但同时该气化炉供气量也会相应发生变化。

因而在实际运行中，还可根据气化炉工作的实际状态适当调整气化炉的热媒温度、控制LPG出口温度，使气化炉达到最佳工作状态。

4 试验验证
选用某气化站正在运行的气化炉进行实际试验，该站所用LPG为丙烷、了烷，其体积比为3∶7，气化炉的工作压力为3.6Kg/cm2。

气化站布置如图4。

试验结果如表2。

由表2可知，试验结果与理论计算相吻合。

表2 ××气化站试验结果
样本值理论计算试验结果气体丙烷100% 30% 30%
组分丁烷/ 70% 70%
气化炉水温℃77 75 75 气化炉进口压力Kg/cm28 3.6 4.5
气化炉出口压力Kg/cm28 3.6 3.6
饱和LPG温度℃19 17 17 气化炉出口LPG气体温度℃37.8 48 48.87
调压器后气体压力Kg/cm2/ / 1.849
通过流量Kg/h 4800 / 3645.6 计算值与样本值比值100% 80.5% 76.00%
5 2台或多台并联运行系统
2台或多台气化炉并联运行时，运行系统有2种设计方式：一种是单台炉+单台调压器；一种是多台炉并联+2台调压器(一开一备)如图5。

这两种形式在国内都有应用。

从设备运行的互换性、系统初投资等方面考虑第2种形式具有一定的优越性；从气化后气体易发生回凝等方面考虑第1种形式具有一定的优越性。

在保证气化后的气体在进入调压器前的管段中不发生回凝时，采用第2种形式更经济。

6 结论
(1)气化炉在实际运行中由于介质、工况的差异，其实际供气量与样本值有一定偏差，因而在气化炉的选型计算中须分析LPG的组分、用气高峰时储罐压力变化范围，对所选气化炉的供气量进行重新校核，根据实际用气量配置合适、经济的气化炉。

(2)运行中应根据LPG的露点温度选择合适的LPG过热温度，以保证气化炉出来的气体不致回凝、能耗最小运行最经济。

(3)多台炉并联时，炉与调压器的连接方式有两种，一种是单台炉+单台调压器；一种是多台炉并联+2台调压器(一开一备)，这两种方式各具特点，设计时可根据实际情况选择合适的形式。

参考文献
[1]《煤气设计手册》编写组，煤气设计手册，中国建筑工业出版杜．
[2] 姜正侯，燃气工程技术手册，中国建筑工业出版社．
[3] 哈尔滨建筑工程学院等，燃气输配，中国建筑工业出版社．
[4]SAMDICK、RANSOME、KAOSAN等气化炉样本．。