Змішувач LPG-AIR, Propane-Air

Що таке синтетичний природний газ чи SNG Propane Air Mixing?

SNG Propane-Air Mixer (пропан повітря), змішувальна установка, для зниження калорійності ЗВГ до рівня природного газу шляхом насичення парів ЗВГ повітрям, в результаті чого отримана газо-повітряна суміш є аналогом природного газу, за своїми гомогенними властивостями, калорійності може бути використана в газо-споживаюче обладнання призначене виключно для спалювання природного газу без будь-якої модернізації раніше встановленого котельного обладнання та додаткових його налаштувань.

Розроблені системи SNG Propane-Air Mixer, для отримання синтетичного природного газу, є єдиним доцільним рішенням у галузі альтернативної теплової енергогенерації, на існуючих газоспоживаючих котельнях, промислових об'єктах, газорозподільних підприємств у яких заміна чи модернізація обладнання – наприклад, на біопаливні споживачі є дорогим або навіть не раціональним рішенням застосування SNG Propane-Air Mixer змішувальних установок пропан повітря є єдиним правильним рішенням.

Технічні рішення та переваги змішувачів пропан-бутан - повітря:

  • розподілу взаємозамінних газів стосовно розподілу одного джерела енергії;

  • приготовлена ​​газо-повітряна суміш є взаємозамінною з природним газом (взаємозамінність визначається співвідношенням суміші, яка забезпечує таке ж число Воббе до первинного газу);

  • зниження стратегічної залежності;

  • керування піковими навантаженнями;

  • Прикладом може служити розподіл ЗПГ (синтетичний природний газ), суміш ЗВГ (скраплений нафтовий газ) та повітря регулюється числом Воббе по природному газу;

  • розподіляючи SNG на додаток до газу;

  • газозмішувальні агрегати пропан повітря призначені також для отримання інших газових сумішей (маємо великий досвід у змішуванні промислових обсягів технологічних газів, що мають різні характеристики при використанні зрідженого газу або природного газу).

Cинтетичний природний газ (SNG), утворюється шляхом змішування випареного з рідкого стану зрідженого вуглеводневого газу (пропан-бутан) з повітрям.

При синтезуванні SNG враховуються всі процеси несумісності (інтолерантності) природного газу з будь-якими видами газів, наприклад з азотом, як з водневими складовими атмосфери. Особливо важливим фактором при заміщенні природного газу на синтетичний природний газ або SNG Propane Air Mixing (пропан-повітря) є взаємозамінність газів, що розраховується відповідно до ІНДЕКСУ Воббе.

Індекс Воббе (взаємозамінність газів)

Два гази називаються взаємозамінними, коли всередині пальника вони поводяться повністю однаковим чином, таким чином, два газу можуть бути використані без необхідності проводити будь-які регулювання або зміни в установках згоряння (пальника).

Особливо термічного (теплового) поширення всередині пальника два газу є взаємозамінними коли при рівному тиску вони дають одну і ту ж кількість тепла за той самий проміжок часу. Зважаючи на те, що було науково доведено, що теплове (термічне) поширення є прямо пропорційним тепловій потужності (PCS) газу на одиницю об'єму (Kcal / Nm (кілокалорія на м)) та об'ємній продуктивності (Nm/год) пальника і те, що продуктивність є обернено пропорційною кореню квадратному відносної щільності газу (d), можна зробити висновок , що два газу дають можливість наявності рівності тиску подачі на пальник рівність термічного поширення коли має місце рівності значень:

Wi = P.C.S. /√d


Дане співвідношення було назване “індекс Воббе” по імені дослідника, який знайшов дане співвідношення.

Усе вищеназване може бути застосоване до сумішей зрідженого газа і повітря, які використовуються, як для заміщення, так і для доповнення природного газу метан.

Звісно, так як ми говоримо про гази з різними відносними калорійностями і щільністю, для того, щоб отримати їх однакове теплове розповсюдження нам потрібно буде застосувати абсолютно різні потужності, як вказано у двох наступних прикладах.

1) Якщо ми хочемо замінити на діючому пальнику з подачею природного газа газа метана подачу на суміш повітря зі зрідженим газом, котрі будуть повністю взаємозамінні, перш за все потрібно прорахувати індекс Воббе Wi газа котрим необхідно замінити природний газ:



Wi природний газ = P.C.S. /√d= 9.520 /√d= 12837 Kcal/Nm


Відповідно, потрібно визначити суміш пропана і повітря, індекс Воббе котрих Wi буде однаковым з індексом Воббе природного газа.

Використовуючи різноманітні склади суміші і розраховуючи кожен раз їх теплотвірну потужність P.C.S., відносну щільність газа d індекс Wi , шляхом максимального наближення до відповідності, можна отримати необхідну суміш котра буде повністю взаємозамінна і в основному складається з 61,2 % пропана і 38,8% повітря.

Відповідно, теплова потужність:



P.C.S.пропана= 24320 Kcal/Nm     P.C.S.пропана = 1,56


плотность индекс Wi дорівнює:

P.C.S.пропана= 24320x0.612 = 14884 Kcal/Nm


dщільність суміші = (1,56x0,612) + 0,388 = 1,343 ==>√d= 1,158 ==>


Wi щільність суміші= 14884 / 1,158 = 12853 Kcal/Nm


2) При використанні суміші LPG (ЗВГ) пропан 50% бутан 50% для заміни природного газа, використовуючи наші розрахунки можна отримати суміш LPG (ЗВГ) / повітря з наступним складом:



ЗВГ = 55% повітря = 45%


Розраховуємо індекс Воббе Wi отримуємо:


P.C.S.суг(50% C3 – 50% C4) = (24.320 x 0.5) + (32000 x 0.5) = 28160 Kcal/Nm


dсуг= (1,562 x 0,5) + (2,091 x 0,5) = 1,8265


P.C.S.суг= 28160 x 0.55 = 15488 Kcal/Nm


dсуг= (1,8265 x 0,55) + 0,45 = 1,455 ==> √d= 1,206 ==>


Wi щільність суміші= 15488 / 1,206 = 12842 Kcal/Nm


3) Що стосується різної продуктивностівзаємозамінних газів необхідних для подачі на пальник необхідно перш за все враховувати їх різні теплові потужності.

Іншими словами, якщо Nm/час природного газа дають 9520 Kkal, для отримання того ж тепла із суміші пропан-бутана з повітрям з теплотвірною потужністю = 14884 Kcal / Nm (див. Приклад 1), буде достатньо:



9520 / 14884 = ~ 0,64 Nm/год

Система змішування повітря з пропаном переважно є резервним варіантом автономного газопостачання вже існуючих котелень, елеваторів, оскільки не потрібна заміна і переналагодження основного технологічного обладнання, як, наприклад, пальників, котлів, вузлів редукування газу.

Більшість компаній у різних галузях промисловості потребують резервної системи основного джерела енергії для забезпечення безперервного виробництва, особливо коли є ризик енергетичного колапсу або ж очевидний значний економічний ефект використання альтернативного джерела енергії.

Очевидно, що провідне джерело енергії у світі сьогодні – це природний газ метан. Стрімкий розвиток економіки в усьому світі збільшує попит на природний газ, що явно призводить до нижчого тиску в газовому трубопроводі і як наслідок необхідності розподілу тиску, додаткових інвестицій у трубопроводи, мережі розподілу, розширення свердловин. Разом з тим, варто враховувати підвищення споживання природного газу в зимовий період, яке має певний вплив на розподіл природного газу між промисловими об'єктами.

Багато виробничих процесів побудовані на безперервному принципі роботи. Перебої в постачанні паливного ресурсу наражають на ризик зупинення великих виробничих процесів, що у свою чергу призводить до великих економічних збитків і втрат для підприємства. У деяких випадках, як приклад - у скляній промисловості, перебої з паливом мають руйнівні наслідки. Використання альтернативної системи у вигляді змішувальної установки пропан-повітря запобігає появі даних ризиків і стає незаперечною необхідністю та вимогою для багатьох великих промислових підприємств.

Загальною метою більшості сфер бізнесу та промисловості є виробництво товару, який буде найбільш привабливим з погляду конкурентоспроможності на ринку. В даному випадку наявність надійного та нешкідливого для навколишнього середовища джерела енергії, яке тягне за собою ще й найнижчі виробничі витрати, може стати вирішальним фактором економічних розрахунків конкурентоспроможності будь-якого товару. Альтернативні резервні системи з використанням повітря та пропану дозволяють компаніям отримувати очевидну вигоду, покладаючись на екологічно чисті паливні джерела. Альтернативні резервні системи з використанням повітря та пропану це фактично "синтетичний природний газ" (SNG), який може використовуватися як пряма заміна для природного газу метану. На відміну від дизеля, чистого пропану чи будь-якого іншого виду пального, "синтетичний природний газ" SNG не вимагає додаткових газових приєднань трубопроводу, регуляторів або постачання спеціальних паливних систем. Змішувальна установка пропан-повітря розміщується перед входом у котельне приміщення з пальником та зв'язується із системою природного газу, що перекачується трубопроводом після газорозподільного пункту. Ці системи можуть застосовуватися також як резервна копія, яка включається автоматично або вручну коли падає тиск у трубопроводі природного газу.

розгорнути

згорнути

Опис функціонування установки VMG



Ктиск клапана змішування нижнього тиску (VMG позиція 8) знижується нижче встановлених налаштувань, пневматичний пристрій контролю servocontrol (позиція 22) збільшує свій сигнал до тих пір, поки датчик тиску PSH1 (позиція 23) не включиться і не надішле цифровий сигнал на пульт управління. Таким чином активуються і обидва регулятори тиску (СУГ і ПОВІТРЯ позиції 5 - 6) через електромагнітний клапан EVI (позиції 10). Верхній тиск VMG отже збільшується до встановлених налаштувань регуляторів (приблизно 0.3 бара вище встановлених налаштувань пристрою VMG - див. технічні дані), і збільшується різниця потенціалів ЗВГ / суміш у пристрої VMG доки контакт dPSL 1 (позиція 19) не відкриється Через кілька секунд відкривається різниця потенціалів Dp, панель управління активує електромагнітний клапан EV2 (позиція 18), який утримував установку VMG у мінімальному положенні потоку. Тепер VMG починає керувати постачанням суміші, щоб утримати стійкий тиск у мережі. Коли споживання знижується нижче за мінімальну здатність VMG (приблизно 5% потоку), нижній тиск має тенденцію до підвищення , в той час як різниця потенціалів Dp через VMG зменшується. Як тільки досягається низька межа та закривається контакт dPSL 1 (позиція 19), пульта управління зупиняє все функціонування пристрою за допомогою відключення електромагнітних клапанів (EVI та EV2). Потім, якщо нижній тиск падає, установка знову запускається відповідно до схеми описаної вище. Мінімальні налаштування клапана змішування (налаштування виробником механічно в момент виробництва) можуть бути збільшені тільки через регулювання сигналу через належний Регулятор Тиску (позиція 17a) В іншому випадку лінія цього Регулятора повинна перебувати в позиції «закрито».

Опис роботи

Сідло заднього регулятора тиску зазвичай зберігається закритим пружиною та попереднім навантаженням на пружину (12) Відкриття сідла відбувається через подачу газу до камери (A). Верхній тиск газу збільшується та висуває поршень чутливості (9). Поршень пов'язаний зі стопором (пристроєм зупинки) (6) за допомогою джгута. Таким чином, коли верхній тиск перевищує дані регулювання нижнього тиску клапана виникає поштовх, налаштований проти пружини (12), який і дозволяє зробити відкриття стопора (6). Стопор (пристрій зупинки) (6) виконує функцію балансування поштовху газу за допомогою власного інтегрованого поршня, щоб уникнути впливу регулювання всієї системи. Налаштування клапана регулювання тиску можуть бути змінені за допомогою регулювального винта (15); обертання за часовою стрілкою - щоб збільшити тиск і проти часової стрілки зменшити тиск.

Розглянемо на прикладі складного рішення будівництва високопродуктивної змішувальної установки Propane Air Mixer:

Основні вимоги:

  • продуктивність випарника СУГ = 5000 кг/годину;

  • тиск на виході синтетичного газу = 5 бар;

  • загальна продуктивність системи суміші (пропан-повітря) = 6200 нормальних м/год.



Випаровувальна і редукційна установка ЗВГ
з насосним агрегатом (див. креслення,P&Ip15_016_01)
Установка змонтована на рамі, протестована на заводі-виробнику
і розроблена з ціллю насосної подачі ЗВГ, його подальшого випару
і редукування, відповідно до наступних параметрів:
Насосний агрегат
Насос ЗВГ = 1 шт
Витрата ЗВГ = C3 60% + C4 40%
Максимальна продуктивність ЗВГ = 10 000 л/час
Тиск ЗВГ на виході = 5 бар (подача на головку)
Електрична потужність = 8 kW (подача 380 V / 50 Hz)
Випарник
Випарник ЗВГ = горизонтальний
тип BKU t (система гарячої води)
1 шт.
Максимальна продуктивність ЗВГ = 5.000 кг/ч
Тиск ЗВГ на вході = 5,5^16 bar
Споживання ЗВГ = C3 50% + C4 50%
ЗВГ на виході = Парова фаза, перегрів
Гаряча вода вхід/вихід = 80° / 70° C (за макс потока)
Энергія на випарник ЗВГ = 540.000 kcal/год
Регулятор тиску
Регулятор тиску 1 шт
Регулятор тиску з контролером CAM тип, модель . RS-M-W
Тиск ЗВГ на вході = 5,5-16 бар
Тиск Суг на виході = 5 bar
Продуктивність ЗВГ = 2.200 м3/год ( 5.000кг/год)
Змішувальна установка ЗВГ / повітря,
+ панель керування,(див. креслення see P&I p15_016_00)
Установка змонтована на рамі,
протестована на заводі-виробнику і розроблена
з ЗВГ / повітря, відповідно до наступних параметрів:
Компактні міксери = 2 шт тип 80 + 4 шт. тип 150
Тиск ЗВГ на вході = 5 бар (стабільно)
Температура ЗВГ на вході = 10° над точкою роси ( ~ 42°C)
Продуктивність суміші = 4000 м/год
Мінімальна продуктивність суміші = 0 м3/год
Калорійність суміші = встановлюється на рівні з індексом Воббе
природного газа із мережі або об'єму
резервуара = мінімум 20 м
Тиск суміші на виході = 400-500 мбар
Робоча температура = від - 10° до + 60°C
Панель керування = Електрична панель керування з ручками
керування и аварійною панеллю PLC





ПРИНЦИПОВІ ТЕХНОЛОГІЧНІ РІШЕННЯ