7.1. Способы регазификации

В замкнутом объеме резервуара устанавливается динамическое равновесие 2-фазной системы «пар-жидкость». Если начат отбор насыщенных паров, равновесие нарушится: давление паров упадет, и жидкий газ закипит, испаряясь до тех пор, пока не прекратится отбор паров. Давление и температура в резервуаре снижаются, а по мере достижения постоянного отбора восстанавливается постоянство теплообмена. При этом постоянная разность температур жидкости и окружающей среды такова, что жидкость поглощает ровно столько теплоты из внешней среды, сколько необходимо для образования паров сжиженного газа. С этого момента не обнаруживается никаких изменений в температуре жидкой фазы, до тех пор пока не меняется интенсивность отбора паров сжиженного газа.

Указанные недостатки естественного испарения значительно осложняют операции по хранению СУГ, затрудняют эксплуатацию групповых резервуарных установок и газовых приборов, ухудшают качество сгорания газа. Низкая производительность установок с естественным испарением сжиженных газов вынуждает увеличивать число подземных резервуаров. Поэтому установки с естественным испарением могут быть рекомендованы только для газопотребительного оборудования малой производительности (индивидуальные пользователи), а также для южных регионов с высокими среднесуточными температурами.

Таким образом, характеристики испарения сжиженных газов играют важнейшую роль при проектировании систем хранения газов, приборов и газогорелочных устройств. Производительность резервуаров при периодическом отборе паров зависит от целого ряда факторов:

Установлено, что при средней температуре окружающей среды часовая потребность теплоты на каждый квадратный метр смачиваемой поверхности резервуара составляет 11,6 кВт, которые обеспечивают испарение и получение паровой фазы нужного дебита при разности температур окружающей среды и испарения, которую газ должен иметь для заданного давления его использования.

Естественная регазификация в резервуарах. Самый простой аппарат для регазификации сжиженных газов — замкнутый цилиндрический сосуд (баллон, резервуар), частично заполненный жидкой фазой. В верхней части — насыщенный пар.

Естественная теплопередача осуществляется через наружную металлическую стенку от воздуха и грунта.

Кроме температурного режима, оказывающего самое большое влияние, есть и другие факторы (почти не поддающиеся расчету), также отражающиеся на испарительной способности:

Широкое распространение для газоснабжения объектов коммунально-бытового назначения и сельскохозяйственного производства, а также сезонных потребителей (туристических баз, пансионатов и др.), получили надземные полупередвижные резервуары вместимостью от 600 до 1600 л, а также резервуары большей вместимости. Испарительная способность надземных резервуаров различной вместимости приведена в табл. 9.1.

Как видно из данных таблицы, испарение сжиженных газов в значительной степени зависит от температуры наружного воздуха: при изменении ее всего на 20°С, т. е. от +5 до -15°С, отбор паров пропана снижается в 2,5 раза, а при изменении от +15 до -15°С (или на 30°С) — в 3–3,5 раза.

Уровень жидкой фазы в резервуаре перед очередной заправкой не должен быть ниже 25%. Испарительная способность надземной резервуарной установки должна определяться для каждого конкретного случая с учетом принимаемого минимального заполнения и минимальной температуры наружного воздуха.

Регазификация в подземных резервуарах. Подземные резервуарные установки с естественным испарением жидкой фазы используют теплоту окружающего грунта: в холодное время года резервуар получает постоянный поток теплоты из глубинных слоев грунта, летом — от поверхностных слоев.

Расчетная испарительная способность подземного резервуара устанавливается для наихудших условий: в зимний период, при самой низкой температуре грунта, при минимальном заполнении резервуара и при постоянном давлении в резервуаре. В зимних условиях при любой температуре промерзания грунтов в резервуарах должно быть такое избыточное давление, которое позволяло бы обеспечить нормальную подачу газа потребителю.

Испарительная способность резервуара в составе групповой подземной резервуарной установки меньше, чем у одного отдельного резервуара, за счет экранирования теплового потока, поступающего от окружающего грунта, то есть испарительная способность группы резервуаров неравна сумме испарительных способностей. При групповом размещении подземных резервуаров с разрывами между ними 1 м полученную испарительную способность следует умножать на коэффициент теплового взаимодействия τ.

Зная расчетную испарительную способность, можно легко определить необходимое число резервуаров, разделив часовую потребность в газе на среднюю расчетную испарительную способность одного резервуара с учетом также коэффициента т.д.