Что такое сжиженный углеводородный газ (СУГ)? От проблемы горения до сравнения с другими видами топлива

Сжиженный газ | raadman

Сжигание ископаемых топлив, таких как сжиженный углеводородный газ (СУГ) (LPG), в промышленных горелках является одним из важнейших процессов производства энергии в различных отраслях. Сжиженный углеводородный газ — это смесь пропана и бутана, которая благодаря своим характеристикам, таким как удобство транспортировки и хранения, используется во многих промышленных горелках в качестве основного или альтернативного топлива. Сжигание этого типа топлива, особенно в условиях принудительной подачи воздуха для горения, имеет высокую эффективность и, как правило, вызывает меньше загрязнений по сравнению с жидкими топливами.

В данной статье рассматривается сжиженный углеводородный газ в промышленных горелках с принудительной подачей воздуха и факторы, влияющие на качество и эффективность этого сжигания.

Что такое сжиженный углеводородный газ (LPG)?

Сжиженный углеводородный газ (Liquefied Petroleum Gas, LPG) представляет собой смесь двух углеводородных газов — бутана и пропана, которые при определенном давлении переходят в жидкое состояние. В некоторых случаях в этой смеси присутствует небольшое количество других газов, таких как пропилен и бутилен. Соотношение этих газов изменяется в зависимости от температуры окружающей среды: например, летом в смеси содержится больше бутана, а зимой, из-за более легкого испарения при низких температурах, увеличивается доля пропана.

Сжиженный углеводородный газ (LPG) используется в основном для отопления и как топливо для транспортных средств. Также он находит применение в различных отраслях, таких как производство аэрозолей и в качестве хладагента в холодильных установках.

Физико-химические свойства LPG

Сжиженный углеводородный газ (СУГ) LPG производится как побочный продукт процесса переработки природного газа и нефти. Этот газ представляет собой смесь пропана и метана, и его индекс Воббе (Wobbe Index) находится в пределах 72-87 МДж/м³. Сжиженный углеводородный газ обладает высокой теплотворной способностью (приблизительно 46 МДж/кг), что превышает теплотворную способность бензина и мазута, при этом, имея одинаковую массу, сжиженный углеводородный газ (LPG) производит больше энергии. Однако из-за меньшей плотности LPG в одном объеме производит меньше энергии, чем бензин.

При температуре 15°C один литр сжиженного газа весит от 500 до 560 граммов. Этот газ в момент производства не имеет цвета, запаха и вкуса, но для повышения безопасности в него добавляются серосодержащие вещества, чтобы придать ему запах. Давление внутри резервуаров с LPG может достигать 8 бар.

Сравнение LPG с другими распространенными топливами

В таблице ниже представлены характеристики LPG в сравнении с бензином и дизельным топливом.

Сравнение | raadman
Сравнение сжиженногоуглеродного газа с бензином и дизелем

Сжигание LPG по сравнению с жидкими и твердыми топливами производит меньше углекислого газа, но, в свою очередь, больше, чем природный газ. На следующем рисунке показано количество CO2, выбрасываемого при сжигании различных топлив на каждый киловатт-час произведенной энергии. В общем, выброс CO2 при сжигании LPG составляет 90% от выброса при сжигании дизельного топлива и 70% от выброса при сжигании угля. Однако, по сравнению с природным газом, сжиженный углеводородный газ (LPG) производит больше углекислого газа.

ВЫбросы со2
Уровень выбросов CO2 для различных видов топлива

Советы по использованию сжиженного углеводородного газа (LPG)

Использование сжиженного углеводородного газа (LPG) в промышленных горелках требует соблюдения особых технических и безопасных норм, обусловленных характеристиками этого топлива. Сжиженный углеводородный газ (LPG) обычно хранится и транспортируется в сферических или баллонных резервуарах. Такой выбор резервуаров обусловлен высоким давлением хранения этого газа, что в случае утечки или отсутствия контроля может представлять опасность. В этих резервуарах газ хранится в жидком состоянии под высоким давлением, однако при поступлении в горелку он превращается в газ и сжигается. Для испарения LPG и его преобразования из жидкого в газообразное состояние требуется дополнительная энергия.

Кроме того, скорость испарения должна соответствовать скорости потребления топлива в горелке. Испарение LPG в резервуаре происходит частично естественным образом. Естественная скорость испарения зависит от температуры окружающей среды и площади поверхности резервуара (Wetted Area). В системах с низкой мощностью, как правило, естественная скорость испарения является достаточной, однако в промышленных системах с высокой мощностью полагаться только на естественное испарение нельзя. В таких системах для обеспечения стабильного потока и давления сжиженного газа используется специальное оборудование, называемое испарителем. Использование испарителя также предотвращает замерзание и образование инея на оборудовании.

Резервуары для сжиженный углеводородный газ | raadman
Резервуары для сжиженного нефтяного газа в разных размерах и формах

Испарители (vaporizers)

В испарителе LPG поступает в систему и с помощью получаемого тепла испаряется, чтобы быть готовым к использованию в горелке. Испарители обеспечивают стабильную и непрерывную подачу газа, гарантируя, что сжиженный газ будет поступать в горелку в подходящем виде и предотвращая замерзание оборудования. Использование этих устройств обеспечивает стабильность в процессе сжигания и оптимальную работу промышленных горелок. Испарители сжиженного газа (LPG) делятся на три основные категории.

Электрические испарители: В этих устройствах электрический ток проходит через нагревательный элемент, расположенный в резервуаре, что вызывает его нагревание. Это тепло способствует испарению сжиженного газа.

Электрический испаритель | raadman
Конструкция электрического испарителя

Испарители с прямым пламенем: В этих испарителях сжигается небольшое количество LPG, а образовавшееся тепло используется для испарения требуемого объема сжиженного газа. Они получили свое название из-за того, что пламя непосредственно нагревает сжиженный углеводородный газ (LPG), превращая его в пар. Эти устройства чаще всего используются в промышленности для сжигания сжиженного газа.

Испаритель с прямым пламенем | raadman
Конструкция испарителя с прямым пламенем

Испарители с источником тепла в виде пара или горячей воды: В этом случае используется теплообменник для передачи тепла от пара или горячей воды к сжиженному газу. Сжиженный углеводородный газ (LPG) поступает с одной стороны теплообменника, а с другой стороны протекает пар или горячая вода. Энергия пара или горячей воды вызывает испарение сжиженного газа.

Схема | raadman
Схема системы сжиженного углеродного газа с испарителем горячей воды

Каждый из этих типов испарителей имеет свое применение в зависимости от потребностей и мощности потребления сжиженного газа.

Регулятор давления

Для работы резервуара и испарителя сжиженного углеводородного газа (LPG) необходимо использовать два регулятора давления. Для получения более подробной информации о регуляторах давления газа можно ознакомиться с статьей «Типы регуляторов газа и лучшие бренды».

Первичный регулятор: Этот регулятор, также известный как регулятор высокого давления, снижает давление газа с 8 бар (давление в резервуаре) до 1 бар. Он должен быть установлен после испарителя и рядом с ним, чтобы снизить давление газа после испарения до нужного уровня.

Вторичный регулятор: Этот регулятор, также известный как регулятор низкого давления, снижает давление газа с 1 бар до рабочего давления горелки. Он должен быть установлен вблизи горелки, чтобы газ поступал в горелку с нужным давлением.

Промышленные насосы LPG

Если расстояние между резервуаром, испарителем и горелкой значительно, необходимо использовать электропомпу с защитой от искр. Этот насос необходим для преодоления падения давления и обеспечения постоянного потока газа в горелку.

Установка резервуара, испарителя и других компонентов системы LPG должна выполняться в соответствии с национальным стандартом 841, что помогает обеспечить безопасность и эффективность работы систем сжиженного газа.

На Рис. 6 показана схема трубопроводов между испарителем и резервуаром хранения, которая должна быть тщательно спроектирована и выполнена, чтобы избежать утечек и чрезмерных падений давления, а также эффективно управлять потоком газа.

Схема трубопроводов и соединений между резервуаром для сжиженного нефтяного газа и испарителем| raadman
Схема трубопроводов и соединений между резервуаром для сжиженного нефтяного газа и испарителем

Стандарты загрязнения, регулирующие сгорание жидкого топлива

Сгорание жидкого топлива, особенно в промышленности и на электростанциях, может привести к образованию различных загрязняющих веществ, которые оказывают негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Именно поэтому были разработаны экологические стандарты для контроля и сокращения этих выбросов. Одним из важнейших национальных стандартов для горелок на сжиженном углеродном газе (LPG) является стандарт EN-676, который носит название «Газовые горелки с принудительной подачей воздуха, характеристики и методы испытаний». Этот стандарт устанавливает требования к проектированию, испытаниям и ограничениям по выбросам загрязняющих веществ для промышленных горелок, работающих на газовых топливах, таких как природный и сжиженный газ.

Для более подробного ознакомления с национальными и международными стандартами, связанными с горелками, рекомендуется ознакомиться с статьей «Национальные и международные стандарты промышленных горелок«.

Уровень выбросов оксидов азота (NOx)

Температура адиабатического пламени метана с 20% избыточного воздуха составляет примерно 1800°C, а сжиженный углеводородный газ LPG — около 1850°C при тех же условиях. Из-за более высокой температуры пламени сжиженный газ производит больше оксидов азота (NOx) по сравнению с природным газом. Этот загрязнитель может способствовать загрязнению воздуха, образованию кислотных дождей и вызывать проблемы с дыханием. В соответствии с европейским стандартом EN-676, горелки на сжиженном газе классифицируются по уровню выбросов NOx в соответствии с приведенной таблицей.

Классификация горелок | raadman
Классификация горелок количеству выбросов Nox в соответствии с национальным стандартом 7595 и стандартом EN-676.

Уровень выбросов угарного газа (CO)

В соответствии с европейским стандартом EN-676, выбросы угарного газа (CO) не должны превышать 100 мг /кВт-ч.

Проблемы и решения при сгорании сжиженного газа Сгорание сжиженного газа (LPG) в промышленных горелках с принудительной подачей воздуха является ключевым процессом в производстве энергии и обогреве. Этот вид топлива, представляющий собой смесь пропана и бутана, обладает высокой теплотворной способностью и производит меньше загрязняющих веществ по сравнению с жидким топливом, таким как дизельное топливо и мазут.

Оптимизация условий сгорания и использование таких устройств, как испарители, необходимы для обеспечения безопасной и эффективной работы систем, работающих на сжиженном газе. Также соблюдение стандартов, таких как национальный стандарт 7595 и европейский стандарт EN-676, помогает контролировать уровень выбросов опасных загрязняющих веществ и защищать общественное здоровье.

Горелка raadman при испытании | raadman

В группе Raаdman производятся различные горелки, работающие на сжиженном газе (пропан и бутан) в разных мощностях и классах NOx 2 и 3, которые предоставляются клиентам. Газовые котлы конденсационного типа на сжиженный углеводородный газ LPG также являются продукцией компании Paсkman и могут производиться с мощностью до 10 миллионов килокалорий в час, доступной для поставки клиентам.

Новые разработки в технологии сжигания сжиженного углеродного газа в промышленных горелках

За последние годы технология сжигания СУГ в промышленных горелках претерпела значительные изменения. Эти разработки были сделаны с целью повышения энергоэффективности, сокращения выбросов и повышения безопасности систем сгорания. Ниже рассматриваются некоторые из наиболее важных последних разработок в этой области.

Сокращение выбросов вредных загрязняющих веществ

Одной из важнейших новых тенденций является разработка горелок, минимизирующих выбросы загрязняющих веществ NOx и CO. Кроме того, точная регулировка соотношения воздуха и топлива и автоматическое управление процессом сгорания позволили оптимизировать работу горелок.

Повышение тепловой эффективности с помощью интеллектуальных систем управления горением

Благодаря достижениям в области интеллектуальных систем управления горением стал возможным мониторинг условий горения в режиме реального времени. Эти системы используют современные датчики для измерения количества кислорода, температуры и давления внутри горелки и автоматически регулируют параметры горения на основе собранных данных. Этот метод повышает эффективность, снижает расход топлива и оптимизирует производительность оборудования.

Оптимизация испарительных систем

Одной из основных проблем при использовании сжиженного углеродного газа является необходимость его испарения перед сжиганием. В новейших испарителях используются энергоэффективные электрические системы и оптимизированные теплообменники, которые снижают потери энергии и ускоряют подготовку газа к сжиганию.

Использование цифровых технологий для мониторинга и обслуживания

Сегодня многие производители промышленных горелок используют интеллектуальные системы управления для оптимизации производительности систем сгорания. Эти технологии позволяют осуществлять удаленный мониторинг и прогнозирование потенциальных неисправностей, что приводит к снижению затрат на ремонт и увеличению срока службы оборудования.

Новые стандарты безопасности и охраны окружающей среды

Поскольку экологические нормы становятся все более строгими, производители промышленных горелок должны постоянно совершенствовать технологии, используемые в их продукции, чтобы соответствовать требованиям безопасности и охраны окружающей среды, определенным в соответствующих стандартах.

Сжиженный углеводородный газ : эффективное топливо для промышленности

Сжиженный углеводородный газ (LPG) является одним из лучших вариантов для использования в промышленных горелках благодаря таким характеристикам, как высокая теплотворная способность, низкие выбросы и удобство хранения и транспортировки. Сжиженный углеводородный газ не только вырабатывает значительное количество энергии, но и наносит меньший вред окружающей среде по сравнению с жидким топливом, таким как дизель или мазут.

Для оптимального и безопасного использования сжиженного газа в промышленных горелках необходимо соблюдать стандарты безопасности, использовать подходящее оборудование, такое как испарители и регуляторы, а также точно проектировать связанные системы. Эти меры способствуют повышению эффективности, снижению рисков и контролю за выбросами загрязняющих веществ.

Группа Rаadman предлагает продвинутые горелки, соответствующие международным стандартам, которые обеспечивают высокую эффективность и способствуют сокращению загрязнения воздуха и защите окружающей среды. Использование сжиженного газа как чистого и эффективного топлива является разумным выбором для промышленных предприятий, способствующим улучшению производительности и устойчивости.

Поделиться постом
Содержание

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Связанные статьи
Регенеративная горелка | Raadman

Что такое регенеративная горелка и как сократить расход топлива до 50%

Регенеративная горелка, являясь эффективным решением для оптимизации процессов горения, играет важную роль в снижении потребления энергии и выбросов загрязняющих веществ. Сегодня экологические ограничения, связанные с выбросами загрязняющих

Читать далее »
Запальная горелка | Raadman

Что такое запальная горелка? Полное руководство по функциям запальной горелки и их типам

Для осуществления процесса горения необходимо наличие трех основных факторов: воздуха, топлива и первичного источника энергии. В небольших горелках для начала горения можно использовать прямое запальное устройство, но

Читать далее »
Основы горения | Raadman

Что такое горение? Обзор основных концепций и процессов

Горение — одно из основных процессов в обеспечении энергией, необходимой для повседневной жизни и различных отраслей промышленности. Понимание его фундаментальных принципов не только необходимо, но и жизненно

Читать далее »
Альтернативные виды топлива | Raadman

Альтернативные виды топлива; какой вариант лучше для будущего?

Ископаемое топливо, которое уже давно известно как основной источник энергии в мире, помимо того, что  вызывает широкомасштабное загрязнение, имеет ограниченные ресурсы и не может удовлетворить растущие потребности

Читать далее »