Порівняння електричних випаровувачів пропан-бутану на Українському ринку, вчимось на помилках

Одним з головних елементів системи автономного газопостачання пропан-бутаном для підприємства є випаровувач (випарник) пропан-бутану. Саме від його надійності та безпечності залежить безперебійний процес виробництва та безпечність експлуатації.

Технологічний принцип роботи даного обладнання полягає в нагріванні рідкої фази газу пропан-бутану, внаслідок чого відбувається випаровування рідкої фази у газоподібну з подальшим транспортуванням газопроводами до споживача. На ринку розповсюджені 2 найбільш популярних види випаровувачів:

1. Електричні (непрямий нагрів газу, в якості елементів нагріву використовуються електричні тени, які передають тепло через рідину (теплоносій), для забезпечення роботи такого випаровувача необхідна велика електрична потужність, що тягне за собою додаткові витрати.
2. Випаровувачі з газовим пальником (можуть бути як з прямим, так і непрямим типом нагрівання газу, для нагріву випаровувача використовується газовий пальник, який працює від парової фази пропан-бутану). Значна перевага даних випаровувачів у відсутності потреби в електроенергії, або в її незначній кількості для роботи пульта керування. Тобто такі випаровувачі можуть працювати повністю автономно.

 

Конструктивні особливості електричних випаровувачів ми розберемо детальніше.

Розглядаючи використання випаровувачів пропан-бутану в Україні, важливо звернути увагу на кліматичне виконання та конструктивні особливості обладнання, адже випаровувачі мають бути пристосовані до умов українського ринку, де використовується важкий газ з вмістом бутану у суміші від 50 і до 80%. Це важливий аспект, адже бутан має температуру кипіння при нормальних умовах – 0,5 градусів по Цельсію, тобто перестає випаровуватись за температури нижче – 0,5 градусів по Цельсію.

На ринку Європи та Америки для генерації тепла використовують газ пропан-бутан (LPG) з підвищеним вмістом пропану у суміші (C3H8) до 98 %, на відміну від ринку України, де, як ми вже зазначили вище, використовують суміші з підвищеним вмістом бутану (C4H10). Саме використання газу з високим вмістом бутану - один з факторів, який негативно впливає на роботу випаровувачів, та потребує спеціальних конструктивних рішень.

Випарники для LPG імпортуються в Україну, зокрема, переважна кількість представлених в Україні випарників для пропан-бутану корейського виробництва компанії KGE, на ринку також можна зустріти випаровувачі європейських та американських виробників, конструктивні відмінності представлених на ринку випаровувачів ми розглянемо детальніше.

На що звернути увагу?

1. Наявність на випаровувачі пропан-бутану запірного поплавкового клапану на виході з випаровувача.

Основний елемент захисту випаровувача від потрапляння рідкої фази пропан бутану в газопровід парової фази є наявність поплавкового клапану на виході з випаровувача, що дозволяє забезпечити безперебійне спрацювання клапану у будь яких умовах. На фото показаний приклад влаштування клапану на виході з випарника.

 

Наявність такого поплавкового клапану дозволяє:

1. Запобігти потраплянню рідкої фази пропан-бутану, яка не встигає випаритись у технологічних газопроводах всередині випаровувача, у газопровід парової фази вже на виході з випаровувача. Такий аварійний режим роботи можливий при неправильному підборі випарника, або неправильній експлуатації системи газопостачання, наприклад коли фактичне споживання газу  більше ніж продуктивність випаровувача. 
2. Виконує функцію запірного клапану потоку, в разі обриву технологічної лінії газопроводу після випаровувача, клапан зупиняє різкий витік парової фази пропан-бутану, та забезпечeє стабільну безперебійну експлуатацію.

 

Випаровувачі італійських та інших європейських виробників розроблені для використання на ринках в високим вмістом газу пропану. При використанні таких випаровувачів пропану на вітчизняному ринку, відбуваються ситуації, коли рідка фаза газу з підвищеним вмістом бутану не встигає випаровуватись, та потрапляє в газопроводи парової фази після випаровувача. Рідка фаза LPG призводить до пошкодження контрольно-вимірювальних приладів, мембран регуляторів тиску, та іншого газового обладнання замовника. В разі неспрацювання автоматики безпеки на пальниках, може бути займання та пожежа зерносушарок та котлів.

 

 

У випаровувачах італійського виробництва запірний клапан розташований, як правило, на вході у випаровувач, та приводиться у дію штоком, який закриває клапан у разі збільшення рівня рідкої фази пропан-бутану всередині випаровувача. Однак дане рішення на практиці не спрацьовує у багатьох випадках через відмову самого запірного клапану внаслідок декількох причин.

По перше, під час експлуатації газу з підвищеним вмістом бутану, який є важким вуглеводнем, на стінках клапану утворюється наліт сірки та парафінів, що заважає роботі клапану.

По друге, під сідло клапана в процесі експлуатації потрапляють металеві залишки з газопроводу, або резервуару (іржа, окалини, інш.), внаслідок чого клапан у аварійній ситуації не закривається, а рідка фаза пропан-бутану продовжує потрапляти у випаровувач, в свою чергу, рівень рідкої фази збільшується і пропан бутан в рідкій фазі витікає з випаровувача у газопровід парової фази, призводячи до зупинки газопостачання та виникнення пожежонебезпечної ситуації з подальшим утворенням пожежі.

2. Наявність електромагнітного клапану на вході у Випаровувач.

Випаровувачі мають бути оснащені системами захисту, в тому числі, обов’язково має бути передбачений електромагнітний клапан, який запобігає потраплянню рідкої фази пропан бутану у холодний не нагрітий випаровувач, а також закриває вхід рідкої фази у випаровувач у разі зниження температури теплоносія (антифризу). Потрібно обов’язково звертати увагу на розміщення електромагнітного клапану, він має бути розміщений на вході у випаровувач.

 

 

В процесі запуску системи газопостачання та подачі рідкої фази пропан бутану на випаровувач, електромагнітний клапан, який розміщений на вході у випаровувач, залишається закритим. Після ввімкнення випаровувача, панель керування подає живлення на електричні тени випаровувача, та починається нагрівання антифризу в середині випаровувача. Після досягнення температури антифризу 50 градусів Цельсію, автоматика панелі керування відкриває електромагнітний клапан, внаслідок чого рідка фаза пропан бутану потрапляє в технологічні газопроводи в середині випаровувача, одразу починається випаровування газу в парову фазу. У разі, якщо температура теплоносія падає нижче робочої зони у 50 градусів Цельсія, автоматика керування закриває електромагнітний клапан, щоб запобігти підвищенню рівня рідкої фази пропан бутану у випаровувачі. Тому наявність електромагнітного клапану на вході додатково унеможливлює потрапляння рідкої фази в газопровід після випаровувача.

Однак деякі виробники розміщують електромагнітний клапан на виході парової фази вже після випаровувача. Внаслідок такого розміщення електромагнітний клапан потрапляє під вплив нагрітої газової фази пропан бутану з температурою 60-70 градусів по Цельсію, що псує з часом електромагнітний клапан.

1. Через високі температури деформуються ущільнюючі втулки клапану.
2. Внаслідок використання сумішей з підвищеним вмістом бутану, розігріта газова фаза пропан-бутану, проходячи через сідло відкритого клапану, з часом утворює на стінках осад сірки та парафінів, що в подальшому не дозволяє закритися клапану в необхідній ситуації. Також дане розміщення не дозволяє повноцінно виконувати функцію захисту, так як рідка фракція пропан бутану потрапляє у технологічні газопроводи в середині випаровувача в момент, коли випаровувач ще не розігрівся до робочої температури.

 

 

3. Наявність термостатів контролю та блокування за температурою, реле рівня теплоносія.

Одним з важливих елементів системи безпеки випаровувача є комплекс термостатів з терморегуляторами для контролю нагрівання теплоносія (антифризу) у випаровувачі. Логіка їх роботи наступна:

Терморегулятор 1. Контролює роботу електромагнітного клапана для пуску рідкої фази пропан бутану у випаровувач. При досягненні температури теплоносія 50 градусів Цельсію, терморегулятор відкриває електромагнітний клапан. В разі падіння температури нижче 50 градусів Цельсію, терморегулятор закриває електромагнітний клапан.

Терморегулятор 2. Контролює підтримання робочої температури теплоносія на рівні 65 градусів Цельсію, шляхом вмикання - вимикання напруги на електричні тени.

Терморегулятор 3. Контролює максимальну температуру теплоносія на рівні 75 градусів Цельсія та вимикає живлення електричних тенів. Також він слугує дублюючим терморегулятором на випадок виходу з ладу терморегулятора №2.
 

 

Реле рівня теплоносія – виконує захисну функцію, попереджуючи падіння рівня теплоносія, вимикає електричні тени у разі спрацювання.

Терморегулятори 1,2,3 отримують сигнал від датчика температури, який розміщено в зоні теплоносія для контролю температури. Деякі виробники на прикладі заводу KGE встановлюють дублюючий датчик температури, що дає подвійний захист безперервної роботи системи газопостачання.

Важливе також місце встановлення датчика температури теплоносія. Деякі італійськи виробники розташовують датчик безпосередньо на зовнішній стінці технологічного газопроводу, в якому відбувається випаровування рідкої фази пропан бутану. При заповненні технологічного газопроводу рідкою фазою LPG, він швидко охолоджується, внаслідок таких перепадів температур датчик температури перестає функціонувати з часом. Неодноразово на ринку траплялись випадки, коли внаслідок відмови датчику температури, терморегулятори, не отримуючи сигнал, не закривають електромагнітний клапан, в разі зменшення температури теплоносія, і відбувається заповнення рідкою фазою пропан-бутану газопроводів парової фази після випаровувача, це виводить з ладу регулятори тиску, інші КВП на газопроводі, та в гіршому випадку, призводить до потрапляння рідкої фази на газовий пальник технологічного обладнання, виводить його з ладу, та створює пожежу.