ИСПАРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СЖИЖЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к газоснабжению, в частности, к испарению сжиженного углеводородного газа (СУГ) и может быть использована в составе испарительных установок СУГ для газоснабжения зданий, промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей.
Известно испарительное устройство СУГ, содержащее: сосуд, заполненный промежуточным теплоносителем (ПТ) с температурой выше минимально-допустимого значения, но ниже максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, находящимся в нем трубчатым электронагревателем (ТЭН), испарительным трубопроводным змеевиком (ИТЗ), соединенным с пароперегревательным трубопроводным змеевиком (ПТЗ); взрывозащищенный регулятор-термостат промежуточного теплоносителя с функцией поддержания температуры ПТ выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ и подачи сигнала на отключение ТЭН при достижении температуры ПТ до максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ; поплавковый клапан отключения подачи жидкой фазы, расположенный на выходном участке ПТЗ за пределами сосуда с промежуточным теплоносителем; взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН. [см. Курицын Б.Н., Усачев А.П., Семенов В.Г. Электрический испаритель сжиженного газа с промежуточным теплоносителем / Использование газа в народном хозяйстве. Выпуск 14. Сб. научи, трудов. - Саратов: изд-во Сара тун-та, 1979, С.129-135.].
Недостатком известного испарительного устройства СУГ является низкий уровень безопасности, заключающийся в попадании потока капель жидкой фазы в трубопровод паровой фазы, регулятор давления газа и газогорелочные устройства потребителей при превышении расхода СУГ выше номинального. Попадание потока капель жидкой фазы в газогорелочные устройства потребителей приводит к их интенсивному испарению, резкому повышению давления газа выше допустимого, отрыву пламени, дальнейшей утечке газа в помещение где установлены газогорелочные устройства, созданию взрывоопасной концентрации газа с воздухом помещения, а при внесении источника зажигания к взрыву.
Другим недостатком известного испарительного устройства СУГ является попадание в регулятор давления газа паровой фазы перегретой выше максимально-
допустимого значения температуры при неисправностях регулятора - термостата промежуточного теплоносителя, связанных с нарушением его функции подачи сигнала на отключение ТЭН при достижении температуры ПТ выше максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является испарительное устройство СУГ, содержащее: сосуд, заполненный промежуточным теплоносителем с температурой выше минимально-допустимого значения, но ниже максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, находящимися в нем трубчатыми электронагревателями, испарительным трубопроводным змеевиком, соединенным с пароперегревательным трубопроводным змеевиком; взрывозащищенный регулятор-термостат промежуточного теплоносителя с функцией поддержания температуры ПТ выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ и подачи сигнала на отключения ТЭН при достижении температуры ПТ до максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ; рабочий электромагнитный клапан (ЭМК) отключения подачи жидкой фазы, расположенный на входе ИТЗ; взрывозащищенный двухпозиционный датчик температуры паровой фазы (ДДТ), расположенный на выходном участке ПТЗ за пределами сосуда с промежуточным теплоносителем с функцией подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы до минимально-допустимого и до максимально-допустимого значения и на открытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы выше минимально-допустимого и ниже максимально-допустимого значения; взрывозащищенный блок управления (БУ) работой ЭМК; взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН; электросоединительные провода от ДДТ к БУ; электросоединительные провода от БУ к ЭМК [см. стр.397-398. Стаскевич Н.Л., Вигдорчик Д.Я. Справочник по сжиженным углеводородным газам. - Л.: Недра, 1986. - 543 с.].
Недостатком известного испарительного устройства СУГ является низкий уровень безопасности работы испарительного устройства СУГ, заключающийся:
1) в отсутствии подачи сигнала на открытие рабочего ЭМК для холодного периода года, при расходах паровой фазы близких или равных нулю, например в ночной период времени, когда значения температуры паровой фазы становятся ниже ее минимально-допустимого значения за счет теплообмена с окружающим наружным воздухом, имеющим температуру ниже минимально- допустимого значения температуры паровой фазы. В этом случае не произойдет автоматическое открытие рабочего электромагнитного клапана при переходе на режим отбора паровой фазы поскольку для этого необходимо,
чтобы температура наружного воздуха повысилась выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы, а это условие не обеспечивается для холодного периода года;
2) в попадании жидкой фазы в трубопровод паровой фазы и газогорелочные устройства потребителей при неисправностях связанных с протечкой жидкой фазы через запорный орган рабочего электромагнитного клапана в его закрытом состоянии;
3) в растрескивании и разгерметизации резиновых мембран и уплотнений регулятора давления газа и отключающих устройств, расположенных за пароперегревательным трубопроводным змеевиком, при попадании в них паровой фазы перегретой выше максимально-допустимого значения температуры паровой фазы при неисправностях двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, связанных с нарушением его функции подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы выше максимально-допустимого значения.
Другим недостатком известного испарительного устройства СУГ являются дополнительные капитальные вложения в обеспечение отдельной взрывозащиты двухпозиционного датчика температуры и блока управления работой ЭМК.
Задачей настоящей полезной модели является повышение уровня безопасности работы испарительного устройства СУГ и уменьшение дополнительных капитальных вложений в обеспечение взрывозащиты в виде взрывонепроницаемой оболочки для электрических контактов и соединений двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, регулятора - термостата промежуточного теплоносителя и блока управления работой рабочего ЭМК.
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является: 1) обеспечение подачи сигнала на открытие рабочего ЭМК при расходах паровой фазы близких или равных нулю, особенно для холодного периода года; 2) исключение попадания жидкой фазы в трубопровод паровой фазы и газогорелочные устройства потребителей при неисправностях связанных с протечкой жидкой фазы через запорный орган рабочего электромагнитного клапана в его закрытом состоянии; 3) исключение растрескивания и разгерметизации резиновых мембран и уплотнений регулятора давления газа и отключающих устройств, расположенных за пароперегревательным трубопроводным змеевиком, при неисправностях двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, связанных с нарушением его функции подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы выше максимально-допустимого значения; 4) исключение капитальных вложений во взрывонепроницаемую оболочку для электрических контактов и соединений
двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, регулятора - термостата промежуточного теплоносителя и блока управления работой ЭМК.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном испарительном устройстве СУГ, содержащим: сосуд, заполненный промежуточным теплоносителем с температурой выше минимально-допустимого значения, но ниже максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, находящимися в нем трубчатыми электронагревателями, испарительным трубопроводным змеевиком, соединенным с пароперегревательным трубопроводным змеевиком; регулятор-термостат промежуточного теплоносителя с функцией поддержания температуры ПТ выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ и подачи сигнала на отключение ТЭН при достижении температуры ПТ до максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ; рабочий электромагнитный клапан отключения подачи жидкой фазы, расположенный на входе ИТЗ; двухпозиционный датчик температуры паровой фазы, расположенный на выходном участке ПТЗ с функцией подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы до минимально-допустимого и до максимально-допустимого значения и на открытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы выше минимально-допустимого и ниже максимально-допустимого значения; блок управления рабочего ЭМК; взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН; электросоединительные провода от ДДТ к БУ; электросоединительные провода от БУ к рабочему ЭМК, согласно полезной модели выходной участок ПТЗ, в месте расположения на нем двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, заключен в сосуд с промежуточным теплоносителем с температурой выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы; к выходному участку ПТЗ за пределами сосуда с промежуточным теплоносителем присоединен сборник жидкой фазы, в который заключен датчик уровня жидкой фазы СУГ, с функцией подачи сигнала на закрытие связанных с ним блока управления и предохранительно-запорного ЭМК при достижении уровня жидкой фазы в сборнике жидкой фазы до минимально-допустимого значения; К участку ИТЗ до рабочего ЭМК по ходу движения жидкой фазы установлен предохранительно-запорный ЭМК с функцией на закрытие от собственного блока управления при достижении уровня жидкой фазы в сборнике жидкой фазы до минимально-допустимого значения без возможности повторного автоматического открытия до момента выявления и устранения причин неисправности обслуживающим персоналом; в промежуточный теплоноситель заключен термопредохранитель с функцией отключения подачи электроэнергии к ТЭН при повышении температуры ПТ выше максимально-допустимого
значения температуры паровой фазы СУГ; контакты и электрические соединения регулятора-термостата промежуточного теплоносителя, термопредохранителя, двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, блок управления рабочего ЭМК и блок управления предохранительно-запорного ЭМК заключены во взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН.
min
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена схема испарительного устройства СУГ. Позиции на чертеже обозначают следующее: 1 - сосуд; 2 - промежуточный теплоноситель с температурой выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы; 3 - трубчатые электронагреватели; 4 - испарительный трубопроводный змеевик; 5 - пароперегревательный трубопроводный змеевик; 6 - регулятор-термостат промежуточного теплоносителя; 7 - рабочий электромагнитный клапан отключения подачи жидкой фазы, расположенный на входе ИТЗ, 8 - двухпозиционный датчик температуры паровой фазы с функцией подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК 7 при достижении температур паровой фазы до минимально- допустимого и до максимально-допустимого значения и на открытие рабочего ЭМК 7 при достижении температур паровой фазы выше минимально-допустимого и ниже максимально- допустимого значения, 9 - блок управления рабочего ЭМК 7; 10 - взрывонепроницаемая оболочка; 11 - электросоединительные провода от ДДТ 8 к блоку управления 9 рабочим ЭМК 7; 12 - электросоединительные провода от блока управления 9 к рабочему ЭМК 7; 13 - выходной участок ПТЗ в месте расположения на нем двухпозиционного датчика 8 температуры паровой фазы; 14 - сборник жидкой фазы; 15 - датчик уровня жидкой фазы СУГ; 16 - предохранительно - запорный ЭМК с функцией на закрытие при достижении уровня жидкой фазы в сборнике 14 жидкой фазы до минимально-допустимого значения φ; 17 - блок управления предохранительно-запорного ЭМК 16; 18 - термопредохранитель с функцией отключения подачи электроэнергии к ТЭН 3 при повышении температуры ПТ 2 выше максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ; 19 - электрические контакты и соединения регулятора - термостата 6 промежуточного теплоносителя 2; 20 - электрические контакты и соединения термопредохранителя 18; 21 - электрические контакты и соединения двухпозиционного датчика температуры 8 паровой фазы; 22-электросоединительные провода от датчика уровня 15 жидкой фазы СУГ к БУ 17 предохранительно-запорного ЭМК 16; 23 - электросоединительные провода от блока управления 17 к предохранительно - запорному ЭМК 16.
Испарительное устройство СУГ работает следующим образом.
Трубчатые электронагреватели 3 передают тепловую энергию через слой промежуточного теплоносителя 2 испарительному трубопроводному змеевику 4, где жидкая фаза СУГ испаряется. Образовавшаяся паровая фаза поступает в пароперегревательный трубопроводный змеевик 5, где перегревается в интервале температур: выше минимально-допустимого и ниже максимально-допустимого значения температур паровой фазы СУГ. Температура промежуточного теплоносителя при этом поддерживается в интервале температур выше минимально-допустимого, но ниже максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ с помощью - регулятора-термостата 6 промежуточного теплоносителя 2.
В случае, когда паропроизводительность испарительного устройства оказывается недостаточной, температура перегретой паровой фазы начинает снижаться, возникает опасность ее конденсации и попадания образовавшейся жидкой фазы в газопровод и газогорелочные устройства потребителя. При снижении температуры паровой фазы до минимально-допустимого значения двухпозиционный датчик температуры 8 подает сигнал на блок управления 9, который осуществляет закрытие рабочего электромагнитного клапана 7, расположенного на входе ИТЗ в испарительный трубопровод змеевика 4.
min
При неисправности рабочего электромагнитного клапана 7, когда он не закрывается при снижении температуры паровой фазы в ПТЗ до минимально-допустимого значения, жидкая фаза через испарительный трубопроводный змеевик 4 и пароперегревательный трубопроводный змеевик 5 попадает в сборник жидкой фазы 14, расположенный за пределами сосуда 1. При повышении в сборнике жидкой фазы 14 уровня жидкой фазы до минимально-допустимого φ, заключенный в нем датчик уровня жидкой фазы 15, осуществляет подачу сигнала на блок управления 17. Блок управления 17 осуществляет подачу сигнала на закрытие связанного с ним предохранительно-запорного электромагнитного клапана 16. Электромагнитный предохранительно-запорный клапан 16 закрывается без возможности повторного автоматического открытия до момента выявления и устранения причин неисправности обслуживающим персоналом и исключает, таким образом, попадание жидкой фазы в трубопровод паровой фазы и газогорелочные устройства потребителей при незакрывании рабочего электромагнитного клапана 7.
При увеличении температуры паровой фазы выше минимально-допустимого значения двухпозиционный датчик температуры 8 подает сигнал на блок управления 9, который осуществляет открытие рабочего электромагнитного клапана 7. Заключение участка ПТЗ 13, в месте расположения на нем двухпозиционного датчика температуры
паровой фазы 8, в сосуд 1 с промежуточным теплоносителем 2 с температурой выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы, обеспечивает подачу сигнала от двухпозиционного датчика 8 на открытие рабочего электромагнитного клапана 7 при расходах паровой фазы близких или равных нулю, например в ночной период времени, так как температура паровой фазы имеет значение выше ее минимально-допустимого значения за счет теплообмена с окружающим наружным воздухом.
В случае увеличения температуры промежуточного теплоносителя до максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, последняя может перегреться выше этого максимально-допустимого значения. При повышении температуры паровой фазы до максимально-допустимого значения двухпозиционный датчик температуры 8 подает сигнал на блок управления 9, который осуществляет закрытие рабочего электромагнитного клапана 7. При уменьшении температуры паровой фазы ниже максимально-допустимого значения двухпозиционный датчик температуры 8 подает сигнал на блок управления 9, который осуществляет открытие рабочего электромагнитного клапана 7 и подачу СУГ в ИТЗ.
При неисправности регулятора-термостата 6 промежуточного теплоносителя, заключающейся в неотключении подачи электроэнергии к трубчатым электронагревателям 3, дальнейшим повышении температуры промежуточного теплоносителя 2 выше максимально-допустимого значения температуры паровой фазы, термопредохранитель 18 осуществляет отключение подачи электроэнергии к ТЭНам 3 без возможности повторного автоматического включения подачи электроэнергии к ТЭНам 3 до момента выявления и устранения причин неисправности регулятора-термостата 6 обслуживающим персоналом.
Использование предлагаемых испарительных устройств СУГ в составе испарительных установок СУГ для газоснабжения зданий, промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей позволит значительно повысить уровень безопасности и снизить дополнительные капитальные вложения в обеспечение взрывозащиты двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, регулятора-термостата промежуточного теплоносителя и блока управления работой ЭМК.