谈谈瓶组自然气化集中供气的供气能力

一、引 言

我国(高层民用建筑设计防火规范)(GBJ45—82)规定，高度为10层以上住宅建筑和高度超过24m以上的其它民用建筑和工业 建筑为高层建筑；在高层建筑内使用可燃气体时，应采用管道供气。在刚刚通过的《广东省燃气管理条例》中又明确规定：十层以上房屋建筑的燃气管道设施，应当与主体工程同时设计、同时施工、同时交付使用；尚未安装燃气管道的城镇，十层以上房屋建筑应当鳞集中供气系统。该条例再次强调了高层建筑实行燃气管道供应的必要性。

在我省的绝大部分城镇，液化石油气小区管道供气处在刚刚起步阶段，尚未达到小区供气的区域，甚至还未开始搞小区供气的城镇大量存在。这些城镇和这些区域的高层建筑集中供气的设计，首先应考虑气源。城镇管网化是燃气发展的总趋势，所以，作为要被城镇管网取代的临时供气系统，在用户数量不多的情况下，仅为房屋的报建而花大量资金建设一个气化站，显然是不切实际的。如果采用瓶组集中供气，方式用两种，一是强制气化，二是自然气化。强制气化不仅其设备昂贵，按照规范来建造瓶组间和气化间，还要绝对保证电源、热源的供应。相比之下，最简单、最方便、最经济的便是自然气化了。

(城镇燃气设计规范)(CB50028—93)规定，瓶组的气瓶总体积不超过1m3时，可将其设在建筑物附属的瓶组间或专用房间内，总体积超过1m3应将其设置在高度不低于2．2米的独立瓶组间。而且独立瓶组间与其他建、构筑物要有足够的防火距离。也就是说，在房屋建筑规划的同时，要划出足够面积的地来建独立瓶组间。据调查，一般瓶组采用的都是50Kg的钢瓶，体积不超过1m3，则气瓶总数不多于8个，那么8个50Kg钢瓶的供气能力满足多少户呢?这就涉及自然气化能力问题了。


二、单瓶自然气化能力的计算

(一)气化原理

自然气化是指容器中，液态的液化石油气依靠自身显热和吸收外界环境热量而气化的过程。

容器尚未导出气体时，液化石油气的压力为液温与气温同为，时的饱和蒸气压P0。开始从容器导出气体后，压力下降，相对应的液体温度也同时下降。如图1所示的实践，经过S时间后，液温达t0'并保持不变，此时压力为t0'时的蒸汽压P0'，容器内的气化速度为V0'，气化将继续下去。从开始导出气体到S时间内，利用显热的气化速度和原有气体的导出速度的总和从v0'减少到零；相反，靠传热的气化速度由零变为v0'。经过S时间后全靠传热气化。

实际上，容器内导出的气体压力要满足调压器入口最低允许压力Ps的要求，也就是说，液温必须在不低于Ps时的温度ts的范围内气化，速度为V0。

(二)自然气化能力的计算公式

在以t0为最低允许液温时，S时间内容器的气化量为
G＝G1十G2+G3 (1)

式中
G——S时间内总气化量(Kg)
G1——S时间内依靠自身显热的气化量(Kg)
G2——S时间内原有气体向外导出量(Kg)
G3——S时间内依靠传热的气化量(Kg)

上述三部分气化量分别为：
G1＝1/VG'Cpm(t-t0) (2)
G2＝(V—G'V)(P—P0) (3)
G3＝1/VKF(t-t0)*S*1/2 (4)

式中
V——气化潜热(KJ／Kg)
G'——容器内的液量(Kg)
t0———最低允许的液温(℃)
t——空气温度(℃)
Cpm——t～t0液化石油气的平均比热(KJ／Kg·K)
V——容器的内体积(m3)
v——t—t0液化石油气的平均比容(m3/Kg)
P——气态液化石油气空化前的密度(Kg/m3)
p0——气态液化石油气t0时的密度(Kg/m3)
K——总传热系数(KJ／m2·S·K)
F——容器液化石油气的湿表面积(m2)

(三)影响因素和设计条件的确定

由上述的公式可以看出，影响气化能力计算结果的因素有剩液量、液化石油气的组分、调压器的进口压力、容器的种类等等，这里只谈谈比较难确定设计条件的主要几个因素：

1．液量 没有液量就没有气化而言。如果钢瓶用到不能满足用户需要时的液量(即剩液量)过多，会给换瓶带来困难，换瓶次数会因此增加。剩液量少，则湿表面积减少，传热气化年度也相减少；导致设计气瓶总数增多。我们认为，设有气体自动切换装置时的剩液量为充装量的50％，设时为30％。

2．组分 液化石油气为烃类的混合物，成分以丙烷、丁烷为主，组分比例由4：1～1：2不等。由于这样大的变化，计算时只能根据当地所供应液化石油气的组分取近似值，这就给计算结果带来一定的偏差。而在气化过程中，沸点低、蒸汽压高的组分气化能力大，因此，在气液量不断减少的同时其组分也随着气化过程发生变化。也就是说，随着液量的减少，丙烷的比例越来越小，丁烷的比例越来越大，气化能力也就越来越小。同时液化石油气的比热、气化浴热、沸点、密度热恒等性质也起较大的变化。由这种变化对气化能力计算结果的影响是绝不能忽视的。而剩液量中的组分及其性质在设计中的变化是很难确定的。

3．环境温度、设计压力和最低液温设计的环境温度在理论上应当是30—50年本地区的历史最低温度。但是，瓶组自然气化只是作为过渡气源的方式，没有必要按此框框来设定，而应当根据本地区的气温情况和供气情况，适当调整。

设计压力就是气化的最低压力。正在气化中的液温随压力变化，压力越低，液温也越低，温差就会增大。从式(4)中可看出传热气化量与温差成正比的。我们认为，设计的最低压力就是调压器的进口压力Ps，一级调压系统0．17mPa(绝)，二级调压系统为0．20mPa。

最低液温就是液化石油气达到最低设计压力时的液体温度。此温度虽