fbpx

РАБОТА КОТЛА Rinnai НА СЖИЖЕННОМ ГАЗЕ

По вопросам сотрудничества в области автономной газификации

обращайтесь по телефону:

8 800 700 49 89

Исторически так сложилось что японские котлы Rinnai считаются как самое надежное и экономичное оборудование для работы на сжиженном газе, и если пробежаться по разным сайтам фирм, занимающихся автономной газификацией, везде мы встретим рекомендации котлов Rinnai.

Так в чем же секрет такого успеха? Давайте разбираться!

Сперва немного теории:

Физические и технологические свойства сжиженного газа (СУГ, ПНГ, LPG)

   Пропан и бутан относятся к группе сжиженных углеводородных газов. Сжиженный газ могут вырабатывать как из нефти, так и из конденсатной фракции природного газа. — по сути это немного очищенный попутный нефтяной газ ПНГ). Пропан и бутан очищаются от сернистых соединений, щелочи, воды и других компонентов.
Кроме этого:
•    Сжигание газа приносит лишь незначительный вред атмосфере, при сгорании сжиженных газов образуется минимальное количество окиси серы;
•    Практически отсутствуют выбросы копоти и сажи;
•    Отсутствуют какие либо утечки продукта при заправке, улучшается экологическая ситуация близ резервуаров для хранения.

    Пропан, бутан и их смеси – самые экологически чистые виды топлива.

   Тем не менее, долгое время ПНГ оставался для нефтяных компаний побочным продуктом, поэтому и проблему его утилизации решали достаточно просто — сжигали. Еще некоторое время назад, пролетая на самолете над Западной Сибирью, можно было увидеть множество горящих факелов: это горел попутный нефтяной газ, как отход, т.к. транспортировать СУГ по трубопроводам на дальние расстояния было невыгодно, из-за некоторых его свойств.

    Самые главные свойства сжиженного газа — высокий коэффициент полезного действия в отоплении и простой переход к жидкости при относительно низком давлении и нормальной температуре. Из-за этих свойств можно сохранить достаточно большой объем энергии в маленькой емкости для СУГ.
Другие важные свойства сжиженного газа — хорошая способность к испарению и сжиганию. Посмотрите на формулы ниже: видно, что более сложное строение молекул пропана и особенно бутана — даёт значительно больше тепла при сгорании одинаковых объемов. Количество молекул углерода у СУГ выше чем у природного газа в 7 раз, молекул водорода в 4,5 раза. Отапливаемая эффективность сжиженного газа почти в три раза выше, чем у природного газа.

Газ легко смешивается с воздухом и равномерней сгорает. Газовая смесь сгорает полностью, поэтому не образуется сажи в топках и на нагревательных элементах. Объема воздуха для качественного сгорания требуется больше, чем при работе на метане, для этого и требуется перенастройка котла для работы на сжиженном газе. После настройки котла меняется пропорция соотношения газ-воздух,  а также объем подаваемого воздуха.

Давление в емкости.
В закрытом сосуде СУГ образует двухфазную систему, состоящую из жидкой и паровой фаз. Давление в емкости зависит от давления насыщенных паров, которое в свою очередь зависит от температуры жидкой фазы и процентного соотношения пропана и бутана в ней.
Так как сжиженный газ пропан-бутан  имеет большой коэффициент температурного расширения, при полной заправке резервуара не остается места для компенсации увеличившегося объема, поэтому может произойти выброс газа через предохранительный клапан. Для того, чтобы выброса не произошло, заправка производится не более чем на 85% объема, а в оборудовании резервуара имеется специальный сигнализатор предельной заправки.
Плотность жидкой фазы газа зависит от температуры, с увеличением которой плотность уменьшается. При нормальном атмосферном давлении и температуре 15 °С плотность жидкой фазы пропана составляет 0,51 кг/л, бутана — 0,58 кг/л. Паровая фаза пропана тяжелее воздуха в 1,5 раза, бутана — в 2 раза.
В процессе эксплуатации емкости может образовываться неиспаряемый конденсат, который раз в 5-10лет надо удалить (откачать автозаправщиком).

Изменение объема жидкой фазы при нагревании
Правилами Европейской Экономической Комиссии ООН предусмотрена установка автоматического устройства, ограничивающего наполнение емкости до 85% ее объема. Данное требование объясняется большим коэффициентом объемного расширения жидкой фазы, который для пропана составляет 0,003, а для бутана 0,002 на 1°С повышения температуры газа. Для сравнения: коэффициент объемного расширения пропана в 15 раз, а бутана в 10 раз, больше, чем у воды.

Изменение объема газа при испарении
При испарении 1 л сжиженного газа образуется около 250л. газообразного. Таким образом, даже незначительная утечка СУГ может быть опасной, так как объем газа при испарении увеличивается в 250 раз.
Плотность газовой фазы в 1,5—2,0 раза больше плотности воздуха. Этим объясняется тот факт, что при утечках газ с трудом рассеивается в воздухе, особенно в закрытом помещении. Пары его могут накапливаться в естественных и искусственных углублениях, образуя взрывоопасную смесь.  СНиП 42-01-2002 предусматривает обязательную установку газоанализатора, выдающего сигнал отсечному клапану на закрытие в случае скопления газа в концентрации 10% от взрывоопасной.

Одорация
Сам газ практически не пахнет, поэтому для безопасности и своевременной диагностики утечек газа органами обоняния человека в него добавляют незначительные количества сильнопахнущих веществ.
При массовой доле меркаптановой серы менее 0,001% СУГ должны быть одорированы, т.е. при переработке завод специально добавляет в СУГ смесь газов с характерным, неприятным запахом. Поэтому СУГ – не ядовитый, но не приемлем для дыхания.
Для одорации применяется этилмеркаптан (С2Н5SH), представляющий собой неприятно пахнущую жидкость плотностью 0,839 кг/л и с точкой кипения 35°С. Порог чувствительности запаха 0,00019 мг/л, предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3.  В случае, когда токсичность в норме или несколько ниже нормы, запах одоранта практически не ощущается и его накопления в помещении не наблюдается.

Работа котла Rinnai основана на двух стратегиях: первая — это  стремление работать в непрерывном режиме горения с минимальной мощностью. Вторая это пропорциональная подача газа и воздуха в камеру сгорания.  Это достигается за счет плавной модуляции газового клапана на трех ступенях горения(по площади горелки) и плавной модуляции вентилятора для подачи воздуха, строго пропорционально объему подаваемого газа. Это видно на данном видео ССЫЛКА

 В котле отсутствуют какие либо лямбда-зонды — они не нужны. Японские инженеры подобрали такое соотношение газ-воздух, что даже при изменении качества газа, соотношения пропан-бутановой смеси, а также падении давления в емкости при расходе газа, пламя не отрывается от горелки, котел не коптит и не уходит в ошибку, а продолжает работать.