影响空温式气化器运行状态的几个潜在因素

罗 孝

(广东华南特种气体研究所有限公司，广东 佛山 528241)

随着空温式气化器应用的增多，随之而来的问题也越来越多。这里主要研究影响气化器运行的几个潜在因素。目前行业内设计人员在进行设备选型时主要考虑以下几个主要因素。适用介质、设计压力、运行压力、环境温度、连续运行时间、化霜时间、换热面积等。的确上面这些因素确实对空温式气化器的运行状况起着决定性的作用。可仍然有一些因素在特定的情况下对空温式气化器的运行状态有着重大的影响，也有一些主要因素在特定的情况下会发生颠覆性的变化，需要特别注意[1]。

1 化霜时间

行业内的气化器大部分的化霜时间是6～8 h，这个时间一般是在气温20～25 ℃，天气良好的情况下测试得来。行业内也一直将此数据作为气化器的一个评判标准。但气化器化霜存在一个隐藏的先决条件。气化器周边的温度高于标准大气压下水的冰点(0 ℃)。当气温低于冰点，此时的气化器化霜基本就是一个伪命题。也因此在可能出现气温接近或低于0 ℃的地区，选择使用空温式气化器的气站一定要考虑气化器的强制化霜，行业内较为常见的方式偶有加热、水喷淋、高压水枪冲洗等方式。

2 空气湿度与环境温度的联合影响

环境温度作为一个主要因素被研究较多；空气湿度因受地域、气候以及季节影响较大，形式较多，在设计过程中很难准确，加之单独空气湿度对空温式气化器运行的影响很小，也因此一般在设计过程做都略去了空气湿度对空温式气化器的影响。本文之所以提及是因为实际使用过程中在特定的地域这是一个必须要考虑的重要问题。

在长江两岸湖南湖北地区，特别是冬天的时候，气温不算特别低也就是接近冰点远高于我国冬季北方区域；空气湿度也没有广东广西那么大，可这这一区域的空温式气化器的结冰情况在冬季是全国范围内结冰最为严重的。其原因是第一气温低于冰点，为空气中的水蒸气凝结提供了条件(对比南部)；第二空气湿度高，可供结冰的水蒸气量大(对比北部)[2]。

3 体量

为研究体量对大型空温式气化器实际气化能力的影响，现做对照组实验进行测算。

5000Nm3/h气化器运行数据序号记录时间瞬时汽化量(℃)出口温度(℃)持续工作时间(h)气化器周边温度(℃)环境温度(℃)系统运行压力(MPa)115:07468334046340.2215:50438626.80.533340.2317:00493525225330.21418:00474623.9324330.22518:53476319.6423310.1950Nm3/h 气化器运行数据序号记录时间瞬时汽化量(℃)出口温度(℃)持续工作时间(h)气化器周边温度(℃)环境温度(℃)系统运行压力(MPa)115:0749340340.2215:504826.80.534340.2317:004925233330.21418:004823.9333330.22518:535119.6431310.19

可以看到，5000 m3气化器周边的温度明显低于50 m3气化器周围。

空温式气化器在运行过程中会持续不断的吸收空气中的热量，使得空温式气化器周边的温度降低。当空气的温度足够低，就会使空气中的水蒸汽液化为液滴，最终形成水雾。水雾的密度比空气重，最终聚集在空温式气化器底部形成一个低温区域。

体量小时，空气对流的吸热速度与水雾成型的速度基本平衡，此时空温式气化器周围温度降低的速度较慢，空温式气化器的结霜与化霜同时进行，设备总的结霜速度相对较慢。这种情况下空温式气化器可以在额定工况下稳定运行较长时间[3]。

气化器的体量足够大时，空气对流的吸热速度与水雾成型的速度失衡，此时水雾成型的速度远大于空气对流的吸热速度，此时空温式气化器周围形成一个与城市“热岛”效应类似的“冷域”，空温式气化器底部周边的环境温度迅速下降。

如上表所示最低的时候甚至比其他区域低了将近30 ℃。这种情况下空温式气化器底部结霜速度加快，由于环境温度过低，接近甚至低于0 ℃，此时气化器底部化霜速度基本为零。这就使得空温式气化器的满负荷运行时间大大降低。由于底部环境温度降低，使得气化器出口的综合温度大大降低，空温式气化器最终出口温度将远低于设计值。

在科学上这属于正常现象，但在实际使用过程中会对气化站的运行造成影响。如气化器组的切换时间变短，人员工作量加大；气化器出口温度过低，出口管道结霜以及设计热负荷不能满足实际使用等。

因此气化站的设计人员在考虑空温式气化器时应考虑“冷域”对实际气化能力的影响，建议空温式气化器选型应预留一定余量。

空温式气化器在运行过程中的实际情况是多种多样的，气化器的实际选型需要考虑的问题很多，设计者在进行设备选型的过程中应按照当地实际情况考虑余量，减少意外情况的发生概率。