液化石油气残液烧尽装置的评说和思考

    1　引言
　　目前我国有许多城市已开始采用液化石油气(以下简称液化气)气化后管道输送的供气方式，也有少数城市已采用液化气混空气后管道输送的供气方式，上述管道液化气的发展正方兴未艾。尽管如此，从总体上说仍不能扭转液化气供应以瓶装为主的局面。以南京为例，从1966年8月开始供应瓶装液化气，30年来共发展瓶装液化气约50万户(合社会办气约10万户);而管道液化气始于1994年8月，虽相继建成清江花苑、港宁园、中兴新村等供气小区，总的供气规模仅一千多户。由于国内各炼油厂供应的液化气大多数为C3、C4以及少量C5、C2等组成的混合物，在冬季使用时不能完全气化，常有10-20％的残液留在钢瓶里，不能烧尽，因此各种残液烧尽(或利用)装置被研制出来。在八十年代，最早开发出来的是在钢瓶外部加热的装置，该加热器放置在钢瓶底部，利用电加热水得到蒸汽或给电热带通电等方式产生的热量，通过瓶底传给液化气戎液使之在瓶内强制气化。这种给液化气钢瓶直接加热的方式，把钢瓶变成气化器，是《城市燃气安全管理规定》明令禁止的，它不仅存在不安全因素，而且易损坏钢瓶的涂层以及消耗电能，所以未能推广应用，观已销声匿迹。到八十年代末，其它形式的残液烧尽装置又相继出现，有两种装置具有代表性：一种是将液化气液相从钢瓶内引出后，经加热气化的强制气化式，另一种是在瓶内液化气气相导出的同时，亦带出部分雾化液相的液相雾化式。这两种装置的效果如何?适用范围多广?还存在哪些问题?是否还有其它解决液化气残液问题的途径?这些问题值得我们探讨。
　　2　强制气化式残液烧尽装置
　　2.1　基本原理
　　N型残液烧尽装置由液化气钢瓶，瓶内插管、瓶外导管、气化器、截止阀，调压器、燃烧器等组成。瓶内插管的上端固定在角阀的下端，气化器的金属盘管绕在燃烧器的周围。钢瓶内的液化气液相利用自身的蒸汽压力通过瓶内插管和瓶外导管压出，在气化器内被加热气化，再经调压器调压后进入燃烧器燃烧。
　　原先的液化气燃烧装置是采用自然气化的方式。因钢瓶里液化气的气相和液相的组分有差别，轻组份在气相中的含量大于在液相中的含量，故在自然气化过程中，轻组分先行气化导出，余下液相里重组分的含量越来越大，钢瓶内的蒸气压越来越小，直到无法维持正常燃烧，最终残留在钢瓶里。而该装置采用强制气化的方式，改从钢瓶内气相导出为液相导出，并在钢瓶外的气化器中完全气化，自始至终钢瓶内的液相组分均不发生变化，蒸气压力亦不会逐渐降低，故液化气能全部用完，不留残液。
　　2.2　效果检验
　　1988年11月，研制小组为检验其效果，采用掺20％残液的样品A和正常液化气样品B(对照样品)进行燃烧试验(见表1)。先用未经改造的液化气燃具试验，燃烧后A样的残液量为32％，新增加12％;B样的残液量为9％。后用经改造装有烧尽装置的液化气燃具试验，A、B两样均全部燃尽，不留残液。两次试验均未对燃烧特性进行测试。

　 1990年3月在T市选择16户进行扩大试验。目测燃烧工况正常，不留残液，每瓶液化气多用1-4天，但因气化器采用紫铜管，不仅安装不便、易腐蚀穿孔，而且腐蚀生成的剥离物还会堵塞调压器造成供气中断。此外，截止阀亦易漏气。后来研制组又对原装置作了一些改进，将紫铜盘管改为铸铁预热器(即气化器) 与燃烧器合为一体，将连接铜管改为尼龙管，重新设计截止阀，解决了上述问题。
　　2.3　存在问题
　　该套装置存在的主要问题如下：
　　a因调压器的位置移至气化器的后面，角阀到调压器的连接管段均处于高压区，如果管道断裂，腐蚀穿孔、或更换钢瓶时，管内液化气液相将会泄漏，增加了不安全因素。
　　b由于液化气相是靠燃烧器正常燃烧时产生的热量才能完全气化，故在刚点火时可能会出观不完全燃烧的工况。
　　c钢瓶内增加了内插管，灌装时阻力增加，影响了灌装速度。
　　d调压器靠近燃烧器，受幅射热多，将影响其使用寿命。
　　e燃烧器和预热器合二为一，使铸件结构复杂，加工难度增加，燃具成本提高。
　　3　液相雾化式残液利用器
　　3.1　基本原理
　　J型残液利用器是一顶部带"活塞"的金属管。将角阀的手轮、压紧螺帽、活门等拆下，即可将残液利用器插入钢瓶，再装上活门等部件，此时残液利用器即被活门压紧、固定在钢瓶里。
　　当角阀打开、燃具投入使用时，钢瓶里的液化气气相经角阀内腔和残液利用器上部的"活塞"之间间隙导出的同时，少量液化气液相从残液利用器下部小孔吸入，从顶部小孔喷出并雾化与气相均匀混合，调压后进入燃烧器燃烧。
　　由于在使用的过程中，始终有少量液化气液相从瓶底连续不断地被吸出、雾化，随气相一道烧尽，所以能够大大地减少钢瓶里的残液量。
　　3.2　效果检验
　　为检验液化气残液的利用效果和燃具的燃烧工况以及对钢瓶灌装速度的影响情况，我们于94年3月挑选了四只15公斤的钢瓶灌装后做燃烧试验。试验情况见表2。
　　　　表2　J型液化气残液利用器的试验情况

　　注①燃烧试验选用兰梅牌JZy2-881B型液化气灶四台。
　　注②烟气中CO和O2含量的测定采用9003烟气分析仪。
　　注③试验期间室内温度为6.8～11℃。
　　从表2可知：
　　a未装J型残液利用器的钢瓶在燃烧试验后瓶内新增加残液量0.39～0.7Kg；而安装J型残液利用器的钢瓶在燃烧试验后瓶内残液量与原先差不多，变化范围为-0.03～0.11Kg，未留下新的残液，说明安装J型残液利用器后是有效果的，但不太明显。据研制人员解释，如安装时改变配合尺寸，可使残液利用效果更好。
　　b燃具的燃烧工况正常，烟气中的CO含量未超过国标中规定的0.05%，说明气相中均匀混有少量雾化的液相不影响正常燃烧。
　　c由于J型利用器的上端在角阀的内腔内，灌装时局部阻力增加，对灌装速度有一定程度的影响，每个钢瓶的灌装时间延长2.1～4.6秒。按当时我公司一灌厂共有16台灌装秤，每天要灌装6700瓶计算，每台秤每天灌418瓶共需延长灌装时间13～32分钟。
　　1994年1～5月，某液化气供应站在一千户居民家安装了J型残液利用器，90％的用户均有明显效果，10％的用户效果较差,15Kg的钢瓶中(实装液化气13Kg)仍有2～3Kg残液。该站用户以往担心供气站不倒残，经常自己乱倒残液。在安装J型残液利用器后，未发生乱倒残液的现象。
　　3.3　存在问题
　　J型残液利