影響空溫式氣化器運行狀態的幾個潛在因素

羅 孝

(廣東華南特種氣體研究所有限公司，廣東 佛山 528241)

隨著空溫式氣化器應用的增多，隨之而來的問題也越來越多。這里主要研究影響氣化器運行的幾個潛在因素。目前行業內設計人員在進行設備選型時主要考慮以下幾個主要因素。適用介質、設計壓力、運行壓力、環境溫度、連續運行時間、化霜時間、換熱面積等。的確上面這些因素確實對空溫式氣化器的運行狀況起著決定性的作用。可仍然有一些因素在特定的情況下對空溫式氣化器的運行狀態有著重大的影響，也有一些主要因素在特定的情況下會發生顛覆性的變化，需要特別注意[1]。

1 化霜時間

行業內的氣化器大部分的化霜時間是6～8 h，這個時間一般是在氣溫20～25 ℃，天氣良好的情況下測試得來。行業內也一直將此數據作為氣化器的一個評判標準。但氣化器化霜存在一個隱藏的先決條件。氣化器周邊的溫度高于標準大氣壓下水的冰點(0 ℃)。當氣溫低于冰點，此時的氣化器化霜基本就是一個偽命題。也因此在可能出現氣溫接近或低于0 ℃的地區，選擇使用空溫式氣化器的氣站一定要考慮氣化器的強制化霜，行業內較為常見的方式偶有加熱、水噴淋、高壓水槍沖洗等方式。

2 空氣濕度與環境溫度的聯合影響

環境溫度作為一個主要因素被研究較多；空氣濕度因受地域、氣候以及季節影響較大，形式較多，在設計過程中很難準確，加之單獨空氣濕度對空溫式氣化器運行的影響很小，也因此一般在設計過程做都略去了空氣濕度對空溫式氣化器的影響。本文之所以提及是因為實際使用過程中在特定的地域這是一個必須要考慮的重要問題。

在長江兩岸湖南湖北地區，特別是冬天的時候，氣溫不算特別低也就是接近冰點遠高于我國冬季北方區域；空氣濕度也沒有廣東廣西那么大，可這這一區域的空溫式氣化器的結冰情況在冬季是全國范圍內結冰最為嚴重的。其原因是第一氣溫低于冰點，為空氣中的水蒸氣凝結提供了條件(對比南部)；第二空氣濕度高，可供結冰的水蒸氣量大(對比北部)[2]。

3 體量

為研究體量對大型空溫式氣化器實際氣化能力的影響，現做對照組實驗進行測算。

5000Nm3/h氣化器運行數據序號記錄時間瞬時汽化量(℃)出口溫度(℃)持續工作時間(h)氣化器周邊溫度(℃)環境溫度(℃)系統運行壓力(MPa)115:07468334046340.2215:50438626.80.533340.2317:00493525225330.21418:00474623.9324330.22518:53476319.6423310.1950Nm3/h 氣化器運行數據序號記錄時間瞬時汽化量(℃)出口溫度(℃)持續工作時間(h)氣化器周邊溫度(℃)環境溫度(℃)系統運行壓力(MPa)115:0749340340.2215:504826.80.534340.2317:004925233330.21418:004823.9333330.22518:535119.6431310.19

可以看到，5000 m3氣化器周邊的溫度明顯低于50 m3氣化器周圍。

空溫式氣化器在運行過程中會持續不斷的吸收空氣中的熱量，使得空溫式氣化器周邊的溫度降低。當空氣的溫度足夠低，就會使空氣中的水蒸汽液化為液滴，最終形成水霧。水霧的密度比空氣重，最終聚集在空溫式氣化器底部形成一個低溫區域。

體量小時，空氣對流的吸熱速度與水霧成型的速度基本平衡，此時空溫式氣化器周圍溫度降低的速度較慢，空溫式氣化器的結霜與化霜同時進行，設備總的結霜速度相對較慢。這種情況下空溫式氣化器可以在額定工況下穩定運行較長時間[3]。

氣化器的體量足夠大時，空氣對流的吸熱速度與水霧成型的速度失衡，此時水霧成型的速度遠大于空氣對流的吸熱速度，此時空溫式氣化器周圍形成一個與城市“熱島”效應類似的“冷域”，空溫式氣化器底部周邊的環境溫度迅速下降。

如上表所示最低的時候甚至比其他區域低了將近30 ℃。這種情況下空溫式氣化器底部結霜速度加快，由于環境溫度過低，接近甚至低于0 ℃，此時氣化器底部化霜速度基本為零。這就使得空溫式氣化器的滿負荷運行時間大大降低。由于底部環境溫度降低，使得氣化器出口的綜合溫度大大降低，空溫式氣化器最終出口溫度將遠低于設計值。

在科學上這屬于正常現象，但在實際使用過程中會對氣化站的運行造成影響。如氣化器組的切換時間變短，人員工作量加大；氣化器出口溫度過低，出口管道結霜以及設計熱負荷不能滿足實際使用等。

因此氣化站的設計人員在考慮空溫式氣化器時應考慮“冷域”對實際氣化能力的影響，建議空溫式氣化器選型應預留一定余量。

空溫式氣化器在運行過程中的實際情況是多種多樣的，氣化器的實際選型需要考慮的問題很多，設計者在進行設備選型的過程中應按照當地實際情況考慮余量，減少意外情況的發生概率。