Криогенный газификатор представляет собой герметичный металлический сосуд (криоцилиндр), в котором хранится газ в жидком состоянии при сверхнизкой температуре. Использование данного агрегата снижает (а иногда и вовсе исключает) необходимость регулярных поставок сжиженного природного газа (СПГ), кислорода, азота, аргона и иных газов потребителю. Контроль над работой газификатора происходит в автоматическом режиме, благодаря чему достигается экономичность и безопасность рабочего процесса и транспортировки.
Назначение и сфера применения
Газификатор предназначен для хранения, перевозки и газификации (испарения) сжиженных газообразных криопродуктов. С помощью мобильных криоцилиндров объёмом до 500 литров сжиженный газ доставляют на объект для заправки газовых баллонов или прямой подачи готового продукта в технологическую линию потребителя. Стационарные газификаторы большого объёма (в несколько десятков кубометров) и высокой производительности успешно используются в металлургии, машиностроении, авиа- и судостроении и даже рыбном хозяйстве (для насыщения кислородом искусственных водоёмов по выращиванию рыбы). Газификаторы малого и среднего объёма нашли своё применение в таких сферах как:
· предприятия пищевой промышленности (для вакуумной упаковки продуктов);
· медицина (снабжение кислородом и углекислотой лечебных учреждений);
· научно-исследовательские лаборатории;
· плазменная резка металла в цехах и на стройплощадках.
Криогенное газовое оборудование становится всё более востребованным благодаря неуклонному росту числа криогенных автозаправочных станций (Крио АЗС) в связи с тенденцией перевода пассажирского и грузового автотранспорта на более экономичное и экологически чистое газовое топливо.
Устройство
Криогенный газификатор может быть выполнен в виде единой цистерны либо как группа ёмкостей вертикального либо горизонтального расположения. Его основными компонентами являются:
· криоцилиндр (один или несколько) для хранения криопродукта, состоящий из внутреннего сосуда и внешней оболочки;
· продукционный атмосферный испаритель плюс испаритель повышения давления;
· арматура различного назначения (регулирующая, запорная, предохранительная);
· контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА).
Для изготовления внутреннего цилиндра газификатора используют аустенитную нержавеющую сталь (с повышенным содержанием хрома и никеля), обладающую низкой хладноломкостью. Материалом внешнего кожуха газификатора, как правило, служит углеродистая сталь. Чтобы минимизировать потери на естественное испарение хранящейся криогенной жидкости, из межстенного пространства откачивают воздух, создавая глубокий вакуум. Полость заполняют либо параллельными металлизированными экранами с высокой отражающей способностью (экранно-вакуумная изоляция), либо вспученным перлитовым песком (перлитно-вакуумная изоляция). Первый вариант более эффективен, но для резервуаров ёмкостью свыше 500 л почти не используется ввиду сложной технологии намотки теплоотражающих слоёв, требующей вращения сосуда. Поэтому для стационарных газификаторов вместимостью более 1000 л оптимальной считается вторая схема.
Ещё один способ криогенной изоляции – безвакуумный, предусматривающий применение гидрофобных наполнителей, таких как вспененный каучук и криогель, основой которого служит покрытое фольгой стекловолокно. Последний более универсален, так как использование каучука ограничивает нижний предел рабочей температуры (-200 С0). Эта прогрессивная технология теплоизоляции находит всё большее распространение, поскольку обеспечивает длительную и надёжную эксплуатацию газификаторов и криогенных хранилищ любой модификации.
Газификатор холодный криогенный (ГКХ) – самый распространённый тип газификатора получил своё название благодаря тому, что для получения конечного продукта (газовой фракции) путём газификации жидкой субстанции дополнительный нагрев не требуется: испарение происходит под воздействием окружающей температуры. Газификаторы серии ГКХ классифицируются по вместимости, назначению (кислородные, углекислотные и т.д.), уровню давления (агрегаты низкого, среднего и высокого давления).
Принцип работы
Принцип работы любой криогенной установки, предназначенной для производства жидкого криогенного продукта, заключается в следующем. Испаритель повышения давления создаёт и поддерживает постоянное рабочее давление в цилиндре газификатора путём газификации находящегося в сосуде сжиженного газа. Выравнивание давления при превышении допустимого предела обеспечивается за счёт экономизатора. Перевод жидкого криогенного продукта в газообразную фазу обеспечивает продукционный атмосферный испаритель. Это устройство выполнено в виде профилированных ребристых алюминиевых труб, по внутренним каналам которых течёт сжиженный газ, нагреваясь и испаряясь под действием окружающей температуры.
Поступающий из продукционного испарителя газ подаётся потребителю через газопроводную сеть под заданным давлением, значение которого может достигать 35 бар. Требуемый уровень поддерживается, регулируется и контролируется КИПиА. Срок эксплуатации холодных криогенных газификаторов достигает 20 лет, после чего проводятся контрольные испытания и регламентные работы, включая повторное вакуумирование изолирующего пространства.