太阳能在LPG气化器的应用

第25卷第10期煤气与热力Vol. 25 No. 102005年10月GAS & HEATOct. 2005技术与开发太阳能在LPG气化器的应用竺景芳，段常贵(哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090 )摘要:提出了把太阳能用于LPG气化器的思路，设计了3种太阳能LPG气化系统。进行了技术分析和经济分析,太阳能LPG气化器具有节能环保的优势在应用上是经济可行的。关键词:太阳能; LPG 气化器;技术分析;经济分析中图分类号: TU996文献标识码:B文章编号 : 1000 -4416( 2005 )10 -0013-03Application of Solar Energy to LPG VaporizerZHU Jing-fang，DUAN Chang-gui( School of Municipal & Enwironmental Engineering , Haerbin Institute of Technology , Haerbin150090 , China )Abstract : An idea of applying solar energy to LPG vaporizer is put forward ,and three kinds of so-lar LPG vaporization systems are designed. Based on the techno-economic analysis ,it is found that solarLPG vaporizer has advantages of energy saving and environmental protection , and is economically feasiblefor the application.Key words : solar energy ; LPG vaporizer ; technical analysis ; economic analysis近年来我国城市燃气事业发展迅速,LPG市场到达气化器,与液态LPG热交换后由泵打回储水逐步开放。LPG具有灵活方便等优点,仍将是远离箱。系统特点是采用间歇式强迫循环热水系统,依天然气输气管网地区的主要气源。随着LPG管道靠水泵使水在集热器与储水箱之间循环，并增设了供应系统的发展,LPG气化器(以下简称气化器)也水泵运行控制器,可根据太阳辐照度或温度的预定得到了广泛的应用。目前国内使用的气化器主要有值启停水泵避免水泵无效运行从而节省电能。针电热式、电热水浴式、热水循环式、空温式几种其热对太阳能不连续不稳定的缺点系统中增设了辅助源主要为电和热水能耗较大。太阳能是-种取之加热器,可克服纯太阳能热水系统受时间、季节和气不尽的绿色能源若将其应用于气化器中可带来可候影响的不足保证系统运行的连续性和稳定性。观的经济效益，也有利于优化我国的能源结构促进②在空温 式气化器的应用经济的可持续发展1.21 ,但目前这方面的研究较少。空温式气化器是利用液态LPG减压后依靠自1技术分析身显热和吸收周围环境热量气化的，这种气化器高①在以电和热水为热源的气化器 的应用效、节能、环保但它受气温的影响较大。在气温较太阳能气化系统(见图1 )包括太阳能热水器、低时，气化量可能达不到额定值。另外,由于传热温气化器、辅助加热器、参数显示控制装置及管路等。差较小其换热面积较大[3-5。基于空温式气化器其基本原理是通过集热器收集太阳辐射获得热量,的这些缺点如果采用太阳能空气加热系统来加热配以电或热水作为辅助热源所制得热水通过管路空气不仅能增大传热温差和传热效率,提高气化第10期煤气与热力第25卷量还可缩小换热面积使气化器小型化。图2为直2经济分析接式太阳能空气加热气化系统6] ,它利用太阳能集太阳能在气化器中的应用能否达到实用并得到热器直接加热空气并将热量储存在砾石床储热器推广除了考虑技术的可行性以外还要考虑其经济中,也可直接送往空温式气化器的外部空间。此系性。下面以哈尔滨市1个400户的小区为供气对统中风机1用来驱动空气在集热器与储热器之间象，以电热式气化器和相同功率的太阳能气化器的循环风机2把气化器外部空间的空气送到储热(热水循环式)为例进行经济分析。对这2种气化器中与储热介质进行热交换从而加热空气。同样,器作如下比较(见表1 ) ,电价以0.5元/( kW. h)系统也设置了辅助加热器,以便在太阳辐射能不足计。时作补充保证气化器的连续运行。表1 电热式气化器和太阳能气化器的比较Tab. 1 Comparison between electric vaporizer and solar1 供热水管储vaporizer箱”之辅助加热器页目电热式气化器太阳能气化器差额| 最大小时耗电量冷水补给6.52.63.9/( kW. h)控制器最大利用小时1 7190数/h图1太阳能气化系统年耗电量Fig. 1 Solar vaporization system/(kW. h+ a-' )11 1744 4696 705辅助加热器供热空气管年电费5 5872 2343 353空气/(元a-')造价增加额/元10 000-100000]砾石床旁储热器通|化从表1可知，太阳能气化器虽然比电热式气化器风机1风机2器造价高但它具有较好的节能优势运行费用低。三通阀冷空气管3 a左右即可偿还增加的造价见效较快,长期运行可以取得良好的经济效益。图2直接式太阳能空 气加热气化系统3结论Fig. 2 Directype solar air heating vaporization system另外,也可先用太阳能集热器直接加热水等流①太阳能是一种清洁高效的可再生能源,已体再和空气进行热交换来加热空气即为间接式太在生产和生活中广泛应用将其应用于LPG气化系:阳能空气加热气化系统,可在图1的基础上增加水统中不但可有效节能，解决传统气化器的能耗问题而且经济环保。-空气换热器得到见图3 )。②太阳能热水系统形式多样 ，各具特点,它的i 供热水管选择应根据不同的需要。对于目前的电热式、水热水之辅助加热器热空气管空气式等气化系统优先采用间歇式强迫循环系统并增设辅助加热器。;热③把太阳能空气加热系统应用于空温式气化泵器加热方式有直接加热空气和间接加热空气两种冷水回水管这-系统不但解决了空温式气化器受环境温度影响图3间接 式太阳能空气加热气化系统较大的问题而且可使设备小型化。Fig. 3 Indirect-type solar air heating vaporization system④以电热式 气化器和太阳能气化器为例作了可见,太阳能在气化系统中的应用形式多样，经济对比分析 太阳能气化器虽然造价高但运行成在实际应用中应根据不同的需要选择合适的利用方本低，见效快经济效益好。式。从以上几种太阳能气化系统的分析可知,太阳⑤系统中的辅 助热源采用电辅助加热器,也能在LPG气化器中的应用在技术上是可行的。:可考虑用热泵,即以太阳能热泵热水系统提供气化第10期竺景芳等太阳能在LPG气化器的应用第25卷热源还可用燃气热水装置,可根据实际条件和需要[4] 霍志臣,罗振涛.国外太阳热水器发展状况[ J ]. 太阳选择使用。太阳能技术在气化系统中的应用,无论能2003 (6)35-37.是理论.上还是实验.上都还很不成熟和完善均需进[5] 吴红华.空温式气化器及应用浅析[J]城市燃气,-步的研究。2003 (5):16-17.[6]方荣生项立成,李亭寒等太阳能应用技术[ M ]参考文献:北京:中国农业机械出版社1985.[1]施玉川李新德.太阳能应用M]西安陕西科学技术出版社2001.作者简介竺景芳( 1980- )， 女，浙江嵊州人,[2]田琦. 大型太阳能热水供应系统设计的若干问题J ]硕士生，主要从事燃气应用技术研究。中国给水排水2001 ,17(6)33-35.电话( 0451 )82339211[3]罗振涛霍志臣.我国太阳热水器产业发展现状J]:E - mail zif8035@ 163. com太阳能2003( 3)5-7.收稿日期2005 -04-20节能中长期专项规划连载6)国家发展和改革委员会(三)节能目标1.宏观节能量指标到2010年每万元GDR( 1990年不变价,下同)能耗由2002年的2.68吨标准煤下降到2.25吨标准煤,2003~2010年年均节能率为2.2%形成的节能能力为4亿吨标准煤。2020年每万元GDP能耗下降到1.54吨标准煤2003~2020年年均节能率为3%形成的节能能力为14亿吨标准煤相当于同期规划新增能源生产总量12. 6亿吨标准煤的111%相当于减少二氧化硫排放2100万吨。2.主要产品(工作量)单位能耗指标2010年总体达到或接近20世纪90年代初期国际先进水平其中大中型企业达到本世纪初国际先进水平2020年达到或接近国际先进水平(见表1 )。表1主要产品单位能耗指标单位2000年2005年2010年2020年火电供电煤耗克标准煤/千瓦时377360320吨钢综合能耗千克标准煤/吨906760730700吨钢可比能耗干克标准煤/吨78468564010种有色金属综合能耗吨标准煤/吨4. 8094.6654.595铝综合能耗9. 9239. 5959.4719.22铜综合能耗4.7074. 3884. 2564.000炼油单位能量因数能耗千克标准油/吨因数141210乙烯综合能耗千克标准油/吨848600大型合成氨综合能耗1372121011401000烧碱综合能耗155315031300水泥综合能耗18159148129平板坡璃综合能耗千克标准煤/重量箱3262420建筑陶瓷综合能耗千克标准煤/平方米10.049.99.2铁路运输综合能耗吨标准煤百万吨换算公里10.419. 409.003.主要耗能设备能效指标2010年新增主要耗能设备能源效率达到或接近国际先进水平部分汽车、电动机、家用电器达到国际领先水平(见表2 )。表2主要耗能设备能效指标2000年 2010年燃煤工业锅炉运行)%6570~80汽车(乘用车)平均油耗升/百公里9.5 8. 2-6.7中小电动机设计)3790~92房间空调器(能效比)2.43.2-4.0 .风机设计)580~-85电冰箱(能效指数)8062~50泵(设计)75~8083~87家用燃气灶(热效率)气体压缩机(设计)7580- 84家用燃气热水器热效率)090~954.宏观管理目标2010年初步建立与社会主义市场经济体制相适应的比较完善的节能法规标准体系、政策支持体系、监督管理体系、技术服务体系。