空溫式氣化器及應(yīng)用淺析

空溫式氣化器是利用液化石油氣等液化氣體通過減壓后自然吸熱氣化的特性而制成的，它的生產(chǎn)和應(yīng)用在國外尤其是日本已十分成熟，而它的興起在國內(nèi)僅是近幾年的事，還沒有得到廣泛的生產(chǎn)和應(yīng)用，丹陽朗克氣體在此作簡單的分析。

空溫式氣化器在國內(nèi)的應(yīng)用

國內(nèi)使用的氣化器有電熱式、電熱水浴式、熱水循環(huán)式、空溫式幾種，以目前國內(nèi)的應(yīng)用來看，空溫式氣化器的使用率最低。究其原因，一方面，是因為它對許多用戶來說還是“新事物”，另外它的使用也確實受氣溫的影響較大。但空溫式氣化器的優(yōu)點是其它種類氣化爐無可超越的，它高效節(jié)能、環(huán)保，運行費用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它氣化爐。正因為如此，空溫式氣化器日益受到用戶的青睞。

從目前國內(nèi)幾大空溫式氣化器的銷售情況看，基本是供需平衡。據(jù)統(tǒng)計，去年主要生產(chǎn)空溫式氣化器的6個廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品遍及全國，井主要集中在江浙和廣東。在廣東珠江三角洲的深圳、珠海，番禺、中山、南海、順德等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，近兩年來的銷售呈數(shù)倍增加的趨勢，相信在這些地區(qū)的帶動下，空溫式氣化器會得到廣泛的應(yīng)用。

空溫式氣化器的生產(chǎn)

空溫式氣化器是利用液化石油氣（LPG）、液化天然氣（LNG）等燃?xì)鉁p壓氣化的特性實現(xiàn)氣體氣化的新型高效環(huán)保節(jié)能氣化裝置。其核心部分即是換熱裝置，在盡可能小的空間內(nèi)從大氣中獲取最大的熱能。

目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的空溫式氣化器的換熱裝置多采用防銹鋁合金翅片管。由于沒有優(yōu)化設(shè)計，大多存在以下缺點：設(shè)備龐大、造價過高、產(chǎn)品流量不足。筆者認(rèn)為，造成的原因（除了人工方面的因素）主要在于換熱裝置的換熱性能不強，只單純利用了翅片的換熱面積。為了達(dá)到一定的流量，只能增加翅片，這就意味著產(chǎn)品造價的增大和設(shè)備尺寸增大。我們經(jīng)過多次研究和試驗，利用一些技術(shù)手段，最大限度地解決了這一問題。

下面就此作簡單說明，希望對國內(nèi)的空溫式氣化器的推廣能起到積極的作用。

一般的翅片管的結(jié)構(gòu)是：翅片具有一中心管，管外為徑向翅片，液體在管內(nèi)流動，而依靠翅片吸收外界環(huán)境熱量傳遞到管內(nèi)液體以實現(xiàn)液體吸熱氣化。我們經(jīng)過多次實驗和篩選，選取區(qū)別于以上元件的新型翅片管傳熱系數(shù)比前者提高50%以上。

對此翅片管的作用原理，現(xiàn)以液化石油氣作為工作介質(zhì)為例作如下分析：當(dāng)液化石油氣在管內(nèi)流動（由下向上垂直軸向方向），冷流體當(dāng)中靠近翅片管內(nèi)壁液體首先完成與外界熱交換面氣化成為一個個微小氣泡，當(dāng)一個個微小氣泡匯集成為氣體、脫離出來而達(dá)至沸騰但由于液體石油氣與器壁接觸時間短，管內(nèi)流動只在重力作用之下對流，整支翅片管中上下部分壁溫不均勻，造成翅片管傳熱系數(shù)無太大提高，翅片管整體換熱性能無充分利用，這正是目前國內(nèi)幾種液化石油氣空溫式氣化器翅片管均存在的缺點。而本公司的ATC系列利用內(nèi)置吸液芯及螺旋導(dǎo)流帶技術(shù)大大提高了翅片管的傳熱系數(shù)，比沒采用該技術(shù)的翅片管要提高1.5-2.0倍，采用內(nèi)置吸熱芯及螺旋導(dǎo)流帶技術(shù)原理 如圖所示。

采用的內(nèi)置吸液芯為一多孔不銹鋼帶，纏繞成圓柱狀后緊貼于翅片管內(nèi)壁、當(dāng)吸熱芯浸潤于液化石油氣或天然氣液體當(dāng)中時，由于液體表面張力毛細(xì)管現(xiàn)象的作用，吸液芯與翅片管內(nèi)壁之間的狹小聞隙中吸附著的液膜中的液體通過翅片管吸熱氣化形成微小氣泡，當(dāng)微小氣泡向上流動而形成叫大氣泡時由吸液芯上表面小孔逸出，最終于液面脫離成氣體達(dá)至沸騰，而微小氣泡脫離吸液芯后液體由吸液芯上小孔補充至間隙當(dāng)中而形成微對流傳熱而且由于內(nèi)置吸液芯與螺旋導(dǎo)流帶間液體隔離了，避免了被后者沖刷攜帶而過早脫離翅片管內(nèi)而有利于微小氣泡的生成。

內(nèi)置螺旋導(dǎo)流使液體的流動方向改變了，無內(nèi)置螺旋導(dǎo)流帶時液體流動方向是垂直方向流動，而內(nèi)置螺旋導(dǎo)流帶后，液體流動方向是螺旋上升（流動方向類似于阿基米德螺線），增大了液體流動，延長了液體與翅片管內(nèi)的接觸時間，提高了吸液芯與螺旋導(dǎo)流帶之間液體的分離，形成氣流，該氣流夾帶著有一小部分液滴，在上升過程中不斷潤濕液面以上翅片壁，氣體又再吸收一部分溫度與上升氣流相同的液滴沿內(nèi)壁向下方向流動，在液面與溫度稍低的液體混合后，提高了液面處溫度，增強了翅片管內(nèi)沸騰，也更加充分的提高了翅片管的整體換熱性能。

就這兩項技術(shù)應(yīng)用來說，明顯改善就翅片管內(nèi)壁溫度的均勻性，進(jìn)步提高了熱度密度，較明顯提高了翅片管的傳熱系數(shù)，提高了空溫式氣化器的換熱效果，更加有效地保證LPG、LNG等液化的氣化。

由具有內(nèi)置吸液芯及螺旋導(dǎo)流帶的翅片組管組成的高效換熱管組成的氣化段及具有內(nèi)置螺旋導(dǎo)流帶的翅片管組成的過熱段（用于提高氣化后氣體溫度）以及裝置有主調(diào)壓裝置、監(jiān)控液相調(diào)壓器的控制器和氣相調(diào)壓系統(tǒng)、防過液裝置、安全放散管等組合而成的空溫式氣化器能在一定的體積下最大限度地保證了氣化能力。

空溫式氣化器的缺陷和解決辦法

空溫式氣化器是依靠自身顯熱和吸收外界大氣環(huán)境熱量而實現(xiàn)氣化功能的，這是它的優(yōu)點，但其氣化量受氣溫的影響較大。在氣溫較低時（在北方）氣化量可能達(dá)不到額定值。經(jīng)過本公司有關(guān)的測算，在零攝氏度氣化能力僅能達(dá)到其額定流量的65%。但我認(rèn)為，這個不足是可以解決的，一方面，可以在較冷的時節(jié)啟用備用系統(tǒng)，另外也可增加一套備用的系統(tǒng)，從費用上考慮，依然是比僅使用電熱式氣化器更合算的。

精心設(shè)計和生產(chǎn)的空溫式氣化器既環(huán)保節(jié)能，又能獲得十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在全球能源日益緊缺的今天，應(yīng)大力推廣和支持空溫式氣化器的使用。

文：吳紅華