太陽能在LPG氣化器的應用

摘要： 提出了把太陽能用于LPG氣化器的思路，設計了3種太陽能LPG氣化系統。進行了技術分析和經濟分析，太陽能LPG氣化器具有節能環保的優勢，在應用上是經濟可行的。
關鍵詞： 太陽能；LPG氣化器；技術分析； 經濟分析
中圖分類號：TU996
文獻標識碼：B
文章編號：1000-4416(2005)10—0013-03
　 近年來，我國城市燃氣事業發展迅速，LPG市場逐步開放。LPG具有靈活方便等優點，仍將是遠離天然氣輸氣管網地區的主要氣源。隨著LPG管道供應系統的發展，LPG氣化器(以下簡稱氣化器)也得到了廣泛的應用。目前國內使用的氣化器主要有電熱式、電熱水浴式、熱水循環式、空溫式幾種，其熱源主要為電和熱水，能耗較大。太陽能是一種取之不盡的綠色能源，若將其應用于氣化器中可帶來可觀的經濟效益，也有利于優化我國的能源結構，促進經濟的可持續發展。但目前這方面的研究較少，技術分析

①在以電和熱水為熱源的氣化器的應用
　太陽能氣化系統(見圖1)包括太陽能熱水器、氣化器、輔助加熱器、參數顯示控制裝置及管路等。其基本原理是通過集熱器收集太陽輻射獲得熱量，配以電或熱水作為輔助熱源，所制得熱水通過管路到達氣化器，與液態 LPG熱交換后由泵打回儲水箱。系統特點是采用間歇式強迫循環熱水系統，依靠水泵使水在集熱器與儲水箱之間循環，并增設了水泵運行控制器，可根據太陽輻照度或溫度的預定值啟停水泵，避免水泵無效運行，從而節省電能。針對太陽能不連續不穩定的缺點，系統中增設了輔助加熱器，可克服純太陽能熱水系統受時間、季節和氣候影響的不足，保證系統運行的連續性和穩定性。

②在空溫式氣化器的應用
空溫式氣化器是利用液態LPG減壓后依靠自身顯熱和吸收周圍環境熱量氣化的，這種氣化器高效、節能、環保，但它受氣溫的影響較大。在氣溫較低時，氣化量可能達不到額定值。另外，由于傳熱溫差較小，其換熱面積較大，基于空溫式氣化器的這些缺點，如果采用太陽能空氣加熱系統來加熱．空氣，不僅能增大傳熱溫差和傳熱效率，提高氣化量，還可縮小換熱面積，使氣化器小型化。圖2為直接式太陽能空氣加熱氣化系統帕J，它利用太陽能集熱器直接加熱空氣，并將熱量儲存在礫石床儲熱器中，也可直接送往空溫式氣化器的外部空間。此系統中，風機1用來驅動空氣在集熱器與儲熱器之間的循環，風機2把氣化器外部空間的空氣送到儲熱器中與儲熱介質進行熱交換從而加熱空氣。同樣，系統也設置了輔助加熱器，以便在太陽輻射能不足時作補充，保證氣化器的連續運行。

另外，也可先用太陽能集熱器直接加熱水等流體，再和空氣進行熱交換來加熱空氣，即為間接式太陽能空氣加熱氣化系統

可見，太陽能在氣化系統中的應用形式多樣，在實際應用中應根據不同的需要選擇合適的利用方式。從以上幾種太陽能氣化系統的分析可知，太陽能在LPG氣化器中的應用在技術上是可行的。

2　經濟分析
　太陽能在氣化器中的應用能否達到實用并得到推廣，除了考慮技術的可行性以外，還要考慮其經濟性。下面以哈爾濱市1個400戶的小區為供氣對象，以電熱式氣化器和相同功率的太陽能氣化器(熱水循環式)為例，進行經濟分析。對這2種氣化器作如下比較(見表1)，電價以0.5元/(kw.h)計算

表1 電熱式氣化器和太陽能氣化器的比較

從表1可知，太陽能氣化器雖然比電熱式氣化器造價高，但它具有較好的節能優勢，運行費用低。3元左右即可償還增加的造價，見效較快，長期運行可以取得良好的經濟效益。

3　結論
　①太陽能是一種清潔高效的可再生能源，已在生產和生活中廣泛應用，將其應用于LPG氣化系統中，不但可有效節能，解決傳統氣化器的能耗問題，而且經濟環保。
　②太陽能熱水系統形式多樣，各具特點，它的選擇應根據不同的需要。對于目前的電熱式、水熱式等氣化系統優先采用間歇式強迫循環系統，并增設輔助加熱器。
　③把太陽能空氣加熱系統應用于空溫式氣化器，加熱方式有直接加熱空氣和間接加熱空氣兩種，這一系統不但解決了空溫式氣化器受環境溫度影響較大的問題，而且可使設備小型化。
　④以電熱式氣化器和太陽能氣化器為例作了經濟對比分析，太陽能氣化器雖然造價高，但運行成本低，見效快，經濟效益好。
　⑤系統中的輔助熱源采用電輔助加熱器，也可考慮用熱泵，即以太陽能熱泵熱水系統提供氣化熱源，還可用燃氣熱水裝置，可根據實際條件和需要選擇使用。太陽能技術在氣化系統中的應用，無論是理論上還是實驗上都還很不成熟和完善，均需進一步的研究。

參考文獻：
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作者簡介：竺景芳 (1980-)，女，浙江嵊州人，碩士生，主要從事燃氣應用技術研究。
電　　話：(0451)8233921l
E---mail：zi035@163.com
收稿日期：2005-04-20

節能中長期專項規劃(連載6)國家發展和改革委員會
(三)節能目標
1.宏觀節能量指標：到2010年每萬元GDP(1990年不變價，下同)能耗由2002年的2.68噸標準煤下降到2.25噸標準煤，2003—2010年年均節能率為2.2%形成的節能能力為4億噸標準煤。2020年每萬元GDP能耗下降到1.54噸標準煤，2003～2020年年均節能率為3%，形成的節能能力為14億噸標準煤，相當于同期規劃新增能源生產總量12.6億噸標準煤的111%，相當于減少二氧化硫排放2100萬噸。
2.主要產品(工作量)單位能耗指標：2010年總體達到或接近20世紀90年代初期國際先進水平，其中大中型企業達到本世紀初國際先進水平；2020年達到或接近國際先進水平(見表1)。

表1 主要產品單位能耗指標

	單位	2000年	2005年	2010年	2020年
火電供電煤耗	克標準煤/千瓦時	392	377	360	320
噸鋼綜合能耗	千克標準煤/噸	906	760	730	700
噸鋼可比能耗	千克標準煤/噸	784	700	685	640
10種有色金屬綜合能耗	噸標準煤/噸	4.809	4.665	4.595	4.45
鋁綜合能耗	噸標準煤/噸	9.923	9.595	9.471	9.22
銅綜合能耗	噸標準煤/噸	4.707	4.388	4.256	4.000
煉油單位能量因數能耗	千克標準油/噸	14	13	12	10
乙烯綜合能耗	千克標準油/噸	848	700	650	600
大型合成氨綜合能耗	千克標準煤/噸	1372	1210	1140	1000
燒堿綜合能耗	千克標準煤/噸	1553	1503	1400	1300
水泥綜合能耗	千克標準煤/噸	181	159	148	129
平板坡璃綜合能耗	千克標準煤/重量箱	30	26	24	20
建筑陶瓷綜合能耗	千克標準煤/平方米	10.04	9.9	9.2	7.2
鐵路運輸綜合能耗	噸標準煤/百萬噸換算公里	10.41	9.65	9.40	9.00

3.主要耗能設備能效指標
2010年新增主要耗能設備能源效率達到或接近國際先進水平，部分汽車、電動機、家用電器達到國際領先水平 (見表2)。

表2　主要耗能設備能效指標

	單位	2000年	2010年		單位	2000年	2010年
燃煤工業鍋爐(運行)	%	65	70～80	汽車(乘用車)平均油耗	百公里	9.5	8.2～6.7
中小電動機(設計)	%	87	90～92	房間空調器(能效比)		2.4	3.2～4.O
風機(設計)	%	75	80～85	電冰箱(能效指數)	%	80	62—50
泵(設計)	%	75～80	83～87	家用燃氣灶(熱效率)	%	55	60～65
氣體壓縮機(設計)	%	75	80～84	家用燃氣熱水器(熱效率)	%	80	90～95

4.宏觀管理目標：
2010年初步建立與社會主義市場經濟體制相適應的比較完善的節能法規標準體系、政策支持體系、監督管理體系、技術服務體系。