Зерносушилка на сжиженном газе(пропан-бутан)

Несмотря на то, что цена природного газа сильно зависит от политических и макроэкономических процессов в мире и в Украине, тем не менее, является самым экономичным и технологичным видом топлива для сушки зерна. 

Тем не менее, у агрокомпаний далеко не всегда есть возможность построить зерносушильный комплекс или элеватор в месте, где есть газ. Кроме того, подвод природного газа - это достаточно дорогостоящее мероприятие! В таком случае у фермерского хозяйства остаётся лишь два варианта:1) Установить зерносушилку или построить узел сушки зерна полностью на твёрдом топливе;2) Купить зерносушилку, которая работает на пропан-бутановой смеси (СУГ).

В первом случае у фермера/агрокомпании возникает ряд рисков. Это и низкая надёжность, и малый срок службы теплогенераторов, и зависимость от рынка твёрдого топлива и низкая технологичность процесса сушки на таких видах топлива.

На фото: часть газового хозяйства для работы зерносушилки на пропан-бутане в процессе завершения монтажа. 

Прежде чем мы начнем эту статью, хотелось бы отметить, что сжиженные газы (СУГ), как и природный газ, являются взрывопожароопасными! Поэтому, обращаться с ними нужно осторожно, чтобы не получилось так, как на видео.

Подробнее о причинах того, что произошло на видео, мы поговорим ниже.

Тем не менее, сжиженный газ имеет очень высокую популярность после природного газа. Особенно, на больших элеваторах. По нашему мнению, если природный газ недоступен, выбирайте сжиженный газ. В итоге, это будет всё равно выгоднее и удобнее. А это видео вас пугать не должно. Просто всё нужно делать с головой.

Пропан и бутан - органические вещества, которые относятся к группе алканов. 

В сжиженном виде эти газы относятся к группе сжиженных углеводородных газов (сокращенно СУГ). Или на английском Liquified Petroleum Gas (сокращённо LPG).

Для целей сушки зерна нас интересуют смесь этих СУГов: пропан-бутан. Её мы и называем в простонародье - сжиженный газ.

Самые главные свойства сжиженного газа для зерносушилки – высокий коэффициент полезного действия при нагреве воздуха и простой переход к жидкости при относительно низком давлении и нормальной температуре. Из-за этих свойств можно сохранить достаточно большой объём энергии в маленькой ёмкости для СУГ.

Другие важные свойства сжиженного газа – хорошая способность к испарению и сжиганию при температуре горения. 

Тепловая эффективность смеси пропан-бутан почти в три раза выше, чем у природного газа. Поэтому при наших условиях температуры существует оптимальная возможность эксплуатации сжиженного газа для всех потребителей.

В этом вопросе существует очень большое недоразумение большинством заказчиков, с которыми мы сталкиваемся. Самый распространённый вопрос при этом - какой расход сжиженного газа на зерносушилке. 

В чём же сложность этого вопроса? Дело в том, что в Украине все уже давно привыкли к тому, что расход природного газа измеряется величиной количество кубических метров делённое на тоннопроцент: м3/т% (см. подробнее о том, что такое тонно-процент). 

Но всё не так с сжиженным углеводородным газом! Дело в том, что СУГ (пропан-бутан) НЕ измеряют в кубических метрах! Пропан-бутан можно и нужно измерять в литрах или в килограммах. 

Но когда же нам использовать литры, а когда килограммы?

Почему так? Дело в том, что плотность сжиженного газа увеличивается при понижении температуры. Это значит, что в 1 литре СУГ будет находиться больше вещества при более низкой температуре. Поэтому, при покупке пропан-бутановой смеси в литрах, мы не знаем точно сколько килограмм мы купили. 

Допустим, мы купили 1000 литров летней пропан-бутановой смеси летом, когда температуре была +20°С и зимой, когда температура была +5°С. Тогда летом мы купили 0.545 х 1000 = 545 кг, а зимой 0.556 х 1000 = 556 кг газа или на 11 кг больше. Разница составляет 2% от общего веса!

Теперь Вы понимаете, что с покупкой газа в литрах нужно быть осторожнее. По крайней мере мы должны понимать что мы покупаем и при какой температуре.

Тем, кто покупает зерносушилки на пропан-бутановой смеси (СУГ) важно понимать, что основой смеси является газ бутан. Именно он является основным топливом, которое содержит в себе основную теплоту сгорания. Второй компонент смеси - газ пропан - необходим для создания необходимого внутриёмкостного давления. 

Также, сразу убережём от ложной мысли о том, что покупать для зерносушилки чистый бутан - это наилучшее решение. Это не так! Почему? Читайте дальше в статье.

Процентное соотношение двух газов в пропан-бутановой смеси регламентируется законодательством Украины, в зависимости от сезона. Подробнее см. ниже.

На видео: Зерносушилка Scolari на пропан-бутане

Пропан и бутан - это газы с разными физико-химическими свойствами.

● Пропан - более высококалорийный газ, чем бутан. Пропан содержит 11'961 ккал в одном килограмме. Однако, пропан имеет свойство сильно расширяться при высоких температурах. При расширении пропан создаёт очень высокое давление. Температура кипения: -43°С.● Бутан - менее калорийный газ. Содержит 11'783 ккал в одном килограмме. Разница с пропаном незначительна: всего 1.5%. Бутан стоек к расширению, однако у него очень высокая температура кипения: -0,5°С.

Как видно из текста выше, чистый бутан не может использоваться при отрицательных температурах, так как он перестает испаряться (помним про температуру испарения -0.5°С!). Если такое случится, зерносушилка остановится, а фермеру придётся ждать оттепели.

С другой стороны, чистый пропан не может использоваться при высоких температурах, так как он имеет свойство расширяться, что может привести не только к выходу оборудования из строя, но и ко взрыву с фатальными последствиями.

Поэтому, для технических целей, пропан смешивают с бутаном. В разных странах есть разные стандарты соотношения пропана и бутана в смеси.

В Украине соотношение пропана и бутана регламентируется стандартом ДСТУ 4047-2001, который распространяется на углеводородные сжиженные газы, предназначенные для использования в качестве топлива для коммунально-бытового потребления и для промышленных целей. (Для автомобильных газов используется другой стандарт).

Этот стандарт не нужно путать со стандартом ГОСТ 27578-87 "Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта".

На фото приведена таблица из ДСТУ 4047-2001. Как видно из этой таблицы, сжиженные углеводородные газы в Украине делятся на такие:

В промышленности

В промышленности для сжиженных газов используется следующая классификация:- БТ: бутан технический (без пропана);- СПБТ-летняя: смесь пропана-бутана технического с содержанием пропана не менее 38%-58%, автогаз;- СПБТ-зимняя: смесь пропана-бутана технического с содержанием пропана не менее 72%-79%, для отопления;- ПТ: пропан технический с содержанием пропана 94%-98%.

Почему зимой содержание пропана должно быть не менее 72%-79% от общего объема? Дело в том, что такой состав гарантирует надежное испарение сжиженного газа для дальнейшего использования в качестве топлива. И, напротив, в теплое время года уровень пропана понижают до значения менее 40%, в противном случае стремительное расширение пропана может привести к потере герметичности баллона, в котором хранится смесь.

Примечание: Помимо основных марок в продаже также встречается бутан-бутиленовая фракция (ББФ), которая представляет из себя СПБТ, разбавленную технической водой. ББФ – это дешевый и низкокачественный газ с конденсатом. При его сжигании выделяется приблизительно на 10% меньше тепла, чем при использовании обычного СПБТ. Применение ББФ оказывает негативное влияние на срок службы газового оборудования, существенно его снижая.

Однако, многие поставщики в Украине поставляют БТ (бутан технический). Связано это с особенностями нефтеперерабатывающих заводов в Украине, у которых при производстве выходит больше бутана, чем пропана. (В отличие, к примеру, от Белорусских заводов, технологией которых предусмотрен также большой выход пропана.)

Такая смесь (БТ) это плохо по двум причинам:

1) Бутан менее калорийный, соответственно расход газа зерносушилкой будет больше.2) БТ имеет тяжелые примеси, которые коксуются на газовом оборудовании и приводят к выводу его из строя.

Подробнее см. секцию "Работа на БТ" ниже.

Нужно помнить, что стоимость сжиженных газов разных марок отличается. 

Самым дорогим газом является - пропан технический (ПТ), где присутствие, в процессе многократной переработки сжиженного нефтяного газа, пропана самое большое - 94%-98%.

Самым дешевым является газ с наибольшим содержанием бутана (БТ), который подходит для эксплуатации в двигателях внутреннего сгорания. (ББФ ещё дешевле, но мы не рассматриваем её как топливо для зерносушилки).

Реальная цена СУГов варьируется, в зависимости от текущей покупательной способности рынка и предложения производителей. Имеются также и сезонные скачки и падения цены.

Итак, сначала несколько важных цифр. Дело в том, что чаще всего покупатели зерносушилок путают литры и килограммы. 

Учитывая всё вышесказанное, теперь мы можем легко перевести расход сжиженного газа зерносушилкой.

К примеру, если хорошая утепленная европейская зерносушилка с системой рекуперации тепла расходует 1,2 м3/тоннопроцент природного газа с калорийностью 8'500 ккал/м3, это означает, что та же зерносушилка в тех же условиях будет расходовать 8'500 х 1,2 / 11'872 = 0,86 кг/тоннопроцент сжиженного газа или около 1,58 литра/тоннопроцент при температуре 15°С.

Если посмотреть на двузонные зерносушилки, расход природного газа у которых составляет около 1.00-1.05 м3/тоннопроцент, то по той же формуле получим 0,72-0,75 кг/тоннопроцент сжиженного газа или 1,31-1,38 литра/тоннопроцент.

Самыми прожорливыми, по нашему мнению, являются американские зерносушилки. Их потребление может составлять от 1.3 до 1.6 м3/тоннопроцент, что в переводе на СУГ равно 0,93-1,15 кг/тоннопроцент сжиженного газа или 1,71-2,10 литров/тоннопроцент при температуре 15°С.

Таким образом, коэффициент перевода природного газа в сжиженный газ составляет 8'500 ккал/м3 / 11'872 ккал/кг = 0,716 кг/м3. Или 0,716 кг/м3 / 0,545 кг/л = 1,326 л/м3.

Для промышленной эксплуатации зерносушилок, необходима установка испарителей, которые обеспечивают перевод жидкой фракции СУГ в газообразную. Некоторые американские зерносушилки оснащены собственными испарителями. Однако, такие испарители имеют ряд недостатков и рекомендуются к использованию только в мобильных сушилках. Более правильным является использование полноценного отдельностоящего испарителя.

В любом случае, для работы с испарителями, рекомендуется использовать сжиженный газ с бОльшим содержанием пропана. Например, зимнюю СПБТ (72-29% пропана) или ПТ (94-98% пропана).

СУГи с высоким содержанием пропана более качественные и не содержат в себе тяжелых примесей, которые засоряют и коксуют газовое оборудование.

Как было сказано выше, предпочтительна работа газового оборудования на газе с более высоким содержанием пропана (хотя в Украине многие поставщики поставят вам более дешевый газ марки БТ).

Работа оборудования с бутаном требует специальной конфигурации всей системы. Что же не так с бутаном?

На видео: работа плоскофакельной (линейной) газовой горелки Riello на сжиженном газе марки СПБТ. Обратите внимание на безопасную высоту пламени (менее 50 см).

Такой газ (БТ) имеет тяжелые примеси, которые засоряют топливные форсунки горелок. Это приводит также к коксованию теплообменников. Как следствие, из строя выходит котел и горелка (горелочное устройство).

Имейте ввиду, что коксование в теплообменнике невозможно прочистить! Придется менять теплообменник на новый.

Низкие качества сжиженного газа БТ не создают в резервуаре достаточного избыточного давления, необходимого для подачи жидкой фазы из резервуара в испарительно-редукционную группу. Это, в свою очередь, приводит к нестабильной работе всей системы.

Поєтому, для правильной работы зерносушилки на БТ требуется установка системы принудительной подачи газа в систему газоснабжения.

Бутан в стандартных системах нельзя использовать при низких температурах окружающей среды, так как он может "замерзнуть": прекращение процесса испарения приведет к тому, что бутан перестанет создавать избыточное давление. (Мы ведь помним, что для испарения бутана нужна минимальная температура -0.5°С?) 

Это приведет к невозможности использования всей системы. Как результат - испорченный сезон сушки зерна!

При заправке емкостей сжиженным газом марки БТ или другим сжиженным газом с низким содержанием пропана (до 59%), в газовых емкостях образовываются осадки тяжелых фракций, которые не испаряются, загрязняют резервуар, приводят к увеличению образования коррозии, а значит, меньшей продолжительности эксплуатации.

Как говорилось выше, калорийность бутана (11'783 ккал/кг) меньше, чем пропана (11'961 ккал/кг). Это значит, что при том же весе бутана, пользователь получит на 0,75% меньше калорий, чем в летней смеси. Нужно упомянуть и об одном нюансе. Как мы уже знаем, в одном литре летней пропан-бутановой смеси находится 0.545 кг. А в одном литре чистого бутана - 0,573 кг. Поэтому, в одном литре будет больше тепловых калорий в чистом бутане, чем в летней смеси сжиженного газа. И на этом также могут некрасиво "играть" недобросовестные поставщики.

Теперь, как и обещали в начале статьи, поговорим о том, почему загорелась система автономного газоснабжения на этом видео.

Как видно по этим фото, установлено очень хорошее оборудование итальянской компании COPRIM. Причина не в оборудовании.

Мы видим, что загорелся испаритель. Судя по фото, это результат экономии на периодическом обслуживании системы автномного газоснабжения. Для того, чтобы такое не происходило, настоятельно рекомендуем не пропускать техническое обслуживание!

Внимание! Мог случиться взрыв достаточно большой мощности, чтобы пострадал оператор, который делал видео. Видео он снимал с риском для жизни! Не повторяйте! 

● При оценке расхода сжиженного газа мы не меряем кубические метры. Поэтому, нужно чётко понимать что именно мы меряем: килограммы или литры. Ведь разница в цифрах составляет почти в два раза! Некоторых может испугать расход в литрах, а другие не верят в расход в килограммах, так как на подсознательном уровне эти цифры путаются. :)
● Как видим, расход топлива в зерносушилках разных типов может (в общем случае, при тех же условиях) колебаться от 0.72 до 1.15 кг/тоннопроцент, т.е. почти в два раза. (Естественно, бывают исключения, но только в бОльшую сторону). Учитывая ценовые свойства сжиженного газа, нужно с осторожностью подходить к выбору типа зерносушилки. Сначала нужно выбрать тип (мы рекомендуем именно двузонные сушилки), а уже потом марку (бренд).
● Для работы зерносушилки в Украине мы рекомендуем покупать газы с максимально высоким возможным содержанием пропана. В любом случае, мы рекомендуем, чтобы содержание пропана было не менее 59%.

У природного газа есть как веские преимущества (дешевизна, технологичность, простота работы), так и веские недостатки (геополитические риски, дороговизна и сложность подключения и т.п.). Поэтому, Finpro Group не может слепо порекомендовать какое-то конкретное топливо. Дело в том, что целесообразность того или иного вида газа зависит от особенностей местных властей и газовых служб, от наличия газа по разумной цене, от производительности зерносушилки, от организации работы в вашем хозяйстве. 

Важным вопросом является также качество и калорийность сжиженного газа! Ведь чем ниже будет калорийность, тем больше будет расход топлива, а чем ниже будет качество, тем хуже и меньше времени будет работать газовое оборудование!

Решение о применении того или иного типа топлива может быть принято в ходе совместного обсуждения. Уже на первой же встрече с вами, мы сможем очертить круг вопросов и приблизиться к решению этой задачи на максимально близкое расстояние. Вам нужно только позвонить нам!

(067) 111-6666

И помните, что тип зерносушилки очень сильно влияет на экономию газа. И, хотя энергосберегающие сушилки стоят немного дороже, на практике, разницу в их стоимости можно "отбить" уже за первый сезон!

Самые экономичные зерносушилки как для природного, так и для сжиженного газа - это двузонные зерносушилки. Почему? Подробнее об этом можно почитать в нашей специальной статье, посвященной им.

Производителей таких сушилок в мире не так уж и много. И мы предлагаем нашим заказчикам лучшее из того, что есть на рынке.

Статья по теме:

Запуск зерносушилки на газе