油氣處理站場壓縮空氣站設(shè)計(jì)

孫海，蔣大風(fēng)

（1.中國石油工程建設(shè)公司設(shè)計(jì)技術(shù)部，北京100011；2.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，北京100011）

油氣處理站場壓縮空氣站設(shè)計(jì)

孫海1，蔣大風(fēng)2

（1.中國石油工程建設(shè)公司設(shè)計(jì)技術(shù)部，北京100011；2.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，北京100011）

國內(nèi)目前雖然有壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，但總的來說其內(nèi)容稍顯籠統(tǒng)和寬泛，對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的某些細(xì)節(jié)闡述不夠詳細(xì)（如壓縮空氣耗量、壓縮空氣質(zhì)量要求等），而這些細(xì)節(jié)往往會(huì)影響壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否，因此作者結(jié)合自身工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)地闡述油氣處理站場中壓縮空氣站設(shè)計(jì)需要考慮的各種因素，如壓縮空氣的性質(zhì)、壓縮空氣站流程以及壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi)主要設(shè)備的選型、控制原理以及計(jì)算，對(duì)壓縮空氣站的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

儀表風(fēng)；工廠風(fēng)；空氣壓縮機(jī)；Lead-Lag控制；空氣緩沖罐；吸附式干燥

0 引言

隨著自動(dòng)化控制技術(shù)在油氣行業(yè)的普及和應(yīng)用，油氣處理站場的自動(dòng)化程度也越來越高。自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是通過各類控制儀表來完成的，而這些控制儀表的動(dòng)力源主要有電力驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)，電力驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)往往價(jià)格高昂、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不易防爆，而采用氣壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單且易防爆，因此目前油氣處理站場上自動(dòng)化儀表控制動(dòng)力源大多采用氣動(dòng)控制。自動(dòng)化儀表氣動(dòng)控制采用的能源是壓縮空氣，壓縮空氣是經(jīng)過一定處理工藝處理后滿足一定壓力、溫度和露點(diǎn)等特殊要求的空氣，油氣處理站場壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是要選擇合理的處理工藝，將普通的空氣轉(zhuǎn)化為合格的壓縮空氣。

目前國內(nèi)雖然有壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定（如GB 50029-2003《壓縮空氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》），但總的來說其內(nèi)容稍顯籠統(tǒng)和寬泛，對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的某些細(xì)節(jié)闡述不夠詳細(xì)（如壓縮空氣耗量、壓縮空氣質(zhì)量要求等），而這些細(xì)節(jié)往往會(huì)影響壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否，因此作者結(jié)合自身工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)闡述了油氣處理站場壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 壓縮空氣的質(zhì)量和耗量要求

油氣站場壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要目的是保證生產(chǎn)出合格的儀表風(fēng)氣和工廠風(fēng)氣，以滿足壓縮空氣系統(tǒng)下游各類氣動(dòng)控制閥和各類氣動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)要求。

（1） 儀表風(fēng)氣：主要是為各類控制閥、緊急關(guān)斷閥和緊急泄放閥提供驅(qū)動(dòng)力。儀表風(fēng)氣氣源質(zhì)量要求很高，這主要是為了防止壓縮空氣析出凝液和雜質(zhì)堵塞氣動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置。

（2） 工廠風(fēng)氣：主要是為氣壓提升機(jī)、氣動(dòng)扳手、噴砂除銹機(jī)、油漆噴涂機(jī)等氣動(dòng)設(shè)備提供動(dòng)力，同時(shí)還要用工廠風(fēng)氣吹掃待維修的油氣處理設(shè)備，只有在待維修設(shè)備吹掃完畢后維修人員方可入內(nèi)進(jìn)行焊接、切割等動(dòng)火操作，這是因?yàn)槿绻麩N類蒸氣吹掃不干凈就進(jìn)行動(dòng)火操作可能會(huì)引起爆炸，危及人身安全。工廠風(fēng)氣源質(zhì)量要求不高。

1.1 壓縮空氣的質(zhì)量要求

1.1.1儀表風(fēng)氣的質(zhì)量要求

按照IEC 654-2-1995《工業(yè)過程測量和控制設(shè)備的工作條件第二部分：動(dòng)力》、IEC 60654-2-1979《工業(yè)過程測量和控制設(shè)備的運(yùn)行條件第二部分：動(dòng)力》和ISO 8573-1-2001《一般用壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)》的規(guī)定，合格的儀表風(fēng)氣應(yīng)該不含油滴和其他液滴，不含有毒的、有腐蝕性的和易燃易爆的氣體，固體顆粒含量少于0.1 g/m3，且最大固體顆粒直徑不大于3 μm。

對(duì)于儀表風(fēng)的氣源壓力規(guī)定，IEC 60654-2和GB/T 17214-2005《工業(yè)過程測量和控制裝置的工作條件》以及GB/T 4830-1984《工業(yè)自動(dòng)化儀表氣源壓力范圍和質(zhì)量》規(guī)定的氣源壓力范圍為：130～150 kPa、130～210 kPa和420～700 kPa，且儀表輸入端的氣源公稱壓力值為140、260、350、550和700 kPa。在設(shè)計(jì)時(shí)，為確保站場儀表風(fēng)壓力足夠，往往都是取最大氣源壓力，即儀表風(fēng)氣設(shè)計(jì)壓力取700 kPa。某些氣動(dòng)儀表可能不需要這么大的氣源壓力，此時(shí)往往需要在氣動(dòng)儀表入口安裝一個(gè)減壓閥，從而將氣源壓力調(diào)節(jié)至儀表所需的工作壓力。除了滿足儀表風(fēng)氣設(shè)計(jì)壓力700 kPa的要求外，還要求保證將儀表風(fēng)輸送至最遠(yuǎn)用戶處的剩余壓力不低于550 kPa，且儀表風(fēng)供氣系統(tǒng)任何一點(diǎn)處的壓力不允許低于420 kPa。

對(duì)于儀表風(fēng)的壓力露點(diǎn)值（設(shè)計(jì)壓力下的露點(diǎn)值）規(guī)定，不同的規(guī)范有不同的要求，IEC 654-2、IEC 60654-2、配管手冊《Piping Handbook》以及殼牌Shell公司規(guī)定的儀表風(fēng)壓力露點(diǎn)值是在最大工作壓力下（700 kPa）露點(diǎn)值比最低環(huán)境溫度低10℃。但是如果壓縮空氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏或系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備放空時(shí)，膨脹制冷效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)析出凝液，并會(huì)有結(jié)冰現(xiàn)象出現(xiàn)，此時(shí)壓力露點(diǎn)比最低環(huán)境溫度低10℃是很容易達(dá)到的，因此很多規(guī)范認(rèn)為這個(gè)壓力露點(diǎn)取值是不安全的。美國氣體供應(yīng)商協(xié)會(huì)的GPSA標(biāo)準(zhǔn)以及ANSI-ISA 7.0.01-1966《測量氣體的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》推薦的壓力露點(diǎn)值是在系統(tǒng)最大工作壓力（700 kPa）下露點(diǎn)值取-40℃，因此設(shè)計(jì)過程中在確定儀表風(fēng)壓力露點(diǎn)值時(shí)可考慮使用這個(gè)數(shù)值。

目前，ISO 8573-1是國際公認(rèn)的壓縮空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)劃分見表1。

表1 ISO 8573-1對(duì)壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)劃分

1.1.2工廠風(fēng)氣耗的質(zhì)量要求

對(duì)工廠風(fēng)氣質(zhì)量沒有特殊的要求，壓縮機(jī)壓縮后的空氣經(jīng)后冷器和氣—水分離器脫除凝液后即可作為工廠風(fēng)氣使用，此時(shí)工廠風(fēng)氣相對(duì)濕度達(dá)100%，但要求工廠風(fēng)氣的壓力要維持在600～700 kPa。

1.2 壓縮空氣耗量計(jì)算

1.2.1儀表風(fēng)氣耗量的計(jì)算

一般情況下，油氣處理站場內(nèi)消耗儀表風(fēng)氣的主要設(shè)備有：各類控制閥的執(zhí)行器、緊急關(guān)斷閥、緊急泄放閥、順序閥、在線分析儀（如氣相色譜儀）等。儀表風(fēng)氣量在正常工況下（101.325 kPa，0℃）耗量的計(jì)算可依照如下規(guī)定進(jìn)行估算：

（1） 控制閥門每個(gè)控制回路儀表風(fēng)氣耗量：1～1.5 m3/h。

（2） 緊急關(guān)斷閥和緊急泄放閥（一般采用直角回轉(zhuǎn)球閥）儀表風(fēng)氣耗氣量：0.1 m3/h。

（3） 順序閥儀表風(fēng)氣耗氣量：0.2 m3/h。

（4） 氣相色譜儀儀表風(fēng)氣耗氣量：16 m3/h。

若在油氣處理站場內(nèi)有橇裝設(shè)備（如透平驅(qū)動(dòng)式離心式壓縮機(jī)橇、飲用水處理橇、火炬橇等），而設(shè)計(jì)人員無法獲知橇內(nèi)共有多少控制閥和緊急關(guān)斷閥的情況下，要向該類橇裝設(shè)備廠家咨詢，以獲取儀表風(fēng)氣耗量。

在采用上述規(guī)定計(jì)算完正常工況下儀表風(fēng)氣耗量后，還要取30%的裕量，以防止可能出現(xiàn)的耗氣量波動(dòng)等情況。

1.2.2工廠風(fēng)氣耗量的計(jì)算

油氣處理站場一般都需要使用工廠風(fēng)氣來驅(qū)動(dòng)各類氣動(dòng)工具，或使用工廠風(fēng)氣吹掃待維修的油氣處理設(shè)備，但是使用工廠風(fēng)氣操作的頻率一般都不高，且同時(shí)使用多種氣動(dòng)工具的幾率很小，因此在沒有詳細(xì)規(guī)定的情況下，工廠風(fēng)氣的耗量可取70 m3/h，該耗量允許同時(shí)運(yùn)行一臺(tái)噴槍（耗氣量為20 m3/h）和至少一臺(tái)下列氣動(dòng)設(shè)備：風(fēng)鉆和風(fēng)錘（耗氣量為12～80 m3/h）、Φ 76.2～203.2 mm（3～8 in）氣動(dòng)砂輪機(jī)（耗氣量為20～85 m3/h）、氣動(dòng)扳手（耗氣量為30～50 m3/h）。

2 壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 壓縮空氣系統(tǒng)主要流程描述

壓縮空氣系統(tǒng)的主要流程如圖1所示。經(jīng)過空氣壓縮機(jī)壓縮后的空氣溫度升高，因此采用后冷器冷卻高溫壓縮空氣，冷卻后的壓縮空氣會(huì)有水和油滴（噴油螺桿壓縮機(jī)）析出，此時(shí)采用分離器將凝液分離出來。經(jīng)過分離器處理后的壓縮空氣首先儲(chǔ)存在工廠風(fēng)緩沖罐內(nèi)，此時(shí)一部分壓縮空氣即可作為工廠風(fēng)氣輸送給工廠風(fēng)用戶，其余的壓縮空氣則流向儀表風(fēng)氣處理系統(tǒng)：首先通過前置過濾器，對(duì)壓縮空氣進(jìn)一步過濾，經(jīng)過過濾凈化后的壓縮空氣進(jìn)入吸干機(jī)，采用吸干機(jī)將壓縮空氣的露點(diǎn)降至要求值，經(jīng)吸干機(jī)吸干后的壓縮空氣再經(jīng)過后濾器過濾凈化，凈化后合格的壓縮空氣儲(chǔ)存在儀表風(fēng)緩沖罐內(nèi)，此時(shí)即可向儀表風(fēng)下游用戶提供合格的儀表風(fēng)氣了。

從流程描述上可以看出壓縮空氣系統(tǒng)主要設(shè)備有：

主備用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)、柴油引擎驅(qū)動(dòng)緊急移動(dòng)式空壓機(jī)、后冷器、氣—水分離器、前置過濾器和后置過濾器、空氣干燥機(jī)、儀表風(fēng)緩沖罐和工廠風(fēng)緩沖罐、自動(dòng)排液閥和減壓閥。

2.2 空氣壓縮機(jī)

壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi)用到的壓縮機(jī)主要分為兩類：

第一類是主用、備用壓縮機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)壓縮空氣系統(tǒng)主要采用主用、備用壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，這類壓縮機(jī)主要采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，且要有雙電源供電系統(tǒng)，即市電和緊急柴油發(fā)電機(jī)供電，市電為第一電源（在沒有市電的邊遠(yuǎn)偏僻地區(qū)，可采用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)供電作為第一電源），緊急柴油發(fā)電機(jī)供電為第二電源。

第二類是緊急移動(dòng)式壓縮機(jī)，它只有在緊急狀況下才使用，這類壓縮機(jī)采用柴油引擎驅(qū)動(dòng)。緊急移動(dòng)式壓縮機(jī)不是必需的，只有在對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)安全性要求比較高的場合才推薦使用。目前，殼牌公司標(biāo)準(zhǔn)Shell DEP、馬來西亞石油公司Petronas標(biāo)準(zhǔn)以及美國Veco設(shè)計(jì)公司標(biāo)準(zhǔn)都推薦在壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi)使用緊急移動(dòng)式壓縮機(jī)。

當(dāng)前，使用較多的空氣壓縮機(jī)類型主要有螺桿式壓縮機(jī)、往復(fù)活塞式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)，當(dāng)計(jì)算出來的壓縮空氣量Q≤2 500 m3/h時(shí)可采用螺桿式壓縮機(jī)或往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，而當(dāng)計(jì)算出來的壓縮空氣量Q>2 500 m3/h時(shí)采用離心式壓縮機(jī)比較經(jīng)濟(jì)。

由于油氣站場壓縮空氣需求量往往不是很大，因此螺桿式壓縮機(jī)和往復(fù)活塞式壓縮機(jī)在壓縮空氣系統(tǒng)里應(yīng)用最廣。而與螺桿式壓縮機(jī)相比，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)易損件多、噪音大、效率低且供氣不穩(wěn)定，因此目前應(yīng)用在油氣站場壓縮空氣系統(tǒng)中的空壓機(jī)（主用、備用和緊急移動(dòng)式壓縮機(jī)）大多采用螺桿式壓縮機(jī)。

螺桿壓縮機(jī)通常按照冷卻方式將其劃分為噴油螺桿式壓縮機(jī)和干式螺桿壓縮機(jī)。噴油螺桿壓縮機(jī)通過對(duì)氣缸噴入一定壓力的潤滑油，一方面吸收并帶走壓縮過程產(chǎn)生的熱量，從而改善壓縮過程的熱交換，降低排氣溫度等；另一方面起潤滑、密封和消聲等作用，噴油壓縮機(jī)由于排氣溫度低、壓比高、泄漏少、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此比干式螺桿壓縮機(jī)發(fā)展更迅速，在整個(gè)壓縮機(jī)生產(chǎn)中占到80%。噴油螺桿壓縮機(jī)流程見圖2。

圖2 噴油螺桿壓縮機(jī)流程

2.3 空氣壓縮機(jī)的Lead-Lag控制

Lead-Lag控制可以翻譯為“壓縮機(jī)的超前—滯后控制”，它是指將一臺(tái)空壓機(jī)作為Lead壓縮機(jī)，而將另一臺(tái)備用的壓縮機(jī)作為Lag壓縮機(jī)。通過Lead-Lag控制可以自動(dòng)啟停主備用空氣壓縮機(jī)，以防止儀表風(fēng)氣出現(xiàn)壓力超高或超低的現(xiàn)象。一般容積式空氣壓縮機(jī)都要有Lead-Lag控制，而離心式壓縮機(jī)卻沒有這種控制模式。

容積式空氣壓縮機(jī)的Lead-Lag控制一般是采用4個(gè)壓力開關(guān)測量儀表風(fēng)緩沖罐的工作壓力波動(dòng)，通過檢測到的儀表風(fēng)緩沖罐的壓力來自動(dòng)啟停主備用壓縮機(jī)。由于壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi)需要采用Lead-Lag控制模式的壓縮機(jī)共有主備用2臺(tái)壓縮機(jī)，因此要想完成每臺(tái)壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停止操作，必須采用4個(gè)壓力開關(guān)才能完成。

壓力開關(guān)安裝位置的選擇主要有兩種方式：一是直接安裝在儀表風(fēng)緩沖罐上；二是安裝在儀表風(fēng)緩沖罐進(jìn)口管道上。

由于取壓點(diǎn)數(shù)目比較多，因此目前大多數(shù)的壓力開關(guān)安裝位置都放在儀表風(fēng)緩沖罐進(jìn)口管道上，如圖1所示：在儀表風(fēng)緩沖罐進(jìn)口管道上安裝4個(gè)壓力開關(guān)，用這4個(gè)壓力開關(guān)感受儀表風(fēng)緩沖罐的壓力變化并控制主備用壓縮機(jī)的啟停。這4個(gè)壓力開關(guān)的設(shè)定值分別是PSHH（壓力高—高）、PSH（壓力高）、PSLL（壓力低—低）和PSL（壓力低）。

2.3.1儀表風(fēng)緩沖罐的壓力波動(dòng)范圍

為了確定PSHH、PSH、PSLL和PSL的設(shè)定值，需要知道儀表風(fēng)緩沖罐的壓力波動(dòng)范圍。

2.3.1.1對(duì)于儀表風(fēng)緩沖罐下游沒有減壓閥門的情況

此時(shí)儀表風(fēng)緩沖罐的壓力波動(dòng)范圍應(yīng)該是儀表風(fēng)用戶處的壓力波動(dòng)范圍再加上輸氣沿線壓降損失，即Pmin=550 kPa+Ploss，Pmax=700 kPa+Ploss。一般取Ploss=100 kPa（這是估計(jì)值），則此時(shí)可以確定儀表風(fēng)緩沖罐的壓力波動(dòng)范圍為（650 kPa，800 kPa）。

2.3.1.2對(duì)于儀表風(fēng)緩沖罐下游有減壓閥門的情況

一般儀表風(fēng)緩沖罐下游都要有減壓閥門，如圖1所示：在儀表風(fēng)罐下游并排安裝有2個(gè)PCV減壓閥，減壓閥前儀表風(fēng)氣壓力很高，通過減壓閥減壓后將儀表風(fēng)的壓力降至用戶所需的壓力。采用減壓閥的目的主要是考慮儀表風(fēng)緩沖罐操作壓力升高后，其尺寸會(huì)相應(yīng)減小，否則如果沒有減壓閥可能緩沖罐的尺寸會(huì)很大。此時(shí)Pmin=550 kPa+Pvalve+Ploss，Pmax=700 kPa+Pvalve+Ploss。其中Pvalve為減壓閥全開時(shí)的壓降值，一般可取Pvalve=200 kPa（這是估計(jì)值），此時(shí)儀表風(fēng)緩沖罐的壓力波動(dòng)范圍為850～1 000 kPa。這個(gè)壓力波動(dòng)范圍規(guī)定不是硬性的，不同的設(shè)計(jì)公司對(duì)該壓力波動(dòng)范圍可能會(huì)有不同的規(guī)定，如800～1 000 kPa、800～1 100 kPa等。

2.3.2開關(guān)設(shè)計(jì)值

有了儀表風(fēng)緩沖罐的壓力波動(dòng)范圍就可以設(shè)定PSHH、PSH、PSLL和PSL了，一般取PSLL=Pmin，PSH=Pmax，PSL=PSLL+100 kPa，PSHH=PSH+100 kPa。例如對(duì)于儀表風(fēng)緩沖罐下游沒有減壓閥門的情況，Lead-Lag控制設(shè)定值見表2。

表2 儀表風(fēng)罐下游沒有減壓閥門時(shí)壓力開關(guān)的設(shè)定值

對(duì)于儀表風(fēng)緩沖罐下游有減壓閥門的情況，比較典型的壓力開關(guān)設(shè)定值見表3。

表3 儀表風(fēng)罐下游有減壓閥門時(shí)壓力開關(guān)的設(shè)定值

2.4 工廠風(fēng)緩沖罐尺寸的確定

工廠風(fēng)緩沖罐緊靠空氣壓縮機(jī)并位于后冷器下游，此時(shí)工廠風(fēng)緩沖罐所接收的壓縮空氣是經(jīng)過后冷器冷卻后而未經(jīng)干燥器處理的飽和濕空氣，即壓縮空氣相對(duì)濕度為100%，因此工廠風(fēng)緩沖罐也叫做濕空氣緩沖罐；并且由于工廠風(fēng)緩沖罐為儀表風(fēng)處理系統(tǒng)供氣，相對(duì)于儀表風(fēng)緩沖罐它處于上游位置，因此工廠風(fēng)緩沖罐也叫做一級(jí)緩沖罐。容積式空氣壓縮機(jī)（往復(fù)式、螺桿式和滑片式）出口的壓縮空氣在經(jīng)過后冷器和氣—水分離器后都要連到工廠風(fēng)緩沖罐上，這主要是出于以下考慮：

平衡氣源壓力波動(dòng)；進(jìn)一步分離凝結(jié)出來的水和油；儲(chǔ)存部分氣量，以平衡用戶用氣消耗和用氣需求之間的變化。

目前還沒有一個(gè)普遍適用的方法或公式來計(jì)算緩沖罐的容積，但是設(shè)計(jì)人員常用下面的公式來計(jì)算緩沖罐的容積：

式中V——緩沖罐的容積/m3；

R——常數(shù)，8.314 J/（mol·K）；

T——壓縮空氣溫度/K；

Vs——壓縮空氣流量/（m3/h）；

t——緩沖時(shí)間/h；

P1——緩沖罐最大壓力/kPa；

P2——緩沖罐最低壓力/kPa。

有了緩沖時(shí)間和工作壓力波動(dòng)范圍，就可以按照公式（1）計(jì)算工廠風(fēng)緩沖罐容積了，計(jì)算出容積后，再按照L/D=3這個(gè)規(guī)定聯(lián)立求解得出工廠風(fēng)緩沖罐的筒體長度L和內(nèi)徑D。

2.5 儀表風(fēng)緩沖罐尺寸的確定

儀表風(fēng)緩沖罐位于干燥器的下游，用來儲(chǔ)存經(jīng)過干燥器干燥后的儀表風(fēng)氣。一般規(guī)定儀表風(fēng)緩沖罐要有15 min的緩沖時(shí)間，為了計(jì)算緩沖罐的尺寸，還需要知道緩沖罐的工作壓力波動(dòng)范圍：對(duì)于儀表風(fēng)緩沖罐下游沒有減壓閥的情況，工作壓力波動(dòng)范圍為650～800 kPa；對(duì)于儀表風(fēng)緩沖罐下游有減壓閥的情況，工作壓力可取800～1 000 kPa。

有了緩沖時(shí)間和工作壓力波動(dòng)范圍，就可以按照公式（1）計(jì)算儀表風(fēng)緩沖罐容積了，計(jì)算出容積后，再按照L/D=3這個(gè)規(guī)定聯(lián)立求解得出儀表風(fēng)緩沖罐的筒體長度L和內(nèi)徑D。

2.6 吸附式干燥器

吸附式干燥器的工作原理是采用變壓吸附（PSA）或變溫吸附（TSA），利用固體吸附劑顆粒表面多孔具有吸附特定氣體分子的性質(zhì)，將壓縮空氣中的水分吸附出來，采用該法可使壓縮空氣露點(diǎn)降至-20～-70℃。常用的吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、活性炭和分子篩。

目前壓縮空氣吸附式干燥方法主要采用的是無熱再生式吸附干燥器。

無熱再生吸附式干燥器屬于變壓吸附式干燥器，它是利用吸附劑（硅膠、活性氧化鋁或分子篩）對(duì)水的吸附容量與吸附發(fā)生時(shí)壓縮空氣中的水蒸氣分壓力有關(guān)這個(gè)原理進(jìn)行吸附操作的，當(dāng)壓縮空氣中水蒸氣分壓力低時(shí)吸附劑對(duì)水的吸附容量小，而當(dāng)壓縮空氣中水蒸氣分壓力高時(shí)吸附劑對(duì)水的吸附容量大。利用吸附劑這一特性，在干燥器運(yùn)行時(shí)改變干燥器內(nèi)壓力，在高壓下吸附劑開始吸附壓縮空氣內(nèi)的水分，而在低壓下或在真空下吸附劑內(nèi)吸收的水分開始蒸發(fā)并被干燥的吹掃氣帶走，從而完成吸附劑床層的再生。

3 結(jié)束語

壓縮空氣（儀表風(fēng)和工廠風(fēng)）在油氣站場中應(yīng)用是十分廣泛的，但是國內(nèi)關(guān)于壓縮空氣站的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定相對(duì)寬泛和不夠詳細(xì)，因此本文結(jié)合工作中的經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，較為詳細(xì)地闡述了壓縮空氣站設(shè)計(jì)中需要注意的各個(gè)要點(diǎn)和細(xì)節(jié)，介紹了某些重要設(shè)備的原理、選型以及計(jì)算方法，對(duì)設(shè)計(jì)人員更好地設(shè)計(jì)壓縮空氣站具有一定實(shí)際意義。

Abstract：At present,there are several standards and codes relating to compressed air system design in China,but some design details such as compressed air consumption and quality requirement are not involved,that often affects the system design rationality.Therefore，based on practical experience,the authors expound various factors needing considered in compressed air station design for oil and gas plant,such as the properties of compressed air,the flow diagram of compressed air station,the appropriate selection of main facilities of the compressed air system and their control principles as well as calculations.This paper can provide constructive guidance for the detailed design of the compressed air station.

Key words:compressed air station;instrument wind;shop wind;air compressor;Lead-Lag control;air buffering tank;adsorptive desiccation

（26）Compressed Air Station Design for Oil and Gas Plant

SUN Hai（Engineering Department of China Petroleum Engineering&Construction Co.,Beijing 100011,China）,JIANG Da-feng

TE86

A

1001－2206（2011）01－0026－05

孫海(1980-)，男，遼寧大連人，工程師，2006年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東），碩士，現(xiàn)主要從事壓氣站項(xiàng)目的工藝設(shè)計(jì)工作。

2010-05-11