高寒地區(qū)調壓撬啟動氣路冰堵分析

摘 要：高寒地區(qū)環(huán)境惡劣，特別是在冬季，溫度極低，對于壓縮機啟動帶來極大的挑戰(zhàn)。在壓氣場站，燃驅壓縮機啟動過程中，由于啟動氣路中天然氣的突然啟動，造成調壓閥前后壓差過大，溫度極低，易發(fā)生冰堵。文章結合場站的實際情況，簡要分析了發(fā)生冰堵原因，重點提出了幾種解決冰堵的辦法，并且比較了幾種方法的優(yōu)劣點，并且建議采取相應措施。

關鍵詞：高寒地區(qū)；燃驅機組；調壓撬冰堵；措施

1 概述[2]

澀寧蘭天然氣管道地處青藏、黃土高原，海拔較高，最高處可達3800m，常年飛砂走石，溫度較低，特別是在冬季融雪天氣，溫度可達-20℃。這對于燃驅機組在冬季啟機來說是一個嚴重的挑戰(zhàn)。

主要問題是在啟機過程中面臨的調壓撬處啟動氣路易于發(fā)生冰堵的現(xiàn)象。而發(fā)生此類現(xiàn)象的原因是在機組正常運行情況下，調壓撬啟動氣路的天然氣處于靜止狀態(tài)，也即是死氣的狀況，加熱器不能夠加熱天然氣（即是天然氣溫度接近環(huán)境溫度）。在這樣的情況下，突然啟機，致使天然氣的流速從零突然增大，調壓閥前后的壓差過大，再加之溫度低，融雪過后空氣中水含量增加，且天然氣的處理不夠徹底，在調壓閥這種地方很容易產生冰堵現(xiàn)象，啟動氣路管道堵塞，致使啟機無法成功。

2 燃驅機組

對于使用燃氣輪機驅動壓縮機的天然氣壓氣站來說，燃氣輪機的啟動過程較為復雜，這里需要指出的是啟動氣在啟機過程中的作用。

預潤滑周期完成后，控制系統(tǒng)開啟啟動系統(tǒng)，先導壓力氣打開啟動器進口壓力調節(jié)器/關斷閥，來自調壓撬啟動氣路的高壓天然氣將啟動壓力供給啟動馬達，推動馬達開始旋轉，在離合器的閉合的作用下，帶動渦輪開始旋轉，經(jīng)過設定的時間后，進入清吹帶轉期；然后經(jīng)過程序進入盤車階段，按照程序最后到達燃氣輪機自持轉速，脫扣之后切斷閥切斷啟動氣路，啟動氣停止工作。在這段時間內由高壓轉化為低壓的天然氣通過放空管路，達到火炬處燃燒放空。在壓氣站，使用高壓氣體推動啟動馬達是一種較為常見的現(xiàn)象，而高壓氣體一般都采用天然氣，較為方便。

所以，啟動氣在機組啟動過程中發(fā)揮著至關重要的作用，如果發(fā)生調壓撬處冰堵的事件，那么機組是不可能啟動起來，更不用說正常的工作生產。

3 壓氣站調壓撬

對于天然氣壓氣站的調壓撬，一般來說主要分為三個部分：（1）在燃氣輪機處使用的啟動氣路和燃料氣路；（2）作為放空引燃氣的放空路；（3）發(fā)電機燃料氣路。另外，對于有些場站的生活用氣也是從調壓撬這里引出。涉及到燃料氣路和啟動氣路的流程，如圖所示。

4 措施改進[3][4][5]

4.1 啟動氣路使用

使用啟動氣路，使之內部天然氣一直處于流動狀態(tài)，即是壓縮機正常運轉的時候由啟動氣路與燃料氣路兩路共同供給燃料氣（從理論上來說，燃機燃料氣壓力為1.38～2.28MPa，燃機啟動氣路壓力1.38～2.76MPa。）。在這樣的情況下，即使是燃機突然停機，需要重新啟機，不會因為氣體的突然啟動，壓差過大而產生冰堵的現(xiàn)象。如圖所示，在機組正常運行的過程中，打開電動閥門18，保證加熱器后啟動氣路中的天然氣一直處于流動狀態(tài)，避免了由于溫差大引起的冰堵現(xiàn)象。

但是值得注意是，該方法存在一定的風險：第一，兩路氣同時作為燃料氣，相對來說增大了燃料氣的流量和壓力，所以壓力是否滿足燃料氣的供給至關重要；第二，在機組重新啟動過程中，會出現(xiàn)燃料氣的流量和壓力突然減小，該波動會不會影響正常運轉機組的生產是一個極大的挑戰(zhàn)。第三，機組運行時單機或者是雙機要求的壓力也是不同的，如果兩路之間差壓較大，該種方法就很難以滿足。所以此方法有待進一步的驗證。

4.2 放空

在啟動氣路和燃料氣的工作調壓閥之后都有放空管線，流程圖如圖所示，在機組需要啟動之前，略微開啟放空閥門，將啟動氣路的天然氣緩慢放空，增加天然氣流過調壓閥的時間，同時也增加加熱器到放空管路這段之間的溫度，使得調壓閥的工作狀態(tài)恢復到正常的情況。通過現(xiàn)場驗證，該方法能夠有效的避免調壓閥冰堵的現(xiàn)象，但是，該方法液存在一定的缺點：第一，天然氣的浪費；第二，放空天然氣使得溫度升高存在一定的時間，不能夠及時的解決掉這個問題。在機組啟機之前，打開加熱器之后的放空閥門b，c使加熱器之后的這一段管道內的天然氣處于流動狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)場的實際經(jīng)驗，在放空5min左右能夠致使后面這一段的管道天然氣溫度和加熱器的溫度達到近似的平衡，在這時啟動機組在很大程度上是不會引起調壓撬的冰堵的。

4.3 熱水

該方法是當發(fā)生冰堵的時候，利用熱水，將水合物融化，進而使管路通暢，保證燃機的正常啟動。通過實際的使用，該方法能夠有效的解除冰堵現(xiàn)象。同時，該方法也存在一定的弊端。第一，時間較長，不能夠保證機組的馬上啟機；第二，不能夠確保冰堵點的位置，澆水的工作量會很大；第三，外加水于管道之上可能會使一些閥門之類的原件孔被堵住，存在一定的風險，但是很具有實際性。

4.4 電伴熱

在啟動氣路上加上電伴熱，保證加熱器之后的天然氣也是隨時處理較高的溫度，有效的避免的冰堵的發(fā)生。該方法一次性的投資相比于其他方法較大，但是就能夠長久的保證生產的順利進行。

4.5 比較

參考文獻

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