低氣量燃料氣壓縮機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行措施

(中國(guó)石化 中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽(yáng) 457061)

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低氣量燃料氣壓縮機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行措施

侯鐵榜

(中國(guó)石化 中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽(yáng) 457061)

針對(duì)上游原料氣組分重含水，常常出現(xiàn)供氣壓力和流量低，不易控制問(wèn)題，提出了低氣量燃料氣壓縮機(jī)為燃?xì)廨啓C(jī)提供的三種措施，具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)用等特點(diǎn)。

燃料氣 ； 原料氣 ； 低氣量 ； 壓縮機(jī) ； 壓縮比

中原油田某天然氣處理廠是天然氣深冷加工企業(yè)，年處理量為80×105～120×105m3/d。生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有甲烷、液態(tài)乙烷、液態(tài)丙烷、液態(tài)丁烷和輕油。燃料氣系統(tǒng)壓縮機(jī)是為燃?xì)廨啓C(jī)/原料氣壓縮機(jī)組提供燃料氣的動(dòng)力設(shè)備。由兩臺(tái)電動(dòng)活塞式壓縮機(jī)(工藝代號(hào)M5-K1A/B)，1臺(tái)空冷器和3臺(tái)分離器組成。提供平穩(wěn)壓力和溫度的燃料氣是燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的根本保證。

隨著油田勘探開(kāi)發(fā)形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，上游提供的天然氣壓力和流量下降，而每次開(kāi)燃汽輪機(jī)時(shí)需要大量的天然氣作為燃料啟動(dòng)。作為燃料氣壓縮機(jī)在低氣量和壓力下，時(shí)常由于燃料氣入口壓力低造成燃料氣壓縮機(jī)排氣高溫而停機(jī)，從而造成正在啟動(dòng)過(guò)程中的燃機(jī)由于缺乏燃料氣供應(yīng)停機(jī)，延長(zhǎng)了開(kāi)機(jī)時(shí)間，給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1 工藝流程概述

工藝流程如圖1所示。

5-K1A/B.燃料氣壓縮機(jī) 5-V1A/B.壓縮機(jī)入口分離器 5-EA1A.空冷器 5-V2.壓縮機(jī)出口分離器

開(kāi)機(jī)時(shí)燃料氣系統(tǒng)是利用低壓原料氣(正常運(yùn)行后是使用自產(chǎn)的干氣)，分別經(jīng)5-V1A/B分離、5-K1A/B燃料氣壓縮機(jī)壓縮、5-EA1A空冷器冷卻后，到5-V2分離后，為燃?xì)廨啓C(jī)/原料氣壓縮機(jī)組提供一定壓力、溫度的燃料氣，以確保燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。其中5-K1A為主機(jī)，5-K1B為備用機(jī)。

2 問(wèn)題分析

燃料氣壓縮機(jī)工藝特性參數(shù)如表1所示。

表1 燃料氣壓縮機(jī)工藝特性參數(shù)

上游提供的原料氣壓力由原來(lái)的0.677 MPa降低至0.4 MPa左右，所帶來(lái)的氣量也低于設(shè)計(jì)處理的低限80×105m3/d。正常工作時(shí)干氣作為燃料氣，干氣壓力為1 MPa，且組分輕，含水量低，燃燒充分，可以滿(mǎn)足燃料氣的要求。作為臨時(shí)原料氣，組分重且含水，為燃機(jī)燃燒供應(yīng)的燃料氣有可能在燃燒室內(nèi)燃燒結(jié)焦，常常出現(xiàn)由于供氣壓力和流量低，不易控制。

影響因素主要有：①燃料氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)壓縮比(壓縮機(jī)的壓縮比是排出壓力與吸入壓力的比值)為1.62，最高溫度為86 ℃。將作為燃料氣的臨時(shí)原料氣壓力0.68 MPa壓縮到1.6 MPa，其壓縮比為2.36。排氣溫度升高到100 ℃左右，將臨時(shí)原料氣壓力降至0.4 MPa左右，其壓縮比提高到4，其排氣溫度升高到120 ℃左右，超過(guò)排氣溫度高限停機(jī)值。出現(xiàn)燃料氣壓縮機(jī)停機(jī)，從而燃機(jī)由于供應(yīng)不上燃料也隨之停機(jī)。②燃機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，處于一種需要大量燃料氣的狀態(tài)，由于原料氣提供的燃料氣氣量低。燃料氣提供的燃料無(wú)法滿(mǎn)足燃機(jī)啟動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)供氣量大幅波動(dòng)，造成燃機(jī)在升速過(guò)程中缺燃料而停機(jī)。

3 采取措施

針對(duì)上述問(wèn)題，我們采取如下措施：

3.1兩臺(tái)燃料氣壓縮機(jī)(5-K1A/B)串機(jī)運(yùn)行

①增設(shè)串機(jī)手動(dòng)截至閥V-9。②首先啟動(dòng)空冷器5-EA1A，將5-K1B出口壓力調(diào)節(jié)器PIC-0502設(shè)定為0.9 MPa，關(guān)閉手動(dòng)截至閥V-6，打開(kāi)手動(dòng)截至閥V-3。③關(guān)閉5-K1B出口截至閥V-8，全開(kāi)回流氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥V-2進(jìn)行大循環(huán)后，啟動(dòng)M5-K1B。壓力為0.4 MPa原料氣，經(jīng)過(guò)壓縮后達(dá)到設(shè)定值為0.9 MPa，壓縮比為2.25，排氣溫度為95 ℃左右。經(jīng)過(guò)空冷器5-EA1A冷卻至45 ℃左右。④打開(kāi)串機(jī)手動(dòng)截至閥V-9和5-K1A出口閥V-7，啟動(dòng)5-K1A。這時(shí)5-K1B出口氣體經(jīng)過(guò)V-9→5-V1A→5-K1A→5-EA1A→5-V2→1-GT1燃機(jī)。最終出口壓力調(diào)節(jié)器PIC-0501設(shè)定為1.6 MPa。壓力由0.9 MPa升至1.6 MPa，壓縮比為1.78，排氣溫度為90 ℃左右。方案實(shí)施后滿(mǎn)足燃機(jī)供氣要求。

3.2兩臺(tái)燃料氣壓縮機(jī)(5-K1A/B)并機(jī)運(yùn)行

當(dāng)作為燃料氣的臨時(shí)原料氣氣量較小的時(shí)候，也可以關(guān)閉串機(jī)手動(dòng)截至閥V-9。導(dǎo)通兩臺(tái)燃料氣壓縮機(jī)工藝流程，同時(shí)啟動(dòng)。此法可以滿(mǎn)足燃料氣壓力較高，流量較低時(shí)使用。

3.3單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)補(bǔ)氣閥

增設(shè)補(bǔ)氣閥V-4。當(dāng)燃機(jī)運(yùn)行起來(lái)后，帶動(dòng)原料氣壓縮機(jī)一起運(yùn)行，原料氣壓縮機(jī)可將0.4 MPa左右的原料氣經(jīng)過(guò)二段壓縮至3.5 MPa左右。當(dāng)燃料氣壓縮機(jī)因停電或故障停機(jī)時(shí)，由原料氣壓縮機(jī)二段出口引來(lái)的增壓原料氣，通過(guò)增設(shè)補(bǔ)氣閥V-4直接進(jìn)入燃機(jī)作為備用氣源。利用壓力調(diào)節(jié)器PICA0501進(jìn)行分程控制。分程控制是由一個(gè)輸入信號(hào)按不同功能產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)作用的控制。調(diào)節(jié)器可對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的執(zhí)行器進(jìn)行分段控制,每個(gè)執(zhí)行器只能在調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的一段范圍內(nèi)走完全行程。當(dāng)燃料氣壓縮機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器PICA0501選擇0～50%控制，即由調(diào)節(jié)回流氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥V-1或V-2來(lái)滿(mǎn)足最終壓力。當(dāng)燃料氣壓縮機(jī)因停電或故障停機(jī)時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器PICA0501即刻選擇50%～100%控制，由補(bǔ)氣閥V-4直接引用高壓二段備用氣，經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)器PICA0501至1.6 MPa滿(mǎn)足最終燃料氣供氣壓力。

4 結(jié)束語(yǔ)

該措施在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行兩年多的時(shí)間，實(shí)踐證明滿(mǎn)足工藝要求，為燃料氣系統(tǒng)穩(wěn)定性運(yùn)行提出了可行性措施，解決了低氣量燃料氣壓縮機(jī)高效平穩(wěn)運(yùn)行。

2017-04-11

侯鐵榜(1973-)，男，工程師，從事天然氣處理及電氣工作，電話(huà)：13700803653，E-mail：htb6789@sina.com。

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