淺析集氣站放空天然氣回收技術(shù)

邱林軍

摘? 要：結(jié)合天然氣的實(shí)際情況，應(yīng)當(dāng)以能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)作為目的，開(kāi)展集氣罩放空天然氣回收作用，提出氣田節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的新思路。該文分析了天然氣放空的情況，提出幾點(diǎn)天然氣放空回收的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源回收利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：集氣站;放空天然氣;回收技術(shù);引射技術(shù);節(jié)能減排

中圖分類號(hào)：TE991? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在天然氣輸送和加工的過(guò)程中，存在泄漏損失和放空損失的情況。油氣田開(kāi)采作業(yè)中，天然氣放空是必然的，采取火炬點(diǎn)燃的方式，雖然可以降低環(huán)境污染程度，但是卻造成資源浪費(fèi)。因此，集氣站放空天然氣的回收利用是現(xiàn)階段重要的任務(wù)。

1 集氣站放空天然氣放空的情況和特點(diǎn)

1.1 集氣站天然氣放空的原因

天然氣開(kāi)采中，生產(chǎn)的壓力非常高，在寒冷的天氣中，其形成的水合物會(huì)造成氣閘閥和管道的堵塞，采取放空措施可以解除堵塞問(wèn)題。站內(nèi)閥門和設(shè)備中存在內(nèi)漏的情況，必然會(huì)造成天然氣微露的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的處理措施，象點(diǎn)燃方式等。管線輸送和維修工作中，對(duì)管線中的天然氣采取放空措施。

1.2 集氣站放空天然氣的特點(diǎn)

第一，瞬時(shí)流量大。集氣站放空天然氣最大的瞬時(shí)流量可以達(dá)到2 000 Nm3/h。第二，氣體含液量大，并且攜帶凝析油和甲醇等物質(zhì)，需要對(duì)其進(jìn)行完全吸收，在回收中需要進(jìn)行氣液分離措施。在集氣站放空天然氣中主要分成高、中、低3個(gè)不同的等級(jí)，放空管需要涂刷紅漆。目前，高壓壓力通常在4.5 MPa以上，中壓通常在3.72 MPa左右，低壓集中在0.3 MPa以下。

2 集氣站放空天然氣的回收利用技術(shù)

2.1 天然氣發(fā)電

在油氣田開(kāi)采作業(yè)中，天然氣發(fā)電技術(shù)是一項(xiàng)發(fā)展成熟的技術(shù)，是回收利用放空天然氣的有效技術(shù)，同時(shí)天然氣發(fā)電中的電力具有靈活的供電方式，也可以采取并網(wǎng)發(fā)電和單獨(dú)供電。在供電的過(guò)程中，根據(jù)其負(fù)荷的不同，設(shè)置針對(duì)容量的機(jī)組，滿足油氣田部分用電，有效利用放空天然氣，有效降低油氣田生產(chǎn)成本，此項(xiàng)技術(shù)通常在油田中使用。

2.2 CNG裝卸技術(shù)

氣田天然氣開(kāi)采中，需要根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)和井場(chǎng)條件，在保證良好道路交通情況的基礎(chǔ)上，借助CNG裝卸技術(shù)實(shí)現(xiàn)天然氣的回收。在對(duì)放空天然氣進(jìn)行回收之后，利用相應(yīng)的增壓措施，充裝到相應(yīng)的CNG罐車中，運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)的卸氣站，繼而輸入相應(yīng)的集氣管線，有效對(duì)放空天然氣進(jìn)行回收利用。在CNG充裝環(huán)節(jié)，需要做好脫水和增壓措施，通過(guò)天然氣脫水措施，保證其達(dá)到CNG運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)，借助壓縮機(jī)將其增壓到標(biāo)準(zhǔn)壓力，傳輸?shù)较鄳?yīng)的拖車上。在脫水裝置中，主要有前置脫水和后置脫水2種方式。CNG技術(shù)中，采用分合撬的方式整合各項(xiàng)設(shè)備，設(shè)備之間有著密切和獨(dú)立的關(guān)系，滿足設(shè)備工藝要求，結(jié)合其不同需求對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆分、組合和調(diào)換，完成放空天然氣的回收和利用。

2.3 天然氣引射技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)根據(jù)流體力學(xué)原理，在流體通過(guò)噴嘴狀結(jié)構(gòu)時(shí)，進(jìn)行高速噴射，噴口位置則會(huì)出現(xiàn)低壓區(qū)域，將附近的流體吸入高速噴射的流體內(nèi)。天然氣引射技術(shù)主要包括高壓氣入口、低壓氣入口、噴嘴、混合腔和擴(kuò)壓斷5個(gè)部分。在天然氣引射技術(shù)的利用中，天然氣經(jīng)過(guò)噴嘴位置，混合腔內(nèi)出現(xiàn)低壓，將低壓天然氣吸入并且混合，形成高速流動(dòng)的混合氣流，在擴(kuò)壓斷進(jìn)行升壓之后傳輸。在實(shí)際的利用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)引射器的低壓區(qū)域，實(shí)現(xiàn)放空管線和低壓區(qū)域的有效連接，在天然氣放空環(huán)節(jié)中，需要關(guān)閉上游閘閥，打開(kāi)引射流程中的閥門，在壓力下降到一定水平之后，需要將引射流程的閘閥關(guān)閉，對(duì)管線開(kāi)展放空措施。同時(shí)引射器的尺寸比較小，加工非常的簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本比較少，對(duì)放空天然氣進(jìn)行有效回收，減少天然氣對(duì)周圍環(huán)境的污染，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

3 集氣站放空天然氣回收系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)

3.1 篩選回收工藝

通過(guò)相應(yīng)的對(duì)比和分析，采取電能消耗小、壓縮比較高、流程比較簡(jiǎn)答的壓縮機(jī)，進(jìn)行放空天然氣的回收。

3.2 選擇取氣點(diǎn)位置

在放空天然氣回收的過(guò)程中，需要對(duì)放空天然氣采取增壓措施，因此需要將氣體采取預(yù)處理措施，根據(jù)現(xiàn)階段的工藝，分液罐選取之后進(jìn)行放空天然氣進(jìn)行回收。雙筒式閃蒸分液罐能夠有效減少放空天然中的游離水含量，減少氣體流速控制不合理導(dǎo)致游離水進(jìn)入放空火炬的隱患。分液罐的設(shè)計(jì)尺寸主要是Φ1400×5770，滿足分離氣體的工藝設(shè)計(jì)要求。在分液罐和放空火炬之間安裝相應(yīng)的阻火器，兩個(gè)系統(tǒng)之間可以隨時(shí)的切換，保證集氣站放空系統(tǒng)更加正常的運(yùn)行。高中壓放空天然氣需要通過(guò)分液罐進(jìn)入火炬中，在此點(diǎn)位置接入相應(yīng)的回收系統(tǒng)，保證放空天然氣最大程度的回收。

3.3 選取回注點(diǎn)位置

在高壓系統(tǒng)中，進(jìn)站閥組區(qū)壓力通常在8 MPa以上，并且對(duì)進(jìn)站生產(chǎn)單井產(chǎn)生影響，回注點(diǎn)不適應(yīng)在此位置。低壓系統(tǒng)中，集氣站中低壓系統(tǒng)通常利用分水包進(jìn)行氣體收集。此項(xiàng)設(shè)備的直徑是600 mm，高度在2 930 mm，最大的工作壓力是0.3 MPa。在集氣站中瞬間放空量比較大，對(duì)分氣包的容積有著非常大的要求，也不適合作為回注點(diǎn)。在中壓系統(tǒng)中，主要分布各種類型的生產(chǎn)和計(jì)算分離器，是集氣站生產(chǎn)的核心內(nèi)容，其中任意設(shè)備和環(huán)節(jié)，都會(huì)影響到整個(gè)集氣站的生產(chǎn)。在計(jì)量分離器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，接入八口氣井，將沒(méi)有使用的流程當(dāng)做備用方案。根據(jù)多數(shù)集氣站的實(shí)際情況，在外輸管道上選擇預(yù)留閥門作為最佳的回注點(diǎn)。

3.4 選取回收核心設(shè)備

在放空天然氣中含有少量的液體，根據(jù)相應(yīng)的壓縮比和排氣范圍，對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)等進(jìn)行對(duì)比和分析，分析其優(yōu)勢(shì)和適用范圍，選擇相應(yīng)的壓縮機(jī)。

3.5 回收系統(tǒng)工藝路線

第一，放空天然氣通過(guò)分離罐上部的管路進(jìn)入相應(yīng)的回收設(shè)備，放空天然氣進(jìn)入增壓機(jī)之后，依次進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)進(jìn)行壓縮，將壓力增加到4.0 MPa。經(jīng)過(guò)壓縮之后的氣體含液量非常小，可以滿足外輸要求，能夠直接輸入相應(yīng)的外輸管線。在壓縮的過(guò)程中，將分離出的液體通過(guò)向的泵打入分離罐的下部液箱中。將原有的火炬流程保留，并且在分液罐的上部管路中安裝相應(yīng)的截?cái)嚅y和破裂膜片，以作備用。如果放空天然氣的體量比較大，回收裝置難以及時(shí)處理，或者在設(shè)備維護(hù)和檢修的過(guò)程中，采取原來(lái)流程進(jìn)行放空。在回收的過(guò)程中，通過(guò)站內(nèi)的監(jiān)控室對(duì)回收設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督，也可以采取遠(yuǎn)程操作的方式，對(duì)其流程進(jìn)行控制。

3.6 采取有效的風(fēng)險(xiǎn)控制措施

天然氣是一種易燃易爆的氣體，與空氣混合之后，如果溫度達(dá)到550℃就會(huì)出現(xiàn)燃燒。天然氣爆炸的范圍比較小，濃度達(dá)到5%～15%就會(huì)出現(xiàn)爆炸，因此，需要做好回收系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)防控措施。首先，需要做好空氣混入管道控制工作。根據(jù)放空天然氣的量對(duì)設(shè)備進(jìn)行選擇，滿足放空天然氣的需求。在回收系統(tǒng)工作中，需要將分離罐相連接的火炬關(guān)系關(guān)閉，將放空天然氣設(shè)置在正常值。同時(shí)需要做好放空天然氣泄漏的控制工作，避免火炬出現(xiàn)回火的情況。在系統(tǒng)中保留其阻火器裝置，避免回收作業(yè)中低壓系統(tǒng)放空，在放空火炬中安裝有自動(dòng)點(diǎn)火裝置，需要使用阻火器有效控制回火現(xiàn)象發(fā)生。在分液罐的出口位置安裝相應(yīng)的破裂膜片，有效避免回火情況發(fā)生，同時(shí)防止回收系統(tǒng)超壓出現(xiàn)無(wú)法放空的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

天然氣作為重要的清潔能源，在生產(chǎn)的過(guò)程中需要進(jìn)行天然氣放空措施，造成能源的浪費(fèi)。為了滿足節(jié)能、環(huán)保的目的，借助有效的天然氣回收技術(shù)，完成放空天然氣的有效回收和利用，提高天然氣的利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]張豐足，王靜，李超.放空天然氣回收利用方法探討[J].遼寧化工，2013，42（2）：154-155.