干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馮云帆

【摘 ?要】隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，目前干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)在天然氣長(zhǎng)輸管道壓氣站中得到了普及與應(yīng)用。立足于現(xiàn)狀，首先介紹了干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)的工藝流程和設(shè)備選型設(shè)計(jì)情況，其次對(duì)干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)的回收控制方案進(jìn)行了解析，提出了相應(yīng)的構(gòu)建模式，最后則對(duì)干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)的實(shí)際案例應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，也希望可以為更好的指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，獲得可觀經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造條件。

【關(guān)鍵詞】干氣密封;天然氣回收;系統(tǒng)構(gòu)建

引言

隨著近些年來(lái)國(guó)家逐漸建立并完善聯(lián)通海內(nèi)外的油氣輸送管網(wǎng)，隨著使用總量的不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的壓氣站站點(diǎn)數(shù)量也在持續(xù)擴(kuò)大。實(shí)際上，壓氣站普遍使用的離心式壓縮機(jī)本身存在運(yùn)行的缺陷，必須通過(guò)一部分工藝氣排空才能夠完成操作，這樣一來(lái)不但會(huì)導(dǎo)致成本增加、管道損耗增加，也會(huì)給環(huán)境帶來(lái)不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)與污染。為了實(shí)現(xiàn)回收干氣密封放空天然氣，降低對(duì)環(huán)境的壓力并獲取可觀經(jīng)濟(jì)效益，干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)得到了應(yīng)用。為了進(jìn)一步介紹干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)的回收模式，現(xiàn)就其工藝流程介紹如下。

一、干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)概述

1.放空流程

干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)在進(jìn)行系統(tǒng)回收時(shí)需要考察泄漏量、密封介質(zhì)壓力以及材料配對(duì)穩(wěn)定性等內(nèi)容，在進(jìn)行放空流程設(shè)計(jì)時(shí)需要優(yōu)先解決放空量的問(wèn)題?？紤]到放空量會(huì)受到多種內(nèi)外部因素的影響，且不同類型的廠家供應(yīng)的材料在槽型等方面也會(huì)帶來(lái)顯著的差異與區(qū)別，所以需要針對(duì)不同類型的特定干氣密封系統(tǒng)進(jìn)行放空量的分析。在實(shí)際調(diào)研中我們發(fā)現(xiàn)，如果設(shè)備的運(yùn)行功率為20MW，那么其設(shè)計(jì)壓力一般接近10MPa，此時(shí)的每臺(tái)壓縮機(jī)的密封泄露量約為20Nm3/h，這樣計(jì)算就可以得到每天該類型的壓縮機(jī)通過(guò)干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)可以回收的天然氣總量約為400Nm3。隨著近些年來(lái)設(shè)備的使用時(shí)間不斷延長(zhǎng)，不停機(jī)維修技術(shù)不斷成熟，這個(gè)數(shù)字可能還會(huì)變的更大。

干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)的運(yùn)行需要在所有壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)端與非驅(qū)動(dòng)端進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)過(guò)濾進(jìn)入往復(fù)壓縮機(jī)的方式來(lái)進(jìn)行運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況與運(yùn)行特征進(jìn)行流程設(shè)置可以更好的滿足不同情況下的管道回收需求。整個(gè)系統(tǒng)主要包括控制與計(jì)量?jī)蓚€(gè)部分，最終可以選擇的回收氣體包括壓縮機(jī)入口管道配合控制計(jì)量管道，這樣一來(lái)流量閥與流量計(jì)，這樣一來(lái)主要功能就實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)組的干氣密封系統(tǒng)的控制工作。值得注意的是，在整個(gè)系統(tǒng)中增壓回收是核心部分，所以需要添加四級(jí)往復(fù)壓縮機(jī)搭配空冷設(shè)備來(lái)完成設(shè)計(jì)工作，注入壓縮機(jī)后即可達(dá)到相應(yīng)的回收效果。為了確保使用安全，需要進(jìn)行回收系統(tǒng)的防護(hù)設(shè)計(jì)，采用自力式背壓閥、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)、干氣密封設(shè)備來(lái)完成設(shè)置，整體安全性得到改善，同時(shí)干氣密封的運(yùn)行穩(wěn)定性也可以得到增強(qiáng)。

2.設(shè)備選型

干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)的構(gòu)建需要做好設(shè)備選型的各項(xiàng)工作。首先是緩沖罐的設(shè)置，該設(shè)備能夠協(xié)助干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)完成天然氣的集中收集，確保壓縮機(jī)內(nèi)部的流量穩(wěn)定，在進(jìn)行選擇時(shí)需要計(jì)算好緩沖罐的體積以及相應(yīng)的運(yùn)行壓力，特別是整體系統(tǒng)布置不要受到過(guò)多的影響，提升設(shè)計(jì)的兼容性;其次，壓縮機(jī)的設(shè)置。壓縮機(jī)的設(shè)置需要考慮到不同類型的伴生氣體回收要求。根據(jù)實(shí)際的使用工況差異劃分為往復(fù)式、螺桿式等類型。其中針對(duì)一級(jí)放空天然氣的實(shí)際要求，盡可能選擇成本較低的變頻往復(fù)式壓縮機(jī)，這樣一來(lái)不但能夠滿足平穩(wěn)安全運(yùn)行的要求，同時(shí)采用對(duì)稱分布的設(shè)計(jì)，所以內(nèi)部也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)油潤(rùn)滑，無(wú)論是從投資還是從后期維護(hù)角度上來(lái)看都具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)設(shè)備的功率選擇時(shí)需要考慮到機(jī)械效率與往復(fù)壓縮效率的問(wèn)題，考慮到壓縮機(jī)在填料方面的摩擦功耗特征，需要盡可能做好系統(tǒng)機(jī)械效率值的設(shè)置與完善工作。參考會(huì)直接影響功耗的相關(guān)系數(shù)，可以通過(guò)多變指數(shù)的熱交換，這相當(dāng)于絕熱壓縮的環(huán)節(jié)。

二、干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)控制方案

1.控制原理

干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)通過(guò)控制系統(tǒng)獲取的壓力信息來(lái)進(jìn)行調(diào)整，這個(gè)過(guò)程中可以對(duì)整個(gè)回收系統(tǒng)的流量進(jìn)行限制約束。在緩沖罐的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)值時(shí)就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)多余的排放也會(huì)持續(xù)上升到新的高度，這個(gè)時(shí)候系統(tǒng)會(huì)重新觸發(fā)開(kāi)關(guān)。除此之外，緩沖罐壓力低于一定的數(shù)值后，系統(tǒng)也會(huì)降低往復(fù)的頻率與影響，單向閥的上游也可以通過(guò)回流閥進(jìn)行設(shè)置，這個(gè)時(shí)候回流閥可以處于關(guān)閉的狀態(tài)，在低負(fù)荷后才會(huì)打開(kāi)，限制流量并加強(qiáng)穩(wěn)定性控制。

2.啟停標(biāo)準(zhǔn)

干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)的運(yùn)行需要設(shè)置啟停標(biāo)準(zhǔn)位置，其中緩沖罐壓力高于一定數(shù)值時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行關(guān)閉，相反則開(kāi)啟。潤(rùn)滑油的壓力正常后，輔機(jī)能夠啟動(dòng)，進(jìn)球球閥自動(dòng)打開(kāi)。在滿足不同類型的條件后，設(shè)備會(huì)報(bào)警并停機(jī)，常見(jiàn)的類型有系統(tǒng)連鎖故障、壓縮機(jī)壓力報(bào)警、潤(rùn)滑油油位不足、壓縮機(jī)高溫報(bào)警、壓縮機(jī)出口溫度過(guò)高以及電機(jī)過(guò)載等等。

3.通訊方式

干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)在進(jìn)行通訊方式的設(shè)置時(shí)需要選擇合適的模式，來(lái)提升系統(tǒng)控制的可靠性與完整性。在進(jìn)行關(guān)鍵信號(hào)獲取后，將其迅速傳輸?shù)街飨到y(tǒng)，可以完成系統(tǒng)控制工作。常見(jiàn)的關(guān)鍵信號(hào)有運(yùn)行信號(hào)、傳遞信號(hào)、故障信號(hào)以及模擬信號(hào)等等。

三、干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)應(yīng)用案例

干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)的構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。以某實(shí)際干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)案例為例進(jìn)行應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)工作。在該項(xiàng)目當(dāng)中，干氣密封放空天然氣回收系統(tǒng)的一次性投資為106萬(wàn)，該設(shè)備每年回收的天然氣總量為23萬(wàn)立方米，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的主要費(fèi)用為易損件使用費(fèi)用和運(yùn)行電費(fèi)，通過(guò)整體估算，靜態(tài)投資的回收周期在三年以內(nèi)，如果運(yùn)行良好那么周期會(huì)大幅度的縮短，所以具有應(yīng)用推廣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

總結(jié)

綜上所述，在整個(gè)輸氣過(guò)程中，壓縮機(jī)本身干氣密封泄露會(huì)直排，所以需要在穩(wěn)定壓縮機(jī)運(yùn)行條件下進(jìn)行回收方案的設(shè)置并完善，以期可以降低能耗，提升資源的綜合利用效率，同時(shí)減少對(duì)于環(huán)境帶來(lái)的排放壓力。結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用案例與使用情況來(lái)看，進(jìn)行密封一次放空能夠取得不錯(cuò)的應(yīng)用效果，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益均十分可觀。除此之外，方案選擇方面通過(guò)風(fēng)冷與對(duì)稱平衡的方式來(lái)進(jìn)行均衡，能夠有效提升入口壓力的適應(yīng)性，同時(shí)做好干氣密封與放空量的調(diào)整，這樣一來(lái)就可以確保系統(tǒng)得到科學(xué)保護(hù)，降低密封系統(tǒng)在安全運(yùn)行方面的壓力。在進(jìn)行氣缸設(shè)計(jì)時(shí)則可以參考無(wú)油潤(rùn)滑的設(shè)計(jì)模式，這樣一來(lái)對(duì)后期的設(shè)計(jì)要求不高，運(yùn)行的穩(wěn)定性更強(qiáng)，同時(shí)維護(hù)成本可以得到很好的控制。

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（作者單位：中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道沈陽(yáng)油氣計(jì)量中心）