固定板式換熱器使用效果分析

汪關鋒，石偉，孫燕(長慶油田分公司第一采氣廠，陜西 榆林 718500)

1 固定板式換熱器簡介及安裝情況

1.1 固定板式換熱器簡介

固定板式換熱器是一種實現物料之間熱量傳遞的節(jié)能設備，是在石油、化工、冶金、電力、輕工、食品加工等行業(yè)普遍應用的一種工藝設備，尤其是在煉化行業(yè)企業(yè)，換熱設備占設備總數達到40%左右，資金投入占比30%～35%。隨技能技術不斷發(fā)展，換熱器在不同的領域得到廣泛應用。固定板式換熱器主要由筒體管束、前后管箱及鞍座組成，換熱器結構原理是管程和殼程中流過不同溫度的介質通過熱交換完成換熱。相對與其他換熱器，固定板式換熱器具有旁路滲流小、鍛件造價低、無內漏、換熱面積大等優(yōu)點[1]。

1.2 安裝情況

根據項目建設計劃，2020年9—10月份，X9增壓站將整體式式DPC2803壓縮機組更換為RTY1250分體式壓縮機組。DPC2803分體式壓縮機組DPC2803壓縮機組相比，轉速更高，自帶二級增壓，機組處理氣量大，機組負荷大(DPC2803壓縮機負荷40%～50%，RTY1250壓縮機負荷60%～90%)，壓縮機出口溫度更高，進脫水橇吸收塔溫度也相應升高。為降低進塔溫度，提高脫水撬天然氣脫水效果，增設了與RTY1250分體式壓縮機組處理氣量相配套的固定板式換熱器(BEM 700-6.8-158-4.5/19-I)。與X9增壓站相同，X4增壓站2020年7—9月份增加一臺RTY1250分體式壓縮機組及相配套的固定板式換熱器[2]。

2 固定板式換熱器使用分析

2.1 A作業(yè)區(qū)7座增壓站天然氣進塔溫度

A作業(yè)區(qū)共有7座增壓站，10臺壓縮機組，分別為X3增壓站DPC2804一臺，X4增壓站ZTY630一臺、RTY1250一臺，X6站增壓站ZTY630一臺，X9增壓站RTY1250一臺，X莊增壓站DPC2803一臺，X19增壓站RTY1250兩臺，X30增壓站ZTY630一臺，RTY1250一臺。

2.2 5座未安裝固定板式換熱器天然氣進塔溫度

2.2.1 X3站

X3站增壓站壓縮機組為DPC2804，機組運行為二級增壓，脫水橇型號為處理氣量50萬m3/天 馬龍尼。X3站壓縮機組距脫水橇距離52 m。

測溫槍測量了X3集氣站2021年6月、7月、8月份天然氣進壓縮機的溫度t1、出壓縮機溫度t2、進脫水撬吸收塔天然氣溫度t3，具體如表1所示， 處理氣量均為12.0萬m3/天。

表1 X3集氣站進壓縮機、出壓縮機、進塔天然氣溫度統(tǒng)計表

2.2.2 X6站

X6增壓站壓縮機組為ZTY630，天然氣一級增壓，脫水橇型號為處理氣量30萬/天 馬龍尼。X6站壓縮機組距脫水橇距離73 m。

X6集氣站2021年6月、7月、8月份天然氣進壓縮機的溫度t1、出壓縮機溫度t2、進脫水撬吸收塔天然氣溫度t3測量統(tǒng)計如表2所示，處理氣量21.0萬m3/天。

表2 X6集氣站進壓縮機、出壓縮機、進塔天然氣溫度統(tǒng)計表

2.2.3 X莊增壓站

X莊增壓站壓縮機組為DPC2803，天然氣一級增壓，脫水橇型號為處理氣量50萬m3/天 普帕克。X莊壓縮機組距脫水橇距離60 m。

X莊站2021年6月、7月、8月份天然氣進壓縮機的溫度t1、出壓縮機溫度t2、進脫水撬吸收塔天然氣溫度t3，具體如表3所示，處理氣量23.0萬m3/天。

表3 X增壓站進壓縮機、出壓縮機、進塔天然氣溫度統(tǒng)計表

2.2.4 X19站

X19增壓站壓縮機組為兩臺RTY1250，壓縮機組自帶氣二級增壓，脫水橇型號為處理氣量80萬m3/天普帕克。X19壓縮機組距脫水橇距離190 m。

X19站2021年6月、7月、8月份天然氣進壓縮機溫度t1、出壓縮機溫度t2、進脫水撬吸收塔天然氣溫度t3，具體如表4所示，處理氣量均為58.0萬m3/天。

表4 X19集氣站進壓縮機、出壓縮機、進塔天然氣溫度統(tǒng)計表

2.2.5 X30站

X30增壓站壓縮機組為兩臺，一臺RTY1250，一臺ZTY630壓縮機，RTY1250機組自帶氣二級增壓，ZTY630壓縮機目前一級增壓運行。X30脫水橇型號為處理氣量80萬m3/天 普帕克。王家莊壓縮機組距脫水橇距離170 m。

X30站2021年6月、7月、8月份天然氣進壓縮機溫度t1、出壓縮機溫度t2、進脫水撬吸收塔天然氣溫度t3，具體如表5所示， 處理氣量均為61萬m3/天。

表5 X30集氣站進壓縮機、出壓縮機、進塔天然氣溫度統(tǒng)計表

從未安裝固定板式換熱器的增壓站測量統(tǒng)計及對比分析，可以得出以下幾點結論：

(1) 6月份開始，各未安裝固定板式換熱器的增壓站，天然氣增壓后進入吸收塔的溫度都超過了30 ℃，不符合脫水撬進塔溫度15～30 ℃的工藝要求。

(2)不同廠家機組在增壓級別相同的情況下增壓后進塔溫度差別較大。如X6增壓站RTY630壓縮機組與X莊增壓站的DPC2830壓縮機組在都是一級增壓運行狀態(tài)，在進氣溫度21 ℃左右情況下，增壓后天然氣進塔溫度X莊增壓站普遍高于X6站5～8 ℃。

(3)同一壓縮廠家，成壓廠的二級增壓RTY1250機組增壓后天然氣進塔溫度普遍高于一級增壓模式ZTY630機組。

(4) X3增壓站DPC2804機組二級增壓后天然氣進塔溫度遠低于二級增壓RTY1250機組增壓后的天然氣進塔溫度。

(5)增壓壓站壓縮機組距脫水撬的距離較長，天然氣進塔溫度降低1～2 ℃。

3 X4、X9增壓站安裝固定板式換熱器天然氣進塔溫度分析

3.1 X4站增壓站固定板式換熱器使用效果及進塔溫度

固定板式換熱器工藝流程安裝在脫水橇與壓縮機組之間，X4增壓站2020年增設了一臺RTY1250機組，目前南4共有2臺機組，一臺RTY1250，一臺ZTY630壓縮機，脫水橇型號為處理氣量80萬m3/天 普帕克。

X4固定板式換熱器2021年4月份投入使用，投入使用后對換熱器的進、出口天然氣溫度及進塔溫度(t1、t2、t3、t4、t5)進行檢測，4—8月檢測情況如表6所示，處理氣量為56萬m3/天。

表6 X4集氣站進壓縮機、出壓縮機、進塔天然氣溫度統(tǒng)計表

從X4增壓站固定板式換熱器使用后各溫度檢測情況統(tǒng)計表分析，可以得出以下兩點結論：(1) 4月份開始，換熱器投運后，夏季增壓生產后天然氣進塔溫度都在30 ℃以下，天然氣外輸露點檢測合格；(2)換熱器使用效果好，換熱效果良好，增壓后天然氣溫度下降10～16 ℃，平均11.6 ℃；增壓前天然氣升溫8～14 ℃，平均11.8 ℃，升溫、降溫基本相當。

3.2 X9站增壓站固定板式換熱器使用效果及進塔溫度

X9增壓站2020將原來的DPC2803壓縮機更換為目前RTY1250機組，脫水橇型號為處理氣量40萬/天普帕克。

X9固定板式換熱器2021年4月份投入使用，投入使用后對換熱器的進、出口天然氣溫度及進塔溫度進行檢測，4—8月檢測情況如表7所示。

表7 X9集氣站進壓縮機、出壓縮機、進塔天然氣溫度統(tǒng)計表

X9集氣站固定板式換熱器4月份使用后，從溫度測量統(tǒng)計及對比分析，可以看出：(1) 4月份開始，換熱器投運后，增壓后天然氣氣進塔溫度降低，4—5月份進塔溫度都在30 ℃以下；6—8月份進塔天然氣溫度超過外30 ℃，但外輸天然氣水露點監(jiān)測基本達標。(2)換熱器使用效果好，換熱效果良好，增壓后天然氣溫度下降14～27℃，平均21.9 ℃；增壓前天然氣升溫9～20 ℃，平均17.2 ℃，壓縮機一級進氣溫度較高，對壓縮機組的運行會造成一定影響。

通過X4集氣站與X9換熱器運行情況對比，X9站一臺RTY1250機組自帶二級增壓，X4站一臺RTY1250和一臺機ZTY630機組，根據前面未安裝固定板式換熱器壓縮機組溫度分析，二級增壓RTY1250機組增壓后天然氣進塔溫度普遍高于一級增壓模式ZTY630機組，兩臺壓縮機組出氣混合后的溫度相比于X9站低，因此，X9站6—8月份進塔溫度基本都超過30 ℃，影響脫水橇的脫水效果，且X9站壓縮機一級進氣溫度較高，對壓縮機組的運行會造成一定影響，X4集氣站換熱器和壓縮機組運行優(yōu)于X9集氣站。

4 結論與建議

(1) X4、X9集氣站安裝固定板式換熱器后，能有效降低脫水橇進塔溫度，但X9進行6—8月進塔溫度超過30 ℃。不滿足脫水橇進塔溫度工藝要求。

(2) X4與X9相比較，X4集氣站換熱器和壓縮機組運行優(yōu)于X9集氣站；

(3)未安裝固定板式換熱器的X3、X6、X19、X30、X莊增壓站進入6月份后進塔溫度超過30 ℃，X19、X30增壓站2021年計劃安裝，王家莊增壓站相比與X3、X6集氣站，進塔溫度超過38 ℃，嚴重影響脫水撬脫水效果，X家莊增壓站外輸水露點長期監(jiān)測不合格與進塔溫度過高有很大關系，建議安裝固定板式換熱器。