天然氣站場放空排污過程優化

房棟梁（中國石油西部管道公司 新疆烏魯木齊 830011）

一、目前現狀

我國經濟發展的現階段，經濟轉型勢在必行。減少單位G D P對資源的消耗是經濟轉型的關鍵。天然氣作為一種較為潔凈的能源和工業生產原料，其在我國經濟建設中的重要性正逐步提高，其受眾面也在不斷的擴大。與此同時，國內天然氣供給仍存在缺口，我國近些年來加快了國外天然氣的引進。令人矚目的當屬西氣東輸二線和東部地區的各LNG項目。就西氣東輸一線和二線而言，減少增壓站場和分輸站場的能耗也是天然氣長輸管道運行過程中節能減排的關鍵。

對西氣東輸二線而言，一次常規的分離器排污，放空的天然氣可達上萬標方，直接經濟損失2萬余元。目前西氣東輸三線正在逐步投產，投產初期因生產需要排污更為頻繁[1]，放空量也更為龐大。為了減少排污過程中天然氣放空量，可適當的改進相關設備、設施，同時優化排污操作流程。

二、排污流程優化的可行性

為了減少排放，一種方法是采用增加天然氣壓縮機，將放空天然氣進行壓縮存儲，以實現再利用[2]。但此方法因增加了天然氣壓縮機，站場改造投資較大，維護成本也較高，操作也較繁瑣，但是可以盡可能的減少天然氣的放空排放。另外一種方法是增加一個高壓容器，減小放空壓力，以減少天然氣的排放[3]。此方法站場改造投資較小，維護成本低，操作也較為簡便，減少了77%天然氣的排放，因此比較具有可實施性。下文分析進一步優化方法二而減少天然氣排放的可行性。

上文第二種方法不能進一步減少天然氣排放的原因有二：一是將分離器和過濾器內天然氣降低到1M Pa再進行排污，二是排污過程中將分離器和過濾器中的壓力降到了0 M Pa。將分離器和過濾器中天然氣放空，待壓力降低到1M Pa再排污是現行操作規程中的規定，但是其必要性值得商榷。

容器內壓力降至1M Pa再排污是為了減小排出的天然氣和其中夾雜的雜質對排污閥的沖擊，同時避免排污過程中因天然氣膨脹使、溫度驟然下降而損壞排污閥。根據《天然氣管輸站放空排污閥的失效分析》[4]報告的內容可以看出，通常排污閥的排放壓力在3 M Pa左右，如果采用多級排污閥，通過多級排污閥逐級降壓完全可以提高排污壓力。而排污過程將分離器和過濾器中的污物排出即可，無須排出容器內的全部天然氣，這樣因排污量的減小可以減小排污節流造成的溫度下降，降低溫度驟變對排污閥的影響。根據西氣東輸二線近4年的運行經驗，天然氣中的雜質并不多，這也是減少排污過程中天然氣排放的基礎。

三、排污過程優化及經濟分析

假設西氣東輸二線按設計壓力12 M Pa運行，而且排污閥可以實現4M Pa下排污，同時按照上文方法二在排污管線添加兩倍于分離器和過濾器單體放空容積的高壓容器[3]，如下圖：

首先將A路排污容器隔離，打開閥門1和閥門H，A路排污容器與新添加的高壓容器實現壓力平衡，這時A路內壓力4M Pa，關閉閥門1和閥門H，打開排污閥排污，容器內污物排出關閉排污閥。假設這時A路排污容器內壓力3 M Pa，隔離B路排污容器，打開A路閥門1和B路閥門2，A路和B路進行壓力平衡，這時A、B路內壓力7.5M Pa，關閉閥門1，給A路充壓，恢復運行，A路排污完成。然后將高壓容器內的天然氣用做燃氣壓縮機的燃料。

目前西氣東輸二線過濾器和分離器的容積大約10立方米，這樣新設計加入的高壓容器容積為20立方米。當高壓容器內壓力降至壓縮機進氣壓力2.25M Pa時，高壓容器向壓縮機供氣約350方。目前西氣東輸二線燃氣驅動壓縮機日消耗天然氣2萬至3萬方，消耗掉350方天然氣大約需要17至25分鐘。這段時間恰好用作排污容器開關閥門的倒流程操作。

當高壓容器內壓力降至2.25M Pa時，打開B路閥門2和閥門H，B路排污容器與高壓容器實現壓力平衡后壓力為4M Pa。重復以上操作實現全站場的分離器和過濾器的排污。

通過以上設備改造和排污流程的優化，實現了排污時減少天然氣放空91.6%。因站場運行壓力的變化，目前西氣東輸二線旋風分離器和過濾分離器實現一次排污，損失天然氣1萬方左右，采用上文所述方法后，減少天然氣燃放超過9000方。按目前北京居民天然氣氣價每方2.28元計算，西氣東輸二線西段站場每次排污節約天然氣價值超過2萬元。

結論

通過分析，通過在站場進行小規模的設計改造和排污流程的優化，每次排污減少天然氣燃放超過90%，具有較大經濟價值。但是上述排污方法需要同時關閉兩路排污容器來平衡兩路排污容器的壓力，因西氣東輸二線具有5路旋風分離器和6路過濾分離器，同時關閉兩路帶來的影響有限。對于分離器和過濾器較少的站場不具有可行性。如果排污閥工藝改造，進一步提高排污閥排污壓力后，便可以不再進行兩路排污容器的壓力平衡，消除同時關閉兩路排污容器所帶來的影響。

[1]孫興祥.輸氣管道投產初期的運行安全管理[J].油氣儲運，2001（05）.

[2]王洪喜,孫盛,吳中林,關中原.西氣東輸站場放空天然氣回收需求與工藝[J].油氣儲運，2012（05）.

[3]王琨.天然氣管線站場排污放空天然氣的回收再利用[J].陜西教育·理論，2006（12）.

[4]袁世全,杜彤,查會里,馮纓,辛復泰.天然氣管輸站放空排污閥的失效分析研究[J].機械，1990（05）.