天然氣壓縮機(jī)啟動(dòng)氣工藝流程優(yōu)化探索

高小鍵，楊 茂，崔 彥，苗 成，南 春，趙彥女

（ 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

天然氣壓縮機(jī)啟動(dòng)氣主要作用分為兩部分：（ 1）通過(guò)啟動(dòng)氣帶動(dòng)預(yù)潤(rùn)滑泵， 用于天然氣壓縮機(jī)組啟動(dòng)前的潤(rùn)滑以及停機(jī)后的潤(rùn)滑；（ 2）帶動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速≥300 r/min 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火開(kāi)始工作。 神木處理廠天然氣壓縮機(jī)啟動(dòng)氣壓力要求0.8 MPa～1.0 MPa，氣量3 200 m3/h。

本文就針對(duì)神木天然氣處理廠天然氣壓縮機(jī)（ 以下簡(jiǎn)稱(chēng)壓縮機(jī)）啟動(dòng)氣工藝流程的改造方案進(jìn)行探討。

1 壓縮機(jī)啟動(dòng)氣工藝現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.1 壓縮機(jī)啟動(dòng)氣工藝現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

壓縮機(jī)啟動(dòng)氣設(shè)計(jì)氣源來(lái)自神木處理廠外輸配氣區(qū)， 經(jīng)自力式調(diào)節(jié)閥使壓力由5.4 MPa 降至1.0 MPa，同時(shí)設(shè)有自力式安全切斷閥確保調(diào)壓后壓力不高于1.08 MPa，設(shè)計(jì)正常流量為5 100 m3/h（ 標(biāo)況），氣體密度約為0.73 kg/m3（ 標(biāo)況）。在實(shí)際使用過(guò)程中由于自力式調(diào)壓閥與安全切斷閥性能不夠可靠的原因， 使得壓縮機(jī)在啟停時(shí)啟動(dòng)氣流量偏小、壓力偏低，不能正常啟停；而當(dāng)壓縮機(jī)不再需用啟動(dòng)氣時(shí)，啟動(dòng)氣壓力又逐漸升高導(dǎo)致下游低壓管線超壓，造成嚴(yán)重的安全隱患。為確保壓縮機(jī)正常啟停， 需要4 名員工手動(dòng)控制旁路閥門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的啟停（ 見(jiàn)圖1）。

1.2 存在問(wèn)題分析

由于設(shè)計(jì)選用的自力式調(diào)壓閥及安全切斷閥為過(guò)時(shí)老舊型號(hào)，安全可靠性及可操作性較低，加之壓縮機(jī)啟動(dòng)氣只是在壓縮機(jī)啟停時(shí)使用， 一旦自力式調(diào)壓閥與安全切斷閥有內(nèi)漏， 下游壓力將會(huì)達(dá)到調(diào)壓前壓力5.4 MPa，導(dǎo)致下游啟動(dòng)氣管線超壓，造成極大安全隱患。

2 幾種工藝改造方案的探索

2.1 改造思路

根據(jù)壓縮機(jī)啟動(dòng)氣的要求以及該處理廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，探索出以下三種改造方案：

方案一：自力式調(diào)壓閥與安全切斷閥重新選型，根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，重新選擇性能較為可靠的閥門(mén)，要求調(diào)壓前壓力范圍2.4 MPa～5.4 MPa， 調(diào)壓后壓力范圍0.8 MPa～1.0 MPa、介質(zhì)流量5 100 m3/h（ 標(biāo)況），通過(guò)篩選和現(xiàn)場(chǎng)使用調(diào)研， 推薦使用fisherDN50 調(diào)壓閥及DN100 安全切斷閥。

方案二：棄用原啟動(dòng)氣流程，增加從壓縮機(jī)燃料氣至啟動(dòng)氣工藝流程， 壓縮機(jī)燃料氣來(lái)自燃料氣區(qū)高壓配氣匯管，可提供壓力為1.0 MPa 的穩(wěn)定可靠的氣源，確保壓縮機(jī)安全平穩(wěn)啟停的同時(shí)也不影響壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃?xì)庑枨螅?因此增加由壓縮機(jī)燃料氣至壓縮機(jī)啟動(dòng)氣流程，工藝改造流程圖（ 見(jiàn)圖2）。

方案三： 增加從處理廠增壓區(qū)壓縮空氣總管至啟動(dòng)氣工藝流程， 處理廠增壓區(qū)壓縮空氣來(lái)自處理廠空氮站40 m3壓縮空氣儲(chǔ)罐，壓力0.8 MPa，考慮到壓縮空氣主要供給儀表風(fēng)及氮封系統(tǒng)用氣， 為確保處理廠儀表風(fēng)用氣及氮封系統(tǒng)用氣安全， 采用該方案需要在啟動(dòng)氣流程內(nèi)增加20 m3壓縮空氣儲(chǔ)罐， 確保用氣安全。

2.2 方案優(yōu)選

以上三種方案， 均可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)啟動(dòng)氣的壓力與氣量要求，相比之下方案一選用進(jìn)口Fisher 閥，首次投資成本相對(duì)較高且后期性能逐漸下降，維護(hù)成本較高；方案二氣源引自高壓燃料氣匯管， 相對(duì)投資小且工藝改造簡(jiǎn)單易行；方案三由于需要增設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)罐，投資成本相對(duì)較高、施工工作量較大。

圖1 原壓縮機(jī)燃料氣、啟動(dòng)氣流程

圖2 工藝改造后燃料氣、啟動(dòng)氣流程

經(jīng)過(guò)以上對(duì)比分析，方案二工藝改造簡(jiǎn)單易行、投資成本低且能提供壓力穩(wěn)定、氣量可靠的啟動(dòng)氣，故推薦優(yōu)先使用。

3 實(shí)際應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

現(xiàn)場(chǎng)采用方案二進(jìn)行了工藝改造， 天然氣壓縮機(jī)啟停瞬間高壓燃料氣匯管壓力在0.9 MPa～1.0 MPa，啟動(dòng)完成后壓力穩(wěn)定至1.0 MPa， 與實(shí)際預(yù)期相符合，滿足各方用氣需求。 通過(guò)這次改造避免了啟動(dòng)氣低壓管線超壓的風(fēng)險(xiǎn)， 同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)只需一名員工通過(guò)壓縮機(jī)控制柜啟停壓縮機(jī)的目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該處理廠壓縮機(jī)啟動(dòng)氣需求以及現(xiàn)有工藝流程的細(xì)致分析， 探索了三種天然氣壓縮機(jī)啟動(dòng)氣工藝改造方案，再?gòu)娜N方案投資成本、施工工藝、后期維護(hù)方面的比較， 優(yōu)選出從天然氣壓縮機(jī)燃料氣增加至啟動(dòng)氣的工藝流程最簡(jiǎn)單易行且性能可靠， 根據(jù)改造后現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，方案二運(yùn)行安全、可靠。

［ 1］ 汪國(guó)興，秦宏波，等. 壓縮機(jī)供氣系統(tǒng)空氣處理設(shè)備節(jié)能措施分析［ J］.上海節(jié)能，2005，（ 2）：11-16.

［ 2］ 西安交通大學(xué)壓縮機(jī)教研室. 活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)［ M］.西安：西安交通大學(xué)出版社，1979.

［ 3］ 梁豎，等.天然氣壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)改變對(duì)壓縮機(jī)工況的影響［ J］.壓縮機(jī)技術(shù)，2000，（ 2）：21-22.