干氣密封放空天然氣回收系統設計

馮云帆

【摘 ?要】隨著社會主義市場經濟的快速發展，目前干氣密封放空天然氣回收系統在天然氣長輸管道壓氣站中得到了普及與應用。立足于現狀，首先介紹了干氣密封放空天然氣回收系統的工藝流程和設備選型設計情況，其次對干氣密封放空天然氣回收系統的回收控制方案進行了解析，提出了相應的構建模式，最后則對干氣密封放空天然氣回收系統的實際案例應用效果進行評價，也希望可以為更好的指導實際生產，獲得可觀經濟效益創造條件。

【關鍵詞】干氣密封;天然氣回收;系統構建

引言

隨著近些年來國家逐漸建立并完善聯通海內外的油氣輸送管網，隨著使用總量的不斷擴大，相應的壓氣站站點數量也在持續擴大。實際上，壓氣站普遍使用的離心式壓縮機本身存在運行的缺陷，必須通過一部分工藝氣排空才能夠完成操作，這樣一來不但會導致成本增加、管道損耗增加，也會給環境帶來不可預知的風險與污染。為了實現回收干氣密封放空天然氣，降低對環境的壓力并獲取可觀經濟效益，干氣密封放空天然氣回收系統得到了應用。為了進一步介紹干氣密封放空天然氣回收系統的回收模式，現就其工藝流程介紹如下。

一、干氣密封放空天然氣回收系統工藝設計概述

1.放空流程

干氣密封放空天然氣回收系統在進行系統回收時需要考察泄漏量、密封介質壓力以及材料配對穩定性等內容，在進行放空流程設計時需要優先解決放空量的問題。考慮到放空量會受到多種內外部因素的影響，且不同類型的廠家供應的材料在槽型等方面也會帶來顯著的差異與區別，所以需要針對不同類型的特定干氣密封系統進行放空量的分析。在實際調研中我們發現，如果設備的運行功率為20MW，那么其設計壓力一般接近10MPa，此時的每臺壓縮機的密封泄露量約為20Nm3/h，這樣計算就可以得到每天該類型的壓縮機通過干氣密封放空天然氣回收系統可以回收的天然氣總量約為400Nm3。隨著近些年來設備的使用時間不斷延長，不停機維修技術不斷成熟，這個數字可能還會變的更大。

干氣密封放空天然氣回收系統的運行需要在所有壓縮機的驅動端與非驅動端進行設置，通過過濾進入往復壓縮機的方式來進行運行。一般來說，根據實際的現場設備情況與運行特征進行流程設置可以更好的滿足不同情況下的管道回收需求。整個系統主要包括控制與計量兩個部分，最終可以選擇的回收氣體包括壓縮機入口管道配合控制計量管道，這樣一來流量閥與流量計，這樣一來主要功能就實現了壓縮機組的干氣密封系統的控制工作。值得注意的是，在整個系統中增壓回收是核心部分，所以需要添加四級往復壓縮機搭配空冷設備來完成設計工作，注入壓縮機后即可達到相應的回收效果。為了確保使用安全，需要進行回收系統的防護設計，采用自力式背壓閥、氣動開關、干氣密封設備來完成設置，整體安全性得到改善，同時干氣密封的運行穩定性也可以得到增強。

2.設備選型

干氣密封放空天然氣回收系統的構建需要做好設備選型的各項工作。首先是緩沖罐的設置，該設備能夠協助干氣密封放空天然氣回收系統完成天然氣的集中收集，確保壓縮機內部的流量穩定，在進行選擇時需要計算好緩沖罐的體積以及相應的運行壓力，特別是整體系統布置不要受到過多的影響，提升設計的兼容性;其次，壓縮機的設置。壓縮機的設置需要考慮到不同類型的伴生氣體回收要求。根據實際的使用工況差異劃分為往復式、螺桿式等類型。其中針對一級放空天然氣的實際要求，盡可能選擇成本較低的變頻往復式壓縮機，這樣一來不但能夠滿足平穩安全運行的要求，同時采用對稱分布的設計，所以內部也可以實現無油潤滑，無論是從投資還是從后期維護角度上來看都具有不可替代的優勢。在進行驅動設備的功率選擇時需要考慮到機械效率與往復壓縮效率的問題，考慮到壓縮機在填料方面的摩擦功耗特征，需要盡可能做好系統機械效率值的設置與完善工作。參考會直接影響功耗的相關系數，可以通過多變指數的熱交換，這相當于絕熱壓縮的環節。

二、干氣密封放空天然氣回收系統控制方案

1.控制原理

干氣密封放空天然氣回收系統運行過程中會通過控制系統獲取的壓力信息來進行調整，這個過程中可以對整個回收系統的流量進行限制約束。在緩沖罐的壓力達到預設的數值時就會發出警報聲，同時多余的排放也會持續上升到新的高度，這個時候系統會重新觸發開關。除此之外，緩沖罐壓力低于一定的數值后，系統也會降低往復的頻率與影響，單向閥的上游也可以通過回流閥進行設置，這個時候回流閥可以處于關閉的狀態，在低負荷后才會打開，限制流量并加強穩定性控制。

2.啟停標準

干氣密封放空天然氣回收系統的運行需要設置啟停標準位置，其中緩沖罐壓力高于一定數值時需要對其進行關閉，相反則開啟。潤滑油的壓力正常后，輔機能夠啟動，進球球閥自動打開。在滿足不同類型的條件后，設備會報警并停機，常見的類型有系統連鎖故障、壓縮機壓力報警、潤滑油油位不足、壓縮機高溫報警、壓縮機出口溫度過高以及電機過載等等。

3.通訊方式

干氣密封放空天然氣回收系統在進行通訊方式的設置時需要選擇合適的模式，來提升系統控制的可靠性與完整性。在進行關鍵信號獲取后，將其迅速傳輸到主系統，可以完成系統控制工作。常見的關鍵信號有運行信號、傳遞信號、故障信號以及模擬信號等等。

三、干氣密封放空天然氣回收系統應用案例

干氣密封放空天然氣回收系統的構建能夠實現經濟效益與社會效益。以某實際干氣密封放空天然氣回收系統案例為例進行應用效果的評價工作。在該項目當中，干氣密封放空天然氣回收系統的一次性投資為106萬，該設備每年回收的天然氣總量為23萬立方米，設備運行過程中的主要費用為易損件使用費用和運行電費，通過整體估算，靜態投資的回收周期在三年以內，如果運行良好那么周期會大幅度的縮短，所以具有應用推廣的經濟價值。

總結

綜上所述，在整個輸氣過程中，壓縮機本身干氣密封泄露會直排，所以需要在穩定壓縮機運行條件下進行回收方案的設置并完善，以期可以降低能耗，提升資源的綜合利用效率，同時減少對于環境帶來的排放壓力。結合實際的應用案例與使用情況來看，進行密封一次放空能夠取得不錯的應用效果，無論是經濟效益還是社會效益均十分可觀。除此之外，方案選擇方面通過風冷與對稱平衡的方式來進行均衡，能夠有效提升入口壓力的適應性，同時做好干氣密封與放空量的調整，這樣一來就可以確保系統得到科學保護，降低密封系統在安全運行方面的壓力。在進行氣缸設計時則可以參考無油潤滑的設計模式，這樣一來對后期的設計要求不高，運行的穩定性更強，同時維護成本可以得到很好的控制。

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（作者單位：中國石油天然氣股份有限公司管道沈陽油氣計量中心）