天然氣增壓站壓縮機選型方案探討

亢思敏

北京石油化工工程有限公司西安分公司 陜西 西安 710000

天然氣壓縮機作為油氣田開發生產的重要設備，在油氣田領域被廣泛應用。國內某公司新建一座天然氣增壓站，設計規模為1000×104Nm3/d，裝置操作彈性50～110%；年運行時間330d；進站壓力：2.0～2.5MPaG；出站壓力：5.5～6.0MPaG。

1 天然氣壓縮機工況

原料氣分五路進站，均為含硫原料氣。進站壓力為2.0～2.5MPa（G），由于氣田集氣系統主要為埋地輸送，天然氣溫度受土壤溫度控制，根據現場實際運行數據，原料天然氣進站溫度取3℃～20℃。

結合該項目實際情況，出站壓力達到5.5 MPa～6.0MPaG即可滿足下游要求。

2 常用壓縮機型式

油氣田用壓縮機一般為往復式壓縮機、螺桿式壓縮機和離心式壓縮機[1]。三者使用范圍見下圖。

圖1 天然氣壓縮機使用范圍

2.1 往復式壓縮機

往復式壓縮機效率高，壓比大，對于壓力及流量的波動適應性較強，工況易于調節，無喘振現象，流量變化對效率的影響較小，可實現多級増壓。通常每一級的壓縮比為3∶1至4∶1，壓縮機最高排氣壓力可達52MPa，特別適用于氣田和油田伴生氣分散增壓。但也有體積大，活動部件多，機組噪音大，輔助設備多，占地面積大，維護工作量大，維護費用高的特點，更高的壓比會引起它容積效率和機械效率下降。

往復式壓縮機：用于進氣流量18000m3/h以下（進氣流量指進氣條件下的容積流量），流量調節范圍一般為60%～100%，單機功率一般不超過6000kW。

2.2 螺杄式壓縮機

螺杄式壓縮機具有可調范圍廣、操作平穩的優點，適應帯液工況。允許壓縮機在較高的轉速下運行，壓縮機結構緊湊;由于冷卻潤滑劑是連續流動的，允許的單級壓縮比要高得多;減少或消除了流體（氣體）的脈動，振動較小;可實現髙轉速和高壓縮比，有助于最大限度地獲得可用的生產功率。缺點是單機排量小、大輸量下機組數量多，操作和運行維護不方便。

螺桿式壓縮機：用于中低壓力及中小排氣量，油氣田用螺桿壓縮機一般排氣量不超過5000m3/h，排氣壓力3MPa以下，流量調節60%～100%，單機功率一般不超過1500kW。

2.3 離心式壓縮機

離心式壓縮機具有輸氣量大，運轉平穩，噪音低，機組尺寸小，使用壽命長，維修工作量小的特點。適用于氣體流量大、氣量波動幅度小，排氣壓力為中低壓的使用場合。

離心式壓縮機：用于進氣流量2000m3/h以上，排氣壓力50MPa以下，流量調節范圍一般為70%～100%，單機功率不低于2000kW。見表1。

表1 常用壓縮機型式對比[2]

3 天然氣壓縮機選型方案比較

天然氣氣量較大，壓力過低，需要進行增壓才能回收利用，根據項目情況，往復式和離心式壓縮機均能滿足選型要求[3]?？紤]到壓縮機的穩定操作及裝置的運行經濟性，有以下三種方案可供選擇:

方案一: 五臺往復式壓縮機（單臺壓縮機設計工況250×104Nm3/h）

設置5 臺往復式壓縮機，單臺壓縮機設計工況為250×104Nm3/h，1 級壓縮，4 開1 備。

表2 方案一往復式壓縮機

用電按照0.57元/度進行計算。

油氣田站場最常用壓縮機是往復式壓縮機，單臺往復機相對便宜且供貨周期較短[4]。但由于往復式壓縮機的連續運轉周期較短，在輸氣領域使用往復式壓縮機通常需要進行備機設置，因此當氣量較大時多臺并聯占地面積較大，設備購置費用也較高。

方案二: 兩臺離心式壓縮機（ 壓縮機設計工況為500×104Nm3/h，）

設置2臺離心式壓縮機，單臺壓縮機設計工況為500×104Nm3/h，1 級壓縮。

表3 方案二兩臺離心式壓縮機

用電按照0.57元/度進行計算。

針對方案一選用的多臺往復機并聯的缺點，離心機不需要備用，且設備購置費明顯降低，占地面積也小，而且離心式壓縮機在壓縮天然氣過程中能夠完全做到對介質沒有污染，通過干氣密封系統完全隔離潤滑油與介質的接觸，采用兩臺500×104Nm3/h的離心機，相對比方案一設備投資少，占地面積小，運行維護費用低。

4 結束語

方案一和方案二進行對比，設備購置費用分析：方案一＞方案二；運行費用分析：方案一＞方案二；占地面積分析：方案一＞方案二。在本項目中，離心式壓縮機相比往復式壓縮機有著投資費用少、節約用地和維修費用低等優勢，滿足長期運行要求，為本項目最優方案。

由于該項目建設規模較大，選用往復式壓縮機時數量較多，大大提高了設備購置費用及運行成本，選用離心式壓縮機就更有優勢。

實際生產中，需要綜合氣量、操作彈性和經濟性綜合分析，對比各種選型方案的優缺點，選用合適的壓縮機機型。