低气量燃料气压缩机平稳运行措施

侯铁榜

一、问题

中原油田分公司天然气处理厂三气厂是天然气深冷加工企业，年处理量为80×105～120×105m3。生产的产品主要有甲烷、液态乙烷、液态丙烷、液态丁烷和轻油。燃料气系统压缩机是为燃气轮机/原料气压缩机组提供燃料气的动力设备。由两台电动活塞式压缩机（工艺代号M5-K1A/B），一台空冷器和三台分离器组成。

随着上游提供的天然气压力和流量下降，燃料气压缩机时常由于燃料气入口压力低，造成压缩机排气高温而停机，或使正在启动过程中的燃机由于缺乏燃料气供应而停机。

二、工艺流程概述

工艺流程见图1，开机时燃料气系统是利用低压原料气（正常运行后是使用自产的干气），分别经5-V1A/B分离、M5-K1A/B燃料气压缩机压缩、M5-EA1A空冷器冷却后，到5-V2分离后，为燃气轮机/原料气压缩机组提供一定压力和温度的燃料气，以确保燃气轮机的稳定运行。其中M5-K1A为主机，5MK1B为备用机。

三、问题分析

上游提供的原料气压力由原来的0.6.77MPa降低至0.4MPa左右，所来的气量也低于设计处理的低限80×105m3。正常工作时干气作为燃料气，干气压力为1MPa，且组分轻，含水量低，燃烧充分，可以满足燃料气的要求。作为临时原料气，组分重且含水，为燃机燃烧供应的燃料气有可能在燃烧室内燃烧结焦，常常还出现由于供气压力和流量低，不易控制，其中原因分析有二。

（1）燃料气压缩机的设计压缩比为1.62。（压缩机的压缩比是排出压力与吸入压力的比值）最高温度为86℃。将作为燃料气的压力为0.677MPa的临时原料气，压缩到1.6MPa，其压缩比为2.36。排气温度升高到100℃左右。而现在，由于将作为燃料气的临时原料气压力降至0.4MPa左右，其压缩比提高到4，其排气温度升高到120℃，超过排气温度高限停机值。出现燃料气压缩机停机，从而燃机由于供应不上燃料也随之停机。

（2）燃机刚启动时，处于需要大量燃料气的状态，由于原料气提供的燃料气气量低，无法满足燃机启动，会出现供气量大幅波动，造成燃机在升速过程中缺燃料而停机。

四、措施

1.两台燃料气压缩机（M5-K1A/B）串机运行

增设串机手动截至阀V-9。首先启动空冷器M5-EA1A，将M5-K1B出口压力调节器PIC-0502设定为0.9MPa，关闭手动截至阀V-6，打开手动截至阀V-3。关闭M5-K1B出口截至阀V-8，全开回流气动调节阀V-2进行大循环后，启动M5-K1B。压力为 0.4MPa原料气，经过压缩后达到设定值0.9MPa，压缩比为2.25，排气温度为95℃左右。经过空冷器M5-EA1A冷却至45℃左右。

打开串机手动截至阀V-9和M5-K1A出口阀V-7，启动M5-K1A。这时M5-K1B出口气体经V-9→5-V1A→M5-K1A→M5-EA1A→5-V2→1-GT1燃机。最终出口压力调节器PIC-0501设定为1.6MPa。压力由0.9MPa升至1.6MPa，压缩比为1.78，排气温度为90℃。

2.两台燃料气压缩机（M5-K1A/B）并机运行

当作为燃料气的临时原料气气量较小时，也可以关闭串机手动截至阀V-9。导通两台燃料气压缩机工艺流程，同时启动。此法可以满足燃料气压力较高，流量较低时使用。

3.单独运行时打开补气阀

增设补气阀V-4。当燃机运行起来后，带动原料气压缩机一起运行，原料气压缩机可将0.4MPa左右的原料气经过二段压缩至3.5MPa。当燃料气压缩机因停电或故障停机时，由原料气压缩机二段出口引来的增压原料气，通过增设的补气阀V-4直接进入燃机作为备用气源。利用压力调节器PICA0501进行分程控制。分程控制是由一个输入信号按不同功能产生两个或多个输出信号作用的控制。

调节器可对两个或两个以上的执行器进行分段控制，每个执行器只能在调节器输出信号的一段范围内走完全行程。当燃料气压缩机单机运行时，压力调节器PICA0501选择0～50%控制，即由调节回流气动调节阀V-1或V-2来满足最终压力。当燃料气压缩机因停电或故障停机时，压力调节器PICA0501即刻选择50%～100%控制，由补气阀V-4直接引用高压二段备用气，经过压力调节器PICA0501至1.6MPa满足最终燃料气供气压力。

五、结束语

上述措施在现场运行两年多的时间，实践证明满足工艺要求，为燃料气系统稳定性运行提供可行性措施，解决了低气量燃料气压缩机高效平稳运行问题。