西三线西段工程压缩机组选型及节能措施

孙晓宝 （大庆油田工程有限公司）

西三线西段工程压缩机组选型及节能措施

孙晓宝 （大庆油田工程有限公司）

西三线西段工程消耗的主要能源为电力和天然气，二者年综合能耗为112.64×107kgce（千克标准煤），主要耗能设备有压缩机组、空压机、空冷器等。为了更好地贯彻国家“节能降耗”的政策，达到节能环保的要求，西三线西段工程充分利用了西二线已有成果，采用了高效压缩机组、变频电动机，同时优化空冷器、空压机、过滤分离器、阀门等设备选型，统筹考虑工艺管道布置。采取上述措施后，在设计输量运行时单位周转量能耗为152.7 kgce/（107m3·km），综合能耗低于西二线西段工程，其能效指标处于国内先进水平。

压缩机；电驱；效率；能效指标

西三线西段工程起于新疆霍尔果斯，止于宁夏中卫，管道总体走向自西北向东南，途经新疆、甘肃、宁夏3个省（自治区），与西二线并行，线路总长2459 km，管道设计年输量300×108Nm3/a（标准立方米每年），管径1219 mm，设计压力12 MPa。西三线西段共设置17座工艺站场，69座阀室。本工程消耗的主要能源为电力和天然气，而主要耗能设备为压缩机组、空压机、空冷器等，其规格与数量详见表1。

表1 主要耗能设备

1 压缩机组选型

1）压缩机类型选择。压缩机组是压气站的核心，压缩机组选择的合理性将直接影响工程投资和管道运行的效益及稳定性。天然气长输管道用压缩机主要分为离心式和往复式压缩机两种类型。

离心式压缩机排量大、运行效率高，流量平稳，与原动机可直接连接，维护费用少；但调节流量范围相对较小，单级压比较低，主要应用于输气干线或输气规模较大的长输管道。

往复式压缩机效率高、压比高，对进气压力的稳定性要求较低，无喘振现象；但排量相对较小，连续运转性能不好，维护工作量和工作强度大，维护费用高，主要应用于储气库和输气规模较小的长输管道。

综合考虑离心式压缩机和往复式压缩机的上述特点，结合本工程输气规模大、压比低的实际情况，采用了离心式压缩机。

2）驱动方式选择。离心式压缩机属速度型机组，必须在高速下才能有效工作。天然气长输管道大功率压缩机主要采用燃气轮机和变频电动机驱动。二者在技术上均可以满足本工程天然气输送工况的要求。

综合考虑沿线用电条件、能耗总量、能耗价格，通过电驱或燃驱经济比选，确定了最经济的方案——全线共设置了9座电驱压气站，5座燃驱压气站。西三线西段与西二线管道可联合运行，也可独立运行。

3）备机设置。根据系统可用率分析及系统失效分析结果，推荐西三线西段9座压气站均设置1台备用机组，其余5座压气站均按预留1台机组位置进行设计，暂不增设备机。

4）压缩机组效率要求。本工程选定的压缩机组采用变频调速电动机驱动，降低电耗量。该类型压缩机组效率与流量、电动机负荷率的关系如图1、图2所示。

图1 压缩机组效率与流量关系

图2 压缩机组效率与电动机负荷率关系

从图1、图2可以看出，随着工艺气流量的增大，电动机负荷率的增高，机组效率也随之逐渐升高。在设计工况附近，被测机组效率大于75%，满足SYT 6837—2011《油气输送管道系统节能监测规范》中要求[1]，具体数值详见表2。

表2 天然气压缩机组技能监测项目与指标要求

本工程采用效率较高的燃气轮机、电动机和压缩机。经计算，采用离心式压缩机时，压缩机效率可达87%；采用燃气轮机驱动时，机组效率可达38%～41%；变频电动机效率可达95%[2]，有效减少了耗电量和耗气量。

2 工艺系统和配套设备节能措施

2.1优化出站温度

在压气站设置后空冷器，减少压气站出站压力损失；合理选择空冷器负荷，减少空冷器电耗量。

为确定合理的输气温度，按60、50、45℃的出站温度配置了空冷器，按运行日输量计算管道总的耗电、耗气，开展经济比较，确定了最优的空冷器温度（出站温度）。经比较，采用50℃出站温度，综合能耗在各方案中最低。

2.2设备选用和配管布置

1）空压机选型。本工程空气压缩机采用无油螺杆空气压缩机，干燥系统采用无热再生吸附装置，具有操作方便、效率高、更节能的优点。再生吸附装置采用无热再生，在保证下游工艺流程及最终压缩空气质量的前提下，无需额外耗电。

2）设置过滤分离设备。在压气站工艺流程上设置过滤分离设备，不仅保证压气站气体的高质量净化，而且保护压缩机的转子部分不受到磨损，提高管输效率；况且与其他过滤设备相比还减少了压降损失，降低了能耗。

3）阀门选型。选择密闭性能好、使用寿命长、能耗低的阀门，避免和减少天然气的漏失。

4）优化工艺管路和设备布置。通过合理优化站内线路及设备布置，减少站内局部阻力，降低进出站压降损失。

3 节能降耗效果

3.1综合能耗计算

此工程的综合能耗计算[3]见表3。

表3 综合能耗计算

3.2与其他工程的能耗对比

本工程的设计输量和线路长度与西二线西段类似，选取西二线西段管线进行能耗对比，详见表4。

表4 输气管道能耗对比

4 结论

1）在相同设计输量、设计压力、管径以及相近的管线长度条件下，西三线西段无分输用户，而西二线西段存在11个分输用户，分输量为36.5×108m3；因此，西三线西段的周转量远大于西二线西段的周转量。

2）西三线西段压气站大量采用了电驱形式，14座压气站中，采用了9座电驱压气站，而西二线由于受当时电网建设规模的影响，全线仅采用了3座电驱压气站；因此，西三线西段的综合能耗比西二线西段低。

在设计输量运行时，该项目单位周转量能耗为152.7 kgce/（107m3·km），其能效指标处于国内先进水平。

[1]国家能源局.油气输送管道系统节能监测规范：SYT 6837 [S].北京：石油工业出版社，2011：3.

[2]国家能源局.天然气输送管道系统能耗测试和计算方法：SYT 6637[S].北京：石油工业出版社，2012：5-8.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.综合能耗计算通则：GBT 2589[S].北京：中国标准出版社，2008：2-4.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.10.014

2016-06-13

（编辑 李发荣）

孙晓宝，工程师，2007年毕业于大庆石油学院（油气储运工程专业），从事油气储运设计工作，E-mail：41973341@qq.com，地址：黑龙江省大庆市让胡路区大庆油田设计院管道所，163712。