干气密封放空天然气回收系统设计

冯云帆

【摘  要】随着社会主义市场经济的快速发展，目前干气密封放空天然气回收系统在天然气长输管道压气站中得到了普及与应用。立足于现状，首先介绍了干气密封放空天然气回收系统的工艺流程和设备选型设计情况，其次对干气密封放空天然气回收系统的回收控制方案进行了解析，提出了相应的构建模式，最后则对干气密封放空天然气回收系统的实际案例应用效果进行评价，也希望可以为更好的指导实际生产，获得可观经济效益创造条件。

【关键词】干气密封;天然气回收;系统构建

引言

随着近些年来国家逐渐建立并完善联通海内外的油气输送管网，随着使用总量的不断扩大，相应的压气站站点数量也在持续扩大。实际上，压气站普遍使用的离心式压缩机本身存在运行的缺陷，必须通过一部分工艺气排空才能够完成操作，这样一来不但会导致成本增加、管道损耗增加，也会给环境带来不可预知的风险与污染。为了实现回收干气密封放空天然气，降低对环境的压力并获取可观经济效益，干气密封放空天然气回收系统得到了应用。为了进一步介绍干气密封放空天然气回收系统的回收模式，现就其工艺流程介绍如下。

一、干气密封放空天然气回收系统工艺设计概述

1.放空流程

干气密封放空天然气回收系统在进行系统回收时需要考察泄漏量、密封介质压力以及材料配对稳定性等内容，在进行放空流程设计时需要优先解决放空量的问题。考虑到放空量会受到多种内外部因素的影响，且不同类型的厂家供应的材料在槽型等方面也会带来显著的差异与区别，所以需要针对不同类型的特定干气密封系统进行放空量的分析。在实际调研中我们发现，如果设备的运行功率为20MW，那么其设计压力一般接近10MPa，此时的每台压缩机的密封泄露量约为20Nm³/h，这样计算就可以得到每天该类型的压缩机通过干气密封放空天然气回收系统可以回收的天然气总量约为400Nm³。随着近些年来设备的使用时间不断延长，不停机维修技术不断成熟，这个数字可能还会变的更大。

干气密封放空天然气回收系统的运行需要在所有压缩机的驱动端与非驱动端进行设置，通过过滤进入往复压缩机的方式来进行运行。一般来说，根据实际的现场设备情况与运行特征进行流程设置可以更好的满足不同情况下的管道回收需求。整个系统主要包括控制与计量两个部分，最终可以选择的回收气体包括压缩机入口管道配合控制计量管道，这样一来流量阀与流量计，这样一来主要功能就实现了壓缩机组的干气密封系统的控制工作。值得注意的是，在整个系统中增压回收是核心部分，所以需要添加四级往复压缩机搭配空冷设备来完成设计工作，注入压缩机后即可达到相应的回收效果。为了确保使用安全，需要进行回收系统的防护设计，采用自力式背压阀、气动开关、干气密封设备来完成设置，整体安全性得到改善，同时干气密封的运行稳定性也可以得到增强。

2.设备选型

干气密封放空天然气回收系统的构建需要做好设备选型的各项工作。首先是缓冲罐的设置，该设备能够协助干气密封放空天然气回收系统完成天然气的集中收集，确保压缩机内部的流量稳定，在进行选择时需要计算好缓冲罐的体积以及相应的运行压力，特别是整体系统布置不要受到过多的影响，提升设计的兼容性;其次，压缩机的设置。压缩机的设置需要考虑到不同类型的伴生气体回收要求。根据实际的使用工况差异划分为往复式、螺杆式等类型。其中针对一级放空天然气的实际要求，尽可能选择成本较低的变频往复式压缩机，这样一来不但能够满足平稳安全运行的要求，同时采用对称分布的设计，所以内部也可以实现无油润滑，无论是从投资还是从后期维护角度上来看都具有不可替代的优势。在进行驱动设备的功率选择时需要考虑到机械效率与往复压缩效率的问题，考虑到压缩机在填料方面的摩擦功耗特征，需要尽可能做好系统机械效率值的设置与完善工作。参考会直接影响功耗的相关系数，可以通过多变指数的热交换，这相当于绝热压缩的环节。

二、干气密封放空天然气回收系统控制方案

1.控制原理

干气密封放空天然气回收系统运行过程中会通过控制系统获取的压力信息来进行调整，这个过程中可以对整个回收系统的流量进行限制约束。在缓冲罐的压力达到预设的数值时就会发出警报声，同时多余的排放也会持续上升到新的高度，这个时候系统会重新触发开关。除此之外，缓冲罐压力低于一定的数值后，系统也会降低往复的频率与影响，单向阀的上游也可以通过回流阀进行设置，这个时候回流阀可以处于关闭的状态，在低负荷后才会打开，限制流量并加强稳定性控制。

2.启停标准

干气密封放空天然气回收系统的运行需要设置启停标准位置，其中缓冲罐压力高于一定数值时需要对其进行关闭，相反则开启。润滑油的压力正常后，辅机能够启动，进球球阀自动打开。在满足不同类型的条件后，设备会报警并停机，常见的类型有系统连锁故障、压缩机压力报警、润滑油油位不足、压缩机高温报警、压缩机出口温度过高以及电机过载等等。

3.通讯方式

干气密封放空天然气回收系统在进行通讯方式的设置时需要选择合适的模式，来提升系统控制的可靠性与完整性。在进行关键信号获取后，将其迅速传输到主系统，可以完成系统控制工作。常见的关键信号有运行信号、传递信号、故障信号以及模拟信号等等。

三、干气密封放空天然气回收系统应用案例

干气密封放空天然气回收系统的构建能够实现经济效益与社会效益。以某实际干气密封放空天然气回收系统案例为例进行应用效果的评价工作。在该项目当中，干气密封放空天然气回收系统的一次性投资为106万，该设备每年回收的天然气总量为23万立方米，设备运行过程中的主要费用为易损件使用费用和运行电费，通过整体估算，静态投资的回收周期在三年以内，如果运行良好那么周期会大幅度的缩短，所以具有应用推广的经济价值。

总结

综上所述，在整个输气过程中，压缩机本身干气密封泄露会直排，所以需要在稳定压缩机运行条件下进行回收方案的设置并完善，以期可以降低能耗，提升资源的综合利用效率，同时减少对于环境带来的排放压力。结合实际的应用案例与使用情况来看，进行密封一次放空能够取得不错的应用效果，无论是经济效益还是社会效益均十分可观。除此之外，方案选择方面通过风冷与对称平衡的方式来进行均衡，能够有效提升入口压力的适应性，同时做好干气密封与放空量的调整，这样一来就可以确保系统得到科学保护，降低密封系统在安全运行方面的压力。在进行气缸设计时则可以参考无油润滑的设计模式，这样一来对后期的设计要求不高，运行的稳定性更强，同时维护成本可以得到很好的控制。

参考文献：

[1]王振声，董红军，张世斌，赵国辉，张舒，余冬，贾立东，王宁.天然气管道压气站一键启停站控制技术[J/OL].油气储运：1-7[2019-08-24].

[2]杨旭光，彭晔，胡梅花，王涛，续大洛.HIPPS系统在长输管道压气站的应用[J].石油工程建设，2019，45（01）：56-59.

[3]李军，张金权，左世海，张克骞，刘进亮，刘聪，吴金亮.天然气管网能源回收系统[J].制冷与空调，2018，18（07）：11-15.

[4]单从云，李华.压气站燃气轮机烟气余热利用方案[J].油气储运，2018，37（11）：1286-1290.

[5]陈佳佳，王树立.输气管道压气站能耗的分析[J].油气储运，2008（11）：46-48+62+13.

（作者单位：中国石油天然气股份有限公司管道沈阳油气计量中心）