水冷系统结垢对RWF399E丙烷压缩机组 运行的影响及控制措施

杨柳，何婷(长庆油田分公司第三采气厂，陕西 西安 710018)

0 引言

结垢问题是影响水控制的主要原因。结垢现象可能会发生在水系统中任何部件，水垢形成后会导致换热器传热效果大大降低，同时水垢滞纳沉淀后也会对丙烷压缩机运行造成局部腐蚀堵塞，从而降低水流截面积，加大水流带来的阻力和传输能量，从而使得生产过程中形成一定安全隐患。因此，采取有效控制措施及时阻止水垢结成，才能够保证丙烷压缩机组的正常运行从而带动生产。

1 水冷系统结垢的主要原因

纵观天然气处理厂里丙烷压缩机水冷系统，结垢问题仍然是影响机组运行的主要原因。在历年检修中发现部分冷却器在管束过程中由于结垢已经发生堵塞现象(如图1～图3所示)。而有的在运行几个月后就无法达到冷却效果。因此水冷装置系统需要在运行半年至一年后必须进行清洗。通过对水冷系统结垢分析出相应原理:当天然水在溶解过程中会出现各种盐类，例如碳酸盐、氯化物、硅酸盐等，而在天然水中主要包含有Ca(HCO3)2居多且不具有稳定性，当在换热器中感受到传热后表面就会发生分解现象。水冷系统通过冷却塔时，就会将水中存在的CO2溢出，此时重碳酸盐就会产生相应反应。

图1 冷凝器管束外观

图2 冷凝器管束管壁结垢情况

图3 管束外护罩结垢图

通常在一般温度下，碳酸盐浓度若不能超过饱和极限，则会处于稳定状态；但随着冷却水在空压机的运转下，温度随之升高及蒸发，促使水中盐类浓度大于饱和极限，就会出现沉淀从而形成水垢。伴随温度逐渐增高，盐度越浓，水垢生成速度就会越快、越硬[1]。而丙烷需要通过蒸气压缩进行制冷，当水冷系统发生结垢后就会使丙烷压缩机排气压力升高，进而影响对天然气的脱烃脱水效果。

2 RWF399E丙烷压缩机组运行典型故障分析

2.1 经济器内漏

经济器主要作用是将压缩机在高负荷运行过程中，能够将冷凝器中液体制冷并引入到蒸发器中制冷，从而加强水系统制冷效果和制冷量。从整体流程分析来看，从壳程液体丙烷到蒸发器总过程中都处于流通状况，当压缩机发生高负荷情况下管程气体丙烷控制阀门打开后方能传送到压缩机内。

RWF399E压缩机是螺杆压缩机，属于单级压缩机，当负荷不断增加后，所承载压力会随之增大，而承载压力会随着压缩机泄漏同比增大，从而导致效率降低，损耗功能增大[2]。在高负荷中，经济器管程控制阀门打开后就会将丙烷注入压缩机内，使得单级螺杆压缩机依照两级压缩运行，也就是等同于双级压缩工程，进一步将压缩机内漏损失减少，从而提高丙烷压缩机机组运行工作效率。

2.2 凝聚段滤芯失效

压缩机制冷系统中需要冷冻油进行辅助，且冷冻油能够发挥十分重要作用。第一，冷冻油能够给压缩机中转动部件提供润滑油作用，从而缩短减少压缩机在运行过程中部件由于摩擦后而受损，进而提高机械运行效率；第二，循环系统中会将压缩机所产生的热量带走，同时对压缩机中转动部件冷却，从而提高循环系统运行效率和可靠性；第三，将压缩机中转动部件所产生的磨屑带走，保证部件运转过程汇总不会由于转子摩擦而受损伤；第四，在压缩过程中要加强密封性，从而减少泄漏问题；第五，要为机组及时提供液压油，使得滑阀和滑块能够正常推动。

而在具体运行过程中，压缩机分离系统常常会出现状况，从而对压缩机正常效率产生一定影响。当聚结滤芯发生堵塞后，所压缩气体的流通量会跟随一同下降，而压缩机的排气压力会上升一定数值，使得压缩机出口处出现憋压、温度更高现象，最终压缩机组无法承受高负荷运行，使得压缩机运行效率降低。

3 RWF399E丙烷压缩机组运行注意事项

首先在开始运行500 h以内要对油温和油压变化仔细观察，若油滴到白纸上后变为白色则必须要及时更换油，直至系统更换清洁，通常更换次数为2～3次。在每次换油过程中要对油过滤器进行更换清洗，同时换油过程中要注意将真空抽空。

在第一次进行启动过程中也需要将油泵启动，但是需要注意的是在启动油泵开始前要先对压缩机进行预润滑，在润滑过程中会出现少量的泄漏，但这并不表明密封效果差，而是油封与动静环之间的磨合过程，但需要对此提高重视。

其次，在对阀门进行开启和关闭中都不能操之过急，在对容器内注入制冷器时，要将阀门慢慢开启，从而避免由于容器导致损坏。在供液和回气阀门开启前，也要慢慢开启，避免由于压力波动大造成液击，在安全阀起跳后要再一次进行校验，保证严密性和准确性。同时安全阀的截止阀必须始终保持在开启。由于阀门具有低温脆性，因此禁止敲击、碰撞低温阀门。

最后，在压缩机组运行中，要注意排气压力、吸排气温度、油温和油压，同时要将数据详细记录。对于自我保护装置而引发的自动停止运行，需要对压缩机故障原因重点排查，禁止擅自更改设定参数值或者尚未解决故障而直接运行开机。

4 水冷系统结垢对RWF399E丙烷压缩机组运行的影响

当压缩机运行中，由于运动部件之间互相产生机械摩擦，使得润滑油温度随之升高从而产生积碳，当进行压缩时候空气分子间所产生的剧烈运动也会产生一定的热量，这一过程需要通过水冷系统对其冷却散热，也就是热交换[3]。而目前我厂在用自来水系统都是由水源井和供水站地面管线组成。而我厂所处的鄂尔多斯地区水中碱性较高，很容易造成新鲜水系统结垢，而结垢后的水冷系统所产生危害是巨大的，因此只有不断积极地对水系统结垢危害进行研究并及时提出相关控制措施，并寻找相应的预防结垢技术和工艺，才能最大限度地避免水系统结垢所带来的危害。

水系统结垢所带来的影响有以下四点：

第一，会引起地面管线和供水站结垢现象严重，进而对全厂水系统整体流量和效率产生影响。

第二，地下自来水管网结垢会导致管线局部被腐蚀，而被腐蚀后的管线极易造成管线穿孔，甚至会引发严重破坏性事故。在某些处理厂由于被腐蚀后需要频繁更换管线，一定程度上增加生产成本，降低经济效益。

第三，丙烷压缩机水冷系统结垢后会使得压缩机组换热效率下降，排气压力升高，丙烷机组无法对丙烷蒸汽进行压缩，进而无法满足天然气处理中脱烃脱水工艺所需的温度，严重时会使天然气处理无法满足国家指标。

第四，丙烷压缩机水冷系统结垢维护成本较大，对水冷系统管束清洗一次动辄需要上万元，除经济成本较大以外，因丙烷压缩机降温水箱中的水经常因为刮风下雨等极端天气导致水会洒落在丙烷机组及周围辅助设备上，导致丙烷机组本身及其他辅助设备上也产生水垢，若不及时人为清理，会对丙烷压缩机及其他辅助设备造成损坏，由于在天然气处理厂中为满足生产需要，丙烷压缩机近乎全年无休运行，所以每天安排员工对水垢进行清理无疑也是增加了人力成本。

总之，丙烷压缩机组水冷系统结垢所造成的危害是严重的，因此要根据实际情况及时做好预防控制措施，尽最大可能降低因丙烷机组水冷系统结垢带来的经济损失。

5 改善水冷系统对RWF399E丙烷压缩机组运行的控制措施

5.1 采用软水装置对水质进行软化

在供水站到丙烷压缩机水冷系统之间安装软水装置，在将水质进行软化后，再将软化后的新鲜水用于丙烷压缩机组水冷降温，软化后的新鲜水可从根本上解决结垢的问题，但安装软水装置需对现有工艺进行改造，改造会产生较高的经济成本。

5.2 利用缓蚀阻垢剂和防垢剂预防

缓蚀阻垢剂能够降低水冷系统中水垢的生成概率和速率，从而达到预防的作用。而防垢剂中则含有多种有机结合水的镁离子和钙离子，能够形成相对稳定的化合物，对水中阳离子含量沉淀达到削弱的目的[3]。因此，通过酸性液体将管线进行浸泡后就可以达到除垢的目的。

5.3 适当使用杀菌剂除垢

相关工作人员可以通过对油田水温进行实际结合，对水冷系统中的水垢进行分析，进而选择杀菌处理。目前，大多采气厂使用的杀菌剂有三种：第一种是JYSJ-01杀菌剂，这款杀菌剂可以对硫酸盐降低并还原菌群生长，从而对硫化物的沉淀速率降低，并将钢材腐蚀性降低；第二则是氯化苯甲烷铵，该杀菌剂属于活性剂，能够对菌藻类生长产生抑制作用，并且能够实现去除水垢和去油作用。

6 结语

丙烷压缩机水冷系统结垢后会对天然气处理产生一定影响，严重情况下会引发安全事故。因此工作人员必须对丙烷压缩机水冷系统除垢方面采取控制预防措施，并及时制定相应的解决方案，不断探索经济性且实用性强的新措施，确保油气田生产质量。