低气量燃料气压缩机平稳运行措施

2017-08-12

河南化工 2017年7期

关键词：燃机压缩比冷器

(中国石化中原油田分公司天然气处理厂，河南濮阳 457061)

低气量燃料气压缩机平稳运行措施

侯铁榜

(中国石化中原油田分公司天然气处理厂，河南濮阳 457061)

针对上游原料气组分重含水，常常出现供气压力和流量低，不易控制问题，提出了低气量燃料气压缩机为燃气轮机提供的三种措施，具有操作简单、实用等特点。

燃料气；原料气；低气量；压缩机；压缩比

中原油田某天然气处理厂是天然气深冷加工企业，年处理量为80×105～120×105m3/d。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)，1台空冷器和3台分离器组成。提供平稳压力和温度的燃料气是燃气轮机稳定运行的根本保证。

随着油田勘探开发形势日趋严峻，上游提供的天然气压力和流量下降，而每次开燃汽轮机时需要大量的天然气作为燃料启动。作为燃料气压缩机在低气量和压力下，时常由于燃料气入口压力低造成燃料气压缩机排气高温而停机，从而造成正在启动过程中的燃机由于缺乏燃料气供应停机，延长了开机时间，给生产带来严重的经济损失。

1 工艺流程概述

工艺流程如图1所示。

5-K1A/B.燃料气压缩机 5-V1A/B.压缩机入口分离器 5-EA1A.空冷器 5-V2.压缩机出口分离器

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、5-K1A/B燃料气压缩机压缩、5-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、温度的燃料气，以确保燃气轮机稳定运行。其中5-K1A为主机，5-K1B为备用机。

2 问题分析

燃料气压缩机工艺特性参数如表1所示。

表1 燃料气压缩机工艺特性参数

上游提供的原料气压力由原来的0.677 MPa降低至0.4 MPa左右，所带来的气量也低于设计处理的低限80×105m3/d。正常工作时干气作为燃料气，干气压力为1 MPa，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，常常出现由于供气压力和流量低，不易控制。

影响因素主要有：①燃料气压缩机的设计压缩比(压缩机的压缩比是排出压力与吸入压力的比值)为1.62，最高温度为86 ℃。将作为燃料气的临时原料气压力0.68 MPa压缩到1.6 MPa，其压缩比为2.36。排气温度升高到100 ℃左右，将临时原料气压力降至0.4 MPa左右，其压缩比提高到4，其排气温度升高到120 ℃左右，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，处于一种需要大量燃料气的状态，由于原料气提供的燃料气气量低。燃料气提供的燃料无法满足燃机启动，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。

3 采取措施

针对上述问题，我们采取如下措施：

3.1两台燃料气压缩机(5-K1A/B)串机运行

①增设串机手动截至阀V-9。②首先启动空冷器5-EA1A，将5-K1B出口压力调节器PIC-0502设定为0.9 MPa，关闭手动截至阀V-6，打开手动截至阀V-3。③关闭5-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0.4 MPa原料气，经过压缩后达到设定值为0.9 MPa，压缩比为2.25，排气温度为95 ℃左右。经过空冷器5-EA1A冷却至45 ℃左右。④打开串机手动截至阀V-9和5-K1A出口阀V-7，启动5-K1A。这时5-K1B出口气体经过V-9→5-V1A→5-K1A→5-EA1A→5-V2→1-GT1燃机。最终出口压力调节器PIC-0501设定为1.6 MPa。压力由0.9 MPa升至1.6 MPa，压缩比为1.78，排气温度为90 ℃左右。方案实施后满足燃机供气要求。

3.2两台燃料气压缩机(5-K1A/B)并机运行

当作为燃料气的临时原料气气量较小的时候，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。

3.3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0.4 MPa左右的原料气经过二段压缩至3.5 MPa左右。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1.6 MPa满足最终燃料气供气压力。