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(1.中原油田分公司 a.天然气处理厂， b. 供电服务中心， 河南 濮阳 457001；2. 中国石化达州天然气净化有限公司， 四川 达州 635000；3. 中国石油化工股份有限公司油田事业部， 北京 100728；4. 达州特种设备监督检验所， 四川 达州 635000))

经验交流

天然气净化装置膨胀机组过滤结构改造

付岗1a，段慧敏1b，邝斌全2，汤麟3，江一4

(1.中原油田分公司 a.天然气处理厂， b. 供电服务中心， 河南 濮阳 457001；2. 中国石化达州天然气净化有限公司， 四川 达州 635000；3. 中国石油化工股份有限公司油田事业部， 北京 100728；4. 达州特种设备监督检验所， 四川 达州 635000))

针对国内某高含硫天然气净化厂膨胀机组运行中遇到的问题，采用国际最先进的微孔吸声方法改造消声过滤器，并结合声屏障方案实施了降噪优化处理和过滤器过滤精度的提高。在整个优化改造过程中，结合现场安装方便的情况，将降噪优化方案充分应用于消声过滤器改造，改造后该消声过滤器消声效果好、结构简单、耐腐蚀、耐高低温、对流过其内部的流体阻力小，且具有过滤系统杂质、净化系统、对环境无危害等特点。

膨胀机组； 消声器； 过滤器； 节能降噪

某高含硫天然气净化厂6 000 m3/h(标准状况下)空分设备膨胀机组制动风机入口由于未采用消声设备，造成开机时吸风噪声高达100～120 dB(A)，产生了严重的噪声污染[1]，对生产现场的工作人员安全造成了危害。同时该套空分装置还存在运行过程中风机入口过滤器不能满足过滤风量和过滤精度要求的问题，致使空气中含有的大量污染物颗粒未经充分过滤而直接进入机组中。在长时间高速气流的作用下，这些固体颗粒会对机组的叶轮、叶片等内部零件产生腐蚀及磨损，从而破坏机组的动平衡，缩短设备的使用寿命，影响生产进而造成较大的经济损失。因此，风机必须与合适的空气消声器、过滤器配套使用才能确保生产的平稳运行[2]。针对空分装置现状，结合膨胀机组制动风机入口流量及进出口压差情况，对空分装置膨胀机组入口消声过滤器实施了改造。

1 过滤器改造目标

(1)人员健康 改造后的消声过滤器一经投用，设备噪声将降至85 dB(A)以下，使装置员工脱离噪声对身体造成的危害[3]。

(2)压差与消声量 考虑消声过滤器对机组动力性能的影响，即在保证消声量的前提下，使消声过滤器的压力损失处于合适的范围内且尽量降低[4]，保证消声过滤器进口至膨胀机组入口压差不超过100 kPa，以达到节能降耗的目的[5]。

(3)过滤精度 考虑消声过滤器的过滤精度，严防空气污染物颗粒进入机组内部腐蚀机组内部叶片，破坏转子的动平衡，确保机组的安全平稳运行。

2 消声过滤器优化

2.1核心技术

采用微孔吸声方法降噪。在板厚小于1.0 mm的薄板上穿孔径小于等于1.0 mm的微孔，穿孔率为1%～5%，后部留有一定厚度(5～20 cm)的空气层，该层不需要装填任何吸声材料[6,7]。此种微穿孔板吸声结构是一种低声质量、高声阻的共振吸声结构，可吸收声波中的高强频，并将之扩散至广阔空间或转移空间[8]。经与厂家技术人员研讨后，确定采用在穿孔板后间隔一定距离的空气层内填装吸声棉的方案优化消声效果，以期达到进一步降噪的目的。优化后的消声结构吸声系数高、吸收频带宽、压力损失小、气流再生噪声低且易于控制[9]。

2.2优化方案

采用声屏障吸声进行优化，声屏障原理见图1。声波在传播过程中遇到障碍(声屏障)时，就会发生反射、透射和绕射3种现象[10]。设计合理的声屏障能够阻止直达声的传播，充分加速绕射声的衰减，可以忽略透射声的影响[11]。在声源和接收点之间插入一个声屏障，声波只能从屏障上方绕射过去，而在其后形成一个声影区域，就像光线被物体遮挡形成一个阴影那样。在这个声影区内，人们可以感觉到噪声明显减弱[12]。经过与厂家技术人员论证，该方案有较强的可行性，并通过合理化设计将该理论运用到了消音器内部结构的设计与制作上。从现场使用结果看，使用声屏障吸声原理设计的消声结构降噪效果显著。

图1 声屏障原理示图

3 消声过滤器技术改造

3.1技改方案

过滤器外形尺寸为230 mm×380 mm，过滤器精度为20～50 μm，共用8组。过滤器中部进气管采用DN250 mm的无缝钢管，外部支架用Ⅰ8槽钢作为支撑。外部密封板采用4 mm厚的钢板，上部8组吸声筒采用厚3 mm的不锈钢冲孔和120目不锈钢丝网组合，并通过法兰和消声部位相连，中间充满吸声棉材料，下部8组空气过滤器周边用钢丝网密封。差压显示装置从风机进口顶端放引流小管到末端。消声过滤器油漆采用灰色纯酸磁漆。消声过滤器的设计与制造按照GB/T 50087—2013《工业企业噪声控制设计规范》[13]所列标准与规范执行，满足原机组的使用要求[14]，并保证消声过滤器的制造质量。实体消声过滤器和滤芯见图2。

3.2现场安装

在现场安装过程中，考虑到尽量减少对现有空分装置结构的改动，避免打破装置平衡性，利用分馏塔现有的200×200的H型钢作为支架，将消声过滤器固定在型钢之上。为了避免消声过滤器与安装支架位置发生干涉。将DN250 mm规格的无缝钢管及90°弯头避开现场的安装支架，并与消声过滤器

图2 消声过滤器和滤芯实体

进口法兰连接。膨胀机组消声过滤器安装示意图、工业装置现场图见图3。

图3 膨胀机组消声过滤器安装图及实物图

4 膨胀机组消声过滤器技术改造效果

改造前和改造后的消声过滤器性能指标对比情况见表1。

表1 膨胀机组消声过滤器技术改造前后对比

分析表1所列的各项数据可以看出，过滤器的改造效果良好，在降噪的同时综合考虑了过滤精度和压降，整机性能得到了优化并确保了膨胀机组的平稳运行。

同时，安装了组合式空气消声过滤器的生产实践证明，膨胀机组消声过滤器的改造也产生了良好的经济效益和社会效益。经济效益包括：①检维修方便。该消声过滤器拆卸方便，维修时可保证设备的连续运行，能有效地避免正常工况下停机检维修造成的经济损失及不良影响。②滤尘效果好。采用了这种组合式空气消声过滤器，机组运行半年解体检查,气缸体中间冷却器散热片及吸、排气阀组几乎见不到灰尘,而且积炭也明显减少,经标定滤尘效率为98%，有效保证了膨胀机组转子的动平衡，可预防机组非正常停车甚至事故的发生；社会效益包括：①降低噪声。设计与制造相关数据表明,使用组合式空气消声过滤器后，风机进口过滤器过滤精度不小于20 μm。现场风机进口噪声分贝值不高于原有分贝的50%，达到了国家《工业企业噪声卫生标准》[15],降低了机组周围噪声，阻力小，改善了工作环境，有利于职工的身心健康[16]。②振动减弱。消除了空气波对周围环境所产生的振动。压缩机运行过程中使周围空气产生振动波,对人体、建筑物有一定影响,使用组合式空气消声过滤器,将使空气振动得到有效地控制[17，18]。

5 结语

本次改造采用的组合式消声过滤器是工厂用压缩机、膨胀机组的关键配套设备,其作用是降低吸气口的噪声,改善环境。该设备可以有效减少机组运行过程中所吸入的灰尘及杂质,减少机组积炭,是兼具除尘、消噪于一体的一种新型、高效、低噪的过滤器,可以确保机组的动平衡，促使机组长期、有效、平稳运行,减少各种费用,具有很好的经济效益和社会效益。

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(柏编)

FilterStructureTechnicalModificationofExpansionUnitofNaturalGasPurificationPlant

FUGang1a，DUANHui-min1b，KUANGBin-quan2，TANGLin3，JIANGYi4

(1.Zhongyuan Oilfield Company a. Natural Gas Processing Plant，b. Electricity Power Supply Center, Puyang 457001, China；2. SINOPEC Dazhou Natural Gas Purification Corporation, Dazhou 635000， China；3.SINOPEC Oilfield Business Department, Beijing 100728, China；4. Dazhou Special Equipment Supervision and Inspection Institute, Dazhou 635000， China )

The technical modification of filter structure of expansion unit of a domestic purification plant for high sulfur-contained natural gas processing was introduced based on the analysis of problems in operation. Silencer elements were integrated into filters according to the most international advanced microporous absorption method. Measures were taken for reducing noise and improving filtration precision combined with acoustic barrier proposal. During the process of the modification, the noise reduction optimization scheme was fully applied to the filter with fully consideration of convenient installation on site. The new silencer-filter owns advantages and characteristics such as good noise reduction effect, a simple structure, more corrosion resistant, extreme temperature tolerance, filtering system impurities, no damage to the environment, etc.

expansion unit； silencer； filter； energy saving and noise reduction

TQ051.805; TE644

B

10.3969/j.issn.1000-7466.2017.05.012

1000-7466(2017)05-0062-04

2017-03-28

付 岗(1982-)，女，辽宁黑山人，工程师，学士，长期从事天然气处理设备的管理工作。