低氣量燃料氣壓縮機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行措施

侯鐵榜

一、問題

中原油田分公司天然氣處理廠三氣廠是天然氣深冷加工企業(yè)，年處理量為80×105～120×105m3。生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有甲烷、液態(tài)乙烷、液態(tài)丙烷、液態(tài)丁烷和輕油。燃料氣系統(tǒng)壓縮機(jī)是為燃?xì)廨啓C(jī)/原料氣壓縮機(jī)組提供燃料氣的動力設(shè)備。由兩臺電動活塞式壓縮機(jī)（工藝代號M5-K1A/B），一臺空冷器和三臺分離器組成。

隨著上游提供的天然氣壓力和流量下降，燃料氣壓縮機(jī)時(shí)常由于燃料氣入口壓力低，造成壓縮機(jī)排氣高溫而停機(jī)，或使正在啟動過程中的燃機(jī)由于缺乏燃料氣供應(yīng)而停機(jī)。

二、工藝流程概述

工藝流程見圖1，開機(jī)時(shí)燃料氣系統(tǒng)是利用低壓原料氣（正常運(yùn)行后是使用自產(chǎn)的干氣），分別經(jīng)5-V1A/B分離、M5-K1A/B燃料氣壓縮機(jī)壓縮、M5-EA1A空冷器冷卻后，到5-V2分離后，為燃?xì)廨啓C(jī)/原料氣壓縮機(jī)組提供一定壓力和溫度的燃料氣，以確保燃?xì)廨啓C(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。其中M5-K1A為主機(jī)，5MK1B為備用機(jī)。

三、問題分析

上游提供的原料氣壓力由原來的0.6.77MPa降低至0.4MPa左右，所來的氣量也低于設(shè)計(jì)處理的低限80×105m3。正常工作時(shí)干氣作為燃料氣，干氣壓力為1MPa，且組分輕，含水量低，燃燒充分，可以滿足燃料氣的要求。作為臨時(shí)原料氣，組分重且含水，為燃機(jī)燃燒供應(yīng)的燃料氣有可能在燃燒室內(nèi)燃燒結(jié)焦，常常還出現(xiàn)由于供氣壓力和流量低，不易控制，其中原因分析有二。

（1）燃料氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)壓縮比為1.62。（壓縮機(jī)的壓縮比是排出壓力與吸入壓力的比值）最高溫度為86℃。將作為燃料氣的壓力為0.677MPa的臨時(shí)原料氣，壓縮到1.6MPa，其壓縮比為2.36。排氣溫度升高到100℃左右。而現(xiàn)在，由于將作為燃料氣的臨時(shí)原料氣壓力降至0.4MPa左右，其壓縮比提高到4，其排氣溫度升高到120℃，超過排氣溫度高限停機(jī)值。出現(xiàn)燃料氣壓縮機(jī)停機(jī)，從而燃機(jī)由于供應(yīng)不上燃料也隨之停機(jī)。

（2）燃機(jī)剛啟動時(shí)，處于需要大量燃料氣的狀態(tài)，由于原料氣提供的燃料氣氣量低，無法滿足燃機(jī)啟動，會出現(xiàn)供氣量大幅波動，造成燃機(jī)在升速過程中缺燃料而停機(jī)。

四、措施

1.兩臺燃料氣壓縮機(jī)（M5-K1A/B）串機(jī)運(yùn)行

增設(shè)串機(jī)手動截至閥V-9。首先啟動空冷器M5-EA1A，將M5-K1B出口壓力調(diào)節(jié)器PIC-0502設(shè)定為0.9MPa，關(guān)閉手動截至閥V-6，打開手動截至閥V-3。關(guān)閉M5-K1B出口截至閥V-8，全開回流氣動調(diào)節(jié)閥V-2進(jìn)行大循環(huán)后，啟動M5-K1B。壓力為 0.4MPa原料氣，經(jīng)過壓縮后達(dá)到設(shè)定值0.9MPa，壓縮比為2.25，排氣溫度為95℃左右。經(jīng)過空冷器M5-EA1A冷卻至45℃左右。

打開串機(jī)手動截至閥V-9和M5-K1A出口閥V-7，啟動M5-K1A。這時(shí)M5-K1B出口氣體經(jīng)V-9→5-V1A→M5-K1A→M5-EA1A→5-V2→1-GT1燃機(jī)。最終出口壓力調(diào)節(jié)器PIC-0501設(shè)定為1.6MPa。壓力由0.9MPa升至1.6MPa，壓縮比為1.78，排氣溫度為90℃。

2.兩臺燃料氣壓縮機(jī)（M5-K1A/B）并機(jī)運(yùn)行

當(dāng)作為燃料氣的臨時(shí)原料氣氣量較小時(shí)，也可以關(guān)閉串機(jī)手動截至閥V-9。導(dǎo)通兩臺燃料氣壓縮機(jī)工藝流程，同時(shí)啟動。此法可以滿足燃料氣壓力較高，流量較低時(shí)使用。

3.單獨(dú)運(yùn)行時(shí)打開補(bǔ)氣閥

增設(shè)補(bǔ)氣閥V-4。當(dāng)燃機(jī)運(yùn)行起來后，帶動原料氣壓縮機(jī)一起運(yùn)行，原料氣壓縮機(jī)可將0.4MPa左右的原料氣經(jīng)過二段壓縮至3.5MPa。當(dāng)燃料氣壓縮機(jī)因停電或故障停機(jī)時(shí)，由原料氣壓縮機(jī)二段出口引來的增壓原料氣，通過增設(shè)的補(bǔ)氣閥V-4直接進(jìn)入燃機(jī)作為備用氣源。利用壓力調(diào)節(jié)器PICA0501進(jìn)行分程控制。分程控制是由一個(gè)輸入信號按不同功能產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)輸出信號作用的控制。

調(diào)節(jié)器可對兩個(gè)或兩個(gè)以上的執(zhí)行器進(jìn)行分段控制，每個(gè)執(zhí)行器只能在調(diào)節(jié)器輸出信號的一段范圍內(nèi)走完全行程。當(dāng)燃料氣壓縮機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器PICA0501選擇0～50%控制，即由調(diào)節(jié)回流氣動調(diào)節(jié)閥V-1或V-2來滿足最終壓力。當(dāng)燃料氣壓縮機(jī)因停電或故障停機(jī)時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器PICA0501即刻選擇50%～100%控制，由補(bǔ)氣閥V-4直接引用高壓二段備用氣，經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器PICA0501至1.6MPa滿足最終燃料氣供氣壓力。

五、結(jié)束語

上述措施在現(xiàn)場運(yùn)行兩年多的時(shí)間，實(shí)踐證明滿足工藝要求，為燃料氣系統(tǒng)穩(wěn)定性運(yùn)行提供可行性措施，解決了低氣量燃料氣壓縮機(jī)高效平穩(wěn)運(yùn)行問題。