低氣量燃料氣壓縮機平穩運行措施

(中國石化 中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽 457061)

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低氣量燃料氣壓縮機平穩運行措施

侯鐵榜

(中國石化 中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽 457061)

針對上游原料氣組分重含水，常常出現供氣壓力和流量低，不易控制問題，提出了低氣量燃料氣壓縮機為燃氣輪機提供的三種措施，具有操作簡單、實用等特點。

燃料氣 ； 原料氣 ； 低氣量 ； 壓縮機 ； 壓縮比

中原油田某天然氣處理廠是天然氣深冷加工企業，年處理量為80×105～120×105m3/d。生產的產品主要有甲烷、液態乙烷、液態丙烷、液態丁烷和輕油。燃料氣系統壓縮機是為燃氣輪機/原料氣壓縮機組提供燃料氣的動力設備。由兩臺電動活塞式壓縮機(工藝代號M5-K1A/B)，1臺空冷器和3臺分離器組成。提供平穩壓力和溫度的燃料氣是燃氣輪機穩定運行的根本保證。

隨著油田勘探開發形勢日趨嚴峻，上游提供的天然氣壓力和流量下降，而每次開燃汽輪機時需要大量的天然氣作為燃料啟動。作為燃料氣壓縮機在低氣量和壓力下，時常由于燃料氣入口壓力低造成燃料氣壓縮機排氣高溫而停機，從而造成正在啟動過程中的燃機由于缺乏燃料氣供應停機，延長了開機時間，給生產帶來嚴重的經濟損失。

1 工藝流程概述

工藝流程如圖1所示。

5-K1A/B.燃料氣壓縮機 5-V1A/B.壓縮機入口分離器 5-EA1A.空冷器 5-V2.壓縮機出口分離器

開機時燃料氣系統是利用低壓原料氣(正常運行后是使用自產的干氣)，分別經5-V1A/B分離、5-K1A/B燃料氣壓縮機壓縮、5-EA1A空冷器冷卻后，到5-V2分離后，為燃氣輪機/原料氣壓縮機組提供一定壓力、溫度的燃料氣，以確保燃氣輪機穩定運行。其中5-K1A為主機，5-K1B為備用機。

2 問題分析

燃料氣壓縮機工藝特性參數如表1所示。

表1 燃料氣壓縮機工藝特性參數

上游提供的原料氣壓力由原來的0.677 MPa降低至0.4 MPa左右，所帶來的氣量也低于設計處理的低限80×105m3/d。正常工作時干氣作為燃料氣，干氣壓力為1 MPa，且組分輕，含水量低，燃燒充分，可以滿足燃料氣的要求。作為臨時原料氣，組分重且含水，為燃機燃燒供應的燃料氣有可能在燃燒室內燃燒結焦，常常出現由于供氣壓力和流量低，不易控制。

影響因素主要有：①燃料氣壓縮機的設計壓縮比(壓縮機的壓縮比是排出壓力與吸入壓力的比值)為1.62，最高溫度為86 ℃。將作為燃料氣的臨時原料氣壓力0.68 MPa壓縮到1.6 MPa，其壓縮比為2.36。排氣溫度升高到100 ℃左右，將臨時原料氣壓力降至0.4 MPa左右，其壓縮比提高到4，其排氣溫度升高到120 ℃左右，超過排氣溫度高限停機值。出現燃料氣壓縮機停機，從而燃機由于供應不上燃料也隨之停機。②燃機剛啟動時，處于一種需要大量燃料氣的狀態，由于原料氣提供的燃料氣氣量低。燃料氣提供的燃料無法滿足燃機啟動，會出現供氣量大幅波動，造成燃機在升速過程中缺燃料而停機。

3 采取措施

針對上述問題，我們采取如下措施：

3.1兩臺燃料氣壓縮機(5-K1A/B)串機運行

①增設串機手動截至閥V-9。②首先啟動空冷器5-EA1A，將5-K1B出口壓力調節器PIC-0502設定為0.9 MPa，關閉手動截至閥V-6，打開手動截至閥V-3。③關閉5-K1B出口截至閥V-8，全開回流氣動調節閥V-2進行大循環后，啟動M5-K1B。壓力為0.4 MPa原料氣，經過壓縮后達到設定值為0.9 MPa，壓縮比為2.25，排氣溫度為95 ℃左右。經過空冷器5-EA1A冷卻至45 ℃左右。④打開串機手動截至閥V-9和5-K1A出口閥V-7，啟動5-K1A。這時5-K1B出口氣體經過V-9→5-V1A→5-K1A→5-EA1A→5-V2→1-GT1燃機。最終出口壓力調節器PIC-0501設定為1.6 MPa。壓力由0.9 MPa升至1.6 MPa，壓縮比為1.78，排氣溫度為90 ℃左右。方案實施后滿足燃機供氣要求。

3.2兩臺燃料氣壓縮機(5-K1A/B)并機運行

當作為燃料氣的臨時原料氣氣量較小的時候，也可以關閉串機手動截至閥V-9。導通兩臺燃料氣壓縮機工藝流程，同時啟動。此法可以滿足燃料氣壓力較高，流量較低時使用。

3.3單獨運行時，打開補氣閥

增設補氣閥V-4。當燃機運行起來后，帶動原料氣壓縮機一起運行，原料氣壓縮機可將0.4 MPa左右的原料氣經過二段壓縮至3.5 MPa左右。當燃料氣壓縮機因停電或故障停機時，由原料氣壓縮機二段出口引來的增壓原料氣，通過增設補氣閥V-4直接進入燃機作為備用氣源。利用壓力調節器PICA0501進行分程控制。分程控制是由一個輸入信號按不同功能產生兩個或多個輸出信號作用的控制。調節器可對兩個或兩個以上的執行器進行分段控制,每個執行器只能在調節器輸出信號的一段范圍內走完全行程。當燃料氣壓縮機單機運行時，壓力調節器PICA0501選擇0～50%控制，即由調節回流氣動調節閥V-1或V-2來滿足最終壓力。當燃料氣壓縮機因停電或故障停機時，壓力調節器PICA0501即刻選擇50%～100%控制，由補氣閥V-4直接引用高壓二段備用氣，經過壓力調節器PICA0501至1.6 MPa滿足最終燃料氣供氣壓力。

4 結束語

該措施在現場運行兩年多的時間，實踐證明滿足工藝要求，為燃料氣系統穩定性運行提出了可行性措施，解決了低氣量燃料氣壓縮機高效平穩運行。

2017-04-11

侯鐵榜(1973-)，男，工程師，從事天然氣處理及電氣工作，電話：13700803653，E-mail：htb6789@sina.com。

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