燃氣驅動(dòng)離心壓縮機是一種壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的設備,在天然氣長(cháng)輸管道工程中應用非常廣泛,是壓氣站的關(guān)鍵核心設備,在長(cháng)輸管道運行中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。
隨著(zhù)全球范圍內的能源供應的緊張,天然氣得到了越來(lái)越廣泛的被接受和認可。為了普及這既環(huán)保衛生又經(jīng)濟安全的新能源,我們需要建設更多的天然氣長(cháng)輸管道,將天然氣大范圍輸送到各省市千家萬(wàn)戶(hù)。所以中石油的西氣東輸一線(xiàn)、二線(xiàn)、三線(xiàn)等國家級大型工程迅速啟動(dòng),應運而生。
天然氣在長(cháng)距離管道輸送過(guò)程中,能量不斷消耗,壓力逐漸降低,管線(xiàn)的輸送能力隨之減弱,這將影響天然氣的繼續輸送,減少輸送量,以至大大影響用戶(hù)的生產(chǎn)和生活。因此,為了克服天然氣輸送距離的限制,使天然氣在流動(dòng)中消耗的能量得到及時(shí)補充,連續不斷地輸送到目的地,并使管線(xiàn)的輸送能力得到提高,就需要提高天然氣的輸送壓力,既根據天然氣能量消耗的情況,每隔一定距離對天然氣進(jìn)行一次增壓,使天然氣在輸送過(guò)程中逐段得到能量的補充,從而保證用戶(hù)的用氣需要。
給天然氣補充能量的任務(wù)由壓縮機站來(lái)完成,通常在管線(xiàn)的起點(diǎn)和中途一定距離上設置壓縮機站。輸氣管線(xiàn)沿線(xiàn)每隔一定距離(一般相距120-170km)設置的中間壓縮機站,給經(jīng)過(guò)一定距離輸送之后降低壓力的天然氣增壓,讓其繼續輸往下一段管線(xiàn)。
我有幸參與了西氣東輸二線(xiàn)的國外段哈薩克斯坦段管道和壓氣站安裝和調試工作。由中亞天然氣股份有限公司投資建設的哈薩克斯坦至霍爾果斯的管線(xiàn),總長(cháng)1301公里,根據其管道長(cháng)度、設計壓力以及用戶(hù)的需求,總計建設了5壓氣站,分別CCS1、CCS2、CCS4、CCS6、CCS7壓氣站,另外前端是烏茲別克斯坦UCS3站,末端是中國霍爾果斯首站。用來(lái)克服天然氣輸送距離的限制,使天然氣在從烏茲別克UCS3站至霍爾果斯站間管段的流動(dòng)中消耗的能量得到及時(shí)補充,并使管線(xiàn)的輸送能力得到提高,使天然氣在輸送過(guò)程中逐段得到能量的補充,從而保證了國內用戶(hù)的用氣需要。
在這個(gè)項目中,我在CCS6站接觸到了Royce-Rolls的30MW的機組,型號RB211-24G。這種DLE(Dry Low Emissions)機組是首次應用在中國建設的長(cháng)輸管道壓氣站中,屬于最先進(jìn)的機組,與以前國內在用的壓縮機組相比,主要有以下特點(diǎn)。
對公用條件要求不高
哈薩克斯坦共和國原屬前蘇聯(lián)聯(lián)邦共和國,到獨立以后,各項公用基礎設施非常落后,很難滿(mǎn)足一個(gè)機械化、自動(dòng)化站場(chǎng)需求。例如,CCS6站場(chǎng)周邊50公里內只有一個(gè)6000V的4000KW的變電站,能夠給我們站場(chǎng)運行提供的總動(dòng)力不超過(guò)400KW,因此,我方在壓氣站施工期間和站場(chǎng)運行期間都需要自己采購發(fā)電機運行供電,這一點(diǎn)在國內西氣東輸站場(chǎng)上從未發(fā)生。燃氣驅動(dòng)壓縮機機組自己通過(guò)長(cháng)輸管道獲取燃料氣驅動(dòng)壓縮機運轉,實(shí)現30MW機組輸出,提供壓縮機運行動(dòng)力。同時(shí),機組工藝流程設計時(shí)盡量減少氣動(dòng)閥門(mén)的數量,降低儀表風(fēng)消耗量。
機組設計時(shí)已經(jīng)充分考慮了電力、儀表風(fēng)、供水等要求,具有普遍適用性,更加適合哈薩克斯坦的野外環(huán)境工作能力。
機組環(huán)保性能比國內采購的機組更加突出,這種DLE機組的尾氣排放中,對CO、CH4、H2S等有更嚴格的要求。主要通過(guò)改變機組內燃料氣供應方式來(lái)實(shí)現這一特點(diǎn)。目前國內采購的機組燃氣發(fā)動(dòng)機管道通過(guò)2根岐管進(jìn)入發(fā)動(dòng)機,通過(guò)調節閥調節實(shí)現燃料氣供應,而新的DLE機組采用5根燃料氣岐管供應,機組控制模式提供3種組合,可以實(shí)現機組在不同轉速下的歧管切換,既節省燃料氣又能保證充分燃燒,降低尾氣中的CO、H2S、SO2等有害成分。
機組運行穩定性好,有效保證輸氣效率要保證整條管道的輸氣量,在同期建設的3個(gè)壓氣站中,有2個(gè)壓氣站CS1和CS4采用GE壓縮機組,投產(chǎn)時(shí)間基本在一個(gè)年度內。從幾個(gè)壓氣站運行狀況分析,Royce-Rolls機組運行穩定性更好;從12年3月到12年9月,對比CS1和CS6可以知道,CS1壓氣站的GE壓縮機組非正常停車(chē)27次,CS6壓氣站的Royce-Rolls機組非正常停車(chē)僅7次。
另外在長(cháng)輸管道的管道清理過(guò)程中,壓縮機也起著(zhù)至關(guān)重要的作用,在清管作業(yè)中,一般需要在管道內放置清管器之類(lèi)的裝置,但在清管過(guò)程中,也難免會(huì )發(fā)生清管器卡堵的情況, 在某清管過(guò)程中,在管道彎頭處發(fā)生了清管器卡堵情況,持續18小時(shí),上游壓力持續上升,直至5.5MPA,下游壓力持續下降,嚴重影響著(zhù)正常輸氣作業(yè)。為了及時(shí)解決這一事故,及時(shí)開(kāi)啟壓縮機,利用壓縮機迅速提高清管器前的壓力,從而增大清管器前后壓差,迫使清管器繼續運行,及時(shí)解決了清管器卡堵問(wèn)題。另外,在首站至安壓氣站的清管作業(yè)中,發(fā)生清管器卡堵現象,當時(shí)如果靖邊壓氣站管道壓力已不能再升高,當時(shí)已至4.8MPA,而管道本身設計壓力只有5.8MPA.我們即刻開(kāi)啟延安壓氣站壓縮機組,對上游管道介質(zhì)進(jìn)行抽吸,在最短的時(shí)間內將清管器前后壓力差提高,從而在最短的事件內消除清管器的卡堵事件,故而壓縮機在清管作業(yè)中的作用是至關(guān)重要的。
另外,如果長(cháng)輸管道在某管段發(fā)生泄漏的時(shí)候,為了在最短的時(shí)間內減少天然氣的放空量,進(jìn)一步節約成本,防止浪費并進(jìn)一步減少天然氣對周?chē)h(huán)境的污染,可以利用壓縮機將該管段的天然氣抽吸并壓縮至下一管段,這樣可以大大的減少天然氣的浪費,更好的防止天然氣對周?chē)h(huán)境的污染,而且可以從很大程度上降低的天然氣泄漏時(shí)對周?chē)h(huán)境的危害程度。
長(cháng)輸管道在建設的時(shí)候,難免會(huì )有泥土及沙石殘留在管道內,這樣不僅會(huì )加劇長(cháng)輸管道的磨損,對長(cháng)輸管道造成一定的危害,而且會(huì )對場(chǎng)站設備造成損害,嚴重影響正常的輸氣工作,并從設備投資方面增大的公司的運營(yíng)成本,如果管道內的雜質(zhì)及污物進(jìn)入用戶(hù)家庭,會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)一定的安全隱患甚至事故,所以,在長(cháng)輸管道建設后,一定要對管道進(jìn)行吹掃工作,當然,這也只能由壓縮機來(lái)完成。每次進(jìn)行管道吹掃時(shí),清理出的污物可達50多公斤。這便極大的減小的長(cháng)輸管道運行期間的負荷。
另外,如果未經(jīng)壓力檢驗就投用的管道,會(huì )給長(cháng)輸管道帶來(lái)巨大的安全隱患,甚至會(huì )因管道內介質(zhì)的壓力超過(guò)管道本身所能承受的壓力后,在管道運行期間發(fā)生爆管事故,所以在管道建設完成后,盡管明確了管道的設計壓力,但為了安全起見(jiàn),我們仍要對管道進(jìn)行試壓檢驗,檢驗管道是否滿(mǎn)足設計壓力,以便防止長(cháng)輸管道在運行時(shí)發(fā)生爆管事件。通過(guò)對管道的試壓,我們還可以進(jìn)一步提早發(fā)現管道本身以及管道焊接時(shí)的缺陷,在正式投用前完善管道的運行能力。
燃氣驅動(dòng)離心壓縮機組是壓氣站的核心設備,也是天然氣長(cháng)輸管道穩定運行的保障設備。
