汪關(guān)鋒，石偉，孫燕(長慶油田分公司第一采氣廠，陜西 榆林 718500)

1 固定板式換熱器簡介及安裝情況

1.1 固定板式換熱器簡介

固定板式換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，是在石油、化工、冶金、電力、輕工、食品加工等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備，尤其是在煉化行業(yè)企業(yè)，換熱設(shè)備占設(shè)備總數(shù)達(dá)到40%左右，資金投入占比30%～35%。隨技能技術(shù)不斷發(fā)展，換熱器在不同的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。固定板式換熱器主要由筒體管束、前后管箱及鞍座組成，換熱器結(jié)構(gòu)原理是管程和殼程中流過不同溫度的介質(zhì)通過熱交換完成換熱。相對(duì)與其他換熱器，固定板式換熱器具有旁路滲流小、鍛件造價(jià)低、無內(nèi)漏、換熱面積大等優(yōu)點(diǎn)[1]。

1.2 安裝情況

根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃，2020年9—10月份，X9增壓站將整體式式DPC2803壓縮機(jī)組更換為RTY1250分體式壓縮機(jī)組。DPC2803分體式壓縮機(jī)組DPC2803壓縮機(jī)組相比，轉(zhuǎn)速更高，自帶二級(jí)增壓，機(jī)組處理氣量大，機(jī)組負(fù)荷大(DPC2803壓縮機(jī)負(fù)荷40%～50%，RTY1250壓縮機(jī)負(fù)荷60%～90%)，壓縮機(jī)出口溫度更高，進(jìn)脫水橇吸收塔溫度也相應(yīng)升高。為降低進(jìn)塔溫度，提高脫水撬天然氣脫水效果，增設(shè)了與RTY1250分體式壓縮機(jī)組處理氣量相配套的固定板式換熱器(BEM 700-6.8-158-4.5/19-I)。與X9增壓站相同，X4增壓站2020年7—9月份增加一臺(tái)RTY1250分體式壓縮機(jī)組及相配套的固定板式換熱器[2]。

2 固定板式換熱器使用分析

2.1 A作業(yè)區(qū)7座增壓站天然氣進(jìn)塔溫度

A作業(yè)區(qū)共有7座增壓站，10臺(tái)壓縮機(jī)組，分別為X3增壓站DPC2804一臺(tái)，X4增壓站ZTY630一臺(tái)、RTY1250一臺(tái)，X6站增壓站ZTY630一臺(tái)，X9增壓站RTY1250一臺(tái)，X莊增壓站DPC2803一臺(tái)，X19增壓站RTY1250兩臺(tái)，X30增壓站ZTY630一臺(tái)，RTY1250一臺(tái)。

2.2 5座未安裝固定板式換熱器天然氣進(jìn)塔溫度

2.2.1 X3站

X3站增壓站壓縮機(jī)組為DPC2804，機(jī)組運(yùn)行為二級(jí)增壓，脫水橇型號(hào)為處理氣量50萬m3/天 馬龍尼。X3站壓縮機(jī)組距脫水橇距離52 m。

測(cè)溫槍測(cè)量了X3集氣站2021年6月、7月、8月份天然氣進(jìn)壓縮機(jī)的溫度t1、出壓縮機(jī)溫度t2、進(jìn)脫水撬吸收塔天然氣溫度t3，具體如表1所示， 處理氣量均為12.0萬m3/天。

表1 X3集氣站進(jìn)壓縮機(jī)、出壓縮機(jī)、進(jìn)塔天然氣溫度統(tǒng)計(jì)表

2.2.2 X6站

X6增壓站壓縮機(jī)組為ZTY630，天然氣一級(jí)增壓，脫水橇型號(hào)為處理氣量30萬/天 馬龍尼。X6站壓縮機(jī)組距脫水橇距離73 m。

X6集氣站2021年6月、7月、8月份天然氣進(jìn)壓縮機(jī)的溫度t1、出壓縮機(jī)溫度t2、進(jìn)脫水撬吸收塔天然氣溫度t3測(cè)量統(tǒng)計(jì)如表2所示，處理氣量21.0萬m3/天。

表2 X6集氣站進(jìn)壓縮機(jī)、出壓縮機(jī)、進(jìn)塔天然氣溫度統(tǒng)計(jì)表

2.2.3 X莊增壓站

X莊增壓站壓縮機(jī)組為DPC2803，天然氣一級(jí)增壓，脫水橇型號(hào)為處理氣量50萬m3/天 普帕克。X莊壓縮機(jī)組距脫水橇距離60 m。

X莊站2021年6月、7月、8月份天然氣進(jìn)壓縮機(jī)的溫度t1、出壓縮機(jī)溫度t2、進(jìn)脫水撬吸收塔天然氣溫度t3，具體如表3所示，處理氣量23.0萬m3/天。

表3 X增壓站進(jìn)壓縮機(jī)、出壓縮機(jī)、進(jìn)塔天然氣溫度統(tǒng)計(jì)表

2.2.4 X19站

X19增壓站壓縮機(jī)組為兩臺(tái)RTY1250，壓縮機(jī)組自帶氣二級(jí)增壓，脫水橇型號(hào)為處理氣量80萬m3/天普帕克。X19壓縮機(jī)組距脫水橇距離190 m。

X19站2021年6月、7月、8月份天然氣進(jìn)壓縮機(jī)溫度t1、出壓縮機(jī)溫度t2、進(jìn)脫水撬吸收塔天然氣溫度t3，具體如表4所示，處理氣量均為58.0萬m3/天。

表4 X19集氣站進(jìn)壓縮機(jī)、出壓縮機(jī)、進(jìn)塔天然氣溫度統(tǒng)計(jì)表

2.2.5 X30站

X30增壓站壓縮機(jī)組為兩臺(tái)，一臺(tái)RTY1250，一臺(tái)ZTY630壓縮機(jī)，RTY1250機(jī)組自帶氣二級(jí)增壓，ZTY630壓縮機(jī)目前一級(jí)增壓運(yùn)行。X30脫水橇型號(hào)為處理氣量80萬m3/天 普帕克。王家莊壓縮機(jī)組距脫水橇距離170 m。

X30站2021年6月、7月、8月份天然氣進(jìn)壓縮機(jī)溫度t1、出壓縮機(jī)溫度t2、進(jìn)脫水撬吸收塔天然氣溫度t3，具體如表5所示， 處理氣量均為61萬m3/天。

表5 X30集氣站進(jìn)壓縮機(jī)、出壓縮機(jī)、進(jìn)塔天然氣溫度統(tǒng)計(jì)表

從未安裝固定板式換熱器的增壓站測(cè)量統(tǒng)計(jì)及對(duì)比分析，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1) 6月份開始，各未安裝固定板式換熱器的增壓站，天然氣增壓后進(jìn)入吸收塔的溫度都超過了30 ℃，不符合脫水撬進(jìn)塔溫度15～30 ℃的工藝要求。

(2)不同廠家機(jī)組在增壓級(jí)別相同的情況下增壓后進(jìn)塔溫度差別較大。如X6增壓站RTY630壓縮機(jī)組與X莊增壓站的DPC2830壓縮機(jī)組在都是一級(jí)增壓運(yùn)行狀態(tài)，在進(jìn)氣溫度21 ℃左右情況下，增壓后天然氣進(jìn)塔溫度X莊增壓站普遍高于X6站5～8 ℃。

(3)同一壓縮廠家，成壓廠的二級(jí)增壓RTY1250機(jī)組增壓后天然氣進(jìn)塔溫度普遍高于一級(jí)增壓模式ZTY630機(jī)組。

(4) X3增壓站DPC2804機(jī)組二級(jí)增壓后天然氣進(jìn)塔溫度遠(yuǎn)低于二級(jí)增壓RTY1250機(jī)組增壓后的天然氣進(jìn)塔溫度。

(5)增壓壓站壓縮機(jī)組距脫水撬的距離較長，天然氣進(jìn)塔溫度降低1～2 ℃。

3 X4、X9增壓站安裝固定板式換熱器天然氣進(jìn)塔溫度分析

3.1 X4站增壓站固定板式換熱器使用效果及進(jìn)塔溫度

固定板式換熱器工藝流程安裝在脫水橇與壓縮機(jī)組之間，X4增壓站2020年增設(shè)了一臺(tái)RTY1250機(jī)組，目前南4共有2臺(tái)機(jī)組，一臺(tái)RTY1250，一臺(tái)ZTY630壓縮機(jī)，脫水橇型號(hào)為處理氣量80萬m3/天 普帕克。

X4固定板式換熱器2021年4月份投入使用，投入使用后對(duì)換熱器的進(jìn)、出口天然氣溫度及進(jìn)塔溫度(t1、t2、t3、t4、t5)進(jìn)行檢測(cè)，4—8月檢測(cè)情況如表6所示，處理氣量為56萬m3/天。

表6 X4集氣站進(jìn)壓縮機(jī)、出壓縮機(jī)、進(jìn)塔天然氣溫度統(tǒng)計(jì)表

從X4增壓站固定板式換熱器使用后各溫度檢測(cè)情況統(tǒng)計(jì)表分析，可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：(1) 4月份開始，換熱器投運(yùn)后，夏季增壓生產(chǎn)后天然氣進(jìn)塔溫度都在30 ℃以下，天然氣外輸露點(diǎn)檢測(cè)合格；(2)換熱器使用效果好，換熱效果良好，增壓后天然氣溫度下降10～16 ℃，平均11.6 ℃；增壓前天然氣升溫8～14 ℃，平均11.8 ℃，升溫、降溫基本相當(dāng)。

3.2 X9站增壓站固定板式換熱器使用效果及進(jìn)塔溫度

X9增壓站2020將原來的DPC2803壓縮機(jī)更換為目前RTY1250機(jī)組，脫水橇型號(hào)為處理氣量40萬/天普帕克。

X9固定板式換熱器2021年4月份投入使用，投入使用后對(duì)換熱器的進(jìn)、出口天然氣溫度及進(jìn)塔溫度進(jìn)行檢測(cè)，4—8月檢測(cè)情況如表7所示。

表7 X9集氣站進(jìn)壓縮機(jī)、出壓縮機(jī)、進(jìn)塔天然氣溫度統(tǒng)計(jì)表

X9集氣站固定板式換熱器4月份使用后，從溫度測(cè)量統(tǒng)計(jì)及對(duì)比分析，可以看出：(1) 4月份開始，換熱器投運(yùn)后，增壓后天然氣氣進(jìn)塔溫度降低，4—5月份進(jìn)塔溫度都在30 ℃以下；6—8月份進(jìn)塔天然氣溫度超過外30 ℃，但外輸天然氣水露點(diǎn)監(jiān)測(cè)基本達(dá)標(biāo)。(2)換熱器使用效果好，換熱效果良好，增壓后天然氣溫度下降14～27℃，平均21.9 ℃；增壓前天然氣升溫9～20 ℃，平均17.2 ℃，壓縮機(jī)一級(jí)進(jìn)氣溫度較高，對(duì)壓縮機(jī)組的運(yùn)行會(huì)造成一定影響。

通過X4集氣站與X9換熱器運(yùn)行情況對(duì)比，X9站一臺(tái)RTY1250機(jī)組自帶二級(jí)增壓，X4站一臺(tái)RTY1250和一臺(tái)機(jī)ZTY630機(jī)組，根據(jù)前面未安裝固定板式換熱器壓縮機(jī)組溫度分析，二級(jí)增壓RTY1250機(jī)組增壓后天然氣進(jìn)塔溫度普遍高于一級(jí)增壓模式ZTY630機(jī)組，兩臺(tái)壓縮機(jī)組出氣混合后的溫度相比于X9站低，因此，X9站6—8月份進(jìn)塔溫度基本都超過30 ℃，影響脫水橇的脫水效果，且X9站壓縮機(jī)一級(jí)進(jìn)氣溫度較高，對(duì)壓縮機(jī)組的運(yùn)行會(huì)造成一定影響，X4集氣站換熱器和壓縮機(jī)組運(yùn)行優(yōu)于X9集氣站。

4 結(jié)論與建議

(1) X4、X9集氣站安裝固定板式換熱器后，能有效降低脫水橇進(jìn)塔溫度，但X9進(jìn)行6—8月進(jìn)塔溫度超過30 ℃。不滿足脫水橇進(jìn)塔溫度工藝要求。

(2) X4與X9相比較，X4集氣站換熱器和壓縮機(jī)組運(yùn)行優(yōu)于X9集氣站；

(3)未安裝固定板式換熱器的X3、X6、X19、X30、X莊增壓站進(jìn)入6月份后進(jìn)塔溫度超過30 ℃，X19、X30增壓站2021年計(jì)劃安裝，王家莊增壓站相比與X3、X6集氣站，進(jìn)塔溫度超過38 ℃，嚴(yán)重影響脫水撬脫水效果，X家莊增壓站外輸水露點(diǎn)長期監(jiān)測(cè)不合格與進(jìn)塔溫度過高有很大關(guān)系，建議安裝固定板式換熱器。