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)
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]。
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]。
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)。
2.2.1 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 ℃。
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)。
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。
(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。