提高儲配廠經(jīng)濟(jì)供氣的能力

寶雞中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司 王鵬 程喜兵

提高儲配廠經(jīng)濟(jì)供氣的能力

寶雞中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司 王鵬 程喜兵

文章重點(diǎn)分析穩(wěn)定調(diào)壓器出口壓力，提高加氣站的經(jīng)濟(jì)效益。

儲配廠 調(diào)壓器 加氣站 經(jīng)濟(jì)供氣

天然氣儲配廠的中心任務(wù)是安全平穩(wěn)供氣，在安全平穩(wěn)供氣的前提下提高其經(jīng)濟(jì)供氣的能力是企業(yè)永恒的追求。我們在實(shí)際運(yùn)行中積累了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)與大家共享。

寶雞中燃天然氣儲配廠工藝系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 寶雞中燃天然氣儲配廠工藝示意

天然氣儲配站主要技術(shù)參數(shù)：

(1)上游公司供氣壓力0.3 MPa≤p≤1.0 MPa；

(2)調(diào)壓器型號：REVAL182型，精度等級為：RG 2.5，進(jìn)口壓力為：pmax=1.93 MPa，出口壓力為：0.05 MPa≤p2≤0.60 MPa，最小壓差：0.01 MPa；

(3)出站壓力 0.25 MPa≤p0≤0.30 MPa。

1 目前運(yùn)行中存在的問題

1.1 儲配站調(diào)壓器出口壓力的設(shè)定

調(diào)壓器的穩(wěn)定精度0.5%～1.5%，公司要求出站壓力為0.25 MPa≤p0≤0.30 MPa，故在2005年投入使用時(shí)將出站壓力p0設(shè)定為0.285 MPa。經(jīng)過3年運(yùn)行一直良好。2008年10月5日，2008年10月15日，2008年10月25日三天的壓力曲線圖基本上代表了近三年來的曲線圖，從安全供氣的角度講運(yùn)行平穩(wěn)良好，達(dá)到了公司要求。

圖2 2008年其中3天的調(diào)壓器出口壓力曲線

1.2 CNG加氣站運(yùn)行情況

2008年寶雞中燃市區(qū)共有CNG加氣站8座，其運(yùn)行參數(shù)見表1。

表1 2008寶雞CNG加氣站及運(yùn)行概況

從上表明顯可見7個(gè)加氣站沒有達(dá)到額定排氣量。因進(jìn)氣壓力低，壓縮機(jī)排量小，CNG加氣站經(jīng)濟(jì)效益欠。

1.3 原因分析

從圖2可見儲配站出口壓力在0.263～0.283 MPa之間，一般在0.270 MPa左右。因中壓管線存在的壓力損失，到達(dá) CNG加氣站時(shí)的壓力一般在0.255～0.265 MPa之間。這樣進(jìn)氣壓力達(dá)不到加氣站壓縮機(jī)額定壓力，加氣站的排氣量就達(dá)不到額定排氣量?，F(xiàn)僅有一座加氣站經(jīng)調(diào)壓可確保進(jìn)氣壓力在額定進(jìn)氣壓力0.25 MPa下工作，故其排氣量可達(dá)720～740 m3/h，高于其額定值。

對于加氣站壓縮機(jī)的排氣量與進(jìn)口壓力的關(guān)系，作理論分析如下：

天然氣壓縮機(jī)的排氣量是指壓縮機(jī)末級排出的氣體，換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的容積流量。忽略天然氣氣體壓縮因子等因素的影響，按照理想氣體來考慮壓縮機(jī)的壓縮過程。

對于單作用式壓縮機(jī)，進(jìn)氣壓力為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的理論排氣量為：

式中：Ql—進(jìn)氣壓力為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的理論排氣量，m3/min；

n—主軸轉(zhuǎn)速，r/min；

V—活塞一個(gè)行程的吸氣量，m3；

F—活塞面積，m2；

S—活塞行程，m。

當(dāng)進(jìn)口壓力為p1時(shí)，由理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT得：

式中：p1—進(jìn)口絕對壓力，MPa；

pa—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)絕對壓力，取0.101 3 MPa；

Ta—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度，273.15 K；

T1—進(jìn)口氣體溫度，K。

壓縮機(jī)的實(shí)際排氣量可表示為：

式中：Q—壓縮機(jī)實(shí)際排氣量，m3/min；

λ0—排氣系數(shù)。

從公式(4)可以看出壓縮機(jī)的排氣量與進(jìn)口絕對壓力是線性關(guān)系，當(dāng)進(jìn)口壓力升高時(shí)，排氣量以線性關(guān)系也相應(yīng)增大。對于實(shí)際壓縮過程，考慮天然氣的壓縮性、設(shè)備運(yùn)行工況等因素的影響，排氣量與進(jìn)口壓力應(yīng)是基本接近線性關(guān)系。因此，從實(shí)際運(yùn)行情況和理論分析的結(jié)果來看，如果要提高CNG加氣站壓縮機(jī)的排氣量，就需提高和穩(wěn)定儲配站的出口壓力。

安全供氣是天然氣儲配廠的中心任務(wù)，在確保安全供氣這個(gè)前提下，采取科學(xué)合理的措施提高經(jīng)濟(jì)供氣的能力，增強(qiáng)企業(yè)市場競爭力是企業(yè)的不懈追求。

2 提高中壓供氣壓力后存在的問題及解決辦法

燃?xì)庹{(diào)壓器是城市輸配系統(tǒng)的重要設(shè)施，調(diào)壓器通過自動的節(jié)流措施來控制下游管網(wǎng)壓力，防止下游壓力過高或過低，保證供氣的安全。如果下游超壓供氣，輕則破壞下游設(shè)施，重則可能造成嚴(yán)重的惡性事故。所以提高供氣壓力后存在安全隱患增加的問題，對這個(gè)問題必須做深入分析。

從2005～2008年4年的供氣壓力曲線圖經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，其最高出口壓力為0.283 MPa，說明幾年來調(diào)壓器出口壓力穩(wěn)定，可以認(rèn)為幾乎沒有向上波動。這其中原因有：

(1)調(diào)壓器調(diào)壓性能好，出口壓力很穩(wěn)定；

(2)同時(shí)用三條供氣支路供氣，即使有一個(gè)支路調(diào)壓器出現(xiàn)壓力波動，對整個(gè)出口壓力影響不大；

(3)盡可能采用均衡供氣，以減小調(diào)壓器出口壓力波動。

2.1 第一次改進(jìn)方案

通過以上幾點(diǎn)的分析，我們認(rèn)為可提高調(diào)壓器的出口壓力至0.295 MPa，并在2009年進(jìn)行了試運(yùn)行。從試運(yùn)行一年的情況觀察，出口壓力一直穩(wěn)定，中壓供氣壓力沒有出現(xiàn)超過上限值的情況。其壓力曲線見圖3。7個(gè) CNG加氣站的排氣量一般都在630～650 m3/h之間，比以前有所提高，經(jīng)濟(jì)供氣能力大大改善。

圖3 2009年其中3天調(diào)壓器出口壓力曲線

2.2 第二次改進(jìn)方案

通過一年來壓力運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，調(diào)壓器的出口壓力隨下游用氣量增加而降低。每天7:00～22:00這段時(shí)間內(nèi)下游用氣量大，出口壓力一般在 0.282 MPa，而在22:00～7:00時(shí)間段內(nèi)，壓力一般在0.290 MPa，最高在0.294 MPa。

調(diào)壓器的特性曲見圖4。由調(diào)壓器特性曲線看，隨調(diào)壓器出口流量的增加，而出口壓力降低。經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)一般情況下，設(shè)定的出口壓力和實(shí)際的出口壓力差值為0.01～0.005 MPa。故我們可將出口壓力的設(shè)定值根據(jù)流量的大小提高0.01～0.005 MPa。

圖4 調(diào)壓器的特性曲線

為了確保供氣的平穩(wěn)性，上游長輸公司給我司實(shí)行均衡供氣。早上8:00根據(jù)需要給一流量，用節(jié)流閥限流，我站用備供支路進(jìn)行調(diào)峰，到晚上22:00左右根據(jù)用氣情況及球罐的壓力高低再調(diào)整一次流量。根據(jù)以上情況，我們將備供1支路調(diào)壓器出口壓力調(diào)整至0.35 MPa，備供2支路調(diào)壓器出口壓力調(diào)整至0.30 MPa將備3支路調(diào)壓器出口壓力調(diào)整到 0.295 MPa。在8:00～22:00時(shí)間段內(nèi)用備供1支路供氣，22:00后根據(jù)下游用氣量大小選用備供2支路或備供3支路供氣，關(guān)鍵是要確保出站壓力不能高于0.30 MPa。

安全性分析：雖然備供支路調(diào)壓器有時(shí)出口壓力設(shè)定0.35 MPa，但他們和主供支路的出口都匯集到集氣罐三上，主供支路調(diào)壓器出口壓力設(shè)定為0.295 MPa，主供備供支路都有安全切斷閥。如果備供支路出口壓力高于0.295 MPa，當(dāng)集氣罐三上的壓力達(dá)到0.295 MPa時(shí)，這時(shí)主供支路調(diào)壓器的安全切斷閥將主動切斷，故集氣罐三的壓力不會超過0.295 MPa。

經(jīng)過幾天的試運(yùn)行，儲配站出口壓力一般在0.290 MPa左右，最高0.294 MPa，最低0.284 MPa，加氣站的排氣量在680～720 m3/h。2009年12月1日出口壓力曲線見圖5。

圖5 2009年12月1日壓力曲線

該方案要注意觀察下游用氣量的大小，什么時(shí)間轉(zhuǎn)換備供支路要根據(jù)下游用氣量確定，而不是由時(shí)間確定，我們實(shí)際運(yùn)行的情況基本都是在晚上22:00點(diǎn)左右轉(zhuǎn)換。

該方案要求現(xiàn)場值班人員要有高度的責(zé)任心，要嚴(yán)密注意觀察下游用氣情況和出站壓力的高低及變化趨勢，對運(yùn)行情況要了然于胸才能做到心中有數(shù)，及時(shí)快速做出反應(yīng)，保證供氣的安全。我司輸氣班實(shí)行三班倒上班制，每班有兩人，24 h不間斷監(jiān)控，一旦運(yùn)行異常，立即切斷備供支路，保證出站壓力不高于0.30 MPa。

該方案要定期對調(diào)壓器出口壓力進(jìn)行檢測和調(diào)試。

該方案經(jīng)過3個(gè)月的試運(yùn)行，情況良好。說明在提高人員素質(zhì)和加強(qiáng)運(yùn)行管理的情況下是可行的，達(dá)到了我們預(yù)期的目的。

3 供氣經(jīng)濟(jì)性分析

經(jīng)過兩次調(diào)壓器出口壓力改進(jìn)后，加氣站的排氣量比較見表2。

表2 加氣站的排氣量比較

每個(gè)加氣站排氣量增加100 m3/h，按7個(gè)加氣站計(jì)算，7×100=700 m3/h，相當(dāng)于增加了一個(gè)加氣站的產(chǎn)能?，F(xiàn)在在市區(qū)投資建設(shè)一座 CNG加氣站需花費(fèi)1 000萬元左右，一座加氣站配備人員按10人計(jì)算，每年就人力成本36萬，加上運(yùn)行成本，每年相當(dāng)節(jié)省成本80到100萬元。在公司不投入一分錢的情況下，提高了加氣站的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了我們的目的。

Improve the Capacity of Storage and Distribution Plant Economical Gas Supply

Baoji China City Gas Development Co., Ltd. Wang Peng Cheng Xibing

The article emphatically analyzes stable regulator outlet pressure to improve the economic benefits of gas-refilling stations.

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