關(guān)于集氣站放空氣回收工藝的分析

李柘

摘 要：本文對集氣站放空氣回收的特點(diǎn)進(jìn)行概述，重點(diǎn)分析集氣站放空氣的回收工藝，在此基礎(chǔ)上討論集氣站放空氣回收的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

關(guān)鍵詞：集氣站;放空氣;回收工藝

天然氣放空是氣田開發(fā)過程中的一種必要措施。通常情況下，對于放空天然氣主要采取點(diǎn)燃排放的處理方法，對放空天然氣的利用程度不足。因此需要研究有效的集氣站放空氣的回收工藝，促進(jìn)集氣站放空氣的高效回收利用。

1 集氣站放空氣回收的特點(diǎn)

放空天然氣回收工作對于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有重要作用。在油氣田的生產(chǎn)過程中，放空系統(tǒng)的主要作用在于對無法收集利用并具有有毒有害以及可燃性的氣體進(jìn)行排放。廣泛應(yīng)用于站內(nèi)檢修、設(shè)備閥門維修更換、氣井放空以及事故或緊急狀態(tài)等場合，從而確保各類裝置的安全運(yùn)行。

目前的天然氣放空工作中主要應(yīng)用火炬放空系統(tǒng)，其作用包括以下兩方面：第一是能夠減少集氣站內(nèi)天然氣的直接排放，從而避免造成大氣污染。第二是在發(fā)生事故時(shí)，能夠有效釋放集輸站場內(nèi)各類設(shè)備及管線的壓力。

在應(yīng)用火炬放空系統(tǒng)時(shí)，如果放空氣當(dāng)中存在較多雜質(zhì)與積液，容易造成燃燒不完全的現(xiàn)象，并產(chǎn)生NO和CO等有害氣體。為了解決這一問題，可以將放空天然氣當(dāng)中具備回收價(jià)值的部分加以回收利用，進(jìn)一步減少環(huán)境污染問題，同時(shí)也有利于經(jīng)濟(jì)效益的提升。

題綜述

2 集氣站放空氣回收的工藝分析

在氣田的實(shí)際生產(chǎn)中，其采用的放空系統(tǒng)具備以下工作流程：全站的放空氣通過放空匯管進(jìn)入雙筒式閃蒸分液罐，對氣體與液體及少量固體進(jìn)行分離。將其中氣體部分利用放空火炬進(jìn)行燃燒，液體部分及少量固體通過排液管線排放并儲存于采出水罐當(dāng)中。

2.1 回收系統(tǒng)壓力設(shè)計(jì)

對于放空氣，都需要先通過雙筒式閃蒸分液罐后輸送至放空火炬。由于雙筒式閃蒸分液罐設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa，運(yùn)行壓力一般不超過0.48MPa，根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，出口部分的壓力也需要處于0.48MPa以內(nèi)。因此為了安全考慮需要將放空氣最高壓力以及回收系統(tǒng)工藝起點(diǎn)壓力設(shè)置在0.25MPa以內(nèi)。對于回收后的放空氣，需要重新輸入集氣站，所以應(yīng)選擇集氣站內(nèi)的壓力作為放空氣回收系統(tǒng)的工藝終點(diǎn)壓力。

2.2 回收工藝選擇

根據(jù)目前的發(fā)展現(xiàn)狀，放空氣回收過程中可以采取多種不同的回收工藝，比如利用CNG罐車向外運(yùn)輸、儲氣井、高壓分離回收等方法。實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中要根據(jù)集氣站的設(shè)備與工藝流程的具體特點(diǎn)，選擇合適的回收工藝，最大程度提高回收效率。由于集氣站距離城市遠(yuǎn)、有外輸系統(tǒng)，并且變壓器的負(fù)荷小、供電能力有限。因此在回收工藝方面，可選擇耗電少、流程簡單的壓縮機(jī)增壓工藝作為放空氣回收的方法。

2.3 取氣點(diǎn)位置選擇

取氣點(diǎn)位置的選擇上需要充分考慮對于放空氣的增壓問題，應(yīng)事先對其進(jìn)行預(yù)處理。根據(jù)工藝的要求，可將取氣點(diǎn)位置設(shè)置在雙筒式閃蒸分液罐的出口管線上。

其原因包括以下幾個(gè)方面：第一是能夠保證較好的安全性，由于在放空過程中，天然氣中存在游離水，在進(jìn)入放空火炬后容易造成一定的安全隱患。在采用雙筒式閃蒸分液罐的情況下，能夠有效減少這一問題的出現(xiàn)。第二是能夠與集氣站放空系統(tǒng)形成良好的配合，不影響放空系統(tǒng)的正常運(yùn)行。第三是能夠保證較高的回收效率，在放空氣進(jìn)入火炬之前，需要首先通過雙筒式閃蒸分液罐，在該位置設(shè)置取氣點(diǎn)，有利于達(dá)到最高的回收效率。

2.4 注氣點(diǎn)位置選擇

注氣點(diǎn)位置的選擇方面，需要從高壓系統(tǒng)、中壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)及水露點(diǎn)多個(gè)不同的角度進(jìn)行分析。對于高壓系統(tǒng)來說，其壓力通常情況下超過系統(tǒng)壓力，同時(shí)注氣點(diǎn)為高壓系統(tǒng)對于進(jìn)站生產(chǎn)氣井具有較為顯著的影響，因此不應(yīng)將回注點(diǎn)設(shè)置于高壓系統(tǒng)。對于低壓系統(tǒng)，其位置處于脫水撬下游，不滿足天然氣需脫水后集輸?shù)囊?，因此也不?yīng)將注氣點(diǎn)位置選擇在低壓系統(tǒng)。對于中壓系統(tǒng)，在集氣站的生產(chǎn)當(dāng)中具有十分重要的作用，其中主要包括不同的生產(chǎn)分離器、計(jì)量分離器、脫水撬等，其設(shè)備的運(yùn)行情況直接影響到集氣站的生產(chǎn)及外輸水露點(diǎn)。

根據(jù)上述分析結(jié)果，注氣點(diǎn)的位置最好設(shè)置在二級分離器的進(jìn)口管線處。

2.5 回收設(shè)備與回收工藝流程

集氣站放空氣的回收過程中需要選用合適的回收設(shè)備，并采用合理的回收工藝流程?；厥赵O(shè)備方面，在全面分析螺桿式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)等應(yīng)用范圍及自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，最終可選擇小型往復(fù)式壓縮機(jī)作為回收設(shè)備。

回收工藝流程方面，需在雙筒式閃蒸分液罐去放空火炬的管線上做一處三通，三通口新加管線與壓縮機(jī)進(jìn)口閥門連接，壓縮機(jī)出口閥門與二級分離器進(jìn)口閥門的上游管線連接，雙筒式閃蒸分液罐去放空火炬管線的三通下游處加裝一個(gè)球閥。壓縮機(jī)的放空管線可以連接至集氣站放空總管，排液管線可以連接至集氣站排液總管。

人員需要放空時(shí)，啟運(yùn)壓縮機(jī)，放空氣走回收流程，圖中的新加球閥處于關(guān)閉狀態(tài);放空結(jié)束后或壓縮機(jī)檢維修階段，可以停運(yùn)壓縮機(jī)，關(guān)閉壓縮機(jī)進(jìn)出口閥門，打開該球閥走原有流程。

2.6 風(fēng)險(xiǎn)防控措施

由于天然氣具有易燃易爆的特性，在集氣站放空氣回收的過程中，還需要加強(qiáng)對風(fēng)險(xiǎn)的防控措施。進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防控時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對于以下三方面因素的控制。第一是要對空氣混入管道的問題加以控制，回收系統(tǒng)工作過程中必須關(guān)閉三通下游的球閥。第二是在所有電器設(shè)備的選擇上都必須選用防爆產(chǎn)品，同時(shí)保證設(shè)備的安裝具有合適的防火防爆距離，設(shè)置相應(yīng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)。第三是要重點(diǎn)預(yù)防天然氣泄漏，需要定期對壓縮機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，并安裝氣體檢測儀，發(fā)生泄露時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警。

3 集氣站放空氣回收的可行性分析

3.1 項(xiàng)目投資概算

方案1：選擇RTY250燃?xì)怛?qū)往復(fù)式壓縮機(jī)組，功率225kW，設(shè)備投資250萬元，流程改造及初期日常維護(hù)費(fèi)用約50萬元，項(xiàng)目總費(fèi)用為300萬元。

方案2：選擇DTY220電驅(qū)往復(fù)式壓縮機(jī)組，功率220kW，設(shè)備投資180萬元，現(xiàn)場施工、安裝調(diào)試及初期日常維護(hù)費(fèi)用約20萬元，項(xiàng)目總費(fèi)用為200萬元。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

以方案2為例對經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算。通過對高11站氣井放空帶液、氣井放空解堵、管線打開維修，集氣站設(shè)備檢修維護(hù)等放空操作的統(tǒng)計(jì)，得出該站累計(jì)年放空天然氣約63×104m3。根據(jù)我廠商品氣價(jià)格1.121元/m3 計(jì)算，高11站每年放空天然氣回收效益為70.623萬元。

3.3 社會效益分析

集氣站放空氣回收也能夠產(chǎn)生明顯的社會效益，主要表現(xiàn)為減少溫室氣體排放、減少集氣站周邊環(huán)境污染等方面。根據(jù)計(jì)算，每燃燒1m3天然氣能夠產(chǎn)生1.76kg二氧化碳，通過集氣站放空氣的回收，能夠減少天然氣燃燒量，有利于達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

4 結(jié)論

集氣站放空氣回收工藝將絕大部分放空天然氣回收，進(jìn)行統(tǒng)一脫水后外供，避免了大量未處理天然氣燃燒對環(huán)境產(chǎn)生的污染。

放空天然氣回收或在投資回收方面周期較長，但在節(jié)能環(huán)保方面的意義重大，建議在每年放空氣量多的集氣站推廣應(yīng)用放空天然氣回收工藝。

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