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选择压缩机和驱动机以页岩气开发地面工程

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:一般应给出一定的组成范围,选用离心式压缩机时,更应注意,否则将对压缩机产生严重影响。对于往复式压缩机,为了避免事故的发生,压缩机的各级气缸应有较大的余隙容积,并在气缸下部安装凝液出口阀门,及时排出凝液。离心式压缩机一般不考虑备用机组。1)电动机电动机可以作为往复式压缩机和离心式压缩机驱动机,在容易获得电能,且电价便宜的地方应用较广泛。

选择压缩机和驱动机以页岩气开发地面工程

1.气体性质对压缩机选用的要求

1)安全问题

压缩机压缩介质是烃类气体的混合物,属于易燃易爆的危险性物质,安全问题突出。页岩气所处压力、温度越高,爆炸范围越大。防止压缩机或管道内形成爆炸性混合物的措施是避免产生死角,压缩机开车前应先置换设备内部气体。

2)气质的影响

在天然气集输过程中,气体组成和性质会发生变化,所选机组对气体组成应有较强的适应能力。一般应给出一定的组成范围,选用离心式压缩机时,更应注意,否则将对压缩机产生严重影响。

3)压缩过程中的液化问题

页岩气在压缩过程中不可避免会有部分冷凝液化,因此应注意凝液排除。对于往复式压缩机,为了避免事故的发生,压缩机的各级气缸应有较大的余隙容积,并在气缸下部安装凝液出口阀门,及时排出凝液。同时曲轴箱应注意适当的密封,防止液化后的烃类渗透到曲轴箱内,影响润滑油性质。

选用离心式压缩机时,轴密封油中可能因漏入气体而被稀释,为此系统中应设置气体分离设施。

4)排气温度的限制

页岩气组成跟普通天然气一样,成分主要是烷烃,为了减少油蒸气炭化和着火危险,排气温度宜在140℃以下。

2.压缩机的选型原则

在选择压缩机时,首先应满足工艺要求,主要有以下几个方面。

(1)压缩介质对压缩机提出的要求,如能否允许有少量的介质泄漏,能否允许被润滑油污染以及排气温度的限制等;

(2)压缩机的排气量、入口压力和出口压力。

在满足上述工艺要求的前提下,几种类型的压缩机选型比较时,一般可参考以下几点。

(1)需要对气体进行高压和超高压压缩时,一般采用往复式压缩机。但是随着工业装置向大型化方向发展,压缩机的排气量越来越大,应考虑选用大型压缩机组。

(2)对于输气量较大且平稳、排气压力为中、低压的情况宜选用离心式压缩机。

(3)当流量较小时,应选用往复式压缩机或螺杆式压缩机。(www.xing528.com)

(4)喷油杆式压缩机由于兼顾往复式和离心式压缩机的诸多优点,且可调范围宽,在气田矿场集输中应用逐渐增多。无油螺杆压缩机除在气量调节、单级压缩比等方面不如喷油螺杆压缩机外,也具有上述特点,而且可以对湿气进行压缩。

(5)往复式压缩机采用机组式安装,一般为3~4台,包含备用压缩机。离心式压缩机一般不考虑备用机组。

结合美国已开发成熟的页岩气田地面工程建设经验,往复式、离心式和螺杆式压缩机组都有采用,但是工程实际中以往复式压缩机组应用最为广泛。

3.驱动及类型与选用

气田压缩机的动力来源有柴油机、燃气轮机、燃气发动机电动机等。柴油机质量轻,功率小,主要在小型移动式压缩机上使用。页岩气生产实际中,为节约成本,便于管理,大多使用天然气驱动的燃气轮机或者燃气发动机。

1)电动机

电动机可以作为往复式压缩机和离心式压缩机驱动机,在容易获得电能,且电价便宜的地方应用较广泛。电动机有很多优点,如:结构紧凑、投资低(总投资相当于装备燃气轮机压缩站的1/2~2/3)、功率范围宽、操作简单、运转平稳、安装维修费用低、寿命长、工作可靠性高。但是电动机也有不少缺点,如速度调节困难,须加装变速装置来实现增速或减速。另外,页岩气田往往远离电网,而且要求双回路供电,气田自身铺设供配电线路和变电站投资较高,因此电动机作为压缩机驱动机使用受限于电源和电价。

2)燃气发动机

燃气发动机采用天然气作为燃料,其优点是热效率高,燃料气消耗低,可以直接与往复式压缩机连接而不需变速。但是燃气发动机体积大,结构复杂,安装和维护费用高,辅助设备繁杂,运行噪声大,只用在要求高压缩比时才应用。

3)燃气轮机

燃气轮机作用原理是把气体的内能转化为机械能。燃气轮机结构简单,体积小,重量轻。另外,气温较低时,功率反而增加,这与用气需求的季节变化相适应,润滑油系统冷却用水需求量少,适合水资源贫乏的地区使用;燃气轮机的转速高,可和离心压缩机直接连接;而且,重要的是燃气轮机可充分利用气田产生的废气,达到废物利用的目的。但是燃气轮机有热效率低的缺点。

选用驱动机应根据以下原则:

(1)驱动机的转速与已选压缩机转速相匹配。

(2)从能源有效利用和投资方面看,驱动机应优先考虑利用天然气燃料,采用天然气发动机或燃气轮机。一方面,可以省去电站建设、电缆铺设和变配电站建设环节,节省投资;另一方面,充分利用气田产生废气,使能源得到有效利用,有利于环境保护。中、小型压缩机宜采用电动机驱动。

(3)驱动机的额定功率应比压缩机轴功率大10%~25%的余量,以备压缩机超载情况和空气试车用。

(4)若选择燃气轮机,首先应考虑整个压缩系统的整体设计参数、建设周期,燃气轮机的热效率、燃料气的消耗量以及操作成本等。

(5)燃气轮机的余热应合理利用,选用时应当把燃气轮机与工艺对动力和热力的总需求综合分析,实现能源的梯级利用。

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