天然气压缩机二级排气降温技术研究与应用
母红村
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母红村,. 天然气压缩机二级排气降温技术研究与应用[J]. 电气学报,2024.10. DOI:10.12721/ccn.2024.157096.
摘要:
2005年,辽河油田利用天然气回收技术,将压缩天然气升压至20MPa,为盘锦市出租车服务,因天然气的性价比远高于汽油车,所以CNG加气站的业务一夜之间蓬勃兴起。时至2024年,盘锦市的CNG加气站星罗棋布,供气形式也从气井收气进阶为秦沈管道管输气。大量气源的涌入改变了天然气市场的格局,从卖方市场变为了买方市场,CNG母站从比拼气源变为了比拼价格和服务。
关键词: CNG母站CNG子站天然气压缩机理想气体状态公式撬车占用率
DOI:10.12721/ccn.2024.157096
基金资助:

一.前言:

二十年前,辽河油田油气处的CNG加气站出租车排着长队等待加气,有时要等8个小时才能加上。从2011年起,油田公司为了改变辽宁地区气源紧张的现状,修建了秦沈管线,燃气集团也就是在这一年于曙光采油厂北2公里处建设了盘锦CNG母站。从此出租车排队的局面一去不复返,但因为竞争激烈,压力从子站缺气,转移到母站竞争管束车用户上来。2022年6月,销售部门反馈说管束车用户出现大量流失,原因是同一台管束车比在其他母站少充装400方天然气,这直接影响到了客户的运量和占撬率。

二.原因分析

如图所示,影响管束车充装的5大因素,其中包括:进气压力、压缩机做功效率、压缩机冷却效果、管束车自身温度、天然气气体流速是影响客户管束车充装效率的主要因素。    1.png(一)现状调查

燃气集团公司在用压缩机共11台3种型号,其中盘锦CNG母站5台、葫芦岛CNG母站3台、锦州CNG母站3台,各机性能参数详见下表:2.png上表所述,安瑞科压缩机二级排气温度低于自身上一级排气温度,也远低于江汉三机厂压缩机。

(二)冷却系统停机前后的数据对比

安瑞科压缩机冷却系统停机5分钟后,二级排气温度从91℃上升至120℃,升温29℃,空冷器的工作效果十分明显。

(三)冷却系统结构对比

对比安瑞科压缩机冷却风扇为1台8KW轴流风机,其它两种机型为4台2.2KW轴流风机,工作面积和工作效率基本相同。

(四)目标设定

1.因秦-沈管线最初压力为4.3MPa,订制的压缩机最高吸气压力4.67MPa,所以通过调压阀可提升的空间有限 。

2.盘锦母站的3台江汉三机厂压缩机与2台普康的压缩机在各级排气温度上基本一致。与其安瑞科厂家机型比对,一级排气温度相同,为110℃,二级排气温度为130℃,高出40℃,在温度控制上存在改进的可能性。

3.  图片为雨中的管束车正在充装,充装前与充装后对比,工艺气温度为90 ℃ 。所以在炎热的夏季可以尝试用喷淋的方式进行物理降温。

4. 现场华气厚普加气柱为一柱双枪型,根据理想气体公式发现,体积增加一倍时,温度上升会有所减慢。两台撬车同时充装比单车充装多充装200方左右。

(五)数据分析:

理想气体状态方程式3.pngP-压力、V-体积、T-温度

以2018年盘锦母站全年4200万方压缩气量为例,假设平均温度为30℃ ,通过科技创新将温度降低到20℃,代入公式计算:

V2=4200 ×(273.15+30) ÷(273.15+20)=4343万方

通过降温可实现多充装气量=4343-4200=143万方。

(六)制定对策

1. 提高调压阀进气压力,由4.3MPa升至4.5MPa。

2. 与厂家沟通,从冷却系统入手,力求将压缩机出口工艺气温度降至不高于环境温度15℃。

3. 喷淋系统的建设,存在环境污染。经讨论后决定放弃。

4. 一柱双枪的加气方法很容易实现。

(七)对策实施

在与厂家沟通过程中,考虑到东北地区杨絮、柳絮较为普遍,江汉三机厂服务团队建议对压缩机空冷器进行专业清洗工作。我公司之前用高压洗车机对空冷器进行清洗,但效果不明显。咨询后得知,油田公司有专业的空冷器清洗队伍,对我公司的压缩机进行了清洗。压缩机工艺气温度降到了110℃以下,充装气量明显提升。

经过以上全方位的努力,压缩机出口温度明显改观,降至110℃以下。如下图:4.png三.结论

今年1月至5月,应用充装车辆4800车次,累计提升充装量96万方,天然气购销差0.3元/方,累计增加收益28.8万元。预估6-12月份创效44.1万元。通过科学运用场景分析、工况分析、经验分析等方法,人工模拟压缩机二级排气温度正常的外部环境,分别开展清洗冷却系统、调整EHZ调压阀、模拟雨季效果对管束车本体进行物理降温、优化排车流程,形成“清洗冷却系统+优化排车流程”降温效果较好的综合性技术成果。为公司节约了用电成本,保住了营销基本盘,赢得客户满意。

参考文献

[1]曲彩云.机械工程师手册 第3版.机械工业出版社.2007.

[2]段礼详.压缩机故障现代诊断理论、方法及应用.科学出版社.2019.

[3]张卫.天然气压缩机组基础知识与运行维护.石油工业出版社.2011.

[4]潘丕武.天然气计量技术基础(上下).石油工业出版社.2013.

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