油田火炬放空天然气回收利用实施.pdf

_姗 ⋯ 岫 ⋯ 。n 油 田火炬放空天然气回收利用实施 周 自武刘 帮文 中国石油吐哈油 田 分公司鄯善采油厂 摘要 放 空火 炬 系统是 石 油化 工企 业 生产 中不 可缺 少的 安全设 施 ，其作 用在 正 常 生产 时和 事故状态下排放可燃气体 。通过对温米、丘陵、丘 东等油 田的火炬放空气体进行 回收，回收天 然 气每 标 准 约 5 2 0 0 0 n l ／ d ， 回 收 混 轻 约 1 1 t ／ d ，年 产 值 2 4 4 5 ． 9 6 万 元 ，年 纯 利 润 1 5 6 7 ． 9 2 万 元 ，投 入 产 出比 1 2 ． 5 3 。 实现 天 然 气 节 能环 保 的 目的 ，为 其 它 油 田推 广应 用 火 炬放 空 气回 收 利 用提供 了借 鉴 的依据 。 关键词 天然 气 放 空 回收技 术压 缩机 D 0I 1 0． 3 9 6 9 ／ i ． i s s n。 2 0 9 5 1 4 9 3 ． 2 0 1 5． 1 1． 0 0 9 温 米 、鄯 善 、丘 陵 、红 连 、丘东 油 田在 原 油和 天 然气 处 理 的 同时 ，也产 生 了部 分需 排放 到 大气 中 的天然 气 ，由于受 建设 初 期技 术 条件 的限制 ，各 联 合 站 的放 空火 炬 处于 常年 燃烧 状 态 。放 空燃 烧 天然 气 约每 标 准 31 0 ～71 0 m ／ d 。 1 火 炬 天 然 气 回收 工 艺 火 炬放 空 天然 气 来源 比较复 杂 ，主要有 来 自联 合 站 两相 、三相 分离 器 以及 原稳 气 。放 空量 受 诸 多 因素 的影 响 ，研 究 主要是 正 常工 况下 回收火 炬 放空 天 然气 ，事故 工 况下 火炬 能 安全 燃烧 ，保证 油 田生 产安全 。 1 ． 1 工 艺技 术 1 工艺流程 。从火炬总管上引出天然气 到回 收压 缩 机 人 口 ，增 压 后 再 进 到轻 烃装 置 回收 处 理 ， 火炬总管线上增加气动蝶阀控制火炬总管压力 、并 联 爆 破 片旁 通流 程 及手 动 闸 阀 回路 ，用 阻 火器 防 止 回火 ，达 到安 全 回收利 用 的 目的。 2 回收 压缩 机 选 型 。压 缩 机 是 火 炬气 回 收 的 关键设备 ，因此压缩机 的选 型很重要 ，以下对 3 种 压缩 机从 投资 、运 行 费用 等方 面进行 比选 ，见表 1 。 根 据 表 1 以 3 0 0 0 0 m ／ d回收 能 力 例 可 知 。 选择 螺 杆压 缩机 ，其投 资适 中 ，运 行 费用 较低 ，对 火炬 气气 量 波动 较 大 的特 点 ，容 易使 用变 频控 制 方 式跟 踪 连续调 节 ，适应 性 强 。 3 高 空 火 炬 点 火 方式 。 目前 ，各 联 合 站 火 炬 第一作者简介 周 自武 ，高级工程 师，1 9 9 2年 8 月毕业于西南 石油 学院 ，从事 油 田开发 生产管理工 作 ， E ma i l t i o u l i u 1 2 6 ． e o m，地 址 新 疆鄯善火车站镇 ，8 3 8 2 0 2 。 2 0 1 w w w ．s y s h j n ．c 。 m 均 采 用人 工 手 动点 火 ，不 安全 ，该项 目使 用 现 有技 术 成 熟 的高 空 自动 点火 装 置 ，可保 证 点火 成 功 率达 1 0 0 ％ 。 高空 点 火装 置 由 自动 点火 控 制 P L C 柜 、火 焰探 测 、火炬 流 量检 测 、火 炬 压力 检 测 、高 能点 火 发生 器 、高压 电缆 、抗蚀电极发弧装置 、电磁阀组以及 高 空 点 火 枪 组 成 。 P L C控 制 系 统 接 收 火 炬 总 管 压 力 、火焰 探 测 等信 号实 现 自动点 火算 法 ，触 发 高 空 点火 装置 ， 用 高空 点火 枪 引燃火 炬 。 4 防 回火 措 施 。火 炬 发 生 回火 是 会 产 生严 重 的 事 故 ，应 严 加 防 范 。火 炬 系 统 可 设 置 分 子 密 封 器 、水封 罐 、阻 火器 3 种 防止 回火措 施 。 分子密封器是保证火炬筒体发生回火普遍采用 的设 备 ，向分 子密 封器 内通 人惰 性 气体 氮气 。 由于 目前各个联 合站没有 制氮装置 ，现场 没有氮气 可 用 ，因此 ，分 子 密封 器 不适 合作 为 防 回火 措施 。水 封 罐能 够 可靠 的保 护 火炬 排 放 系统 ，即使 发 生 了 回 火事故 ，火焰传播至水封面即被阻止。水封罐要有 自动补水 系统 ，但是 由于冬季气温低 ，易发 生冻 堵 ，要 做好 防冻 措施 。在进 火炬 简 体 前 的火 炬 总管 上 安装 阻火 器 ，能有 效 阻止 火焰 向工 艺 系统 传播 。 2 项 目实施 吐 哈 油 田火 炬 放 空气 回收 工 程 被 列 为 2 0 0 6 年 股 份公 司的重 点环 保 节 能项 目， 2 0 0 6 年 3 月 开 始设 计 ，9 月开 工建 设 ，1 2 月正 式 投运 。 2 ． 1 主要 内容 1 温 米 油 田 ，选 用 2 2 0 0 0 m ／ d 标 况 的螺 杆 压 缩机 ，额 定排 气 压 力 O ． 3 5 MP a ，压 缩 机 采用 空 _姗 ⋯ 。．。 n 的密 封 等级 能 够达 到 5 级 密 封 ，技 术上 是 达 到火 炬 气 封 的要求 ，并 在 中控 室 中能显示 阀位状 态 。 2 ． 2 ． 5 爆 破 片 温米 和丘 东联 合 站水 封罐 各 设 置并 联爆 破 片旁 通 回路 l 套 ，丘 陵 联合 站 在 火炬 总管气 动蝶 阀上并 联爆 破 片旁 通 回路 1 套 ，以防 止水 封 冻 堵或 气 动蝶 阀故障时火炬总管的通畅 ，从而达到保护站内装置 和火 炬系 统 的 目的。 2 ． 2 ． 6 火 炬 头 火炬 头 采用 分散 火 炬气 、小孑 L 对撞 的燃烧 方 式 以达 到 良好 的燃 烧效 果 。火 炬 头上 设有 聚 火块 稳 焰 器 ，用以保证放空气火焰稳定 ，防止火炬头出现脱 火 现象 。 2 ． 2 ． 7 火 炬 阻 火 器 各 联 合站 设 置 波纹 板 式 火炬 阻 火 器 1 套 。材 质 3 0 4 S S 。阻 火 器 可 有 效 防 止 火炬 回火 ，产 生 的压 力 降 满足 火炬 回收 和正 常排 放 的需要 。 2 ． 2 ． 8 控 制 系统 丘 陵 、温 米 、丘 东 联 合 站 各 设 置 S I E ME N S 分 布 式现 场 总线控 制 系统 F C S 1 套 。 丘 东 、温 米 联 合 站 F C S 控 制 系 统 分 别 由 2 套 P L C控 制 柜 、 1 套 变 频 控 制 柜 和 1 套 马 达 配 电控 制 中 心组 成 。 四者 通 过 高 速 高 可靠 的 P r o fi b u s 总线 相 联 结 ，整合 成 1 套 既 相对 独 立 又完 整无 缝 的现 场 总 线控制系统 F C S ，实现实时数据共享和协同调度 控制 。 2 ． 3主要控 制策 略 2 ． 3 ． 1 温米 、丘 东联 合站 用 水封 高 度控 制火 炬 总管 压力 。当 总管 压力 控 制在 1 ～8 k P a 时 ，放空气 回收 ；当总管压力大于 8 k P a 时 ，回收部 分 放空 气并 启 动 自动 点火 程序 ；当 总管 压 力 大于 1 2 k P a 时 ，水 封 罐 自动 补水 系统 停 止 ；当 总 管 压 力 下 降 到 8 k P a 以 内后 ，恢 复 补水 到 自动 模 式 。当水封罐后气体流量大于 3 0 m ／ h 标况 ，且 火 焰 探测 显示 火 炬熄 灭 时 ，系统 自动启 动点 火 发生 器 ，直到点 火 成功 。 2 ． 3 ． 2 丘 陵联 合 站 用气动蝶 阀 自动控制火炬总管压力 。当火炬总 管 压 力 在 5 ～3 5 k P a 时 ，原 稳 压 缩 机 入 口调 节 阀 自 动开 启 ，正 常 回收 ；当总 管压 力超 过 5 0 k P a 时气 动 蝶 阀开启 ，启动 点火 程序 ，当总管压 力超 过 1 0 0 k P a 时爆 破 片破 裂 ；当总管 压 力逐 渐减 小 到 1 0 k P a 以下 时 ，火炬调节 阀关闭。 2 2 1 www． s y s h j n ． c 0 m 3 效益分析 油 田火 炬放 空 气 回收 项 目实 施后 ， 回收火 炬 放 空气 约 每 标 准 5 2 0 0 0 1 1 1 。 ／ d 其 中温 米 联合 站 每 标 准 2 0 0 0 0 11 1 ／ d ，丘 东联 合 站 每标 准 2 5 0 0 0 m ／ d ，丘 陵 联 合站 每 标 准 7 0 0 0 m ／ d ，每年 回收 天然 气 0 ． 1 5 6 1 0 。 m ，回收 的天然气进入 轻烃装置再 处理加 工 ， 经计算折合生产混轻约 1 1 t ／ d ，运行时 间按 3 0 0 天／ a 计 算 ，天 然气 价 格 按 吐 哈 每标 准 0 ． 6 1 6 元 ／ m ，混 轻 产值按 4 5 0 0 元， d 计算 ，每年天然气的产值 9 6 0 ． 9 6 万 元 ，每 年 混 轻 的产 值 是 1 4 8 5 万 元 ，年 总 产 值 为 2 4 4 5 ． 9 6 万 元 。 按 运 行成 本 来计 算依 托 各 采油 厂 现有 人 员统 一 管 理 ，不 需要 增 加定 员 ，成 本 主要 是 压缩 机 的耗 电 和 维 护 费 用 ，温 米 、丘 东 2台 耗 电 1 9 8 k Wh ／ a ，年 电费 1 6 2 ． 2 3 万 元 ，温米 、丘 东 、丘 陵 各联 合 站运 行 维 护 费 用 估 算 为 3 0 0万 元 ， 年 运 行 成 本 4 6 2 ． 2 3 万 元 ，增 利 税 4 1 5 ． 8 1 万 元 ，年 纯 利 润 1 5 6 7 ． 9 2 万 元 。 该项 目投 资 9 6 7 ． 2 2 万 元 ，投入 产 出 比为 1 2 ． 5 3 ，取 得 了 良好 的经 济 效益 和社 会效 益 。 4 结 论 研 究成 果适 用 于联 合 站 或天 然气 处 理装 置 火 炬 放 空天 然气 的 回收 应 用 ，既 可利 用 已建 设施 ，减 少 占地面 积 、降 低运 行 成本 、减 少投 资 ，也 可进 行 局 部改造提高处理能力 。也适用于边远单井天然气的 回收利 用 。 通 过 对油 田火炬 放 空气 现 状 的调查 ，进行 火 炬 放 空气 回收技 术 分 析研 究 ，针 对各 联 合 站火 炬 的不 同特 点 ，采 用相 应 工艺 成熟 、安全 可 靠 ，一 次性 投 资 相 对 较 低 的 回收 利 用 新 方 法 ，成 果 目前 2 0 0 6 年 已在 温 米 、丘 东 、丘 陵 联合 站 的火 炬 中进 行 应 用 。 对 国内其它油 田的火炬气的回收具有借鉴意义。 收稿 日期 2 0 1 5 0 5 2 0 本刊诚征广告 ，欢迎合作 咨询 电 话 0 4 5 9 5 1 8 3 0 7 7 ，5 3 9 2 4 3 5