无人值守天然气调压站方案设计.pdf

第 4 8卷第 5期 2 0 1 2年 1 0月 石油化工自动化 AUTOM AT1 0N 1 N PETRO- CHEMI CAL I NDUS TRY Vo 1 ． 4 8，No ． 5 Oc t o b e r ，2 0 1 2 无人值守天然气调压站方案设计 夏月星 ， 李朝 ， 陈玉银 新疆天能化工有限公司， 新疆 石河子 8 3 2 0 0 摘要 根据粒碱系统和制氢系统装置对原料天然气的不同工艺条件要求， 设计了2 套天然气调压装置， 介绍了调压柜工作原 理 ， 从压力调节范围、 计量流量装置 、 调压器、 安全紧急切断等方面介绍了调压装置设计方案 。该装 置 自投 运以来 ， 安 全稳定 ， 保 证了下游工段对天然气压力流量的要求， 达到了自动操作运行的目的。 关键词 粒碱系统制氢系统天然气无人值守调压器方案设计 中图分类 号 T P 2 7 3 文献标志码 B 文章编 号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 1 2 0 5 0 0 7 1 0 2 新疆天能化工有限公司 4 0 0 k t ／ a片粒碱生产 采用三效逆流蒸发工艺 ， 最终通过终浓缩制成片粒 碱 ， 终浓缩采用的载热体熔盐主要通过熔盐炉原料 燃烧天然气产生 。目前该粒碱系统有 4套熔盐炉 和 1套制氢系统使用天然气 ， 天然气压力 的稳定与 否与生产安全息息相关 ， 压力频繁波动给正常安全 生产带来安全隐患。因此 ， 在天然气入厂 区独立设 置 1套调压装置 ， 采用无人值守调压 站， 用于满足 粒碱系统和制氢系统的工艺要求。 1 调压站设计参数的选定 1 ． 1 调压站进出口压力 粒碱系统天然气供气压力为0 ． 3 5 ～O ． 4 0 MP a ， 波动 范 围 为 0 ．3 0～ 0 ．4 2 MP a ， 放 空 压 力 为 0 ． 4 5 MP a 。制氢系统压力为 0 ． 5 5 ～0 ． 6 0 MP a ， 波 动 范 围 为 0 ． 5 0 ～ 0 ．7 5 MP a ，放 空 压 力 为 0 ． 9 2 MP a 。 而天然气进站管网设计压力为 0 ． 7 5 ～ 0 ． 9 0 MP a 。因此 ， 需要通 过调压 站 ， 将 天然气 降 压， 满足生产工艺要求。由于粒碱系统和制氢系统 对天然气压力要求不同， 故对调压站要求有 2套装 置 以满足不同的出口压力。 1 ． 2 调压站供气规模 粒碱系统每 台熔盐 炉流量为 4 0 0 m3 ／ h ， 天然 气 总量为 2 4 0 0 m。 ／ h ， 由于粒碱系统生产 中既可使 用炉气加热也可采用天然气加热 ， 或采用炉气加天 然气混合加热。因此， 粒碱系统天然气流量 0 ～ 2 4 0 0 m。 ／ h ， 制氢系统天然气流量 3 0 0 m。 ／ h ， 天 然气 管 道 瞬 时 流 量 应 为 最 小 2 0 0 1T I 。 ／ h ， 最 大 8 0 0 1 “13 ．3 ／ h 。 考虑到粒碱系统和制氢系统生产能力的提高 ， 故将粒碱系统最大瞬时流量确定为 2 8 O 0 1 T I 。 ／ h ， 制 氢系统最大瞬时流量确定为 9 0 0 m。 ／ h 。按粒碱系 统和制氢系统满 负荷 同时生产计算 最 大瞬时流 量 为 3 7 0 0 m。 ／ h 。 2 调压站工艺方案的选定 该调压站使用无人值守集成式的调压柜， 2 套 装置共设 2 个调压柜 ， 压力 、 流量信号分别进粒碱 和制氢 中控室监控 。总管通过埋地方式至调压柜 ， 在调压柜前分两路 ， 一路给粒碱 ， 另一路给制氢 ； 由 调压柜底部进柜 ， 分别有一个手动 阀， 每个柜 内分 两路 ， 一备一用 。同时调压柜预留一个接 口， 过滤、 调压、 紧急切断 、 安全放空、 流量计量全部集成在调 压柜内， 另在柜 内设可燃气 体检测仪 ， 调压柜 出口 分别有一个手动阀。 制氢系统压力要求不能低于 0 ． 4 MP a ， 进炉前 有调节阀调节进炉流量 。粒碱系统进炉前有减压 阀， 压力减到 1 5 k P a ， 低于 8 ． 5 k P a自动关火 。 2 ． 1 进口计量管路的设计方案 天然气输送能力为 4 0 0 0 m3 ／ h ， 天然气计量能 力为最小 1 0 0 m。 ／ h ， 最大 4 0 0 0 m。 ／ h ， 设计压力为 2 ． 0 MP a ， 设计温度为一1 0 ～6 O℃， 进 口管径选取 DN1 5 0 ， 进 口管压 力等级 为 P N 2 5 。根据 系统流 量和压力， 选择符合贸易结算标准要求的 0 4 0 0 0 型涡轮流量计 ， 该流量计不仅能显示瞬时流量 ， 累 积流量 ， 同时也能显示管道绝对压力和温度 。粒碱 系统流量计量程范围为 5 0 ～3 0 0 0 m3 ／ h ， 制氢系统 流量计量程范围为 5 0 ～1 0 0 0 r n 。 ／ h ， 为了防止天然 气管路 中的杂质损伤涡轮流量计 ， 用旋风分离器和 过滤器二级过滤分离设备， 来滤除天然气中夹带的 杂质， 以确保涡轮流量计的正常使用。在旋风分离 器前和过滤器后设旁通管， 以备过滤分离设备检修 时， 仍可连续供气。 稿件收到 日期 2 0 1 2 0 5 3 1 。 作者简介 夏月 星 1 9 6 O ， 男 ， 新疆石河子人 ， 现工作于新疆天能 化工有限公司， 任高级工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 2 石油化工 自动化 第 4 8 卷 2 ． 2 调压管路的设计方案 天然气经过进 口切断球 阀后进入一级指挥器 作用式调压阀。天然气的减压过程为一级减压方 式 。一级调压路 的作 用是将 进 口压力 为 0 ． 7 8 ～ 0 ． 8 5 MP a ， 天 然 气 通 过 调 压 阀 减 压 至 0 。 3 5 ～ 0 ． 4 0 MP a ， 以满足粒碱系统天然气 的工艺需求， 同 时为二级调压路提供恒定低压的天然气。一级调压 路由两条配置相 同的调压路构成 ， 粒碱系统每路的 设计流量为 3 0 0 0 m3 ／ h ， 制氢系统每路的设计流量 为 1 0 0 0 m3 ／ h ， 其工作方式为一开一备 热备用模 式 ， 第三路的两端分别安装球 阀与蝶 阀， 并用法兰 盲板封闭。主路与热备用旁路通过差压来切换， 主 路压力设定为 0 ． 4 0 MP a ， 当主路管道由于过滤器阻 力增大压力低于 0 ． 3 8 MP a时， 主路主动切换到备用 一 路 ， 并同时发出报警 ， 经维护人员现场检查处理问 题后 ， 再重新切换到主路 ， 始终保持正常运行 。如果 天然气管道压力突然升高或降低 ， 则放空阀防空的 同时， 紧急安全切断 阀动作关 闭通路 ， 保证 安全停 车， 控制过程如图 1所示 。主路天然气用量增加到 3 0 0 0 m3 ／ h时 ， 只需卸下法兰盲板 ， 即可进行第三路 调压路的安装。此时可通过安装在管道中限流孔板 的作用， 以两开一备的方式进行工作 。 制 氢系统天 然气调 压系统流程 图 1 天然 气调压 系统 流程 根据进 出口压力和流量要求 ， 一级调压路一般 选择导阀控制式调压器 出口压力的变化通过放大 控制主阀动作 。一般天然气 中含有各种杂质 ， 因 而在调压器人口处安装了过滤器， 燃气携带的固体 颗粒撞到挡板上 ， 并积 聚在过滤器 的下部 ， 定期 由 清扫孔排出， 在燃气中残余的小颗粒固体和尘屑阻 留在滤芯上。根据过滤器前压差计测得的压力降 可以判断过滤器的堵塞情况 。在正常工作情况下 ， 燃气通过过滤器 的压力损失不得超过 1 0 k P a ， 压 力损失过大时应拆下清洗。在调压器后设置紧急 切断阀， 为防止 由于调压器薄膜破裂 、 关 闭不严或 调节失灵 ， 或由于意外原因所导致的调压器下游压 力的非正常升高， 使调压器失去 自动调节及降压作 用 。因此 ， 调压站必须设置安全阀， 调压室的出口 压力 由安全切断阀和安全放空 阀进行控制 。安全 切断阀控制压力的上限和下限， 安全放空阀只控制 压力的上限。放空阀的放空压力应 比切断阀的关 闭压力低。当调压器正常工作时 ， 仅在应 当关断而 关闭不严时 由于 阀门上积存杂质、 磨损等原 因 ， 天然气才放空到大气。此时 ， 经由关闭不严的阀门 流过的天然气量大于用气量 ， 出 口压力就会增大 ， 为了避免出口压力过高， 就必须将多余的天然气排 人大气 ， 调压器能够在进 口压力和流量波动的情况 下 ， 保证 出 口压力恒定。为 了保证调 压柜安全运 行 ， 在每个调压柜里安装 了可燃气体探头 ， 检测天 然气泄漏情况。并且将调压柜的压力、 流量、 可燃 气分析仪信号全部引入中央控制室进行监控。 3 效果分析 该系统 自投入运行以来 ， 在粒碱系统和制氢系 统中， 调压、 供气 、 安全保护等功能稳定可靠 ， 满足 了生产工艺需要。使用无人值守集成式 的调压柜 ， 不仅工艺可行 ， 安全可靠 ， 出现异常情况反应迅速 ， 而且 ， 达到降本增效的 目的。 参考文 献 [ 1 ] 霍俊民， 罗维昆．天然气调压与安全的探讨[ J ] ．煤气与热 力 ，2 0 0 4 ，2 4 0 6 3 1 5 3 1 7 ． [ 2 ] 李永威． 燃气调压站设计有关问题的探讨E J 1 ． 燃气与动力， 2 0 0 4， 0 9 0 4 5 01 5 0 4 ． [ 3 ] 魏瑶， 渠颖． 天然气调压站安全评价与管NE J ] ． 煤气与热 力 ， 2 0 1 0 ， 1 0 O 3 4 l 一 4 3 ． [ 4 ] 段常贵．燃气输配E M] ． 3 版．北京中国建筑工业出版 社 ，2 0 0 1 ． [ 5 ] 彭世尼． 燃气安全技术[ M] ． 重庆 重庆大学出版社， 2 0 0 5 ． [6] 周 粉兰 ， 沈卫 东， 宋 亚东． 双薄 膜直 接作 用式 燃气 调压 器 箱 的设计[ J ] ． 煤气与热力， 2 0 0 7 ， 0 2 0 4 1 3 1 6 ． [7] 于碧涌 ， 段 常贵．燃气调 压器薄 膜结构对 调压特 性 的影 响 E J ] ．煤气与热力， 2 0 0 4 ， 2 4 0 4 1 8 6 1 8 8 ． [8] 卢祥林． 天然 气调压 站工 艺方案 设计 实践 [ J ] ． 上海煤 气 ， 2 0 0 2， 0 5 O 3 27 3 0 ． [ 9 ] 李永威， 杨永慧， 杨炯， 等． 燃气调压站设计有关问题的探讨 E J ] ． 煤气与热力， 2 0 0 4 ， 2 4 0 9 5 0 1 5 0 4 ． [ 1 O ] 王伟 ， 韩露 ， 于庆东．燃气调压柜在东北地 区的应 用[ J 3 ．煤 气与热 力，2 0 0 4 ， 2 4 0 2 9 4 9 6 ． 欢迎广大科技 工作者踊跃投稿 E - ma i l c a c d ． s n e c s i n o p e c ． c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m