天然气站场放空排污过程优化

房栋梁（中国石油西部管道公司 新疆乌鲁木齐 830011）

一、目前现状

我国经济发展的现阶段，经济转型势在必行。减少单位G D P对资源的消耗是经济转型的关键。天然气作为一种较为洁净的能源和工业生产原料，其在我国经济建设中的重要性正逐步提高，其受众面也在不断的扩大。与此同时，国内天然气供给仍存在缺口，我国近些年来加快了国外天然气的引进。令人瞩目的当属西气东输二线和东部地区的各LNG项目。就西气东输一线和二线而言，减少增压站场和分输站场的能耗也是天然气长输管道运行过程中节能减排的关键。

对西气东输二线而言，一次常规的分离器排污，放空的天然气可达上万标方，直接经济损失2万余元。目前西气东输三线正在逐步投产，投产初期因生产需要排污更为频繁[1]，放空量也更为庞大。为了减少排污过程中天然气放空量，可适当的改进相关设备、设施，同时优化排污操作流程。

二、排污流程优化的可行性

为了减少排放，一种方法是采用增加天然气压缩机，将放空天然气进行压缩存储，以实现再利用[2]。但此方法因增加了天然气压缩机，站场改造投资较大，维护成本也较高，操作也较繁琐，但是可以尽可能的减少天然气的放空排放。另外一种方法是增加一个高压容器，减小放空压力，以减少天然气的排放[3]。此方法站场改造投资较小，维护成本低，操作也较为简便，减少了77%天然气的排放，因此比较具有可实施性。下文分析进一步优化方法二而减少天然气排放的可行性。

上文第二种方法不能进一步减少天然气排放的原因有二：一是将分离器和过滤器内天然气降低到1M Pa再进行排污，二是排污过程中将分离器和过滤器中的压力降到了0 M Pa。将分离器和过滤器中天然气放空，待压力降低到1M Pa再排污是现行操作规程中的规定，但是其必要性值得商榷。

容器内压力降至1M Pa再排污是为了减小排出的天然气和其中夹杂的杂质对排污阀的冲击，同时避免排污过程中因天然气膨胀使、温度骤然下降而损坏排污阀。根据《天然气管输站放空排污阀的失效分析》[4]报告的内容可以看出，通常排污阀的排放压力在3 M Pa左右，如果采用多级排污阀，通过多级排污阀逐级降压完全可以提高排污压力。而排污过程将分离器和过滤器中的污物排出即可，无须排出容器内的全部天然气，这样因排污量的减小可以减小排污节流造成的温度下降，降低温度骤变对排污阀的影响。根据西气东输二线近4年的运行经验，天然气中的杂质并不多，这也是减少排污过程中天然气排放的基础。

三、排污过程优化及经济分析

假设西气东输二线按设计压力12 M Pa运行，而且排污阀可以实现4M Pa下排污，同时按照上文方法二在排污管线添加两倍于分离器和过滤器单体放空容积的高压容器[3]，如下图：

首先将A路排污容器隔离，打开阀门1和阀门H，A路排污容器与新添加的高压容器实现压力平衡，这时A路内压力4M Pa，关闭阀门1和阀门H，打开排污阀排污，容器内污物排出关闭排污阀。假设这时A路排污容器内压力3 M Pa，隔离B路排污容器，打开A路阀门1和B路阀门2，A路和B路进行压力平衡，这时A、B路内压力7.5M Pa，关闭阀门1，给A路充压，恢复运行，A路排污完成。然后将高压容器内的天然气用做燃气压缩机的燃料。

目前西气东输二线过滤器和分离器的容积大约10立方米，这样新设计加入的高压容器容积为20立方米。当高压容器内压力降至压缩机进气压力2.25M Pa时，高压容器向压缩机供气约350方。目前西气东输二线燃气驱动压缩机日消耗天然气2万至3万方，消耗掉350方天然气大约需要17至25分钟。这段时间恰好用作排污容器开关阀门的倒流程操作。

当高压容器内压力降至2.25M Pa时，打开B路阀门2和阀门H，B路排污容器与高压容器实现压力平衡后压力为4M Pa。重复以上操作实现全站场的分离器和过滤器的排污。

通过以上设备改造和排污流程的优化，实现了排污时减少天然气放空91.6%。因站场运行压力的变化，目前西气东输二线旋风分离器和过滤分离器实现一次排污，损失天然气1万方左右，采用上文所述方法后，减少天然气燃放超过9000方。按目前北京居民天然气气价每方2.28元计算，西气东输二线西段站场每次排污节约天然气价值超过2万元。

结论

通过分析，通过在站场进行小规模的设计改造和排污流程的优化，每次排污减少天然气燃放超过90%，具有较大经济价值。但是上述排污方法需要同时关闭两路排污容器来平衡两路排污容器的压力，因西气东输二线具有5路旋风分离器和6路过滤分离器，同时关闭两路带来的影响有限。对于分离器和过滤器较少的站场不具有可行性。如果排污阀工艺改造，进一步提高排污阀排污压力后，便可以不再进行两路排污容器的压力平衡，消除同时关闭两路排污容器所带来的影响。

[1]孙兴祥.输气管道投产初期的运行安全管理[J].油气储运，2001（05）.

[2]王洪喜,孙盛,吴中林,关中原.西气东输站场放空天然气回收需求与工艺[J].油气储运，2012（05）.

[3]王琨.天然气管线站场排污放空天然气的回收再利用[J].陕西教育·理论，2006（12）.

[4]袁世全,杜彤,查会里,冯缨,辛复泰.天然气管输站放空排污阀的失效分析研究[J].机械，1990（05）.