西氣東輸工程壓氣站流程設(shè)計

西氣東輸工程壓氣站流程設(shè)計

西氣東輸工程是目前中國最長的輸天然氣管道，最大輸氣量，最大設(shè)計壓力，最大壓力站。通過工藝系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,確定管道設(shè)計壓力為10MPa,采用1.4～1.5壓比、共計10座壓氣站的設(shè)計方案,可滿足年設(shè)計輸量為120×108m3的輸送任務(wù)。同時,為保證管道系統(tǒng)安全可靠運行,壓氣站推薦采用機組備用的運行方式,每座壓氣站除設(shè)有一臺正常工作的壓縮機組外,均另設(shè)一臺備用機組。壓氣站設(shè)置的功能及運行性能直接影響輸氣管道系統(tǒng)的穩(wěn)定。為此,在進行壓氣站流程設(shè)計時,應(yīng)主要考慮壓氣站控制邏輯、壓氣站設(shè)計參數(shù)和壓氣站工藝流程設(shè)計等幾方面的問題。一、壓力站檢測邏輯1、管道運行狀況監(jiān)控西氣東輸工程全線設(shè)有10座壓氣站,均按無人操作進行設(shè)計。因此全線壓氣站需實行聯(lián)鎖控制,將全線10座壓氣站作為一個整體進行運營安排。當管道正常運行時,需根據(jù)用戶用氣量和管道的輸量制定詳細的管道運行計劃,即根據(jù)輸量的要求,合理安排投運的壓氣站數(shù)量、位置和各站運行參數(shù)。當管道發(fā)生事故時,應(yīng)根據(jù)事故的種類和影響程度,對全線各壓氣站的運行情況進行統(tǒng)一安排。若線路出現(xiàn)裂管等大型事故,應(yīng)立即發(fā)出全線壓氣站停運的指令,并根據(jù)發(fā)生事故的地點給出合理的停站順序。若個別壓氣站出現(xiàn)故障不能正常工作,可發(fā)出全線其它壓氣站停運或起運的指令,使管道達到最大的輸氣能力并使壓氣站的運行達到最優(yōu)工況。2、機組控制盤壓氣站的自動化控制分為站控制室和調(diào)度中心控制兩種方式,正常情況下由調(diào)控中心通過站控制室對站內(nèi)設(shè)備進行控制。調(diào)控中心對壓氣站需控制的每一個設(shè)備、閥門均能進行遠程自動監(jiān)控、故障診斷、遠方自動啟?？刂啤Ｔ诰o急情況下(如站內(nèi)失火、地震等)發(fā)出ESD指令,關(guān)閉壓氣站進、出站ESD閥門,同時打開越站旁通閥門,并放空站內(nèi)的天然氣。壓縮機組自帶機組控制盤控制系統(tǒng)(納入全線SCADA系統(tǒng)),可遠方啟停機組。機組的掃線、加載、降載、閥門開關(guān)、放空等動作納入機組控制系統(tǒng),可自動完成。同時,當運行的機組出現(xiàn)故障時,機組控制盤會發(fā)出停車指令,關(guān)閉機組進、出口閥門,并放空機組內(nèi)的天然氣,同時將信號傳到站控中心和調(diào)控中心。運行機組與備用機組聯(lián)鎖,實現(xiàn)機組間自動切換。壓縮機進口天然氣的分離過濾管路能夠?qū)崿F(xiàn)自動切換,當其中一路分離設(shè)備發(fā)生堵塞而導致分離效果下降時,分離設(shè)備可以自動切換,不影響管道正常運行和維修。3、啟停和關(guān)閉操作壓氣站的手動控制是壓氣站的最低級控制,可對站內(nèi)任何設(shè)備和閥門進行啟停操作,包括緊急情況下(如站內(nèi)失火、地震等)發(fā)出ESD指令、關(guān)閉壓氣站進出站ESD閥門,同時打開越站旁通閥門并放空站內(nèi)的天然氣等操作。還可通過現(xiàn)場機組控制盤手動實現(xiàn)壓縮機組的啟停和機組的切換。二、過濾器的過濾精度壓氣站內(nèi)設(shè)計參數(shù)包括壓力、流量、溫度運行參數(shù)及設(shè)備的參數(shù),列出如下。(1)壓氣站設(shè)計壓力為10MPa,運行壓力為9.5～9.85MPa。(2)站內(nèi)壓降。站內(nèi)壓力為0.2MPa,其中入口壓力為0.15MPa,出口壓力為0.05MPa;安全閥設(shè)定壓力為10.5MPa。(3)按規(guī)范要求,壓氣站出口溫度不大于60℃。(4)旋風分離器的過濾精度。額定工況下的除塵效率達到10μm以上為99%(絕對過濾精度),在工況點±15%范圍內(nèi),分離效率為97%。(5)過濾分離器的過濾精度。對于粉塵,直徑為1μm的過濾效率為99%(絕對過濾精度);直徑不大于3μm的過濾效率為99.1%(絕對過濾精度);直徑不大于5μm的粉塵過濾效率為99.9%(絕對過濾精度)。對于液滴,直徑為1μm過濾效率為98%(絕對過濾精度);直徑不大于3μm的液滴過濾效率為98.6%(絕對過濾精度);直徑不大于5μm的液滴過濾效率為99.0%(絕對過濾精度)。三、壓氣站制備和設(shè)計1、分離區(qū)的劃分為使壓氣站的設(shè)計既滿足生產(chǎn)的需要,有利于操作和控制,又使工藝流程簡潔、美觀,對壓氣站采用分區(qū)設(shè)計,即將壓氣站分為干線進出站(含清管系統(tǒng))區(qū)、過濾分離區(qū)、壓縮機區(qū)、壓縮空氣區(qū)、排污區(qū)、放空區(qū)、輔助區(qū)和綜合值班室。在設(shè)計上將過濾分離區(qū)盡量靠近壓縮機區(qū),壓縮機的進出口管道盡量少拐彎,以使站場能耗最小,合理布置各區(qū)相對位置。壓氣站的設(shè)計必須滿足防火規(guī)范的要求,規(guī)范中明確規(guī)定,進出廠、站的天然氣總管應(yīng)設(shè)緊急切斷閥。在設(shè)計中將干線進出站區(qū)(含清管系統(tǒng))作為干線的一部分,并把該進出站區(qū)管道作為進出壓氣站的天然氣總管,在進出站管道上設(shè)置緊急切斷閥,并設(shè)置越站旁路,這樣既符合規(guī)范要求,又能保證該站發(fā)生事故關(guān)閉后的全線正常運行,保持全線運行最大程度的連續(xù)性。2、壓力站的安全保護(1)機組控制輸出壓力所選壓縮機組為燃氣輪機驅(qū)動或變頻調(diào)速電機驅(qū)動,可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制輸出壓力,機組自帶壓力報警和超壓緊急停車系統(tǒng),每臺壓縮機組排氣端設(shè)有緊急放空閥,ESD停車時自動打開。(2)站坍塌esd壓氣站出口設(shè)緊急截斷閥,在壓縮機出口至出站截斷閥之間設(shè)自動放空閥,與出站ESD緊急截斷聯(lián)鎖。(3)壓力檢測和監(jiān)控壓氣站出站緊急截斷閥前設(shè)壓力報警和壓力開關(guān),當出站壓力達到設(shè)定值時,站控系統(tǒng)自動報警或緊急停車。(4)壓力自動主動保護壓縮機出口至出站緊急截斷閥之間設(shè)置安全閥,當壓力達到設(shè)定值時自動起跳放空。西氣東輸管道工程設(shè)計的壓力安全保護系統(tǒng)由壓縮機組超壓保護、站控系統(tǒng)超壓保護和安全泄放保護組成,各系統(tǒng)保護相互獨立,互不干擾。壓氣站壓力控制系統(tǒng)設(shè)定見表1。3、壓力站輔助設(shè)備(1)溫、年平均地溫、夏季平均地溫有關(guān)輸氣規(guī)范規(guī)定,壓氣站天然氣出站溫度不應(yīng)大于60℃。在系統(tǒng)分析時分別取冬季平均地溫、年平均地溫、夏季平均地溫對推薦輸送方案進行計算。對于壓縮機出口溫度不超過60℃的站只設(shè)循環(huán)空冷器,用于壓縮機的啟停、喘振和站內(nèi)循環(huán)工況。對于壓縮機出口溫度超過60℃的站設(shè)置工藝空冷器,以保證天然氣出站溫度不大于60℃,同時兼有循環(huán)空冷器的功能。(2)o2自動消防系統(tǒng)壓氣站的消防重點在壓縮機區(qū),燃氣輪機機罩內(nèi)自帶火焰監(jiān)測和CO2自動消防系統(tǒng),當機罩內(nèi)檢測到天然氣濃度超高,有火焰或有煙霧時,系統(tǒng)會發(fā)出報警信號并啟動消防設(shè)備。除機組自帶的消防系統(tǒng)外,壓縮機廠房采用固定消防,并配備一定數(shù)量的移動式消防設(shè)施。(3)送至站控中心和調(diào)度控制中心一般壓氣站在壓縮機廠房內(nèi)設(shè)工業(yè)電視,將壓縮機組的現(xiàn)場圖像實時傳送至站控中心和調(diào)度控制中心。哈密和紅柳壓氣站地處荒漠無人區(qū),由于站內(nèi)無人值守,在壓縮機廠房內(nèi)和工藝裝置區(qū)都設(shè)置工業(yè)電視,同時還設(shè)有周邊防范系統(tǒng),隨時監(jiān)視壓氣站周邊情況,以防外人非法侵入。(4)發(fā)電機驅(qū)動的壓氣站壓氣站正常運行需要有可靠的電源保障,