天然氣管道放空及回收技術(shù)研究

天然氣管道放空及回收技術(shù)研究

0回收放空天然氣工藝天然氣管道的管道管道是管道維護和重建工程中不可或缺的一部分。但將處理合格的天然氣放空將造成資源的浪費,同時也會造成一定的環(huán)境污染,所以回收放空天然氣尤為重要。國外普遍采用移動壓氣站或移動式放空裝置對管道進行放空;而國內(nèi)則普遍采用在站場、閥室設(shè)置放空設(shè)備的方式。移動式放空設(shè)備能有效地減少征地面積,但在國內(nèi)較難實施,如能選擇性采納國外放空技術(shù),在保證放空安全性的同時縮小占地面積,將能有效地緩解征地難的現(xiàn)狀。1放空系統(tǒng)操作不經(jīng)常國外凈化天然氣輸送管道線路截斷閥室未設(shè)置放空豎管,僅留有排放接口并用法蘭蓋或類似管件封堵,站場設(shè)備區(qū)安全閥就地泄放,可見天然氣放空操作是不經(jīng)常進行的。這種做法在北美具有普遍性。1.1接觸式壓氣站基于政策執(zhí)行的平臺基于節(jié)能環(huán)保、盡量減少放空的理念,國外公司開發(fā)了移動式壓氣站。在某段管道需要檢修時,先將移動式壓氣站運輸至現(xiàn)場進行安裝、調(diào)試,然后關(guān)閉該管道上下游截斷閥,將管道內(nèi)的天然氣增壓后輸往下游相鄰管段或并行管道。管內(nèi)余下的少量無法用壓縮機抽出的天然氣通過線路截斷閥處設(shè)置的排放口或設(shè)置于線路截斷閥附近的永久性放空豎管放空。俄羅斯于20世紀90年代推出了一款移動式壓氣站,對一段長30km,管徑1422mm,初始壓力為7.5MPa的管道進行放空操作,經(jīng)48h的抽氣作業(yè)后,管道內(nèi)剩余壓力為0.97MPa,余下的天然氣需要就地放空。該移動式壓氣站為模塊化設(shè)計,所有單元(包括:增壓單元、氣體冷卻單元、輔助單元、自備發(fā)電站)分別裝載在汽車半拖車上運輸?shù)浆F(xiàn)場,在現(xiàn)場組裝,增壓單元和冷卻單元安裝在液壓支架上。移動式壓氣站通過撓性管與天然氣干線連接。該移動式壓氣站設(shè)計參數(shù)見表1。歐洲OpenGridEurope管道也采用了移動式壓氣站抽取管道內(nèi)天然氣,以減少管道天然氣的放空總量。LMF公司提供了一款移動式壓氣站,對長20km,管徑DN1000,初始壓力為5MPa的管道進行天然氣排放操作,經(jīng)45h的抽氣作業(yè)后,管道內(nèi)剩余壓力為0.7MPa,余下的天然氣采用移動式壓縮機無法抽出,需就地放空。該移動式壓氣站的參數(shù)見表2。Solar公司也曾在TransCanada推出過類似的移動式壓氣站,用于抽取管道天然氣,以減少輸氣管道天然氣的放空量。其基本思路為采用2臺離心式壓縮機配合工作,分別采用Saturn20機組(1.185MW)和Centaur40機組(3.5MW)驅(qū)動。剛開始抽氣時利用2臺機組并聯(lián)運行,后期因管道內(nèi)天然氣壓力降低,抽取量下降而采用2臺機組串聯(lián)運行,提高增壓比,以盡量多地抽吸管存天然氣,減少天然氣放空量。目前移動式壓氣站的運輸、安裝、調(diào)試和操作時間較長,現(xiàn)場配管還需解決管道振動等問題,對維搶修的時間有較大影響,國內(nèi)無相關(guān)工程運用的實例。1.2火炬氣的使用國外公司開發(fā)了移動式焚燒爐和天然氣移動式放空火炬,可適用于環(huán)保部門要求點火放空的場所。通過采用此類移動式放空裝置,可以簡化線路放空豎管設(shè)計,對有條件使用的閥室,具有很好的應(yīng)用前景。2國內(nèi)輸氣管道的開放式配置方法2.1輸氣管道的建設(shè)水平自2000年來,中國石油建設(shè)了大量的輸氣管道,其建設(shè)水平基本能代表中國的油氣管道水平。中國石油輸氣管道站場、閥室的放空主要有兩種設(shè)置方式。2.1.1主要點火系統(tǒng)放空豎管設(shè)置情況壓氣站大多數(shù)設(shè)置帶點火裝置的放空豎管,少數(shù)由于選址困難、征地、地方政府要求等原因只設(shè)置不帶點火裝置的放空豎管;分輸站、清管站等其他站場多數(shù)設(shè)置帶點火裝置的放空豎管。帶點火裝置的放空豎管與站場間距按輻射熱計算,放空豎管與站場的間距多在80m以上,放空管高度多為25m。2.1.2管道放空豎管區(qū)域布置多數(shù)閥室設(shè)置不帶點火裝置的放空豎管［2］,僅中國石油西南油氣田公司閥室放空要求按點火設(shè)計,并采用手動外傳火的方式進行點火放空;個別閥室選址困難、周圍建筑物多等無放空條件的未設(shè)置放空豎管［3］。因閥室設(shè)計無規(guī)范可循,閥室放空豎管區(qū)域布置目前參照五級站場設(shè)計。管道放空時間無標準規(guī)范可循,一般根據(jù)運行單位的經(jīng)驗進行,通常對維修管段放空要求在10~12h內(nèi)完成,以便盡快完成維搶修恢復管網(wǎng)供氣［4］。對高壓、大口徑、長管段控制在10~12h內(nèi)完成放空,其瞬時放空量較大［5］。中國石油站場、閥室放空設(shè)置情況:帶點火裝置的放空豎管與站場的間距按輻射熱計算,多在80m以上,放空豎管高度多為25m;絕大多數(shù)閥室均設(shè)放空豎管,不點火,防火間距按小時放空量參照五級站考慮,多在40m以上,放空豎管高度多為20m。具體方式見表3。2.2特殊配置方法2.2.1豎管的設(shè)置位置對征地有困難的五級站場,站場不承擔上下游管線的放空操作,站場的放空豎管不設(shè)置點火功能,放空豎管只進行站場內(nèi)部管道及相關(guān)設(shè)備的放空,在操作中將嚴格控制放空速度及放空總量,使放空量≤1.2×104m3/h,此時放空豎管與站場設(shè)施及工藝設(shè)備區(qū)的間距可按最小間距10m設(shè)置。由于實際操作可能出現(xiàn)放空量超過1.2×104m3/h的情況,所以放空豎管離站場設(shè)備區(qū)的間距按40m執(zhí)行。2.2.2放空豎管的設(shè)置a)將放空豎管與閥室閥組建在同一圍墻內(nèi),閥組區(qū)、放空區(qū)和放空影響范圍全部作為天然氣管道建設(shè)用地征收。b)受限地區(qū)無條件設(shè)置放空豎管的個別閥室只設(shè)置截斷功能,閥室只執(zhí)行截斷功能,由上下游相鄰閥室承擔管段天然氣放空的功能。c)大部分輸氣管道閥室的放空豎管未設(shè)置點火功能。3僅預留排放接口a)國外采用移動式壓氣站對放空天然氣管道進行回收,線路放空不設(shè)置放