Дожимные компрессорные установки для подготовки различных типов газа

17.09.14 07:24

Газом надо как следует позаниматься, прежде чем «голубой поток» чудесным образом обратится в электричество, тепло, разнообразную продукцию химической промышленности и горючее для автомобилей. Роль «волшебной палочки» в этом превращении отведена важнейшему технологическому процессу — подготовке газа.

 

Газ различен по составу и разнообразен по типу — природный, попутный нефтяной, шахтный, сланцевый, биогаз. Каждый тип газа обладает только ему присущими физико-химическими свойствами. Газ делится и по функциональным признакам: магистральный, сжиженный, топливный, импульсный, низконапорный, пусковой, сырьевой, бытовой.

 

Поэтому подготовка исходного газа на разных этапах использования имеет особенности и ведется с учетом типа, состава и назначения газа. Перед профессионалами-газовиками, энергетиками, химиками возникает специфический набор инженерных задач, связанных с газоподготовкой. В этом процессе важная роль отводится компримированию газа с помощью дожимных компрессорных установок.

 

Дожимные компрессорные установки (ДКУ) применяются в нефтегазодобывающей отрасли (фото 1 на заставке), энергетике, нефтегазохимии, других секторах промышленности. Ко всем ДКУ различных модификаций предъявляются индивидуальные требования, вытекающие из сферы применения, особенностей проекта и условий эксплуатации.

 

Критерии выбора

 

Правильный выбор ДКУ зависит от производственных и технологических возможностей, надежности и ресурса газодожимного оборудования. Рассмотрим эти факторы на примерах дожимных компрессорных установок от компании ЭНЕРГАЗ.

 

Фото 2. Двухступенчатые ДКУ обеспечивают топливом 4-й энергоблок Южно-Сахалинской ТЭЦ-1

 

Возможности компримирования. Дожимные установки, оснащенные винтовыми маслозаполненными компрессорами, способны компримировать углеводородный газ до давления 7,5 МПа. Технологические возможности этих ДКУ позволяют перекачивать природный или попутный нефтяной газ с различной производительностью (200...50 000 м³/ч).

 

В энергетике винтовые компрессорные установки могут снабжать топливным газом турбины с широким диапазоном мощности — 1...200 МВт (фото 2). При необходимости ДКУ ЭНЕРГАЗ оснащаются поршневыми компрессорами, которые обеспечивают более высокое выходное давление газа и могут функционировать с большей производительностью.

 

В нефтегазовой отрасли особого внимания специалистов заслуживает способность наших ДКУ подготавливать попутный газ при крайне низких значениях входного давления. Технологическая задача компримирования низконапорного ПНГ решается с учетом особенностей конкретных промыслов. Месторождения оснащаются так называемыми «малыми» компрессорными станциями, основу которых составляют ДКУ низкого давления. В случае если давление газа приближено к вакууму (от 0,001 МПа), применяются вакуумные компрессорные установки.

 

Важен также специфический опыт работы с тяжелыми нефтяными газами плотностью до 3,0 кг/м³ и агрессивным газом с высоким содержанием соединений серы.

 

Условия эксплуатации и способ исполнения. Установки изготавливаются в двух базовых вариантах: блочно-модульные и ангарного типа (на открытой раме, фото 3). Для районов Крайнего Севера ДКУ производят в арктическом исполнении (фото 4), с учетом экстремальных условий (минимальная температура воздуха — до -60°С, температура наиболее холодной пятидневки — до -50°С).

 

Фото 3. Дожимная компрессорная станция ангарного типа для ГТЭС-36 Северо-Лабатьюганского м/р

 

Все компрессорные установки поставляются на объект в максимальной заводской готовности, когда оборудование уже смонтировано и испытано в заводских условиях. При непрерывной эксплуатации наработка ДКУ «на отказ» — не менее 10 тыс. часов, ресурс до среднего ремонта — 30 тыс. часов, ресурс до капитального ремонта — 80 тыс. часов. Предельное время восстановления работоспособности — 24 часа. Срок службы — не менее 20 лет.

 

Помимо эксплуатационных технологических систем, установки оснащаются системами жизнеобеспечения (вентиляция, обогрев, освещение) и безопасности (газодетекция, пожарообнаружение и пожаротушение).

 

Параметры газа. Определение состава, плотности, температуры и давления исходного газа — важнейшее условие для проектирования и успешной эксплуатации компрессорных установок. Точное соблюдение проектных параметров газа на нагнетании — основной критерий эффективности ДКУ.

 

   • Требования к составу газа. Присутствие механических твердых загрязнений в топливном газе чаще всего ограничивается величиной 0,5...1 мг/м³, при максимальном размере частиц 10...40 микрон. Жидкая фракция, которая включает в себя остаточное содержание масла, воду, жидкие фракции углеводородов (конденсат), как правило, ограничивается величиной 2...5 ppm (ppm — миллионная часть объема). Для современных камер сгорания газотурбинных установок эти требования достигают 0,5...1 ppm.

 

   • Обеспечение чистоты газа. В случае, когда ДКУ эксплуатируется на попутном газе, в установку включается дополнительный элемент системы фильтрации — входной двухступенчатый фильтр-скруббер. Также проводится детальный анализ компонентного состава, производятся расчеты в специальной программе, создающей теоретическую модель поведения газа при определенной температуре и давлении. Это дает возможность безошибочно определить рабочий диапазон температур масла и газа, позволяющий превысить точку образования росы для перекачиваемого ПНГ. В результате, исключается образование конденсата в рабочих ячейках компрессора.

 

Фото 4. ДКУ от компании ЭНЕРГАЗ эксплуатируются в экстремальных условиях Крайнего Севера

 

Учитывая, что в винтовом маслозаполненном компрессоре в процессе компримирования газ смешивается с маслом и на выход поступает газомасляная смесь, для сепарирования масла из газа устанавливается фильтр-сепаратор и каскад специальных коалесцентных фильтров. Этим обеспечивается полная очистка газа от масла. Газ на выходе из компрессорной установки содержит в себе не более 3 ppm масла. По желанию заказчика на ДКУ устанавливают фильтры дополнительной очистки, после которых эта величина не превышает 0,5 ppm. 

 

   • Температура нагнетания газа. При использовании ДКУ в энергетике температура подачи газа в турбины может колебаться от +40 до +150°С. Газы, которые в условиях нагнетания имеют высокую температуру точки росы, являются наиболее сложными в газоподготовке. Во избежание выпадения конденсата температуру топливного газа необходимо удерживать в узком диапазоне. Задача эта может усложняться высокими требованиями к чистоте газа и перепадом температур окружающей среды. Такую проектную проблему способен решить производитель, обладающий инженерным опытом и знаниями в области поддержания температуры нагнетания газа.

 

Регулирование производительности ДКУ. Регулирование производительности компрессорной установки осуществляется при помощи двухуровневой системы, что позволяет максимально быстро и корректно реагировать на изменение режима работы сопряженной газотурбинной установки или изменение параметров входного газопровода.

 

Для изменения производительности в диапазоне 15...100% применяется функция объемного регулирования через золотниковый клапан компрессора (см.рис.). Это снижает эксплуатационные расходы, так как потребляемая мощность главного электродвигателя в режиме золотникового регулирования практически пропорциональна производительности компрессорной установки.

 

Для регулирования производительности в диапазоне 0...15% ДКУ ЭНЕРГАЗ оснащают байпасной линией (перепускным клапаном), которая обеспечивает работу в режиме рециркуляции, позволяет установке функционировать при нулевом расходе в период наладки оборудования, а также дает возможность моментально реагировать на резкое изменение нагрузки.

 

Регулирование производительности ДКУ через золотниковый клапан компрессора

 

Автоматизированная система управления. ДКУ ЭНЕРГАЗ снабжены автоматизированной системой управления (САУ), которая поддерживает установку в рабочем режиме, обеспечивая требуемые эксплуатационные параметры, в том числе параметры масла, газа, охлаждающей жидкости. САУ управляет системами жизнеобеспечения и безопасности ДКУ, а также обеспечивает связь с верхним уровнем АСУ ТП. В составе компрессорной станции связанные между собой САУ нескольких компрессорных установок выполняют функцию группового регулирования и координируют работу этих ДКУ.

 

Автоматизированная система управления может размещаться как в отдельном укрытии, так и внутри блок-модуля дожимной компрессорной установки. В этом случае отсек управления отделяют от технологической части газонепроницаемой перегородкой.

 

Комплектация ДКУ. Комплектация дожимных компрессорных установок индивидуальна для каждого проекта, учитывает качество и состав исходного газа, условия эксплуатации, параметры сопряженного оборудования, область применения.

 

При наличии особых проектных требований заказчика, ДКУ ЭНЕРГАЗ могут осуществлять (помимо доочистки и компримирования) учет объема газа, осушку, дополнительное охлаждение, редуцирование газа и ряд других функций (фото 5).

 

Для этого в комплект поставки включается специальное оборудование: блок учета газа, адсорбционный или рефрижераторный осушитель, чиллер (холодильная установка), система редуцирования, потоковый хроматограф для определения состава и теплотворной способности газа (калориметр), измеритель температуры точки росы газа по влаге и углеводородам с устройством отбора проб, ресивер, поточный вискозиметр.

 

При компримировании низконапорного и тяжелого (жирного) попутного нефтяного газа ДКУ оснащают системой быстродействующих клапанов на входе и выходе газа, автоматической дренажной системой для откачки конденсата из фильтра-скруббера, датчиком содержания кислорода и дополнительными измерительными приборами.

 

Фото 5. Комплекс для подготовки ПНГ (ДКУ с блоком учета газа, осушитель, чиллер)

 

Резервирование элементов. Зачастую ДКУ эксплуатируются без резервной установки. В такой ситуации резервируют некоторые элементы оборудования. Так, сдвоенные фильтры маслосистемы обеспечивают безостановочную работу компрессорной установки при засорении основного фильтра — с переходом на резервный фильтр. Это также касается резервирования маслонасосов и насосов системы охлаждения. Причем переключение на резервные элементы осуществляется автоматически.

 

Через преимущества — к надежности и качеству

 

Итак, названы наиболее важные критерии, которые желательно учитывать при выборе газодожимных компрессорных установок. Уместны также рекомендации по подбору производителя и поставщика ДКУ — компетентного, надежного и долговременного партнера. В основе этого выбора лежат гарантии своевременного и пунктуального исполнения проектных требований, практический опыт и инженерные знания специалистов, способных уберечь заказчика от упущений и ошибок.

 

Отметим некоторые преимущества сотрудничества с компанией ЭНЕРГАЗ — официальным представителем швейцарской фирмы ENERPROJECT SA:

 

Индивидуальное проектирование. Способность производителя разрабатывать проекты по индивидуальным требованиям заказчика, без увеличения стоимости «за индивидуальный подход». Готовность предложить ДКУ в разных исполнениях с учетом условий эксплуатации на конкретном объекте.

 

Фото 6. Монтаж аппарата воздушного охлаждения на компрессорную установку

 

Опыт эксплуатации. Значительная практика универсального применения дожимных компрессорных установок в различных отраслях промышленности. Уникальность опыта работы на попутном нефтяном газе. Наличие филиалов и складов запасных частей в регионах России. Возможность лично оценить, с какими турбинами эксплуатируются ДКУ, на каких типах газа они функционируют. Для принятия более обоснованного решения ЭНЕРГАЗ приглашает потенциальных заказчиков посетить завод-изготовитель и объекты, на которых наши ДКУ применяются продолжительное время.

 

Комплексный сервис. После доставки ДКУ на объект мы не только осуществляем шефмонтаж (фото 6) и пусконаладочные работы. Наши сервисные специалисты проводят индивидуальные испытания ДКУ, контролируют работу установок в ходе комплексных испытаний сопряженного оборудования или энергообъекта в целом, обучают эксплуатационный персонал заказчика. Эксплуатация компрессорных установок сопровождается регулярным техническим обслуживанием (фото 7). Качество и своевременность этих работ основаны на опыте и компетентности инженеров нашей компании.

 

Таким образом, эксплуатационная надежность ДКУ от компании ЭНЕРГАЗ достигается комплексом следующих факторов:

 

Фото 7. Своевременное ТО — залог надежности и эффективности оборудования

 

• индивидуальные инженерные решения, учитывающие состав и особенности газа;

• обоснованный подбор и применение специальных материалов, марок стали и комплектующих;

• высокий уровень автоматизации, резервирования и безопасности;

• комплексные заводские испытания ДКУ;

• система контроля качества ISO 9001;

• максимальная степень заводской готовности при поставке;

• квалификация инженерного персонала, качество предпусковых работ и сервиса; 

• подтвержденный ресурс и ремонтопригодность в любых условиях, включая экстремальные.

 

В профессиональном инженерном сообществе сложилась традиция — решение сложных и нестандартных технологических задач доверять коллективам, многократно проверенным на практике. Такой опыт компримирования различных типов газа с применением современных ДКУ сосредоточен сегодня в ЭНЕРГАЗе.

 

В общей сложности более 150 ДКУ от компании ЭНЕРГАЗ эксплуатируются в энергетике и нефтегазовой отрасли России и стран СНГ. Более 40 установок находятся сегодня на различных стадиях подготовки к пуску.

 

О.В. Шершнев, заместитель генерального директора ООО «ЭНЕРГАЗ»

И.В. Чернов, ведущий специалист отдела продвижения ООО «ЭНЕРГАЗ»

На заставке / фото 1: ДКУ «ЭНЕРГАЗ» на компрессорной станции низких ступеней Алехинского месторождения

 

Читайте также: