西气东输工程压气站流程设计

西气东输工程压气站流程设计

西气东输工程是目前中国最长的输天然气管道，最大输气量，最大设计压力，最大压力站。通过工艺系统优化设计,确定管道设计压力为10MPa,采用1.4～1.5压比、共计10座压气站的设计方案,可满足年设计输量为120×108m3的输送任务。同时,为保证管道系统安全可靠运行,压气站推荐采用机组备用的运行方式,每座压气站除设有一台正常工作的压缩机组外,均另设一台备用机组。压气站设置的功能及运行性能直接影响输气管道系统的稳定。为此,在进行压气站流程设计时,应主要考虑压气站控制逻辑、压气站设计参数和压气站工艺流程设计等几方面的问题。一、压力站检测逻辑1、管道运行状况监控西气东输工程全线设有10座压气站,均按无人操作进行设计。因此全线压气站需实行联锁控制,将全线10座压气站作为一个整体进行运营安排。当管道正常运行时,需根据用户用气量和管道的输量制定详细的管道运行计划,即根据输量的要求,合理安排投运的压气站数量、位置和各站运行参数。当管道发生事故时,应根据事故的种类和影响程度,对全线各压气站的运行情况进行统一安排。若线路出现裂管等大型事故,应立即发出全线压气站停运的指令,并根据发生事故的地点给出合理的停站顺序。若个别压气站出现故障不能正常工作,可发出全线其它压气站停运或起运的指令,使管道达到最大的输气能力并使压气站的运行达到最优工况。2、机组控制盘压气站的自动化控制分为站控制室和调度中心控制两种方式,正常情况下由调控中心通过站控制室对站内设备进行控制。调控中心对压气站需控制的每一个设备、阀门均能进行远程自动监控、故障诊断、远方自动启停控制。在紧急情况下(如站内失火、地震等)发出ESD指令,关闭压气站进、出站ESD阀门,同时打开越站旁通阀门,并放空站内的天然气。压缩机组自带机组控制盘控制系统(纳入全线SCADA系统),可远方启停机组。机组的扫线、加载、降载、阀门开关、放空等动作纳入机组控制系统,可自动完成。同时,当运行的机组出现故障时,机组控制盘会发出停车指令,关闭机组进、出口阀门,并放空机组内的天然气,同时将信号传到站控中心和调控中心。运行机组与备用机组联锁,实现机组间自动切换。压缩机进口天然气的分离过滤管路能够实现自动切换,当其中一路分离设备发生堵塞而导致分离效果下降时,分离设备可以自动切换,不影响管道正常运行和维修。3、启停和关闭操作压气站的手动控制是压气站的最低级控制,可对站内任何设备和阀门进行启停操作,包括紧急情况下(如站内失火、地震等)发出ESD指令、关闭压气站进出站ESD阀门,同时打开越站旁通阀门并放空站内的天然气等操作。还可通过现场机组控制盘手动实现压缩机组的启停和机组的切换。二、过滤器的过滤精度压气站内设计参数包括压力、流量、温度运行参数及设备的参数,列出如下。(1)压气站设计压力为10MPa,运行压力为9.5～9.85MPa。(2)站内压降。站内压力为0.2MPa,其中入口压力为0.15MPa,出口压力为0.05MPa;安全阀设定压力为10.5MPa。(3)按规范要求,压气站出口温度不大于60℃。(4)旋风分离器的过滤精度。额定工况下的除尘效率达到10μm以上为99%(绝对过滤精度),在工况点±15%范围内,分离效率为97%。(5)过滤分离器的过滤精度。对于粉尘,直径为1μm的过滤效率为99%(绝对过滤精度);直径不大于3μm的过滤效率为99.1%(绝对过滤精度);直径不大于5μm的粉尘过滤效率为99.9%(绝对过滤精度)。对于液滴,直径为1μm过滤效率为98%(绝对过滤精度);直径不大于3μm的液滴过滤效率为98.6%(绝对过滤精度);直径不大于5μm的液滴过滤效率为99.0%(绝对过滤精度)。三、压气站制备和设计1、分离区的划分为使压气站的设计既满足生产的需要,有利于操作和控制,又使工艺流程简洁、美观,对压气站采用分区设计,即将压气站分为干线进出站(含清管系统)区、过滤分离区、压缩机区、压缩空气区、排污区、放空区、辅助区和综合值班室。在设计上将过滤分离区尽量靠近压缩机区,压缩机的进出口管道尽量少拐弯,以使站场能耗最小,合理布置各区相对位置。压气站的设计必须满足防火规范的要求,规范中明确规定,进出厂、站的天然气总管应设紧急切断阀。在设计中将干线进出站区(含清管系统)作为干线的一部分,并把该进出站区管道作为进出压气站的天然气总管,在进出站管道上设置紧急切断阀,并设置越站旁路,这样既符合规范要求,又能保证该站发生事故关闭后的全线正常运行,保持全线运行最大程度的连续性。2、压力站的安全保护(1)机组控制输出压力所选压缩机组为燃气轮机驱动或变频调速电机驱动,可以通过调节转速来控制输出压力,机组自带压力报警和超压紧急停车系统,每台压缩机组排气端设有紧急放空阀,ESD停车时自动打开。(2)站坍塌esd压气站出口设紧急截断阀,在压缩机出口至出站截断阀之间设自动放空阀,与出站ESD紧急截断联锁。(3)压力检测和监控压气站出站紧急截断阀前设压力报警和压力开关,当出站压力达到设定值时,站控系统自动报警或紧急停车。(4)压力自动主动保护压缩机出口至出站紧急截断阀之间设置安全阀,当压力达到设定值时自动起跳放空。西气东输管道工程设计的压力安全保护系统由压缩机组超压保护、站控系统超压保护和安全泄放保护组成,各系统保护相互独立,互不干扰。压气站压力控制系统设定见表1。3、压力站辅助设备(1)温、年平均地温、夏季平均地温有关输气规范规定,压气站天然气出站温度不应大于60℃。在系统分析时分别取冬季平均地温、年平均地温、夏季平均地温对推荐输送方案进行计算。对于压缩机出口温度不超过60℃的站只设循环空冷器,用于压缩机的启停、喘振和站内循环工况。对于压缩机出口温度超过60℃的站设置工艺空冷器,以保证天然气出站温度不大于60℃,同时兼有循环空冷器的功能。(2)o2自动消防系统压气站的消防重点在压缩机区,燃气轮机机罩内自带火焰监测和CO2自动消防系统,当机罩内检测到天然气浓度超高,有火焰或有烟雾时,系统会发出报警信号并启动消防设备。除机组自带的消防系统外,压缩机厂房采用固定消防,并配备一定数量的移动式消防设施。(3)送至站控中心和调度控制中心一般压气站在压缩机厂房内设工业电视,将压缩机组的现场图像实时传送至站控中心和调度控制中心。哈密和红柳压气站地处荒漠无人区,由于站内无人值守,在压缩机厂房内和工艺装置区都设置工业电视,同时还设有周边防范系统,随时监视压气站周边情况,以防外人非法侵入。(4)发电机驱动的压气站压气站正常运行需要有可靠的电源保障,