天然气压缩机余热利用状态分析

天然气压缩机余热利用状态分析
发表时间：2020-07-14T07:34:32.082Z 来源：《防护工程》2020年8期作者：于秀鑫
[导读] 所以开展节能技术攻关应用，提升压缩机组的整体热能利用水平，达到节能降耗的目的。

杰瑞石油天然气工程有限公司山东烟台 264003
摘要：随着大力开发常规以及非常规油气的形势，天然气压缩机的使用率不断提高。

充分利用天然气压缩机的余热，降低能量的损失，提高压缩机工作效率，不断提高天然气生产企业的经济效益。

关键词：天然气；压缩机；余热利用
引言
在用天然气压缩机存在热能利用率低、排烟温度高、烟气余热未回收利用等问题。

管道天然气的传输动力设备主要采用燃气轮机驱动的离心式压缩机。

天然气压缩机的整体热能利用率仅为30%，排烟温度介于300～650℃，高温烟气直接外排，造成了大量热能浪费，并带来环境污染的问题。

所以开展节能技术攻关应用，提升压缩机组的整体热能利用水平，达到节能降耗的目的。

1天然气压缩机余热回收原理
燃气轮机有两个重要指标：CO2排放量和ISO热效率。

根据压气站上燃气轮机的使用经验，燃气涡轮装置燃烧室中燃烧产生的热能，不能完全有效地作用于压气机轴杆产生动力，其中很大一部分热能损失掉了，特别是从涡轮中排出的400～500℃燃烧产物的余热。

燃气轮机ISO热效率一般在35%以下，热效率较低。

合理充分利用余热是压缩机组设计阶段和运行阶段的重要任务。

有计算结果表明，未来燃气轮机燃料利用效率可达80%，其中34%～36%直接作用于压气机转轴产生动力，其他为排气余热的合理利用。

理论可回收单位热量用下式表示：
2天然气压缩机余热利用状态分析
2.1非常规天然气的开发。

在资源枯竭的时期，非常规天然气的勘探开发，具有非常重要的意义。

如页岩气和煤层气作为非常规天然气的开发，大部分的页岩气和煤层气储藏于致密性的岩石和煤层中，通过压裂作业的技术措施，提高储层的动用程度，将页岩气和煤层气开采出来，作为新的能量资源。

提高非常规天然气开发的效率，作为天然气资源的补充，发挥非常规天然气的优越性，使其更好为人类服务。

非常规天然气在一定的条件下，能够转换为天然气，作为燃料燃烧。

致密性的砂岩气、煤层气、浅层的生物气、页岩气、水溶气以及天然气水合物属于非常规天然气，对其进行有效地开发和利用，具有广阔的发展前景。

我国的非常规天然气作为常规天然气的补充，保持天然气长期的高产和稳产，将其应用于人类的生产和生活的各个环节，获得最佳的应用效率。

不断开发非常规天然气开采的新工艺技术措施，降低非常规天然气开采的风险，提高非常规天然气开采的效率，满足目前油田生产的需要。

2.2天然气的化学和物理属性。

天然气的主要成分以碳和氢为主，还含有少量的硫、氮等元素，天然气具有可压缩性，属于易燃的气体。

在压力增高的条件下，天然气的体积会收缩变小。

相反当压力下降，会出现气体体积膨胀的现象。

天然气压力通常应用表压表示出来，反映天然气在一定的条件下对单位面积上容器产生的压力的大小。

天然气的温度表示天然气的冷热程度，当温度降低后，天然气中的水蒸气极易凝结，形成水滴，导致天然气水合物的生成，而堵塞天然气输送的管道系统，必须合理控制天然气中的水含量，才能保证天然气集输处理全过程的安全。

天然气的临界温度是指天然气发生液化的温度，当天然气所处环境温度达到临界温度后，就会有水蒸气从天然气中析出。

天然气的临界压力通常指天然气体系中液相与气相平衡时的压力数据，合理控制天然气的性能参数，才能保证天然气的压缩达到理想的状态。

天然气换热效值的利用，是将天然气压缩机加压处理后，产生的热能进行回收的同时，计量回收的热量，使其为天然气生产企业创造一定的价值。

发挥热能的优越性，将其应用于人类的生产或者生活的方方面面，充分利用热能，如应用热能进行发电，保证电力的合理供给，降低设备的电能消耗。

同时将天然气压缩机的余热回收后，利用起来，大幅度提高天然气压缩的效率，降低天然气压缩处理工艺的资金投入，促使天然气生产企业获得最佳的经济效益。

3应用效果评价
对压缩机烟气余热回收装置应用效果进行了测试，烟气通过三通阀汇集到余热回收装置。

监测结果显示压缩机排烟温度由347℃降至45℃，余热利用量825.3kW，余热利用量占压缩机输入能量百分比为42.9%，天然气压缩机组的热能利用率从20%提升至62.9%。

根据现场运行实际，汽量按0.5t/h，站内给水量为4.6t/h，锅炉给水温升按77℃计算，压缩机烟气余热回收技术投用后，年可节约天然气67.9×104m3（标况），年节能效益为76.7万元，投资回收期为2.2年，节能效益显著。

此外，通过对燃气压缩机和余热回收系统运行报表分析，投用至今，各项生产参数稳定，系统运行正常。

运行过程中日产生冷凝水量0.6t左右，冷凝水的产生主要在余热蒸汽锅炉省煤器部分，由于烟气温度降至水蒸气露点温度以下，实现冷凝，设计时对省煤器部分进行了重点防腐，余热回收系统设冷凝水回收处理装置，冷凝水经回收后排入站内污水系统。

结束语
天然气压缩机是油气生产站场重要的用能设备，其排烟温度高造成能量浪费问题突出，开展节能提效工作非常有必要。

通过对天然气压缩机余热利用状态分析，合理解决天然气压缩机的余热利用问题，为油气田的绿色开发创造有利的条件。

降低能量的消耗，将天然气压缩机的余热进行再利用，节约了能源，提高了天然气压缩机的运行效率，使其更好地为天然气的压缩提供动力源。

参考文献
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