BOG壓縮機在液化石油氣基地的應(yīng)用

摘 要：介紹了在液化石油氣基地用壓縮機處理蒸發(fā)氣時的工藝流程、壓縮機容量的調(diào)節(jié)、輔助設(shè)備的自動控制以及壓縮機的報警和連鎖保護控制系統(tǒng)。

1 前言

通常情況下，低溫丙烷（C3）罐內(nèi)液體溫度為-40～-42℃，而低溫了烷（C4）罐內(nèi)液體溫度為0～-2℃；正常運行時，罐壓一般都保持在5～11KPa。盡管罐體有很厚的保溫層，但由于罐壁以及工藝管線等與外界的換熱，低溫罐內(nèi)液體會部分吸熱蒸發(fā)，形成蒸發(fā)氣（BOG 即Boil Off Gas），從而導(dǎo)致罐內(nèi)壓力上升。如何維持低溫儲罐的保冷運行，是液化石油氣基地的主要任務(wù)。BOG壓縮機擔(dān)當(dāng)了這一重任，而一般使用電機驅(qū)動是二級雙作用往復(fù)活塞式壓縮機。

2 壓縮制冷的基本工藝流程

采用壓縮機直接壓縮BOG制冷的基本流程是（以C3低溫儲罐T-1為例，見圖1）：當(dāng)C3低溫儲罐T-l內(nèi)壓力上升時，啟動壓縮機，將罐內(nèi)BOG引入壓縮機入口緩沖罐D(zhuǎn)-1，經(jīng)緩沖和分離后引入壓縮機一級（1st stage）入口，入口壓力即為罐壓，溫度一般為-l0～-20℃之間，經(jīng)一級壓縮后，BOG被壓縮至0.3～0.35MPa，溫度升為50～60℃，然后由一級出口進入閃蒸罐D(zhuǎn)-2，經(jīng)閃蒸后BOG溫度降至0℃左右，再進入壓縮機二級（2nd stage）入口，經(jīng)二級壓縮后，溫度升為60～90℃，而壓力升至1.5MPa左右，高壓氣體隨即進人水冷凝器E-l，換熱后被液化成液體，進入C3液體回收罐D(zhuǎn)-3，再由D-3進入出貨高壓罐T-3出貨。

3 壓縮機容量的調(diào)節(jié)

壓縮機的容量是根據(jù)儲罐BOG最大產(chǎn)生量來確定的。壓縮機選定以后其容量是恒定的。如果吸入的氣量大于罐內(nèi)BOG的產(chǎn)生量，罐壓就會下降，當(dāng)罐壓下降到一定程度時，為了補償壓縮機入口的氣量缺乏，可以采取以下兩種措施：

（1）壓縮機二級出口氣相返回到入口閃蒸罐D(zhuǎn)～2，即圖中通過D-2壓力P-2來控制閥門PV-2的控制回路部分。這里，P-2設(shè)定值為300KPa，若D-2壓力高于此值，閥PV-2關(guān)閉，若D-2壓力低于此值，閥PV一2即打開進行氣相返回。

（2）可以通過壓縮機入口卸載來減少吸入氣量，即將壓縮機容量由100％降為50％。對于隔膜式（Diaphragm-type）的卸載裝置，由儀表風(fēng)操縱的入口氣閥卸載裝置限制閥板的自由運動，使入口氣閥保持在打開狀態(tài)。由于吸入的氣體不被壓縮并被排出重新回到入口。這樣，若雙作用氣缸的一端（氣缸端或曲軸端，一般為氣缸端）被卸載，則壓縮機的容量變成50%若兩端都被卸載，則變成0%。

當(dāng)壓縮機入口氣體缺乏量小于壓縮機容量的50％時，采用上述（1）方法，即氣相返回；而當(dāng)此缺乏量大于壓縮機容量的50％時，采用上述（2）方法，即將壓縮機降載至50％。

4 輔助設(shè)備的自動控制

C3液體回收罐D(zhuǎn)-3的壓力由PV-3A/B控制，將D-3壓力P-3設(shè)定為l.5MPa，當(dāng)D-3實際壓力低于此值時，PV-3A打開，PV-3B關(guān)閉，引入壓縮機出口氣體，使其壓力回升，而當(dāng)D-3實際壓力高于此值時，PV-3A關(guān)閉，PV-3B打開，多余氣體被引入火炬F-1叫燒掉。

閃蒸罐D(zhuǎn)-2液位的控制很重要，D-2的高液位容易導(dǎo)致壓縮機帶液而損壞，液位太低又起不到作用。我們將其液位L-l設(shè)定為0.4m，并通過DCS（Distributed Control System）上的選擇開關(guān)確定由LV-1A或LV-1B來控制其液位，LV-1A將液體輸出到高壓出貨罐T-3，當(dāng)T-3已滿或不用時，使用LV—1B將液體輸出到低溫儲罐T-1。

5 壓縮機的報警和連鎖保護控制系統(tǒng)

為了保證壓縮機安全正常運行，我們?yōu)槠溲b配了一整套報警和連鎖保護控制系統(tǒng)，主要有以下內(nèi)容：

（l）預(yù)報警系統(tǒng)

①主機軸承溫度

包括對輪側(cè)的主機軸承溫度和與對輪相對側(cè)的主機軸承溫度。這兩個軸承溫度的高報設(shè)定值為60℃，當(dāng)主機軸承溫度超過60℃時，系統(tǒng)報警，操作員要緊急處理，以保護主機軸承免受損壞。

②潤滑油壓力和溫度

潤滑油可以稱作是壓縮機的"血液"，它可以潤滑各部件，減少磨損，降低部件溫度，還可以起到密封，減振，防銹蝕等作用。BOG壓縮機配備有專門的潤滑油泵，開壓縮機前要先啟動油泵運轉(zhuǎn)。要保證壓縮機正常運行，對潤滑油的壓力和溫度都有嚴格的要求，油溫高報值設(shè)定為55℃，油壓低報值設(shè)定值為0.175MPa，超過相應(yīng)的指標(biāo)，系統(tǒng)都會預(yù)報警。

③0%負荷10分鐘預(yù)報警

若壓縮機在0％負荷的狀態(tài)下運行超過10分鐘，系統(tǒng)即會報警，提醒操作員增加負荷或停機。

④電機軸承溫度

分對輪側(cè)的電機軸承溫度和與對輪相對側(cè)的電機軸承溫度兩個。這兩個軸承溫度的高報設(shè)定值為80℃。

（2）連鎖停機保護系統(tǒng)

①壓縮機一級入口氣體壓力

該壓力低報設(shè)定值為2KPa，若低溫儲罐壓力很低致使壓縮機一級入口壓力降至2KPa時，系統(tǒng)報警并連鎖自動停機。

②一級出口氣體壓力

該壓力高報設(shè)定值為0.42MPa，若壓縮機一級出口氣壓高至0.42MPa時，系統(tǒng)報警并連鎖自動停機。

③二級出口氣體壓力

該壓力高報設(shè)定值為1.88MPa，若壓縮機二級出口壓力高于該值時，系統(tǒng)報警并連鎖自動停機。

④一級出口氣溫

該溫度高報設(shè)定值為100℃，若壓縮機一級出口氣溫高于該值，則系統(tǒng)報警并連鎖自動停機。

⑤二級出口氣溫

該溫度高報設(shè)定值為150℃，當(dāng)壓縮機二級出口氣溫高于該值時，系統(tǒng)報警并連鎖自動停機。

⑥電機軸承溫度

前面5（1）④介紹了電機軸承溫度高預(yù)報警值（80℃），若操作員失職或由于其他原因而未作處理，當(dāng)電機軸承溫度繼續(xù)上升至90℃時，就會高高報警并連鎖自動停機。

⑦潤滑油壓力

前面5（1）②講了潤滑油壓力低預(yù)報警值（0.175MPa），若該壓力繼續(xù)下降至0.15MPa時，就會低低報警并連鎖自動停機。

⑧0負荷15分鐘

前面5（l）③提到若壓縮機在0負荷狀態(tài)下運行達10分鐘即會預(yù)報警，若在這種狀態(tài)下繼續(xù)運行達到15分鐘時，就會報警并連鎖自動停機。

6 結(jié)束語

BOG壓縮機是液化石油氣基地的"心臟"，正是通過它不斷地把BOG壓縮后冷凝成液體來控制低溫儲罐的壓力和溫度，從而保證液化石油氣基地的正常和安全運轉(zhuǎn)。

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