浅谈天然气净化装置低负荷运行节能措施

浅谈天然气净化装置低负荷运行节能措施

张毅1刘伟2

（1.长庆油田第一采气厂第五净化厂，陕西西安710000；2.长庆油田第一采气厂第二净化厂，陕西西安710000）

摘要：低负荷运行节能措施作为企业降耗管理的重要策略，在保障天然气净化装置正常运行的同时，也将在极大程度上保障运行过程更为科学、资源分配更为合理，节约装置设备的生产成本。本文就天然气净化装置运行中的耗能点进行了分析，并对天然气净化装置低负荷运行能耗上升的成因分析展开阐述，在对并天然气净化装置低负荷运行实践调查的基础上，提出了提升天然气净化装置低负荷运行节能效果的有效策略，将为净化装置科学而高效的运行提供技术参考。

关键词：低负荷；净化装置；节能

经济社会发展增速的逐步提升的同时，工业生产和居民生活对天然气消费逐年递增。而面对不断攀升的需求缺口，天然气生产和输出总量的不足已成为制约经济社会发展的一大因素。而不可忽视的是，随着部分气田产量的逐年递减，装置运行的负荷率维持在50%-75%左右。净化装置运行总耗能虽在一定程度上有所下降，而设备单耗却在相对增加。低负荷运行节能措施作为企业降耗管理的重要策略，在保障天然气净化装置正常运行的同时，也将在极大程度上保障运行过程更为科学、资源分配更为合理，节约装置设备的运维成本。在这一背景下，天然气净化企业的运营压力将进一步的提高，如何做好天然气净化装置的生产技术管理，确保净化装置低负荷运行节能的实现，是摆在每个天然气净化工作人员面前的一个大问题。

1.天然气净化装置运行中的耗能点

天然气净化装置系统的构成相对复杂，其生产装置主要包括了原料气预处理、脱硫、脱水、硫磺回收、锅炉单元、循环水单元等工艺环节。这些生产装置在低负荷状态下均发生了能耗变化，并呈现出一定的差异性。特别是在装置设备的脱硫环节，当前所采用的脱硫方法多以MDEA为主的化学脱硫法，其能耗点主要存在于脱硫溶剂的再生、贫富液交换及溶剂循环的加压过程；在净化脱水过程中的能耗主要存在于三甘醇提浓时的燃气消耗层面，在这一环节可通过对燃料气的燃烧控制和对汽提气的合理使用来达成；净化装置的硫磺回收作业的耗能节点共有三个方面，包括酸气燃烧、液流保温及泵的电损耗；锅炉单元是通过能量的有效转化输出蒸汽动能，其能耗消耗主要集中在燃料气的消耗环节；循环水工艺的单元设备较多，涵盖了贫液冷却器、酸气水冷器、凝结水冷器等，这些单元设备的能耗主要集中在电能层面。同时，净化装置工艺的空气系统、放空系统等，其能耗也主要集中在电能层面。

2.天然气净化装置低负荷下能耗上升的成因分析

2.1天然气处理量降低时，电单耗增加的成因

在天然气处理量降低时，对数据的评测显示，总电耗降低比例小于处理量降低比例时，电耗将有所增加。其中，脱硫单元溶液的循环量减少，引发溶液泵的循环量也会减少，相关数据显示，循环泵的流量高时泵的电损较小，这就导致在低负荷状态下的电耗增加。同时，在天然气处理量降低且气质稳定的情况下，脱硫系统产生的酸气量也会在一定程度上有所降低，从而导致进行硫回收时所需配风量也会相应改变也成为工艺电耗上升的一个成因。

2.2天然气处理量降低时，气单耗增加的成因

首先，天然气净化的硫磺回收装置，在酸气负荷降低时，尾气灼烧炉的耗气量应会相应下降，但这一耗气量对总耗气量的影响不大。净化装置的低负荷运行过程中，若酸气浓度过低，为保证主燃烧炉的正常运行，需加入燃料气助燃，将在一定程度上导致燃料气用量的增加；其次，锅炉天然气净化装置的气耗大户，所产生的蒸汽主要用于加热或保温作业。主要为脱硫单元重沸器加热脱硫富液，其余热能主要用于硫磺回收和成型的保障。当天然气处理量降低时，酸气负荷有所下降，这就导致余热锅炉产生的蒸汽量有所减少，进而造成为蒸汽系统提供的蒸汽量相应减少。在运行负荷的降低的工况下，锅炉系统的燃料气消耗与正常负荷作业工况相比，未产生较大变化，但气耗比稍有增高。

3.天然气净化装置低负荷运行节能措施

3.1操作优及

3.1.1在天然气净化装置的运行过程中，应根据原料气的气质变化，来及时调整脱硫工艺单元的贫富液入塔的层数及其循环量。调整后，其节能效果主要体现在两个方面，溶液循环量的调整，电机的输出功率有所减小，电流有所下降；同时，对装置的优化作业后，可实现溶剂循环量的相应下调，从而降低了冷却过程中的耗水量，也间接地降低了循环水电机的电能消耗。

3.1.2低负荷运行的状态下，可根据装置循环水量，对循环水泵的台数进行调整；同时应根据环境水温适时启闭凉水塔空冷风机。

3.1.3对天然气净化装置的污水处理作业，可采用间歇式作业的模式，在保证装置正常运行的前提下，达到相应的减小电能消耗。

3.1.4装置运行的耗能大户锅炉，具有着较大的节能潜力，可在锅炉的运行中，定期检测锅炉烟气中的气体成分及含量，并依据检测结果对燃烧器进行精准的配风管理，以提高燃气锅炉的热效率。同时，也应对锅炉的外表温度予以关注，当其超过设备限定值时，应当及时更换外表保温材料。

3.2技术改造

3.2.1在装置的低负荷工况下，应充分利用多级离心泵的特性曲线，在保证工艺系统正常作业的前提下，通过减少叶轮、减小压头的方式，降低溶液循环泵的使用功率。

3.2.2在技术改造中，应充分对硫磺回收装置风机的过剩空气，可将尾气灼烧炉放空空气用于低位罐区的吹扫，以达到节能的目的。

综上所述，天然气净化装置运行节能成为天然气净化生产提速降耗的实施基础。关注天然气净化装置的生产技术管理，具有十分重要的现实意义。在低负荷工况下，天然气净化装置的节能、安全生产带来了一定的挑战。在低负荷运行节能实践中，通过流程优及、设备革新、人才管理等措施，将有效提升工艺装备的控制能力，降低净化装置的整体耗能，促成装置低负荷运行状态下天然气净化企业生产效益的最大化。

参考文献

[1]宋钊.天然气净化装置低负荷运行节能措施探讨[J].化工管理,2018,(7):62.

[2]李岳峰,李亚东,濮新武.天然气净化装置节能措施分析[J].石化技术,2018,25(6):35.

[3]梁加骏.水电站运行管理节能措施的研究[J].科学中国人,2017,0(8X).

[4]黄雪锋,李涛,李静,陶兆勇,程璐,匡林骄.天然气净化装置节能途径探讨[J].天然气与石油,2016,34(2):26-29.

[5]谭瑞琪.天然气净化装置节能研究[J].化工管理,2016,(31).

[6]唐浠,冉文付,程晓明,等.长寿分厂CPS硫磺回收装置操作改进[J].石油与天然气化工,2013,(2):131-135.