固定板式换热器使用效果分析

汪关锋，石伟，孙燕(长庆油田分公司第一采气厂，陕西 榆林 718500)

1 固定板式换热器简介及安装情况

1.1 固定板式换热器简介

固定板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品加工等行业普遍应用的一种工艺设备，尤其是在炼化行业企业，换热设备占设备总数达到40%左右，资金投入占比30%～35%。随技能技术不断发展，换热器在不同的领域得到广泛应用。固定板式换热器主要由筒体管束、前后管箱及鞍座组成，换热器结构原理是管程和壳程中流过不同温度的介质通过热交换完成换热。相对与其他换热器，固定板式换热器具有旁路渗流小、锻件造价低、无内漏、换热面积大等优点[1]。

1.2 安装情况

根据项目建设计划，2020年9—10月份，X9增压站将整体式式DPC2803压缩机组更换为RTY1250分体式压缩机组。DPC2803分体式压缩机组DPC2803压缩机组相比，转速更高，自带二级增压，机组处理气量大，机组负荷大(DPC2803压缩机负荷40%～50%，RTY1250压缩机负荷60%～90%)，压缩机出口温度更高，进脱水橇吸收塔温度也相应升高。为降低进塔温度，提高脱水撬天然气脱水效果，增设了与RTY1250分体式压缩机组处理气量相配套的固定板式换热器(BEM 700-6.8-158-4.5/19-I)。与X9增压站相同，X4增压站2020年7—9月份增加一台RTY1250分体式压缩机组及相配套的固定板式换热器[2]。

2 固定板式换热器使用分析

2.1 A作业区7座增压站天然气进塔温度

A作业区共有7座增压站，10台压缩机组，分别为X3增压站DPC2804一台，X4增压站ZTY630一台、RTY1250一台，X6站增压站ZTY630一台，X9增压站RTY1250一台，X庄增压站DPC2803一台，X19增压站RTY1250两台，X30增压站ZTY630一台，RTY1250一台。

2.2 5座未安装固定板式换热器天然气进塔温度

2.2.1 X3站

X3站增压站压缩机组为DPC2804，机组运行为二级增压，脱水橇型号为处理气量50万m3/天 马龙尼。X3站压缩机组距脱水橇距离52 m。

测温枪测量了X3集气站2021年6月、7月、8月份天然气进压缩机的温度t1、出压缩机温度t2、进脱水撬吸收塔天然气温度t3，具体如表1所示， 处理气量均为12.0万m3/天。

表1 X3集气站进压缩机、出压缩机、进塔天然气温度统计表

2.2.2 X6站

X6增压站压缩机组为ZTY630，天然气一级增压，脱水橇型号为处理气量30万/天 马龙尼。X6站压缩机组距脱水橇距离73 m。

X6集气站2021年6月、7月、8月份天然气进压缩机的温度t1、出压缩机温度t2、进脱水撬吸收塔天然气温度t3测量统计如表2所示，处理气量21.0万m3/天。

表2 X6集气站进压缩机、出压缩机、进塔天然气温度统计表

2.2.3 X庄增压站

X庄增压站压缩机组为DPC2803，天然气一级增压，脱水橇型号为处理气量50万m3/天 普帕克。X庄压缩机组距脱水橇距离60 m。

X庄站2021年6月、7月、8月份天然气进压缩机的温度t1、出压缩机温度t2、进脱水撬吸收塔天然气温度t3，具体如表3所示，处理气量23.0万m3/天。

表3 X增压站进压缩机、出压缩机、进塔天然气温度统计表

2.2.4 X19站

X19增压站压缩机组为两台RTY1250，压缩机组自带气二级增压，脱水橇型号为处理气量80万m3/天普帕克。X19压缩机组距脱水橇距离190 m。

X19站2021年6月、7月、8月份天然气进压缩机温度t1、出压缩机温度t2、进脱水撬吸收塔天然气温度t3，具体如表4所示，处理气量均为58.0万m3/天。

表4 X19集气站进压缩机、出压缩机、进塔天然气温度统计表

2.2.5 X30站

X30增压站压缩机组为两台，一台RTY1250，一台ZTY630压缩机，RTY1250机组自带气二级增压，ZTY630压缩机目前一级增压运行。X30脱水橇型号为处理气量80万m3/天 普帕克。王家庄压缩机组距脱水橇距离170 m。

X30站2021年6月、7月、8月份天然气进压缩机温度t1、出压缩机温度t2、进脱水撬吸收塔天然气温度t3，具体如表5所示， 处理气量均为61万m3/天。

表5 X30集气站进压缩机、出压缩机、进塔天然气温度统计表

从未安装固定板式换热器的增压站测量统计及对比分析，可以得出以下几点结论：

(1) 6月份开始，各未安装固定板式换热器的增压站，天然气增压后进入吸收塔的温度都超过了30 ℃，不符合脱水撬进塔温度15～30 ℃的工艺要求。

(2)不同厂家机组在增压级别相同的情况下增压后进塔温度差别较大。如X6增压站RTY630压缩机组与X庄增压站的DPC2830压缩机组在都是一级增压运行状态，在进气温度21 ℃左右情况下，增压后天然气进塔温度X庄增压站普遍高于X6站5～8 ℃。

(3)同一压缩厂家，成压厂的二级增压RTY1250机组增压后天然气进塔温度普遍高于一级增压模式ZTY630机组。

(4) X3增压站DPC2804机组二级增压后天然气进塔温度远低于二级增压RTY1250机组增压后的天然气进塔温度。

(5)增压压站压缩机组距脱水撬的距离较长，天然气进塔温度降低1～2 ℃。

3 X4、X9增压站安装固定板式换热器天然气进塔温度分析

3.1 X4站增压站固定板式换热器使用效果及进塔温度

固定板式换热器工艺流程安装在脱水橇与压缩机组之间，X4增压站2020年增设了一台RTY1250机组，目前南4共有2台机组，一台RTY1250，一台ZTY630压缩机，脱水橇型号为处理气量80万m3/天 普帕克。

X4固定板式换热器2021年4月份投入使用，投入使用后对换热器的进、出口天然气温度及进塔温度(t1、t2、t3、t4、t5)进行检测，4—8月检测情况如表6所示，处理气量为56万m3/天。

表6 X4集气站进压缩机、出压缩机、进塔天然气温度统计表

从X4增压站固定板式换热器使用后各温度检测情况统计表分析，可以得出以下两点结论：(1) 4月份开始，换热器投运后，夏季增压生产后天然气进塔温度都在30 ℃以下，天然气外输露点检测合格；(2)换热器使用效果好，换热效果良好，增压后天然气温度下降10～16 ℃，平均11.6 ℃；增压前天然气升温8～14 ℃，平均11.8 ℃，升温、降温基本相当。

3.2 X9站增压站固定板式换热器使用效果及进塔温度

X9增压站2020将原来的DPC2803压缩机更换为目前RTY1250机组，脱水橇型号为处理气量40万/天普帕克。

X9固定板式换热器2021年4月份投入使用，投入使用后对换热器的进、出口天然气温度及进塔温度进行检测，4—8月检测情况如表7所示。

表7 X9集气站进压缩机、出压缩机、进塔天然气温度统计表

X9集气站固定板式换热器4月份使用后，从温度测量统计及对比分析，可以看出：(1) 4月份开始，换热器投运后，增压后天然气气进塔温度降低，4—5月份进塔温度都在30 ℃以下；6—8月份进塔天然气温度超过外30 ℃，但外输天然气水露点监测基本达标。(2)换热器使用效果好，换热效果良好，增压后天然气温度下降14～27℃，平均21.9 ℃；增压前天然气升温9～20 ℃，平均17.2 ℃，压缩机一级进气温度较高，对压缩机组的运行会造成一定影响。

通过X4集气站与X9换热器运行情况对比，X9站一台RTY1250机组自带二级增压，X4站一台RTY1250和一台机ZTY630机组，根据前面未安装固定板式换热器压缩机组温度分析，二级增压RTY1250机组增压后天然气进塔温度普遍高于一级增压模式ZTY630机组，两台压缩机组出气混合后的温度相比于X9站低，因此，X9站6—8月份进塔温度基本都超过30 ℃，影响脱水橇的脱水效果，且X9站压缩机一级进气温度较高，对压缩机组的运行会造成一定影响，X4集气站换热器和压缩机组运行优于X9集气站。

4 结论与建议

(1) X4、X9集气站安装固定板式换热器后，能有效降低脱水橇进塔温度，但X9进行6—8月进塔温度超过30 ℃。不满足脱水橇进塔温度工艺要求。

(2) X4与X9相比较，X4集气站换热器和压缩机组运行优于X9集气站；

(3)未安装固定板式换热器的X3、X6、X19、X30、X庄增压站进入6月份后进塔温度超过30 ℃，X19、X30增压站2021年计划安装，王家庄增压站相比与X3、X6集气站，进塔温度超过38 ℃，严重影响脱水撬脱水效果，X家庄增压站外输水露点长期监测不合格与进塔温度过高有很大关系，建议安装固定板式换热器。