天然气增压站压缩机选型方案探讨

亢思敏

北京石油化工工程有限公司西安分公司 陕西 西安 710000

天然气压缩机作为油气田开发生产的重要设备，在油气田领域被广泛应用。国内某公司新建一座天然气增压站，设计规模为1000×104Nm3/d，装置操作弹性50～110%；年运行时间330d；进站压力：2.0～2.5MPaG；出站压力：5.5～6.0MPaG。

1 天然气压缩机工况

原料气分五路进站，均为含硫原料气。进站压力为2.0～2.5MPa（G），由于气田集气系统主要为埋地输送，天然气温度受土壤温度控制，根据现场实际运行数据，原料天然气进站温度取3℃～20℃。

结合该项目实际情况，出站压力达到5.5 MPa～6.0MPaG即可满足下游要求。

2 常用压缩机型式

油气田用压缩机一般为往复式压缩机、螺杆式压缩机和离心式压缩机[1]。三者使用范围见下图。

图1 天然气压缩机使用范围

2.1 往复式压缩机

往复式压缩机效率高，压比大，对于压力及流量的波动适应性较强，工况易于调节，无喘振现象，流量变化对效率的影响较小，可实现多级増压。通常每一级的压缩比为3∶1至4∶1，压缩机最高排气压力可达52MPa，特别适用于气田和油田伴生气分散增压。但也有体积大，活动部件多，机组噪音大，辅助设备多，占地面积大，维护工作量大，维护费用高的特点，更高的压比会引起它容积效率和机械效率下降。

往复式压缩机：用于进气流量18000m3/h以下（进气流量指进气条件下的容积流量），流量调节范围一般为60%～100%，单机功率一般不超过6000kW。

2.2 螺杄式压缩机

螺杄式压缩机具有可调范围广、操作平稳的优点，适应帯液工况。允许压缩机在较高的转速下运行，压缩机结构紧凑;由于冷却润滑剂是连续流动的，允许的单级压缩比要高得多;减少或消除了流体（气体）的脉动，振动较小;可实现髙转速和高压缩比，有助于最大限度地获得可用的生产功率。缺点是单机排量小、大输量下机组数量多，操作和运行维护不方便。

螺杆式压缩机：用于中低压力及中小排气量，油气田用螺杆压缩机一般排气量不超过5000m3/h，排气压力3MPa以下，流量调节60%～100%，单机功率一般不超过1500kW。

2.3 离心式压缩机

离心式压缩机具有输气量大，运转平稳，噪音低，机组尺寸小，使用寿命长，维修工作量小的特点。适用于气体流量大、气量波动幅度小，排气压力为中低压的使用场合。

离心式压缩机：用于进气流量2000m3/h以上，排气压力50MPa以下，流量调节范围一般为70%～100%，单机功率不低于2000kW。见表1。

表1 常用压缩机型式对比[2]

3 天然气压缩机选型方案比较

天然气气量较大，压力过低，需要进行增压才能回收利用，根据项目情况，往复式和离心式压缩机均能满足选型要求[3]。考虑到压缩机的稳定操作及装置的运行经济性，有以下三种方案可供选择:

方案一: 五台往复式压缩机（单台压缩机设计工况250×104Nm3/h）

设置5 台往复式压缩机，单台压缩机设计工况为250×104Nm3/h，1 级压缩，4 开1 备。

表2 方案一往复式压缩机

用电按照0.57元/度进行计算。

油气田站场最常用压缩机是往复式压缩机，单台往复机相对便宜且供货周期较短[4]。但由于往复式压缩机的连续运转周期较短，在输气领域使用往复式压缩机通常需要进行备机设置，因此当气量较大时多台并联占地面积较大，设备购置费用也较高。

方案二: 两台离心式压缩机（ 压缩机设计工况为500×104Nm3/h，）

设置2台离心式压缩机，单台压缩机设计工况为500×104Nm3/h，1 级压缩。

表3 方案二两台离心式压缩机

用电按照0.57元/度进行计算。

针对方案一选用的多台往复机并联的缺点，离心机不需要备用，且设备购置费明显降低，占地面积也小，而且离心式压缩机在压缩天然气过程中能够完全做到对介质没有污染，通过干气密封系统完全隔离润滑油与介质的接触，采用两台500×104Nm3/h的离心机，相对比方案一设备投资少，占地面积小，运行维护费用低。

4 结束语

方案一和方案二进行对比，设备购置费用分析：方案一＞方案二；运行费用分析：方案一＞方案二；占地面积分析：方案一＞方案二。在本项目中，离心式压缩机相比往复式压缩机有着投资费用少、节约用地和维修费用低等优势，满足长期运行要求，为本项目最优方案。

由于该项目建设规模较大，选用往复式压缩机时数量较多，大大提高了设备购置费用及运行成本，选用离心式压缩机就更有优势。

实际生产中，需要综合气量、操作弹性和经济性综合分析，对比各种选型方案的优缺点，选用合适的压缩机机型。