BOG壓縮機(jī)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(jī)處理蒸發(fā)氣時(shí)的工藝流程、壓縮機(jī)容量的調(diào)節(jié)、輔助設(shè)備的自動(dòng)控制以及壓縮機(jī)的報(bào)警和連鎖保護(hù)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(yùn)行時(shí)，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(huì)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(chǔ)罐的保冷運(yùn)行，是液化石油氣基地的主要任務(wù)。BOG壓縮機(jī)擔(dān)當(dāng)了這一重任，而一般使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)是二級(jí)雙作用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)。
2 壓縮制冷的基本工藝流程
采用壓縮機(jī)直接壓縮BOG制冷的基本流程是（以C3低溫儲(chǔ)罐T-1為例，見(jiàn)圖1）：當(dāng)C3低溫儲(chǔ)罐T-l內(nèi)壓力上升時(shí)，啟動(dòng)壓縮機(jī)，將罐內(nèi)BOG引入壓縮機(jī)入口緩沖罐D(zhuǎn)-1，經(jīng)緩沖和分離后引入壓縮機(jī)一級(jí)（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(jí)壓縮后，BOG被壓縮至0.3～0.35MPa，溫度升為50～60℃，然后由一級(jí)出口進(jìn)入閃蒸罐D(zhuǎn)-2，經(jīng)閃蒸后BOG溫度降至0℃左右，再進(jìn)入壓縮機(jī)二級(jí)（2nd stage）入口，經(jīng)二級(jí)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(jìn)人水冷凝器E-l，換熱后被液化成液體，進(jìn)入C3液體回收罐D(zhuǎn)-3，再由D-3進(jìn)入出貨高壓罐T-3出貨。
3 壓縮機(jī)容量的調(diào)節(jié)
壓縮機(jī)的容量是根據(jù)儲(chǔ)罐BOG最大產(chǎn)生量來(lái)確定的。壓縮機(jī)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(huì)下降，當(dāng)罐壓下降到一定程度時(shí)，為了補(bǔ)償壓縮機(jī)入口的氣量缺乏，可以采取以下兩種措施：
（1）壓縮機(jī)二級(jí)出口氣相返回到入口閃蒸罐D(zhuǎn)～2，即圖中通過(guò)D-2壓力P-2來(lái)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(kāi)進(jìn)行氣相返回。
（2）可以通過(guò)壓縮機(jī)入口卸載來(lái)減少吸入氣量，即將壓縮機(jī)容量由100％降為50％。對(duì)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(yùn)動(dòng)，使入口氣閥保持在打開(kāi)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(jī)的容量變成50%若兩端都被卸載，則變成0%。
當(dāng)壓縮機(jī)入口氣體缺乏量小于壓縮機(jī)容量的50％時(shí)，采用上述（1）方法，即氣相返回；而當(dāng)此缺乏量大于壓縮機(jī)容量的50％時(shí)，采用上述（2）方法，即將壓縮機(jī)降載至50％。
4 輔助設(shè)備的自動(dòng)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(shí)際壓力低于此值時(shí)，PV-3A打開(kāi)，PV-3B關(guān)閉，引入壓縮機(jī)出口氣體，使其壓力回升，而當(dāng)D-3實(shí)際壓力高于此值時(shí)，PV-3A關(guān)閉，PV-3B打開(kāi)，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(jī)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(guò)DCS（Distributed Control System）上的選擇開(kāi)關(guān)確定由LV-1A或LV-1B來(lái)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(shí)，使用LV—1B將液體輸出到低溫儲(chǔ)罐T-1。
5 壓縮機(jī)的報(bào)警和連鎖保護(hù)控制系統(tǒng)
為了保證壓縮機(jī)安全正常運(yùn)行，我們?yōu)槠溲b配了一整套報(bào)警和連鎖保護(hù)控制系統(tǒng)，主要有以下內(nèi)容：
（l）預(yù)報(bào)警系統(tǒng)
①主機(jī)軸承溫度
包括對(duì)輪側(cè)的主機(jī)軸承溫度和與對(duì)輪相對(duì)側(cè)的主機(jī)軸承溫度。這兩個(gè)軸承溫度的高報(bào)設(shè)定值為60℃，當(dāng)主機(jī)軸承溫度超過(guò)60℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，操作員要緊急處理，以保護(hù)主機(jī)軸承免受損壞。
②潤(rùn)滑油壓力和溫度
潤(rùn)滑油可以稱作是壓縮機(jī)的"血液"，它可以潤(rùn)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(jī)配備有專門的潤(rùn)滑油泵，開(kāi)壓縮機(jī)前要先啟動(dòng)油泵運(yùn)轉(zhuǎn)。要保證壓縮機(jī)正常運(yùn)行，對(duì)潤(rùn)滑油的壓力和溫度都有嚴(yán)格的要求，油溫高報(bào)值設(shè)定為55℃，油壓低報(bào)值設(shè)定值為0.175MPa，超過(guò)相應(yīng)的指標(biāo)，系統(tǒng)都會(huì)預(yù)報(bào)警。
③0%負(fù)荷10分鐘預(yù)報(bào)警
若壓縮機(jī)在0％負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行超過(guò)10分鐘，系統(tǒng)即會(huì)報(bào)警，提醒操作員增加負(fù)荷或停機(jī)。
④電機(jī)軸承溫度
分對(duì)輪側(cè)的電機(jī)軸承溫度和與對(duì)輪相對(duì)側(cè)的電機(jī)軸承溫度兩個(gè)。這兩個(gè)軸承溫度的高報(bào)設(shè)定值為80℃。
（2）連鎖停機(jī)保護(hù)系統(tǒng)
①壓縮機(jī)一級(jí)入口氣體壓力
該壓力低報(bào)設(shè)定值為2KPa，若低溫儲(chǔ)罐壓力很低致使壓縮機(jī)一級(jí)入口壓力降至2KPa時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并連鎖自動(dòng)停機(jī)。
②一級(jí)出口氣體壓力
該壓力高報(bào)設(shè)定值為0.42MPa，若壓縮機(jī)一級(jí)出口氣壓高至0.42MPa時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并連鎖自動(dòng)停機(jī)。
③二級(jí)出口氣體壓力
該壓力高報(bào)設(shè)定值為1.88MPa，若壓縮機(jī)二級(jí)出口壓力高于該值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并連鎖自動(dòng)停機(jī)。
④一級(jí)出口氣溫
該溫度高報(bào)設(shè)定值為100℃，若壓縮機(jī)一級(jí)出口氣溫高于該值，則系統(tǒng)報(bào)警并連鎖自動(dòng)停機(jī)。
⑤二級(jí)出口氣溫
該溫度高報(bào)設(shè)定值為150℃，當(dāng)壓縮機(jī)二級(jí)出口氣溫高于該值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并連鎖自動(dòng)停機(jī)。
⑥電機(jī)軸承溫度
前面5（1）④介紹了電機(jī)軸承溫度高預(yù)報(bào)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(jī)軸承溫度繼續(xù)上升至90℃時(shí)，就會(huì)高高報(bào)警并連鎖自動(dòng)停機(jī)。
⑦潤(rùn)滑油壓力
前面5（1）②講了潤(rùn)滑油壓力低預(yù)報(bào)警值（0.175MPa），若該壓力繼續(xù)下降至0.15MPa時(shí)，就會(huì)低低報(bào)警并連鎖自動(dòng)停機(jī)。
⑧0負(fù)荷15分鐘
前面5（l）③提到若壓縮機(jī)在0負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行達(dá)10分鐘即會(huì)預(yù)報(bào)警，若在這種狀態(tài)下繼續(xù)運(yùn)行達(dá)到15分鐘時(shí)，就會(huì)報(bào)警并連鎖自動(dòng)停機(jī)。
6 結(jié)束語(yǔ)
BOG壓縮機(jī)是液化石油氣基地的"心臟"，正是通過(guò)它不斷地把BOG壓縮后冷凝成液體來(lái)控制低溫儲(chǔ)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(yùn)轉(zhuǎn)。