干气密封泄漏气回收二次利用研究.pdf

书书书节 能 分 析 年 期（总第 期）干气密封泄漏气回收二次利用研究王志寰，邱静，方能治，马庭红，陈一心（西南油气田公司输气管理处，四川 成都 ；西南油气田公司蜀南气矿，四川 泸州 ；西南油气田公司川东北作业分公司，四川 达州 ）摘要：为积极应对全球气候变化，中国于 年提出“双碳”目标，碳达峰的实现过程中碳减排至关重要，实现大型设备低排放、零排放和负排放技术在生产场景的应用。目前使用的干气密封常用于动设备的轴端密封，用以防止设备内腔气体产生外泄漏，但因其运转过程中形成的气膜会产生密封泄漏，对该密封泄漏气进行回收利用，同时考虑可能出现的设备损坏的潜在风险，优化成果的安全控制措施，具有着广泛的应用前景。关键词：碳减排；干气密封；密封泄漏气；二次利用中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：，（，；，；，）：，“”，：；引言“十四五”期间能源行业将被纳入全国碳市场 ，力争 年实现碳达峰，故实现大型设备节能降耗、减少碳排放是其重要的过程环节 。目前行业内广泛应用的氨压机、天然气压缩机、循环氢压缩机、冷剂压缩机、循环气压缩机、离心泵等高速转动设备 ，采用干气密封进行轴端密封，防节 能 分 析 年 期（总第 期）止设备内腔气体外泄漏。干气密封制造和安装精度较高，且因其密封端面形成的气膜因刚度因素会产生少量密封气体泄漏，目前大多数文献主要基于对降低干气密封刚漏比方向的研究，本文重点对密封泄漏气进行回收二次利用，有着良好的推广应用前景 。干气密封基本概述 密封使用介绍现役干气密封设计制造主要依据 石油化工和气体工业用润滑、轴封和控制油系统及其辅助设备、干气密封技术条件，其中干气密封端面型槽轮廓由上游入口边界、下游出口边界和两侧壁边界形状共同决定，根据槽型一般分为 类：对数螺旋型、双向直线型、圆弧型、斜直型、带径向型、人字型、雁型、双叶翼型 。以某单位使用的型号 干气密封为例，在设备轴两端位置，如图 所示，槽深度 ，使用的工艺密封气为天然气，除去颗粒和液体，对提供密封的气体进行压力、流量和温度控制，在动静环之间形成 稳定气膜，密封端面完全分离，密封泄漏气进行高位放空 。回收可行性该密封系统平均密封气流量为 ，如图（）所示，密封泄漏压力约为 ，平均泄漏流量为 ，如图（）所示，泄漏介质满足 天然气技术标准 ，密封泄漏气经调压后高点放空；常规燃料气经调压后约为 ，燃气管道安全阀起跳限制压力为 。对该密封泄漏气进行回收利用，有效降低干气密封系统整体刚漏比，在确保干气密封正常运转的同时实现以最少的成本投入和更高的单位经济效益来实现密封泄漏气回收 。密封泄漏气回收 回收模型以该站为例，固定员工人数 人，全年人均天然气每小时消耗均量是 ，如图 所示。对单台设备进行密封泄漏气回收，配有缓冲罐、增压泵，系统正常运行时，回收泄漏气经缓冲罐，调压后进入燃气流程，可根据生活燃气日均消耗总量调节回收设备数量；缓冲罐容积取决停机期间燃气消耗量，当设备接近临停时，启动增压泵，图 图 人均天然气每小时消耗量将回收气缓冲罐压力缓慢提升至设定最高压力值（需高于密封进气压力），可满足一定时间的用气需求。由图（）可知，随着密封泄漏流量的增加，单台动设备回收率随之降低；由图（）可知，多台动设备回收率与站（厂）总人数关系图，一台动设备回收时，站（厂）员工总数增加到 人的回收率为 ，若人数继续增加，需增开多套回节 能 分 析 年 期（总第 期）图 收装置，故回收率随着站（厂）总人数、回收台数增加而呈现不断升高趋势，根据全国现役使用干气密封的动设备超 套，通用单位体积天然气产生的碳排放量为 ，每小时减少碳排放量约 ，应用市场前景巨大 。技术安全系数评估在安全设施方面，为防止机组在异常停机情况下，密封泄漏气流量瞬时减小，引起燃气用量瞬时波动，在缓冲罐上设置低、低低报警值，与正常燃气流程进行切换；同时防止轴向激振力使密封动静环产生过大位移，造成密封端面损坏，设置安全阀（略高于密封系统最高工作压力），若泄漏量过大超过安全阀开启压力，安全阀自动起跳，安装爆破片起到“双重防护”的作用，使干气密封系统在实现密封作用的同时也实现了系统的自我保护，切实做到安全受控。结论（）针对该站场密封泄漏气压力、流量特点，兼顾系统运转安全稳定性，提出较为经济的密封泄漏回收通用模型，该回收技术有效降低干气密封的刚漏比。（）该回收模型可广泛应用的高速转动设备轴端的干气密封，单台、多台回收率受密封泄漏气流量、站（厂）总人数因素影响，应用场景较多，减碳效应可观。（）在回收总管线上设置安全阀并在设备上设置爆破片的方式，保证系统即使在超压时通过安全阀和爆破片泄放的方式将压力及时释放，避免超压造成管线、设备爆裂事故，确保干气密封系统安全、平稳运行，实现设备本质安全。参考文献：李司宇，张琬 关于国际石油公司能源转型和碳资产管理的思考 信息、安全与管理，（）：李淳 中国海油启动碳中和规划 中国设备工程，（）：侯亮，孙乃达，张焕芝 国际大型石油公司对后疫情时代行业发展前景的基本预判 世界石油工业，（）：侯明扬 后疫情时代油气公司应高度重视能源转型 中国石化 ，：徐洁，俞树荣，严如奇，等 超临界二氧化碳干气密封 热 流固耦合建模与变形特性分析 润滑与密封，（）：于辰，江锦波，赵文静，等 基于微段组合的干气密封端面型槽结构模型及其参数影响 化工学报，（）：潘俊 合成气压缩机干气密封损坏及振动原因分析 故障分析，（）：张伟政，姜娥，林智，等 基于叶轮转子系统下的干气密封轴向振动分析 润滑与密封，（）：甘捷，朱治鹏，蒋安荔，等 压缩机干气密封系统不稳定运行状态分析及对策 压缩机技术，（）：张弼 增压氢压缩机干气密封故障原因分析 石油化工设计，（）：郭飞虎 离心压缩机用干气密封静态泄漏试验方案分析 天然气与石油，（）：黄铭科，吴晓玲，孙道林 石油化工装置大型压缩机组干气密封选型探讨 大氮肥，（）：，综合能耗计算通则 综合能耗计算通则 国家标准解读 标准科学，：王志坤，张昕，耿彦青，等 干气密封在炼油厂离心压缩机上的应用 化工机械，（）：作者简介：王志寰（），男，工程师，硕士研究生，毕业于西南石油大学，现主要从事于油气输送与安全环保技术研究工作。：