天然气长输管道站场压缩机厂房的设置_张俊.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 1 期 92 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 1 月 天然气长输管道站场压缩机厂房天然气长输管道站场压缩机厂房的的设置设置 张 俊，兰宇剑（中国石油工程建设有限公司西南分公司，四川 成都 610041）摘摘 要要：以某天然气长输管道压气站为例，对各种厂房设置方案进行分析，分析内容包括厂区面积、厂房配套设施工程量及投资、在天然气泄漏或火灾等事故工况下的影响范围及应对措施，并结合该例工程投资限制及征地困难的实际情况，最终确定了多机组共用一个厂房并在中间设置隔墙的方案。研究表明，在制定压缩机厂房设置方案时，应结合运行风险、征地因素和资金条件等各方面因素，合理限制厂房内压缩机组数量。关键词：关键词：压气站；压缩机；厂房设置；事故；停运 随着天然气开发、使用规模的不断增大，长距离天然气输气管道压气站越来越多，在输气量大、压力要求高的站内，大功率压缩机的多机组配置方式也越来越常见1 2。1 1 国内外压气站压缩机厂房设置介绍国内外压气站压缩机厂房设置介绍 通过近年来对国内外长输管道压气站压缩机厂房设置方式的调研，各国家、地区的要求及实际应用不一，既有单台机组单独用房，也有多机组共用厂房的设计。例如，中亚C 线压缩机站、俄罗斯 Gazprom 增压站、Trans Canada 管线压气站和欧洲 Wingas 压气站等均采用单机组、单厂房设计，靖边至西安天然气输气管道三线系统工程压气站、中卫-贵阳联络线工程压气站、西气东输二线工程压气站等均采用多机组共用压缩机厂房设计。图图 1 1 西气东输二线工程压气站西气东输二线工程压气站 2 2 压缩机厂房设置方案分析压缩机厂房设置方案分析 2.1 方案概述 据调研，目前国内规范暂未对厂房内压缩机机组数量进行明确规定，已建成的压气站多数是将所有压缩机组置于同一座厂房内。厂房内安装有可燃气探测系统、火焰探测系统、通风系统，按站场火气报警 ESD 控制要求，可燃气、火焰探测系统的高高报警均会引起厂房内所有压缩机组紧急停车，而目前火气报警系统产品可靠性不高，实际运行中多次发生因火气系统误报造成的厂房内机组紧急停车事件3。另一方面，厂房内通风系统是否正常也直接关系到厂房内防爆分区的变化。在通风系统正常状态下，厂房内设计为 2 区防爆，因此厂房内的机组电气设备通常按防爆 2 区进行设计选型和供货，一旦通风系统故障，厂房内防爆分区将变为 1 区，将存在严重的运行安全隐患。当通风系统故障时，理论上厂房内所有压缩机组不得运行。基于以上原因，多压缩机组共用厂房是否合理有待进一步论证。以某天然气长输管道压气站为例，分别对多种厂房设置方案进行利弊分析。该压气站内设有 4 台 20MW 等级压缩机组，三用一备，考虑如下三种厂房设置方案。方案一：每台机组各一座厂房方案；方案二：多机组共用厂房（厂房内设隔墙）方案；方案三：多机组共用一座厂房方案。2.2 方案一：每台机组各一座厂房方案 2.2.1 主要技术方案 2.2.1.1 方案描述 本方案 4 台压缩机组、每台设独立厂房，共需 4 座厂房，单座厂房面积为 2927m2。由于厂房较高，根据建筑设计防火规范要求，各厂房间距按 6m 考虑。本方案中各厂房内桁吊、火气系统、通风系统等配套设施均独立设置。该方案下的平面布置示意图见图 2。DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.023 张 俊：天然气长输管道站场压缩机厂房的设置 93 图图 2 2 方案一平面布置示意图方案一平面布置示意图 根据上述平面布置，包含压缩机厂房及配套工艺设施在内的压缩机区总面积为 144m84m。2.2.1.2 事故工况及处置措施（1）可燃气体泄漏事故工况 当厂房内两台及以上的可燃气体探测器检测到可燃气体泄漏，可燃气体浓度达到爆炸下限浓度的 20%时，联锁启动事故厂房内的所有送、排风机，并联锁打开事故厂房电动推拉门，同时该厂房和控制室内报警，提醒操作人员注意。当厂房内可燃气体浓度达到爆炸下限浓度的 40%时，自动逻辑联锁执行该厂房内在运压缩机组 ESD 停车保护，同时联锁启动事故厂房内的所有送、排风机，并联锁打开事故厂房电动推拉门。风机箱出口风管设置流量检测仪表，当流量低于设定值报警信号上传至控制室。4 若其中两个厂房出现可燃气体泄漏事故，则开启另一厂房内备用压缩机组，同时紧急停运事故厂房内压缩机组，该工况下增压系统需降量运行，最大增压气量下降约 20%。（2）火灾事故工况 当某厂房内2个或2个以上的火焰探测器检测到厂房内起火报警，则站场 ESD 逻辑联锁执行所有运行的压缩机组ESD 保护停车，联锁关闭进出站 ESD 阀，自动放空站内天然气，同时联锁切断所有非消防电源，联锁关闭厂房通风系统，并联锁打开厂房电动推拉门，同时自动开启事故厂房和控制室内报警。综上，本方案火灾事故工况下压气站停运。2.3 方案二：多机组共用厂房（厂房内设隔墙）方案 2.3.1 主要技术方案 2.3.1.1 方案描述 本方案 4 台压缩机组设置在同一座厂房内，中间设置隔墙，将厂房区分为两个区域，每个区域中各放置两台压缩机组，总面积为 10827m2。本方案中厂房内两个区域的桁吊、火气系统、通风系统等配套设施均独立设置。该方案平面布置示意图见图 3。根据上述平面布置，包含压缩机厂房及配套工艺设施在内的压缩机区总面积为 121.5m84m。2.3.1.2 事故工况及处置措施（1）可燃气体泄漏事故工况 当厂房内某一区域两台及以上的可燃气体探测器检测到可燃气体泄漏，可燃气体浓度达到爆炸下限浓度的 20%时，联锁启动事故区域内的所有送、排风机，并联锁打开事故区域电动推拉门，同时该区域和控制室内报警，提醒操作人员注意。当厂房内某一区域可燃气体浓度达到爆炸下限浓度的 40%时，自动逻辑联锁执行该区域内在运压缩机组 ESD停车保护，同时联锁启动事故区域内的所有送、排风机，并联锁打开事故区域电动推拉门。风机箱出口风管设置流量检测仪表，当流量低于设定值报警信号上传至控制室。在压缩机组全量运行状态下，若厂房其中一个区域出现可燃气体泄漏事故，则开启另一区域内备用压缩机组，同时紧急停运事故区域内所有压缩机组，该工况下增压系统需降量运行，最大增压气量下降约 20%。（2）火灾事故工况 该工况下处理措施与方案一相同。2.4 方案三：多机组共用一座厂房方案 2.4.1 主要技术方案 2.4.1.1 方案描述 本方案 4 台压缩机组均设置在同一座厂房内，面积为10527m2。本方案厂房内共设置一套桁吊、火气系统、通风系统等配套设施。该方案下的平面布置示意图见图 4。94 张 俊：天然气长输管道站场压缩机厂房的设置 根据上述平面布置，包含压缩机厂房及配套工艺设施在内的压缩机区总面积为 118.5m84m。图图 3 3 方案二平面布置示意图方案二平面布置示意图 图图 4 4 方案三平面布置示意图方案三平面布置示意图 张 俊：天然气长输管道站场压缩机厂房的设置 95 2.4.1.2 事故工况及处置措施（1）可燃气体泄漏事故工况 当厂房内两台及以上的可燃气体探测器检测到可燃气体泄漏，可燃气体浓度达到爆炸下限浓度的 20%时，联锁启动厂房内的所有送、排风机，并联锁打开事故厂房电动推拉门，同时厂房和控制室内报警，提醒操作人员注意。当厂房内可燃气体浓度达到爆炸下限浓度的 40%时，自动逻辑联锁执行厂房内在运压缩机组 ESD 停车保护，同时联锁启动厂房内的所有送、排风机，并联锁打开厂房电动推拉门。风机箱出口风管设置流量检测仪表，当流量低于设定值报警信号上传至控制室。综上，本方案可燃气体泄漏事故工况下压气站停运。（2）火灾事故工况 该工况下处理措施与方案一相同。2.5 方案对比分析 针对以上三种方案，进行了优缺点对比分析，如下表所示。表表 1 1 方案比选表方案比选表 方案 方案评价 方案一 优点：本方案为在每个厂房内各设置一台机组，各厂房距离在 6 米外。若厂房内发生可燃气体泄漏或通风系统故障等情况，则将该厂房内的机组全部 ESD 停机；其他厂房内的机组可继续正常运行。缺点：占地面积较大，建筑物工程量较大，厂房内配套桁吊、火气控制系统工程量较大，电缆敷设距离较长，投资最高。方案二 优点：本方案为在一个厂房内设置四台机组，中间加防火隔墙，将厂房隔离为两个区。若厂房内某一区发生可燃气体泄漏或通风系统故障等情况，则将该区内的机组全部 ESD 停机；另一区内的机组可继续正常运行。占地面积较小。缺点：中间防火墙投资成本较高。方案三 优点：占地面积较小，建筑物工程量较小，厂房内配套桁吊、火气控制系统工程量较小，电缆敷设距离较短，投资最省。缺点：本方案为在一个厂房内设置多台机组。若厂房内发生可燃气体泄漏或通风系统故障等情况，则需要将厂房内所有机组 ESD 停机，从而造成压气站关闭，影响长输管道的正常运行。根据以上比选可知，方案三投资虽然最省，但后期运营过程中容易受外部因素影响造成整个压气站停运。鉴于该工程中本压气站的重要性，从压气站全站安全生产运行方面考虑，排除方案三。同时由于该工程征地条件限制，为节约用地，最终推荐采为方案二：多机组单厂房（内设隔墙）方案。3 3 结结 论论 压缩机厂房的设置对压气站的生产运行有重大影响，在此对压缩机厂房设计时提出以下建议。（1）压缩机厂房设置作为重点关注对象。对于多机组压气站，在进行压缩机厂房设计时，应在满足工艺要求的前提下，结合生产操作、运行维护需要和降量或停站运行影响等要求，从多方面综合分析。（2）降低压气站运行风险为首要考虑。为避免外界原因造成整个压气站意外停机，保障天然气长输管道的连续运行，对于多台机组同时运行的压气站，当设计有压缩机厂房时，限制厂房内压缩机组数量是非常有必要的。（3）保障压气站的正常运行是目标任务。在征地及资金允许的前提下，建议尽量按单机组、单厂房设计。（4）合理确定压缩机厂房内的机组数量。若受征地条件及资金限制，且压缩机组的停运对管线运行影响较小，则可适当增加同一厂房内的压缩机组数量，但在厂房内仍应尽可能采用防火隔墙隔离各压缩机组。参考文献参考文献 1 陈逢刚,吴笑菊.天然气压气站设计及运行研究J.石油与天然气化工,2016,45(5):35-38,42.2 周大伟,巴亮,邢俊强,等.天然气枢纽站(压气站)的一般设计思路J.现代化工,2016,35(11):193-196.3 朱喜平,张来斌,梁伟.长输管道压气站安全仪表系统J.油气田地面工程,2014,33(6):8-9.4 输油气管道工程安全仪表系统设计规范：SY/T 6966-2013S.2013.