李新東
[中海石油(中國)有限公司天津分公司渤南作業(yè)公司 天津 300459]
海上平臺天然氣壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中,經(jīng)常出現(xiàn)換熱器被貝殼類海生物堵塞的情況,導(dǎo)致?lián)Q熱效率逐步下降。為了解決這一問題,通過對相關(guān)流程進(jìn)行充分分析,提出對天然氣壓縮機(jī)相關(guān)流程進(jìn)行升級改造,以適應(yīng)相應(yīng)工況。
天然氣壓縮機(jī)的海水流程主要是海水通過潛水泵加壓后進(jìn)入海水主過濾器,水草及較大海生物被過濾后留在濾網(wǎng)內(nèi)部;其余小顆粒等隨著海水一起進(jìn)入到換熱器中,并通過換熱器的管程排出撬外。如果海水系統(tǒng)中外加的防海生物裝置失去作用,則一部分貝殼類海生物的卵就會附著到管壁緩流區(qū),并隨著時間推移逐漸長大。當(dāng)海水壓力出現(xiàn)波動時,就會發(fā)生脫落,最后到達(dá)換熱器內(nèi)部堵塞封頭及管程,導(dǎo)致海水流量降低,影響換熱器的熱效率[1]。
天然氣壓縮機(jī)相關(guān)流程升級改造的內(nèi)容主要包括換熱器海水進(jìn)口加裝進(jìn)口濾器、換熱器封頭升級、海水主過濾器加裝電解銅鋁電極、加裝末端沖洗管線等。通過對升級改造方案的優(yōu)化對比,找出更加適宜的措施,既節(jié)約費(fèi)用,又能夠發(fā)揮作用。
目前,通過對海水主過濾器加裝電解銅鋁電極,能夠快速直接地預(yù)防海生物在管線內(nèi)部生長;加裝末端沖洗管線也能夠?qū)⒐芫€內(nèi)沉積的泥沙和脫落的部分貝殼類物質(zhì)排出,并通過開關(guān)排放閥門使海水壓力波動,進(jìn)而沖洗管壁上即將脫落的貝殼類物質(zhì)。
本文將圍繞換熱器海水進(jìn)口加裝進(jìn)口濾器的優(yōu)缺點(diǎn)、天然氣壓縮機(jī)前加裝總濾器和分體濾器的優(yōu)缺點(diǎn),以及對換熱器封頭升級改造中更換為直通式和快開盲板式封頭的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析對比,提出相對合理的意見,形成一套最優(yōu)方案。
能夠快速解決目前海生物對各平臺壓縮機(jī)造成的困擾,加裝濾器后,可形成一道攔截屏障,阻止當(dāng)前管壁存在的海生物進(jìn)入換熱器;同時,當(dāng)電解銅鋁失去作用時,能阻止管線內(nèi)再次生長的海生物進(jìn)入換熱器,從而減少換熱器的清洗次數(shù)。
能夠減少換熱器清洗的頻次。沒有加濾器之前,換熱器一年清洗1~2 次;加裝完濾器后,2 年多時間里,沒有清洗過換熱器。海生物經(jīng)常堵塞換熱器海水進(jìn)口單流閥,需要定期對一級和二級單流閥進(jìn)行清理。最頻繁時,需要每天倒運(yùn)壓縮機(jī)3~4 次。加裝濾器后,至今2 年未清理過,效果比較明顯。
加濾器能夠提前過濾掉大體積的海生物,小體積的海生物隨著海水的擾動和沖刷,通過U型盤管內(nèi)部排放至換熱器出口[2]。
能夠方便地觀察管壁上脫落海生物的數(shù)量,可以客觀地反映管壁海生物脫落易發(fā)時間點(diǎn)和海生物的生長情況。
增加了海水的流動阻力,對海水有一定的限流作用。
濾器及外殼如材質(zhì)不合格,容易造成腐蝕,導(dǎo)致濾器泄漏和濾芯損壞。
閥門檢修量增加。由于閥門數(shù)量多,如果損壞,則檢修工作量會增加。占用部分外委費(fèi)用,使費(fèi)用總量增加,同時增加清洗濾器的頻次。
加裝濾器能夠形成一道攔截屏障,阻止當(dāng)前管壁存在的海生物進(jìn)入換熱器;同時,當(dāng)電解銅鋁失去作用時,也能阻止管線內(nèi)再次生長的海生物進(jìn)入換熱器,從而減少換熱器的清洗次數(shù)。
加裝濾器后,能夠減少換熱器清洗的頻次和過濾大體積的海生物[3],從而防止海水進(jìn)口單流閥處的堵塞。
濾器制作時,需要采用耐海水腐蝕的材質(zhì)。濾芯骨架、內(nèi)襯濾網(wǎng)的孔徑都應(yīng)小于換熱器盤管的內(nèi)直徑。濾器安裝在天然氣壓縮機(jī)撬外甲板上,同時與甲板之間不進(jìn)行焊接,目的是為壓縮機(jī)電機(jī)檢修預(yù)留轉(zhuǎn)運(yùn)空間。濾器可使用1 個籃式濾器和1 個Y型濾器組合,從而降低費(fèi)用和節(jié)約空間。濾器頂部建議使用快開式頂蓋,方便拆裝。根據(jù)現(xiàn)場空間大小,選擇濾器安裝到海水系統(tǒng)SDV閥前后。
總價格低,通常壓縮機(jī)海水總管直徑為19.98 cm(或26.64 cm),每臺壓縮機(jī)前的管線直徑為13.32 cm。如果將濾器加裝到總管上,則只需要2 個19.98 cm的濾器和4 個19.98 cm 的球閥;而每臺壓縮機(jī)單獨(dú)加裝濾器(假設(shè)有3 臺天然氣壓縮機(jī))需要6 臺13.32 cm的濾器和12 個13.32 cm的球閥,所以總濾器成本降低。
施工時間短,工作量少,總工時減少。
不能過濾總濾器出口至每臺壓縮機(jī)進(jìn)口管線內(nèi)附著的海生物,這部分貝殼類海生物會被沖到換熱器內(nèi)部或海水進(jìn)口的單流閥處。
總濾器加裝位置高,一般壓縮機(jī)海水總管線在壓縮機(jī)的下一層甲板反底高空處,如果濾器加到高空,則需要在高空加裝操作平臺,并加裝一套排放管線,成本會提高,也會造成人員清洗濾器困難;如果將濾器管線從甲板下部反向引至甲板上部,則會形成很大的“N”型彎,導(dǎo)致濾器前部的管線內(nèi)淤積海生物,同時也要考慮甲板空間是否有合適位置安裝濾器。
總濾器損壞或堵塞會影響壓縮機(jī)運(yùn)行??倿V器中的2 個濾器一旦有1 個損壞或泄漏,就只能使用1 個濾器。如果此濾器也堵塞,則所有壓縮機(jī)都不能使用,導(dǎo)致透平切為柴油模式,造成柴油的浪費(fèi),進(jìn)而增加另一項(xiàng)費(fèi)用支出。
單個濾芯重量大,拆卸搬運(yùn)速度慢。濾器頂部如選用快拆式濾器頂蓋,從爬上操作平臺、拆裝清洗,到爬下操作平臺,單人操作最少需要10 min左右。
更換總濾器進(jìn)、出口閥門時,需要將透平切換為柴油模式運(yùn)行。進(jìn)、出口閥門損壞時,需要停止運(yùn)行所有壓縮機(jī)才能更換。
控制單臺壓縮機(jī),不影響其他壓縮機(jī)運(yùn)行。即使海水系統(tǒng)電解銅鋁裝置失去作用,也會攔截管壁上掉落的海生物,不至于到達(dá)流程后部堵塞換熱器。
濾器體積小巧,拆裝方便。濾器頂部如選用快拆式濾器頂蓋,由于13.32 cm濾器體積小,所以濾芯拆裝過程單人操作只需要5 min左右。
濾芯本身成本較低,在后期制作濾芯時,由于所選體積小,所以使用成本更低。
更換濾器出口閥門時,不需要透平切換柴油模式運(yùn)行。如果濾器裝到海水管線上的SDV閥前,出口閥門損壞時,只需要倒運(yùn)壓縮機(jī)即可;如果濾器裝到海水管線上的SDV閥后,進(jìn)、出口閥門更換都不需要切柴油(濾器裝到SDV閥后會影響人員進(jìn)出壓縮機(jī)撬及壓縮機(jī)電機(jī)的吊裝)。
加裝濾器越多,成本越高。所用材料全部使用耐海水腐蝕材質(zhì),總價高。
價格對比:加裝總濾器,總價格約為20 萬元左右;加裝單獨(dú)濾器,每臺壓縮機(jī)預(yù)計(jì)12 萬元左右,3 臺壓縮機(jī)預(yù)計(jì)36 萬元左右。雖然費(fèi)用相差10 萬余元,但是加裝單獨(dú)濾器后人員操作快速、安全方便。清洗難易程度對比:后期清洗濾器時,總濾器清洗費(fèi)時費(fèi)力,單獨(dú)濾器快速簡單。后期節(jié)約柴油對比:后期更換閥門時,加裝單獨(dú)濾器能夠節(jié)約柴油。
濾器可使用1 個籃式濾器和1 個Y型濾器組合,從而降低費(fèi)用和節(jié)約空間?;@式濾器一直作為主濾器,需要清洗時,只需倒運(yùn)至Y型濾器,即可清洗籃式濾器。清洗完成后,立刻倒運(yùn)至籃式濾器。然后檢查Y型濾器內(nèi)部是否有海生物,如沒有,則可繼續(xù)作為備用。如濾器加裝在海水系統(tǒng)SDV閥前,則濾器入口可使用密封性好的球閥,出口可使用對夾式蝶閥,以減少費(fèi)用;如濾器加裝在海水系統(tǒng)SDV閥后,濾器入口和出口都可使用對夾式蝶閥,以減少整體費(fèi)用。所以要根據(jù)每臺壓縮機(jī)的空間來決定采取何種方案(如果將濾器裝到SDV閥后,會影響人員進(jìn)出壓縮機(jī)撬及壓縮機(jī)電機(jī)的吊裝)。安裝前期,需要定期檢查籃式濾器內(nèi)的海生物情況。根據(jù)實(shí)際情況確定濾器清洗頻次。排放口使用3.33 cm軟管引至地漏即可,不需額外加裝排放管線。濾器頂部使用快開式頂蓋,方便快速拆裝。
堵塞時,疏通方便,能夠從冷卻器一側(cè)通至另一側(cè)。清洗方便,清洗路徑短。
燃?xì)獠课徊蝗菀桩a(chǎn)生外漏,由于燃?xì)庾咔顺?,且撬程為封閉狀態(tài),所以拆卸封頭時,不影響燃?xì)庖粋?cè)。
費(fèi)用高昂,每臺壓縮機(jī)有2 臺冷卻器,更換一臺冷卻器的價格為30 萬元左右,所以一臺壓縮機(jī)需要60 萬元。
更為煩瑣,清洗時,需要拆卸的螺絲更多。
快速拆卸,能夠快速拆除海水側(cè)的盲板,不用拆除燃?xì)鈧?cè)螺栓及海水進(jìn)出口管線。
能夠減少清洗換熱器的工作量,同時將外委轉(zhuǎn)化成自檢自修,節(jié)約每年的外委費(fèi)用。
更換封頭費(fèi)用低,由于封頭為鈦合金,每個封頭費(fèi)用約10 萬元左右,所以一臺壓縮機(jī)需要20 萬元。
能夠減少外委清洗的次數(shù),將換熱器原封頭更換為快開盲板式封頭后,轉(zhuǎn)變成自檢自修,同時能夠?qū)⑹〕鰜淼耐馕M(fèi)用于其他方面。
拆卸空間變大,由于拆卸的封頭螺栓位于壓縮機(jī)撬邊,拆卸空間變大,所以也有利于清洗工作效率的提升。
能夠防止燃?xì)鈧?cè)的泄漏,由于拆卸部位變更對燃?xì)鈧?cè)的法蘭不會造成影響,所以燃?xì)庖粋?cè)的密封墊不會產(chǎn)生泄漏。
封頭側(cè)變重,使封頭產(chǎn)生應(yīng)力,如有需要,可以在快開盲板處加裝可調(diào)節(jié)支撐。
增加了海水泄漏的風(fēng)險。增加了一個密封墊,如墊片密封不好,則會造成海水的內(nèi)漏和外漏風(fēng)險。
價格對比:更換快開盲板式封頭比更換為直通換熱器的成本低,且有利于換熱器的清洗。更換單個封頭預(yù)計(jì)10 萬元,更換直通換熱器預(yù)計(jì)30 萬元。節(jié)約費(fèi)用方面對比:將外委費(fèi)用節(jié)省下來更換快開盲板式封頭,有利于提升清洗效率,而且減少工作量。清洗難易程度對比:快開盲板式封頭拆卸螺栓更方便,但直通換熱器拆卸更麻煩,而且比原冷卻器工作量增加更多。后期清洗方面對比:更換為快開盲板式封頭后,拆卸變得更為簡單,可以根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行定期清洗盤管,通過多次拆裝提前預(yù)判并合理制定自檢自修清洗周期,從而有效防止U 型管換熱器的盤管堵塞情況發(fā)生[4]。
封頭密封面一定要平整,以防止海水產(chǎn)生內(nèi)漏和外漏。根據(jù)實(shí)際需要,在快開盲板處加裝可調(diào)節(jié)支撐,以防止壓縮震動損傷封頭焊接處??衫妹磕晖馕?jié)省下來的錢,逐臺進(jìn)行更換。
通過分析幾個平臺使用情況、價格對照及優(yōu)缺點(diǎn)的對比,建議如下。
加裝濾器能夠快速解決目前海生物對各平臺壓縮機(jī)的困擾。加裝濾器后,可形成一道屏障,阻止當(dāng)前管壁存在的海生物進(jìn)入換熱器。同時,當(dāng)電解銅鋁失去作用時,也能阻止管線內(nèi)再次生長的海生物進(jìn)入換熱器,從而減少換熱器的清洗次數(shù)。
首先是清洗方便、快速,能夠控制所有管線到壓縮機(jī)的海生物,而且濾器損壞或堵塞造成壓縮機(jī)意外停機(jī)的風(fēng)險小。同時,濾器可采用1 個籃式濾器和1 個Y型濾器組合,從而降低費(fèi)用和節(jié)約空間。
更換快開盲板式封頭比直通換熱器的成本低,同時使得后期拆卸清洗變得更為簡單,能夠快速拆除海水側(cè)的盲板,不需要拆除燃?xì)鈧?cè)螺栓及海水進(jìn)出口管線。能夠避免燃?xì)鈧?cè)的泄漏,從而減少清洗換熱器的工作量,同時將外委轉(zhuǎn)化成自檢自修,以節(jié)約每年的費(fèi)用。拆卸空間變大也有利于清洗工作效率的提升。對燃?xì)鈧?cè)的法蘭不會造成影響,所以內(nèi)部密封墊不會產(chǎn)生損壞。由于拆卸簡單,能夠通過多次拆裝,提前預(yù)判并合理制定自檢自修的清洗周期,有效防止U型管換熱器的盤管堵塞[5]。
由于一次性投入太大,所以可以分開進(jìn)行更換。第一步,可先在天然氣壓縮機(jī)前加裝單獨(dú)濾器,解決換熱器頻繁清洗的問題。第二步,根據(jù)每年的費(fèi)用預(yù)算,逐步更換外輸壓力大、清洗頻率高的油田的換熱器封頭,解決清洗難的問題。第三步,逐步更換其他油田的換熱器封頭,解決所有平臺清洗難的問題,同時可將抽芯以外的工作轉(zhuǎn)變成自檢自修。■