0 引言

火炬用来处理工艺过程中无法收集和再加工的可燃气体，是保障安全生产的重要设施，也是必不可少的环保设施。非常有必要对放空天然气回收利用技术进行深入研究，改善相关工艺流程，减少经济损失的同时保护环境。本文以禄丰输油气站为例，对火炬放空系统中放空天然气回收的工艺方案进行研究。

1禄丰输油气站简介

楚雄作业区由禄丰输油气站、楚雄输气站、楚雄输油站、碧城保护站组成。管理管道共计514.8公里：其中原油、天然气管线 并行156.7 公里，油气合建阀室3座；天然气阀室5座；成品油管线152.2公里，阀室5座以及高点放空阀室2座；穿越龙川江、星宿江2处。

禄丰输油气站主要功能有：过滤、分离、清管器的接收与发送、下游用户的分输、计量、调压等。

2 放空天然气回收方案

2.1 方案一

放空火炬管线加装控制阀门，放空总管来气选择性进入缓冲罐或放空火炬，低压放空天然气接入缓冲罐进行气液分离，缓冲罐下游增设电控天然气压缩机组。缓冲罐内气体压力超过压缩机进气压力时，压缩机组自动启动，抽取缓冲罐内天然气，增压至系统压力后，经过单向阀输送至集气站内调压撬、外输。缓冲罐选取双筒式天然气分离器，根据工况对压缩机组进行选型设计。回收系统工作时，根据各站放空压力等级设定回收系统压力,当放空气超过设计值时,回收系统关闭,火炬系统打开，系统自动信号上传至集气站值班室显示并远程操控。

2.2 方案二

放空火炬管线加装控制阀门，放空总管来气选择性进入缓冲罐或放空火炬，低压放空天然气接入缓冲罐进行气液分离，缓冲罐下游增设电控天然气压缩机组。由于回收的天然气主要用于自用气，燃料气压力较低，需要设置调压装置，回收工艺改造后接入自用气工艺。根据压缩机进气压力0.2MPa， 排气压力2MPa，对压缩机进行选型。

2.3 方案三

CNG充装站主要是完成放空天然气脱水与增压的过程,将天然气脱水达到运输标准后,通过增压到20 MPa后充装到 CNG拖车中。按照在工艺流程中脱水装置的位置,分为前置脱水和后置脱水，进口设备由于压缩机对气质一般要求较高,多采用前置脱水;国产设备多采用后置脱水。该技术特点所需的各类设备均可采用分合撬的方式，将各工艺设备分为相对独立又有密切关系的多个单元，每个小撬能实现一个工艺要求,并可根据不同需求进行拆分、组合，组成一个完整的放空天然气回收处理站，当放空量递减后可将各橇装设备调迁到其余场站重复利用。 其缺点有两点：(1)目前CNG压缩机排量较小，其单机处理气量低;(2)CNG拖车运量较低，每次只可运输3600m³~4500m³天然气。

基于场站放空天然气的特点，由于不存在经常性大规模持续放空，所以可以设计一套小型回收系统，主要包括两个大部分:节流和增压回注，主要依托于一台CNG压缩机。在放空管线上增加增加节流阀，节流后的天然气经CNG压缩机进行增压后,重新注回场站流程，以达到回收目的。因CNG压缩机为橇装设备，可根据需要调迁安排。

2.4 方案四

在流程设计上，经干线进站出引出一条高压气作为驱动气源，放空火炬管线加装控制阀门，放空总管来气选择性进入放空火炬或汇至射流气低压入口，将射流气混合气经压缩机增压至系统压力后，输送外输。将射流气直接接入PLC控制系统，利用现场控制箱的信号源，通过气动执行机构带动针形阀杆动作，实现调整喷嘴的有效流流通面积，达到调整高压气体流量的目的。

2.5 方案五

在流程设计上，经干线进站出引出一条高压气作为驱动气源，放空火炬管线加装控制阀门，放空总管来气选择性进入放空火炬或汇至射流气低压入口，将射流气混合气经调压撬跳崖后输送至下游分输或站内自用气。

2.6 主要设备

（1）缓冲罐。由于放空系统天然气量较少，且来气为间歇工况，设置缓冲装置能保证一定的缓冲时间，使压缩机入口压力稳定，确保压缩机的平稳运行。选取设计压力2.5MPa的DN2000双筒式天然气分离器，对放空天然气进行二次分离，并起到一定程度的缓冲作用。

（2）压缩机组。放空天然气回收工艺技术的关键是压缩机，由于放空天然气的流量和组成波动很大，压缩机的选择比较困难。在选择压缩机回收放空天然气前，应对放空天然气的流量和组成进行长期测定，求其平均值。根据平均值选择压缩机，若压缩机选择过小，则放空天然气不能充分回收，选择过大，由于部分气体经常打循环而多耗电。目前国内用于放空天然气回收的压缩机大多采用螺杆压缩机。

（3）天然气储罐。选用设计压力3.6〜 4.0MPa、容积8〜10m³的常温天然气储罐。

（4）按CNG放空天然气回收工艺改造站内管线，需在放空管线上增加1个节流阀、1个三通，如直接回收至外输管线还要增加 1个回收天然气进入管道的入口阀门。CNG工艺的主要投资在于CNG压缩机,1台CNG压缩机撬的价格约为100×10⁴元，若管线改造费用为30×10⁴元，总投资约为130×10⁴元。

（5）射流器。根据工况选型。

3方案综合分析

方案一、方案二、方案三、方案四、方案五各有优劣，考虑到天然气回收对能源、环境、经济方面的重大意义，选取方案五更为妥帖。通过对天然气回收技术的分析总结如下几点：

（1）以场站放空天然气具有一定回收利用价值，可通过改造创造经济效益并解决环境污染的问题；

（2）放空天然气调压后接入自用气的工艺方法更适用于低压集气站，高压集气站应用时，应对设备压力等级和控制系统有较高的要求；

（3）压缩机回收技术对气量要求比较高，适用于经常性大规模持续放空；

（4）CNG撬装储运技术操作管理均较为方便快捷，可在集气站应用，同时该技术可用于天然气试釆放空回收，通过适当的改造和应用，可产生可观的经济效益和社会效益；

（5）射流器以高压气作为动力源，高压气压力流量相对要稳定；适当调高驱动气流量，降低混合气出口压力，可以有效降低吸入口压力，降低引射系数（驱动气流量与低压气流量比值），提高经济效益；高压气体在节流降压过程中，温度随压力降低而出现降低的情况，高压气要满足一定的露点条件，并有防水化物措施；射流回收的低压气需要被充分利用，避免二次放空，造成资源能源浪费。

参考文献

[1]黄维和等.“碳中和”下我国油气行业转型对策研究.油气与新能源， 2021，33（1）:1～5.