BOG压缩机在液化石油气基地的应用

　　摘 要：介绍了在液化石油气基地用压缩机处理蒸发气时的工艺流程、压缩机容量的调节、辅助设备的自动控制以及压缩机的报警和连锁保护控制系统。
　　1 前言通常情况下，低温丙烷（C3）罐内液体温度为-40～-42℃，而低温了烷（C4）罐内液体温度为0～-2℃；正常运行时，罐压一般都保持在5～11KPa.尽管罐体有很厚的保温层，但由于罐壁以及工艺管线等与外界的换热，低温罐内液体会部分吸热蒸发，形成蒸发气（BOG 即Boil Off Gas），从而导致罐内压力上升。如何维持低温储罐的保冷运行，是液化石油气基地的主要任务。BOG压缩机担当了这一重任，而一般使用电机驱动是二级双作用往复活塞式压缩机。
　　2 压缩制冷的基本工艺流程采用压缩机直接压缩BOG制冷的基本流程是（以C3低温储罐T-1为例，见图1）：当C3低温储罐T-l内压力上升时，启动压缩机，将罐内BOG引入压缩机入口缓冲罐D-1，经缓冲和分离后引入压缩机一级（1st stage）入口，入口压力即为罐压，温度一般为-l0～-20℃之间，经一级压缩后，BOG被压缩至0.3～0.35MPa，温度升为50～60℃，然后由一级出口进入闪蒸罐D-2，经闪蒸后BOG温度降至0℃左右，再进入压缩机二级（2nd stage）入口，经二级压缩后，温度升为60～90℃，而压力升至1.5MPa左右，高压气体随即进人水冷凝器E-l，换热后被液化成液体，进入C3液体回收罐D-3，再由D-3进入出货高压罐T-3出货。
　　3 压缩机容量的调节压缩机的容量是根据储罐BOG最大产生量来确定的。压缩机选定以后其容量是恒定的。如果吸入的气量大于罐内BOG的产生量，罐压就会下降，当罐压下降到一定程度时，为了补偿压缩机入口的气量缺乏，可以采取以下两种措施：
　　（1）压缩机二级出口气相返回到入口闪蒸罐D～2，即图中通过D-2压力P-2来控制阀门PV-2的控制回路部分。这里，P-2设定值为300KPa，若D-2压力高于此值，阀PV-2关闭，若D-2压力低于此值，阀PV一2即打开进行气相返回。
　　（2）可以通过压缩机入口卸载来减少吸入气量，即将压缩机容量由100％降为50％。对于隔膜式（Diaphragm-type）的卸载装置，由仪表风操纵的入口气阀卸载装置限制阀板的自由运动，使入口气阀保持在打开状态。由于吸入的气体不被压缩并被排出重新回到入口。这样，若双作用气缸的一端（气缸端或曲轴端，一般为气缸端）被卸载，则压缩机的容量变成50%若两端都被卸载，则变成0%.当压缩机入口气体缺乏量小于压缩机容量的50％时，采用上述（1）方法，即气相返回；而当此缺乏量大于压缩机容量的50％时，采用上述（2）方法，即将压缩机降载至50％。
　　4 辅助设备的自动控制C3液体回收罐D-3的压力由PV-3A/B控制，将D-3压力P-3设定为l.5MPa，当D-3实际压力低于此值时，PV-3A打开，PV-3B关闭，引入压缩机出口气体，使其压力回升，而当D-3实际压力高于此值时，PV-3A关闭，PV-3B打开，多余气体被引入火炬F-1叫烧掉。
　　闪蒸罐D-2液位的控制很重要，D-2的高液位容易导致压缩机带液而损坏，液位太低又起不到作用。我们将其液位L-l设定为0.4m，并通过DCS（Distributed Control System）上的选择开关确定由LV-1A或LV-1B来控制其液位，LV-1A将液体输出到高压出货罐T-3，当T-3已满或不用时，使用LV—1B将液体输出到低温储罐T-1. 5 压缩机的报警和连锁保护控制系统为了保证压缩机安全正常运行，我们为其装配了一整套报警和连锁保护控制系统，主要有以下内容：
　　（l）预报警系统①主机轴承温度包括对轮侧的主机轴承温度和与对轮相对侧的主机轴承温度。这两个轴承温度的高报设定值为60℃，当主机轴承温度超过60℃时，系统报警，操作员要紧急处理，以保护主机轴承免受损坏。
　　②润滑油压力和温度润滑油可以称作是压缩机的“血液”，它可以润滑各部件，减少磨损，降低部件温度，还可以起到密封，减振，防锈蚀等作用。BOG压缩机配备有专门的润滑油泵，开压缩机前要先启动油泵运转。要保证压缩机正常运行，对润滑油的压力和温度都有严格的要求，油温高报值设定为55℃，油压低报值设定值为0.175MPa，超过相应的指标，系统都会预报警。
　　③0%负荷10分钟预报警若压缩机在0％负荷的状态下运行超过10分钟，系统即会报警，提醒操作员增加负荷或停机。
　　④电机轴承温度分对轮侧的电机轴承温度和与对轮相对侧的电机轴承温度两个。这两个轴承温度的高报设定值为80℃。
　　（2）连锁停机保护系统①压缩机一级入口气体压力该压力低报设定值为2KPa，若低温储罐压力很低致使压缩机一级入口压力降至2KPa时，系统报警并连锁自动停机。
　　②一级出口气体压力该压力高报设定值为0.42MPa，若压缩机一级出口气压高至0.42MPa时，系统报警并连锁自动停机。
　　③二级出口气体压力该压力高报设定值为1.88MPa，若压缩机二级出口压力高于该值时，系统报警并连锁自动停机。
　　④一级出口气温该温度高报设定值为100℃，若压缩机一级出口气温高于该值，则系统报警并连锁自动停机。
　　⑤二级出口气温该温度高报设定值为150℃，当压缩机二级出口气温高于该值时，系统报警并连锁自动停机。
　　⑥电机轴承温度前面5（1）④介绍了电机轴承温度高预报警值（80℃），若操作员失职或由于其他原因而未作处理，当电机轴承温度继续上升至90℃时，就会高高报警并连锁自动停机。
　　⑦润滑油压力前面5（1）②讲了润滑油压力低预报警值（0.175MPa），若该压力继续下降至0.15MPa时，就会低低报警并连锁自动停机。
　　⑧0负荷15分钟前面5（l）③提到若压缩机在0负荷状态下运行达10分钟即会预报警，若在这种状态下继续运行达到15分钟时，就会报警并连锁自动停机。
　　6 结束语BOG压缩机是液化石油气基地的“心脏”，正是通过它不断地把BOG压缩后冷凝成液体来控制低温储罐的压力和温度，从而保证液化石油气基地的正常和安全运转。