BOG壓縮機在液化石油氣基地的應用

通常情況下，低温丙烷（C3）罐內液體温度為-40～-42℃，而低温了烷（C4）罐內液體温度為0～-2℃；正常運行時，罐壓一般都保持在5～11KPa。儘管罐體有很厚的保温層，但由於罐壁以及工藝管線等與外界的換熱，低温罐內液體會部分吸熱蒸發，形成蒸發氣（BOG 即Boil Off Gas），從而導致罐內壓力上升。如何維持低温儲罐的保冷運行，是液化石油氣基地的主要任務。BOG壓縮機擔當了這一重任，而一般使用電機驅動是二級雙作用往復活塞式壓縮機。

2 壓縮製冷的基本工藝流程

採用壓縮機直接壓縮BOG製冷的基本流程是（以C3低温儲罐T-1為例，見圖1）：當C3低温儲罐T-l內壓力上升時，啟動壓縮機，將罐內BOG引入壓縮機入口緩衝罐D-1，經緩衝和分離後引入壓縮機一級（1st stage）入口，入口壓力即為罐壓，温度一般為-l0～-20℃之間，經一級壓縮後，BOG被壓縮至0.3～0.35MPa，温度升為50～60℃，然後由一級出口進入閃蒸罐D-2，經閃蒸後BOG温度降至0℃左右，再進入壓縮機二級（2nd stage）入口，經二級壓縮後，温度升為60～90℃，而壓力升至1.5MPa左右，高壓氣體隨即進人水冷凝器E-l，換熱後被液化成液體，進入C3液體回收罐D-3，再由D-3進入出貨高壓罐T-3出貨。

3 壓縮機容量的調節

壓縮機的容量是根據儲罐BOG最大產生量來確定的。壓縮機選定以後其容量是恆定的。如果吸入的氣量大於罐內BOG的產生量，罐壓就會下降，當罐壓下降到一定程度時，為了補償壓縮機入口的氣量缺乏，可以採取以下兩種措施：

（1）壓縮機二級出口氣相返回到入口閃蒸罐D～2，即圖中通過D-2壓力P-2來控制閥門PV-2的控制迴路部分。這裏，P-2設定值為300KPa，若D-2壓力高於此值，閥PV-2關閉，若D-2壓力低於此值，閥PV一2即打開進行氣相返回。

（2）可以通過壓縮機入口卸載來減少吸入氣量，即將壓縮機容量由100％降為50％。對於隔膜式（Diaphragm-type）的卸載裝置，由儀表風操縱的入口氣閥卸載裝置限制閥板的自由運動，使入口氣閥保持在打開狀態。由於吸入的氣體不被壓縮並被排出重新回到入口。這樣，若雙作用氣缸的一端（氣缸端或曲軸端，一般為氣缸端）被卸載，則壓縮機的容量變成50%若兩端都被卸載，則變成0%。

當壓縮機入口氣體缺乏量小於壓縮機容量的50％時，採用上述（1）方法，即氣相返回；而當此缺乏量大於壓縮機容量的50％時，採用上述（2）方法，即將壓縮機降載至50％。

4 輔助設備的自動控制

C3液體回收罐D-3的壓力由PV-3A/B控制，將D-3壓力P-3設定為l.5MPa，當D-3實際壓力低於此值時，PV-3A打開，PV-3B關閉，引入壓縮機出口氣體，使其壓力回升，而當D-3實際壓力高於此值時，PV-3A關閉，PV-3B打開，多餘氣體被引入火炬F-1叫燒掉。

閃蒸罐D-2液位的控制很重要，D-2的高液位容易導致壓縮機帶液而損壞，液位太低又起不到作用。我們將其液位L-l設定為0.4m，並通過DCS（Distributed Control System）上的選擇開關確定由LV-1A或LV-1B來控制其液位，LV-1A將液體輸出到高壓出貨罐T-3，當T-3已滿或不用時，使用LV—1B將液體輸出到低温儲罐T-1。

5 壓縮機的報警和連鎖保護控制系統

為了保證壓縮機安全正常運行，我們為其裝配了一整套報警和連鎖保護控制系統，主要有以下內容：

（l）預報警系統

①主機軸承温度

包括對輪側的主機軸承温度和與對輪相對側的主機軸承温度。這兩個軸承温度的高報設定值為60℃，當主機軸承温度超過60℃時，系統報警，操作員要緊急處理，以保護主機軸承免受損壞。

②潤滑油壓力和温度

潤滑油可以稱作是壓縮機的"血液"，它可以潤滑各部件，減少磨損，降低部件温度，還可以起到密封，減振，防鏽蝕等作用。BOG壓縮機配備有專門的潤滑油泵，開壓縮機前要先啟動油泵運轉。要保證壓縮機正常運行，對潤滑油的壓力和温度都有嚴格的要求，油温高報值設定為55℃，油壓低報值設定值為0.175MPa，超過相應的指標，系統都會預報警。

③0%負荷10分鐘預報警

若壓縮機在0％負荷的狀態下運行超過10分鐘，系統即會報警，提醒操作員增加負荷或停機。

④電機軸承温度

分對輪側的電機軸承温度和與對輪相對側的電機軸承温度兩個。這兩個軸承温度的高報設定值為80℃。

（2）連鎖停機保護系統

①壓縮機一級入口氣體壓力

該壓力低報設定值為2KPa，若低温儲罐壓力很低致使壓縮機一級入口壓力降至2KPa時，系統報警並連鎖自動停機。

②一級出口氣體壓力

該壓力高報設定值為0.42MPa，若壓縮機一級出口氣壓高至0.42MPa時，系統報警並連鎖自動停機。

③二級出口氣體壓力

該壓力高報設定值為1.88MPa，若壓縮機二級出口壓力高於該值時，系統報警並連鎖自動停機。

④一級出口氣温

該温度高報設定值為100℃，若壓縮機一級出口氣温高於該值，則系統報警並連鎖自動停機。

⑤二級出口氣温

該温度高報設定值為150℃，當壓縮機二級出口氣温高於該值時，系統報警並連鎖自動停機。

⑥電機軸承温度

前面5（1）④介紹了電機軸承温度高預報警值（80℃），若操作員失職或由於其他原因而未作處理，當電機軸承温度繼續上升至90℃時，就會高高報警並連鎖自動停機。

⑦潤滑油壓力

前面5（1）②講了潤滑油壓力低預報警值（0.175MPa），若該壓力繼續下降至0.15MPa時，就會低低報警並連鎖自動停機。

⑧0負荷15分鐘

前面5（l）③提到若壓縮機在0負荷狀態下運行達10分鐘即會預報警，若在這種狀態下繼續運行達到15分鐘時，就會報警並連鎖自動停機。

6 結束語

BOG壓縮機是液化石油氣基地的"心臟"，正是通過它不斷地把BOG壓縮後冷凝成液體來控制低温儲罐的壓力和温度，從而保證液化石油氣基地的正常和安全運轉。