乾式ガスシールサポートシステムのシールガスブースターとヒーター

Sourav Majumdar および Neetin Ghaisas 著 2023 年 1 月 27 日

ドライガスシールは、石油化学、天然ガス、石油産業で使用されるあらゆる種類のプロセスのコンプレッサーに、効果的で信頼性が高く、堅牢な標準シーリングソリューションを提供します。 達成可能な最高の性能を得るためにシール面が最適なレベルでリフトオフすることを保証するには、設計流量と圧力スペクトルで清浄で乾燥したシールガスを継続的または中断なく供給する必要があります。 加圧および非加圧の両方のドライ ガス シールは、ドライ ガス シールの上流で清浄な「シール ガス」を利用して、潜在的に汚染されたプロセス ストリームに対するバリアを確立します。

この文書では、ドライガスシールの信頼性に不可欠な露点管理とシールガス昇圧システムの定性的な概要を示します。 議論の焦点は、遠心式および一体ギア式コンプレッサーのドライガスシールにあります。 ただし、概要を説明した原理は容積式ロータリー コンプレッサーにも適用できます。

通常の動作条件下では、コンプレッサーは、コンプレッサー内の高圧レベルから、通常はコンプレッサーの最終吐出ノズルからシールガスを連続的に供給できます。 乾式ガス調整システムは、このガスを受け取り、濾過して調整し、乾式ガス シールに供給します。

ただし、始動、加圧、リサイクル、停止および停止期間中には、コンプレッサー間の差圧が低下し、シールガスの流れが遮断されます。 これが発生すると、不純なプロセスガスが移動して汚染が生じ、シールの性能が低下する可能性があり、これらが総合的に危険な動作条件、機械のダウンタイム、さらにはメンテナンスコストの上昇を引き起こす可能性があります。

図 1 は、中間ラビリンスを備えた典型的なタンデム ドライ ガス シールの断面図を示し、図 2 は、遠心圧縮機の始動時にシール ガスの圧力ブーストを行った場合と行わない場合の典型的な流れプロファイルを示しています。

遠心圧縮機が定常状態で動作し、圧力差が生じると、通常、清浄で乾燥したシールガスが最終吐出ノズルからシールガスシステムに供給され、さらにシャフト端の乾燥ガスシールに供給されます。 図 3 は、パイプライン遠心圧縮機の入口圧力 725 psig におけるシール ガス ブースターの推定性能を表しています。

遠心圧縮機全体の差圧が低すぎるため、リサイクル、加圧、始動、および加圧停止 (停止) 条件で必要なシールガス流量を提供できません。 このような状況では、乾燥ガス シールへのシール ガスの流れが失われ、プロセス ラビリンスを介して乾燥ガス シール キャビティへのプロセス ガスの移動が発生します。 図 4 と 5 は、シール キャビティへのプロセス ガスの逆流によって引き起こされる、リサイクル モードおよび加圧停止時のドライ ガス シール環境の汚染を示しています。

図 6 に示す入口圧力 1450 psig のコンプレッサーの例では、シール ガス キャビティ内の汚染を避けるため、差圧 56 psid での推定シール ガス流量 3.5 立方フィート/分 (cfm) が動作速度 3500 rpm で達成可能です。 。

最新のシールガスブースターには、空気圧式と、通常の定格 7.5 馬力から 25 馬力で駆動される周波数調整可能な電気モーターの 2 つのタイプがあります。 これらは、利用可能な差圧が低いときにシールガスを供給し、性能マップ上のコンプレッサーの動作範囲全体にわたってドライガスシールの加圧保護を達成するのに役立ちます。 一次シールの汚染を避けるために、シールガス供給圧力とシール圧力の差は少なくとも 50 psi である必要があります。 空気圧ブースターの増圧比は、3000 psi ～ 6000 psi の最大許容作動圧力範囲に基づいて 1.2 ～ 2 まで変化します。 空気圧ブースターの対応する最大サイクル速度は、1 分あたり 100 サイクルから、1 分あたり最低 60 サイクルです。 これらの値は一般的なものであり、モデルやメーカーによって異なる場合があります。