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填补国内二氧化碳管输增压泵技术空白

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在齐鲁石化第二化肥厂二氧化碳外运现场,两个容量为4000立方米的巨型球罐矗立在一条无名道路南边,道路以北就是二氧化碳输送管道工程的首站。捕集的二氧化碳经液化后储存在球罐内,通过管道进入首站。

记者看到,首站内共有四条南北向的设备管线相连排列。东数第一列设备管线负责计量过滤来自球罐的液态二氧化碳,来液温度为零下29摄氏度,压力为2兆帕。

液态二氧化碳经计量过滤进入换热区之前,压力要达到10兆帕。

从2兆帕增压到10兆帕,需要一台增压设备,这就是本文的主人公——二氧化碳管输增压泵,也是此次管道工程技术人员自主研发的关键装备之一。

从理论上讲,要实现二氧化碳在管道内液态输送有两种方式,一种是常压低温液化,另一种则是常温高压液化。

常压低温液化的温度必须达到零下78.3摄氏度以下,对于埋在地下两米多的二氧化碳输送管道来说,容易造成土壤冻胀、环境损害等问题;常温高压液化,压力需要达到7.38兆帕以上。

技术人员选择了后者。但问题也随之而来:如何保证在长达百公里的管道内压力在常温下始终高于液化压力呢?作为国内首条百万吨级百公里二氧化碳输送管道,施工没有任何经验可以借鉴。

据油田机械设备高级专家丛岩介绍,首站内有两列设备管线的功能都是增加管输压力。

管线中的两套二氧化碳管输增压泵装置看起来是一样的,但不同的是,其中一套是国外技术国内合资企业制造的增压泵,另一套则拥有完全自主知识产权,是国内首台套二氧化碳管输增压泵。

“增压泵关键技术由国外掌握,供货周期要8个月以上,受疫情等因素影响时间可能更长,通过采购无法保证项目按期投产。”丛岩说。

鉴于此,油田开始寻找具有二氧化碳技术储备的国有企业。通过技术、价格等多方面因素对比,最终与两家企业签订了联合试制协议。

为了把控设备设计制造进度,油田技术团队与两家企业进行了多轮次技术对接,结合二氧化碳的特性,从泵体结构、材料选用、可靠性分析等多方面进行研究。同时,油田严格组织设备技术规格书的编制和审查,增压泵的制造过程安排驻厂监造和节点监督。

经过4个月的努力,国内首台套二氧化碳管输增压泵厂内试制试验成功。通过工厂试验对比发现,国产的二氧化碳管输增压泵同样具备运行稳定、振动小、操作维保简单等优点,而且成本降低了20%左右。

“此项设备的试制成功打破了技术壁垒,解决了‘卡脖子’技术难题,填补了国内二氧化碳管输增压泵的技术空白,实现了关键装备国产化。”丛岩说。

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