燃气电厂天然气调压站系统的优化设计

城市建设Cheng Shi Jian She燃气电厂天然气调压站系统的优化设计高春艳徐光宇中国机械设备工程股份有限公司北京100055[摘要]天然气调压站是改善的天然气品质，使之满足燃气轮机进气要求的重要处理系统，它直接关系到下游的机组和设备安全平稳运行。根据上游天然气品质特性和现场布置条件，对天然气调压站系统进行合理优化设计，可以提高机组运行的经济性、降低造价、减少能耗。l关键词]天然气调压站;燃气轮机，天然气;单元[文献标识码] A随着西气东输天然气输气工程的建设，以及燃气轮机联合循环机组以其整2.5加热单元。当天然气的来气温度较低而不满足燃气轮机要求的时候， 就需要对天然气进统，直接影响到燃气轮机联合循环机组的运行可靠性和经济性。在保证系统设备(1)水浴式加热器: 水浴加热器是集热水锅炉和换热器为-体的设备，由炉稳定和安全可靠运行的前提下，合理优化配置天然气调压站的系统设备，可以提本体及燃烧器等组成。它利用除盐水为中间传热介质，除盐水吸收火简中燃烧天高机组运行的经济性、降低造价、减少能耗。然气产生的热量，传递给盘管或换热器内的天然气。水浴式加热器的燃烧器需要天然气调压站的作用的天然气压力- -般在0.2MPa左右，因此，直接取自天然气主管道的天然气需要目前国内燃气轮机电厂的天然气的来源主要有两种:一种为来自国外的液化配置一 套减压装置， 以满足水浴炉对天然气压力的需求。天然气(NG)另一种为国内气源，主要通过西气东输管线接人电厂。收站在(2)电加热器i电加热器 利用电能直接加热天然气。加热方式简单，但直接接收站内经过气化，然后通过天然气管道送至各个电厂。在每个电厂供气方均设品 ，其控制系统若安装在现场，需要选用防爆型的控制柜，若安装在安全区域内置供气末站，将较高的压力进行减压，然后再将气体送人电厂设置的天然气调压则不必选择防爆 型的控制柜。电加热器可以选用立式和卧式型式。站。对于国内的气源，天然气的来源为输气干线上接出一条支线进入分输站，分( 3)管壳式换热器:以燃(轮机系统中产生的过热水或蒸汽为热源，通过管输站进行调压后再送人电厂设置的天然气调压壳式换热器对天然气加热。这种换热方式运行可靠，系统配置简单，造价低，运天然气调压站是燃气轮机电厂对天然气的主要处理系统，其主要作用如下:行经济。 但对于距离主厂房区较远的天然气调压站，就需要铺设较长的管道，需(1)降压、稳乐，将上游供气末站提供的压力较高的天然气降至下游燃气轮要综合考虑其可靠性和经济性。(2) 清除天然气的杂质。采用惯性分离、介质过滤、凝聚和燃料加热等方调压单元是调压站的主要压力控制装置.分为单元制配置与母管制配置。在法，清除天然气中固体颗粒及液滴等杂质，使进人燃气轮机中的气体燃料负荷规单 元制调压方案中，每台燃气轮机配置-用- 备的调压支路:在母管制调压方案中，两台或两台以上燃气轮机共配置多路调压支路，各调压支路共同配合完成多保护下游管道和设备。在机组或系统发生故障时，调压站中设置的安全台燃气轮机的供气。 每条调压支路通常串连配置有进出口手动隔离球阀、安全切装置如紧急切断阀( ESD)等动作，快速切断向下游的供气，避免故障的扩大和断阀、监控调压器、工作调压器。正常工况下，工作调压器调节天然气调压站出防止上游高压的天然气危害到下游的设备及管道。口压力，当工作调压器故障时，工作调压器为事故常开状态，此时工.作调压器下天然气调压站主要包括天然气人口切断、计量、粗分离、分离/过滤、加热、调压器的反应速度。监控调压器配警有加速器:如果监控调压器也发生故障，监压力调节、天然气分配、排放、排污、在线监测、安全监测、电气控制、仪表控控调压 器为事故常关配置，该调压支路自动关闭。当工作调压支路关闭后，i制、数据通信等装置。其基本工艺单元示意图如图I所示。压站出口压力将逐步降低，当压力降低到备用调压支路的工作调压器设定点的时候，备用支路的工作调压器自动投入工作。如果下游压力非正常继续上升至放散集中放教单元 I阀设定压力，放散阀启动:如果压力继续上升达到安全切断阀设定压力时，安全调压 器的压力控制型式有自力式和浮动给定值式两种。自力式调压器的压力.|入口单元一 计量单元一.粗分离单元一 ，分离/过滤单元一 .加热单元一 ↓调压单元反馈信号是在调压器出口，即保证调压器出口压力为定值:浮动给定值式调压器的压力反馈信号来自燃气轮机前，保证燃气轮机前的压力是定值燃气轮机负荷不同时所需要天然气压力也不同。调压阀选型时，要根据不同山冷凝收集单元的燃气轮机要求以及现场布置条件，综合考虑选择调压阀的型式。如果燃气轮机给定的人口天然气压力范围较大，可以配置自立式调压阀，期初投资低些。如果图1 调压站基本工艺单元示意图电厂的调压站距离丰工房区域迎且天然气前互模块的压降大，自立式调节阀在燃在充分考虑安全的系统配置和设计方案进行合理优化，并且充分有效地进行利用，使其达到最式，精确地控制燃气轮机钱的压力稳定，这种型式的调节阀投资高些。佳的运行效果。2.1人口单元除上述单元之外,天然气的集中放散及凝析波收集单元也是非常重要的辅助人口单元主要设备包括紧急切断阀和绝缘接头。入口处配置绝缘接头，实设 备现调压站与上游输气管线的电绝缘，确保入口安全。绝缘接头后配置急切断阀(1)集中放散单元:集中放散装置主要包括各个单元的安全放散阀及放散管( ESD),紧急切断阀-一般选择失效关闭型执行机构驱动的球阀，采用气动装置，道、 集中放散塔等。目前集中放散塔主要有直排式放散商、直接火炬和封闭式火灾或其他紧急事件时，就地或远控迅速切断气源，保证电厂的安全，ESD阀关闭要 充分考虑最大放散量和当地环境对噪音的要求在选择放散装置的时候，时间≤1s,开启时间< 3e。(2)冷凝收集单元:冷凝收集装置主要包括粗分离器和过滤器的排污装置、22计量单元排污管道和冷凝储罐。在选配冷凝储罐的时候一定要考虑当地的环境温度，若环天然气经过入口单元后进入计量单元进行计量，以便于与上游供气商贸易计境温度低于0C，就需要对冷凝收集装置进行必要的保温和伴热，防止发生冰冻量进行准确性校对。站内所有天然气通过超声波流量计进行计量，超声波流量计现 象。储罐 中的冷凝液可通过排污泵排到收集车中，运到垃圾处理厂进行处理。为1x 100%0配置，同时配置流量计算机，并由流量计算机调校为标准状态下的. .调压站内设置就地控制室，集中控制室内一般配置可编程控制器(PLC)、谱分析仪，实现气体质量的在线监控，并与流最计和流量计算机配合实现热值计监控， 调压站控制系统具有与全广DCS的标准通讯接口。算。流量计设有一个旁路，在流量计进行标定时开启。结论2.3粗分离单元在燃气轮机电厂中，天然气调压站是把好天然气“人口”质量关并使其符合粗分离单元的主要功能为清除天然气中的大的固体颗粒和游离液滴，以及在燃气轮机对天 然气要求的重要处理系统。必须做好天燃气调压站的选型设计，尽电厂运行初期阶段受施工等多种因素影响而存留在管道内部的杂质等污物。粗分可 能地利用自身资源，合理优化调压站的配置，降低投资，提高机组运行的经济离单元击要设备是管风分高器，经它分出来的污物沉落到分离器的底部，天效性。 达到最大程度的能降托社分析。判断相分离单元是否有必更设置。期供气。另外，本单元还配有连锁控制的自动排污阀和高低液位开关，自动将杂(2)加热单元的选配根据上游天然气来气温度和燃气轮机的需求决定，采用质从排污母管排入冷凝储罐。的加热方式应充分利用电厂的余热。2.4分离/过滤单元_(3) 调压支路的配置方式以及调压阀型式的选择，应根据主设备要求、机组该单元为精过滤单元。用于将天然气中固体小颗粒和小液滴分离出来，给燃可 靠性要求和现场布置条件等综合考虑。参考文献:滤器的工作原理是根据筛除效应、深层效应和静电效应来清除天然气中的杂质中吕小兰.燃机电厂天然气调压站配置探讨J]燃气轮机技术。2007, 20(3):型式来分离固体颗粒和液滴:第二段为过滤段，采用滤芯对天然气进行过滤，经[2]李昌忠，李锐，陈良.天然气过滤器的净化效果分析和改进措施[] .城市过滤芯过滤的清洁天然气经出口引出。此外，还配置了连锁控制的自动排污阀和燃气， 2009(9): 8-10.高低液位开关，将沉积于过滤段和分离段底部的杂质自动排人冷凝储罐。作者简介:高春艳(1974-)，女，中级工程师，硕士，从事电厂建设工作。|商品与质量