天然氣處理站配置探討

賀葉楠

摘? ?要：天然氣處理站是燃機(jī)電廠的重要組成部分，在保證系統(tǒng)安全前提下，采用合理的配置降低投資并提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。文章對(duì)此進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī);天然氣處理站;壓縮機(jī)

1? ? 天然氣處理站概述

燃機(jī)電廠天然氣處理站是銜接燃?xì)廨啓C(jī)前置處理模塊和廠外天然氣供應(yīng)商接口的一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，天然氣處理站應(yīng)能在電廠各種運(yùn)行工況下，將來自上游長輸供氣管道的天然氣降壓和增壓，使天然氣在所要求的壓力和流量下連續(xù)穩(wěn)定地輸入下游燃?xì)廨啓C(jī)天然氣前置模塊中。

天然氣處理站應(yīng)能有效地將所輸送的天然氣中的固體顆粒雜質(zhì)及液滴清除出來，使之能滿足燃?xì)廨啓C(jī)正常燃燒時(shí)的清潔度要求。該系統(tǒng)還應(yīng)能保護(hù)其下游配氣管道及燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備和燃燒器，即使在調(diào)壓器發(fā)生故障的情況下，也不會(huì)使上游過高壓力的天然氣危害到處理下游的設(shè)備和管道。天然氣處理站是燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠的重要組成部分之一，直接影響到燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性。本文根據(jù)已運(yùn)行機(jī)組的實(shí)際情況及經(jīng)驗(yàn)，對(duì)新建機(jī)組合理優(yōu)化配置天然氣調(diào)壓站的系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行了分析與探討。

2? ? 工藝流程

天然氣處理站處理流程如下：上游來氣→進(jìn)站單元→計(jì)量單元→過濾單元→加熱單元→壓力調(diào)節(jié)單元→燃機(jī)前置模塊。

3? ? 系統(tǒng)配置

3.1? 進(jìn)站單元

進(jìn)站單元設(shè)置氣動(dòng)火警關(guān)斷閥，并配套單作用式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁閥采用雙冗余配置，最大限度地保證氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)正常工作，一旦斷電或者其他意外情況發(fā)生時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可在3 s內(nèi)迅速關(guān)閉火警關(guān)斷閥，切斷上游氣源，從而保證下游設(shè)備安全。

3.2? 計(jì)量單元

計(jì)量單元功能為計(jì)算實(shí)際消耗的天然氣流量、組分和熱值。流量計(jì)將實(shí)際測(cè)得的流量連同溫度和壓力信號(hào)傳送給流量計(jì)算機(jī)，流量計(jì)算機(jī)據(jù)此以“N·m3/hr”為單位計(jì)算出實(shí)際消耗的天然氣流量。色譜分析儀則是分析天然氣組分和熱值。流量計(jì)通常采用超聲波流量計(jì)和渦流流量計(jì)兩種，超聲波流量計(jì)量精度比渦輪流量計(jì)精度高，因此通常全廠計(jì)量采用超聲波流量計(jì)，啟動(dòng)鍋爐采用渦輪流量計(jì)。

3.3? 過濾單元

過濾單元主要目的是清除氣體中夾帶的固體顆粒及液滴，過濾器的內(nèi)件可分旋風(fēng)、絲網(wǎng)、vane及凝聚式濾芯等形式。

3.4? 加熱單元

天然氣在降壓后溫度會(huì)相應(yīng)降低，為了保證供氣溫度滿足下游燃機(jī)用氣溫度要求需要對(duì)天然氣進(jìn)行加熱。天然氣的加熱方式主要有管殼式換熱器、水浴爐、電加熱器。

（1）管殼式換熱器采用直接加熱方式，用熱源直接加熱天然氣。管殼式換熱器分為單管換熱器和雙管換熱器，單管換熱器造價(jià)低，但存在泄漏風(fēng)險(xiǎn);雙管換熱器采用雙層管壁，同時(shí)兩端均有兩個(gè)管板，這種雙層管壁設(shè)計(jì)使得熱源和天然氣保持隔離，即使出現(xiàn)了滲漏，系統(tǒng)仍然可以繼續(xù)工作，一直到下一個(gè)例行檢修期，避免了因設(shè)備故障停機(jī)檢修而造成的巨額經(jīng)濟(jì)損失。其缺點(diǎn)為造價(jià)昂貴，因此單管殼式換熱器仍是燃機(jī)電廠主要加熱裝置。

（2）水浴爐加熱器采用間接加熱方式，其利用除鹽水作為中間介質(zhì)，燃燒器產(chǎn)生的熱量加熱爐體中的除鹽水，除鹽水再加熱盤管中的天然氣。水浴爐造價(jià)高、占地面積大，與周圍設(shè)備的安全距離大，因此水浴爐通常在廠區(qū)不能提供熱水和蒸汽氣源情況下使用。

（3）電加熱器利用電能直接加熱天然氣，加熱方式簡單，但電耗很高。因此電加熱器通常用于天然氣流量低、功率小或短時(shí)間使用工況。例如天然氣處理站啟動(dòng)鍋爐前加熱可以配置電加熱器。

3.5? 壓力調(diào)節(jié)單元

壓力調(diào)節(jié)單元主要將上游天然氣增壓或降壓來滿足燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣要求，具體采用何種方式需要根據(jù)調(diào)壓站進(jìn)站壓力和燃機(jī)進(jìn)氣壓力來判斷。需要降壓的為調(diào)壓單元，需要增壓的為增壓單元。

調(diào)壓單元功能為將上游較高的天然氣壓力通過調(diào)壓器降到下游燃?xì)廨啓C(jī)需要的壓力范圍。每條調(diào)壓路配置一臺(tái)超壓緊急切斷閥、一臺(tái)監(jiān)控調(diào)壓器及一臺(tái)工作調(diào)壓器。監(jiān)控調(diào)壓器的工作狀態(tài)為全開，工作調(diào)壓器調(diào)節(jié)壓力;如果工作調(diào)壓器失效，工作調(diào)壓器全開，監(jiān)控調(diào)壓器調(diào)節(jié)壓力;如果監(jiān)控調(diào)壓器失效，監(jiān)控調(diào)壓器全關(guān)。超壓緊急切斷閥在正常工作狀態(tài)下為常開，一旦系統(tǒng)的壓力達(dá)到設(shè)定值的上限或下限，其將自動(dòng)切斷供氣管路。工作和備用調(diào)壓支路上的調(diào)壓器的設(shè)置值不同，可實(shí)現(xiàn)工作路和備用路的自動(dòng)切換，保證下游燃機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

天然氣增壓單元功能為將上游較低的天然氣壓力通過壓縮機(jī)增到下游燃?xì)廨啓C(jī)需要的壓力范圍。壓縮機(jī)主要有離心壓縮機(jī)、往復(fù)壓縮機(jī)。離心壓縮機(jī)是靠旋轉(zhuǎn)的葉輪及使吸入的氣體能量頭提高，并通過擴(kuò)壓以達(dá)到提高氣體壓力的目的。離心壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有結(jié)構(gòu)緊湊、易損部件少、日常維護(hù)簡單以及壓縮過程不與潤滑接觸可做到絕對(duì)無油;缺點(diǎn)有不適合氣量太小和壓力太大的場合，轉(zhuǎn)速高造成零部件制造、裝配要求高。

往復(fù)式壓縮機(jī)是依靠往復(fù)活動(dòng)的活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)，氣缸容積周期性的變化來壓縮氣體，以達(dá)到提高氣體的目的。往復(fù)壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是適用壓力范圍廣、壓縮效率高;其缺點(diǎn)在于壓縮過程中與潤滑油接觸，易損部件多，后期維修費(fèi)用高。因此燃機(jī)電廠的增壓站通常采用離心式壓縮機(jī)。

4? ? 結(jié)語

天然氣處理站直接關(guān)系到燃?xì)廨啓C(jī)是否安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此在天然氣處理站的設(shè)計(jì)及選型時(shí)，首先要在保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，結(jié)合廠外燃料進(jìn)氣條件及下游燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣需求，盡量優(yōu)化天然氣處理站的配置，降低投資成本，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]呂小蘭.燃機(jī)電廠天然氣調(diào)壓站配置探討[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2007（3）：6-9.