摘要:文章介绍了PG9171E机组燃烧的液化天然气成分,管线系统设备,控制运行部分及燃烧液化天然气的优点。

关键词:LNG处理系统;天然气;管线系统设备

中图分类号:TM359文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)21-0129-03

某燃机电厂配有两套9E燃气-蒸汽联合循环机组,分别是燃机-锅炉-蒸汽轮机,燃机采用GE公司的PG9171E,锅炉型号-Q1178/517-174(39)-5.9(0.5)/498(254)是杭州锅炉厂生产的无补燃余热锅炉,汽机是哈汽厂生产的,型号N60-5.6/O.56/527/255。在改烧天然气前烧重油发电,在油价不断上升和环保严格要求情况下,9E机组进行油改气,本机组在广东的9E机组中较早油改气烧进口的LNG发电,满足国家环保要求,降低电厂生产成本。

1LNG管线设备系统

1.1LNG(液化天然气)成分

1.2LNG处理系统的设计运行参数

(1)燃气轮机运行数量:2台;

(2)进口天然气压力:约2.3～2.8MPa。

(3)进口天然气温度:15℃。

(4)两台燃气轮机最大连续运行工况耗气量:

进口总管:75000Nm3/h(2×61.5t/h)

支管:分两路,各37000Nm3/h(30.34t/h)。

(5)进口天然气温度范围:>露点温度+28℃。

(6)燃机最小稳态负荷下的进气量,约23.2t/h。

(7)系统进出口天然气允许压力降:小于0.2MPa。

1.3天然气处理系统

系统流程:新奥天然气管线→电厂的火警截止阀→粗过滤模块→热水加热器模块→蒸汽加热器模块→精过滤模块→燃机。

1.3.1隔断阀门天然气管线上的所有隔断阀门在设计选型时均按最大工作压差计算,但在操作过程中应先开启缓注阀门,当主阀门各段压力稳定后再打开主阀门的方式操作,以避免由于突然的气流冲击造成相关设备的损坏。

1.3.2进口段进口段由绝缘接头、火警安全切断阀、手动放空阀、压力表、压力变送器、温度变送器及相关仪器、仪表和阀门等组成。

火警安全切断阀在调压站或下游电厂发生火灾危险时,有必要迅速切断燃气供应,实现天然气的迅速切断。进口段的现场仪表用于观察天然气处理系统的进口部分天然气的压力、温度值。进口的手动放空球阀主要用于释放上游来的燃气,也可用于放空站内的燃气。

绝缘接头:绝缘接头根据德国DIN7735 标准制造。主要应用于燃气输配系统和燃气调压站中,其作用是将燃气输配管线的各段间、燃气调压站与输配管线间相互绝缘隔离,保护其不受电化学腐蚀,延长使用寿命。可直接埋地使用。

1.3.3粗过滤及分离模块该模块过滤分离器用于分离由于上游管线中夹带的固体或液体杂质。过滤分离器特别用于去除及其细小的浮尘及烟雾,浮颗粒去除度5μ以上固体、液体颗粒去除率99.99%以上。

过滤分离器设置为一用一备的工作方式,每台过滤分离器的分离设计流量 75,000Nm3/h,供#1和#3机共用。即主通路为全通径球阀形成的最小阻力流路。旁路由过滤分离器和前后隔断阀门构成。过滤分离器设置有安全阀、压差计带压差远传开关、限流孔板和排污阀门等。在过滤分离器前后设置氮气置换口用于天然气的通气置换。将通气前、过滤器更换滤芯或设备检修后管道内和容器内空气含量降到最小爆炸极限外,保证安全。

1.3.4热水加热模块热水加热单元由管壳式换热器、蝶阀、液位计带低液位报警开关、流量开关、安全阀、温度表及相关的仪器、仪表和阀门等组成。

热水加热单元带旁路设计。热水加热单元的现场仪表用于观察加热天然气的热水压力、温度值以及天然气的进出口温度。热水加热单元的液位计主要用于换热器管程破裂,天然气泄漏时,导致换热器内液位降低,并通过液位计的低液位报警开关将信号送入DCS 系统实施报警功能。热水加热单元的安全阀主要用于释放上有来的燃气。并设有手动放空球阀用于放空热水模块的燃气,用于检修。

1.3.5蒸汽加热模块蒸汽加热单元由管壳式换热器、温度控制阀、温度开关、安全阀、疏水阀、压力表、温度变送器、温度表、及相关仪器、仪表和阀门等组成。蒸汽加热单元带旁路设计。加热单元的现场仪表用于观察蒸汽的压力、温度值以及天然气的进出口温度,温度控制阀通过DCS 编程系统自动调节加热蒸汽流量,控制天然气的温度。

1.3.6精过滤模块该模块过滤分离器用于分离颗粒去除度0.3μ以上颗粒99.99%去除,0.3μ以上液体99.5%去除。精过滤模块由两套过滤分离装置构成,#1和#3燃机各一套精滤,每套设计流量37,000Nm3/h、每套采用一用一备方式运行。每台旋风分离器前后设置有双重隔断阀,所有隔断球阀间设置有安全阀,隔断阀均设置开启缓注阀门。

每台旋风分离器均设置现场差压表和差压变送器,能就地了解滤芯的工作状况并传送差压值到燃机MARK VI 系统中。每台旋风分离器设置有安全阀、液位计、限流孔板和排污系统。

在旋风分离器前后设置氮气置换口用于天然气的通气置换。当通气前、过滤器更换滤芯或设备检修后管道内和容器内空气含量降到最小爆炸极限外,保证安全。

1.3.7计量段计量段由蜗轮流量计带体积修正仪及相关仪器、仪表及阀门等组成。体积修正仪根据实际运行压力和温度修正到标准体积输出,并通过数模转换器将4～20mA电流信号送入MARK VI系统实现远端显示标准体积流量的功能。

1.3.8安全放空段安全放空段由安全气动切断阀、安全气动放散阀、Y 型过滤器、温度热电偶、相关仪器、仪表及阀门等组成。安全气动切断阀用于燃气轮机机组燃用天然气停机或者切换到液体燃料状况下切断燃气轮机的供气。安全气动放散阀用于释放燃气轮机天然气小室前的燃气压力,确保机组安全。出口段还设置有氮气置换口用于此段天然气的通气置换。

1.3.9控制部分

(1)天然气泄漏报警装置。

可燃气体报警装置:

输入信号:标准4～20mA;

指示范围:0～100%LEL或0～1000ppm;

显示方式:数字+模拟显示;

报警设定:低限25%LEL(可在2%至25%之间任意设定),高限50%LEL;

报警方式:声、光报警;

报警输出:二段报警输出(触点容量2A/250VAC);

信号输出:标准4～20mA 电流输出/485 通讯接口;

温度范围:-10℃～+55℃;

电源:来至UPS的AC220V/50Hz;

最大功耗:小于等于5.5W/路

最大传输距离:1200m

报警仪布置在主控制室。

可燃气体就地探头布置位置:分别在粗滤模块,水加热模块,蒸汽加热模块,精滤加热模块处。

(2)液位报警及保护:精滤都设置液位计开关,在MARK VI控制中#1精滤有L71GS13HH、L71GS12AHH、L71GS12BHH,#2精滤为L71GS23HH、L71GS22AHH、L71GS22BHH,每个滤的任两个液位开关报警都会跳机;如果任一个报警延时10秒且未有L71GS1HHT或L71GS2HHT报警则测点故障;如果#1滤L71GS1H或#2滤的L71GS2H液位开关报警则机组切天然气到轻油运行(实际运行中是退出轻油运行的,因此不会)。

(3)进入燃气轮机的天然气温度:三只温度热电偶用于传输进入燃气轮机燃烧的天然气温度,到MARK VI 控制系统进行程序运算,取值为三只温度的中间值,如果这值低于5℃持续60秒则燃机起动中点火前跳机;如果在点火后温度低于5℃则切换到轻油运行(实际运行中是退出轻油运行的,因此不会)。

(4)各个气动阀气源:所有气动阀的气源来至汽机房的空气压缩系统。

2运行

2.1火灾截止阀(气动式)的控制

由控制室的控制箱上的开关按钮控制,在燃机起机前手动打开,在燃机熄火后手动关闭。

2.2天然气的温度控制

(1)循环水加热(如图2):天然气的温度由公有系统的循环水的进水加热,一种方式是循环水流过板式换热器再通过增压泵加热天然气后回到循环水冷却塔,两泵一用一备,当一泵故障,另一泵自动启动(由DCS上控制);另一种是循环水通过板式换热器的旁路再通过增压泵加热天然气后回到循环水冷却塔。实际运行参数:粗滤前天然气进口压力2.34MPa、温度0℃左右,加热后精滤出口天然气压力2.34 MPa、温度25℃左右。

(2)蒸汽加热:蒸汽来至余热锅炉低压蒸汽或小锅炉的蒸汽,由温度控制阀控制,温控阀(气动阀)可在DCS上自动或手动控制,一般温度设定在30℃。

(3)天然气的温度加热一般由循环水加热,当加热的天然气温度低于15℃才投蒸汽加热(一般在冬季或春季)。

3该处理系统建成后燃烧LNG发电的优点

优点有:燃料成本大大降低;燃机维护成本降低;满足环保要求;厂用电降低;机组运行稳定,减轻运行人员劳动强度;由于用循环水及燃机自身热量加热天然气,对燃机内冷却水降温带走燃机滑油和雾化空气热量,起到很好的冷却作用,同时加热天然气又降低了循环水温度,对汽轮机的滑油冷却和凝汽器的真空起很好作用。

4结语

通过燃机的天然气处理系统方面的介绍,让大家了解该系统。燃机由燃烧重油改燃烧LNG发电,燃机效率提高,联合循环效率也提高,同时燃机维护减少,机组运行稳定,节约成本,满足环保要求。但天然气属易燃易爆气体,应特别防火防爆、经常测量天然气泄漏量,目前该处理系统还未出现过故障。

参考文献

[1]东莞中电新能源热电有限公司燃机运行规程.

[2]东莞中电新能源热电有限公司燃气设备操作维护手册.

作者简介:胡春(1976-),男,四川人,东莞中电新能源热电有限公司助理工程师,研究方向:电厂生产技术。