探讨电厂天然气方案配置.docx

电厂天然气方案配置一、快速切断功能　　快速切断功能主要出于安全考虑，当燃气轮机电厂厂区内发生火险，就需要快速切断天然气来源。目前各燃机电厂最流行的配置就是在天然气进入厂区的入口处，安装一个火警切断阀门，该阀门一般都选用气力驱动或者电驱动，以实现远程控制，且阀门的切断时间不能太长，一般要求少于10s.现在一般电厂都采用压缩空气驱动，可利用电厂原有的压缩空气气源。二、过滤功能　　天然气中的大固体颗粒进入燃气轮机透平，将直接损伤透平叶片，小颗粒也会对燃气轮机的通流部分造成磨损，并划伤沿途阀门设备的密封面，造成设备密封性下降。天然气中掺杂的液滴会引起燃气轮机燃烧的不稳定，损坏设备。因此，天然气在进入燃气轮机燃烧室之前，必须进行过滤，要除去所有的大颗粒（10m），液滴以及绝大部分的小固体颗粒（10m）和小液滴。目前主要有3种过滤设备可供选择。　　1.旋风分离器　　旋风分离器采用了重力分离原理，当气流从进口导管进入过滤器筒体后，对壳体表面或滤芯支架的冲击力使得气体降速，受重力影响较大的固体颗粒就被分离出来了。　　旋风分离器的过滤精度比较低，是否有必要在天然气系统上配置旋风分离器，应根据天然气的清洁度以及旋风分离器上游管道的长度而定。　　对于相对比较洁净的天然气，如液化天然气（LNG），其本身所含的大颗粒物质几乎微乎其微，可以考虑不设置旋风分离器。而对于海上油田伴生气之类相对来说不是很洁净的，并且在供给电厂之前也未经过处理的天然气，则有必要设置旋风分离器。　　旋风分离器的配置可以有两种方式：一种是设置2台，每台前后均设置隔离阀门，一开一备，这样设置的可靠性高，当1台旋风分离器发生故障的时候可以在线切换到另外1台旋风分离器，但成本较高，经济性差；另一种是目前主流的配置，即设置单台旋风分离器，然后再加个旁路系统，当旋风分离器故障时，可以选择让天然气从旁路直接流过。　　从目前大多数燃气轮机电厂的运行情况来看，设置1台旋风分离器外加一个旁路是比较合理的做法，这是因为大多数电厂在投运初期的天然气比较脏，旋风过滤器运行一段时间后，天然气的洁净度提高，选择走旁路，这样既可以减少天然气经过旋风分离器所带来的压损，也可以减少对旋风分离器的损耗，运行方式比较灵活多变，可适合不同的气源条件。　　旋风分离器一般设置在所有过滤器的最上游，其功能只是过滤掉大颗粒，但光靠旋风分离器处理的天然气，其洁净度是无法满足燃气轮机要求的。　　2.粗过滤分离器　　粗过滤分离器的过滤精度相对旋风分离器要高很多。　　粗过滤分离器由2级组成：第1级由若干只可更换的和可清洗的过滤元件组成，其过滤元件的类型和精度需要根据工作条件选择，目的是除去最小的固体颗粒，并凝聚雾状物使其在第2级叶片式分离器中被最大限度地除去；第2级利用叶片分离原理，除去天然气中的液体颗粒。目前一般的粗过滤分离器可以过滤掉系统中99.99%的大于5m的固体颗粒和液滴。　 粗过滤分离器是整个天然气处理系统中比较重要的一个处理环节，它将过滤掉天然气中大部分的微小固体颗粒和液滴，大大减轻下游过滤设备的负担，在众多的燃气轮机电厂中，粗过滤分离器大都采用一开一备的配置。　 3.精过滤器　 过滤过程也可以分为两级：天然气先经过第1级旋风分离，除去较大的颗粒；天然气进入第2级后，由过滤精度0.3m的聚积式滤芯可以把气体中的大于0.3m的固体颗粒除掉99.99%，大于0.3m的液体颗粒除掉99.5%，经过精过滤器过滤的天然气基本上符合目前所有燃气轮机对于天然气进气过滤标准。　　精过滤器上装有液位计，差压计等仪表，信号一般都直接接入燃气轮机控制系统，可以在线监测过滤器内的聚液情况和滤芯两侧的压差。　　精过滤器一般都采用2台，一开一备的配置方案。　　以上3种过滤器在目前的燃气轮机电厂里都比较常见，旋风分离器可以不设置，也可以设置1台或2台。粗过滤分离器则一般都按2台进行设置，但在供气洁净度较高的情况下为降低成本也可舍弃；而精过滤器则是必须设置的，因为它是天然气品质的最终保障。一般过滤器的信号都直接接入燃气轮机本体的控制系统。三、压力调节功能　　不同的燃气轮机对于天然气压力的要求有很大的区别，但一个共同点就是所有的燃气轮机都需要有一个稳定的压力，其压力波动范围不能太大。以GE公司生产的9E燃气轮机为例，其对天然气的压力要求为1.86~2.64MPa，压力变化范围1%，变化速率0.25%/s，瞬间最大变化值1%/s.如果气源的压力高于燃气轮机要求的进气压力，则需要在天然气处理系统上设置减压装置，反之，则需要设置增压装置。　　1.减压站　　减压站的功能就是把供入天然气的压力减到燃气轮机要求的进气压力。减压站的设计方案主要有3种：单元制设计，母管制设计和混合制设计。　　1.1单元制　　单元制调压系统.每台燃气轮机采用两路调压，分主路和辅路，一开一