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2 01 5正 第 9 卷 第 3 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s T e c h n o l o g y a n d Ec o n o my Vo 1 ． 9． No ． 3 J u n ． 2 0 1 5 d o i 1 0 ．3 9 6 9／j ．i s s n ． 2 0 9 5 1 1 3 2 ．2 0 1 5 ．0 3 ． 0 1 5 天然气清洁品质对燃气发电机组的影响分析 刘建生 大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司，浙江绍兴3 1 2 3 6 6 摘要作为燃气发电机组的燃料来源，天然气的清洁品质对燃气发电机组安全运行起着重要作用。针对这一问 题，以浙江省某天然气热电厂为例，介绍了电厂的天然气净化流程 ，并就天然气杂质对燃气机组造成事故停机进行 了 分析，提出了为保证燃机安全运行，应建立和天然气供应商的检修联动机制以掌握管线的检修计划、避免在天然气管 网清扫中投运燃气机组并及时安装临时滤网、应定期更换天然气滤网等具体处理方案。 关键词 天然气杂质燃气发电机组天然气滤网 喷嘴滤网 过滤 文献标识码 B 文章编 号 2 0 9 5 1 1 3 2 2 0 1 5 0 3 0 0 5 5 0 2 0 引言 2 燃气电厂天然气净化流程及事故分析 由于燃气轮机工业 的迅速发展 ，我 国天然气发 电得到 了空前 的发展 ，在南部沿海城市燃机 电站建 设尤 为突 出。燃 气轮机对天然 气 的品质要 求较高 ， 为 防止燃烧器喷嘴受到腐蚀 、结垢和堵塞 ，天然气 不能含有较大 的固体颗粒或异物 。进入燃烧系统 的 天然气所含 固体颗粒含量应在 3 0 p p mw t 以下 ，固体 颗粒粒径不 能超过 5 Ix m。因此 ，在进入燃机之前 ， 天然气必须经精密过滤 器除去杂质 ，以保证燃机运 行安 全 ⋯。 1 天然气杂质 的来源 天然气 中的杂质来源可分为两种 ，一种是天然 气开采处理后仍遗 留的杂质 ，另一种是后期储存或 输送过程中新生成的杂 质。天然气按来源一般分为 油 田气 、气 田气 、煤层气等 ，在开采过程 中必然会 含有少量的 固体颗粒杂质 ，杂质按矿藏 区域不 同而 略有不同 ，固体 颗粒一般 由沙粒 、铁锈 、煤层气所 含的固态焦油 、硅石 S i O 以及天然气生成过程 中伴 生出的粗苯类微小 固态化合物等组成 。 在管道输送过程 中，微小的天然气杂质会逐渐 聚集 ，并会 在天然气升压 中被动加热 ，甲烷 、乙烷 等天然气 在高温作用下极小部分会发生裂解 ，并会 在一定条 件下转变为 固态 聚合物 ，成为天然气 中的 固态杂质 ] 。 2 ． 1 净化流程 浙江省某天然气热 电厂建设两 台三菱 M7 0 1 4 型 天然气发电机组 ，联合循环容量为4 5 2 Mw，单 台机 组每小时耗气约 8 1 0 m 。为满足燃机运行需要 ，天 然 气 电厂 系统 一般设 置 了天然气 净化及调压 场站 。 图 1 为浙江省某热电厂天然气净化系统 ，天然气净化 系统设置旋风分离器 、精过滤器 、调压 阀及增压机 等设备 。旋风分离器利用惯性原理去除天然气 中粒 径较大的杂质 ，精过滤器采用精密的滤芯 ，过滤精度 达到 5 Ix m以上 ，用于去除天然气中的微小颗粒 。 去值 班燃烧 器 去主A 燃 烧 器 去主B 燃 烧器 去顶 环燃烧 器 l 旋风分离器2 ． 精过滤器3 ． 天然气增压机4 ． 调压阀 5 ． 天然气加热器6 ． 天然气临时滤网7 燃烧器喷嘴滤网 图 1 燃气 电厂 天然气 净化系统工艺流程图 在经过调压站过滤 系统以后 ，经 天然气增压和 调压装置调整到燃机所需 的压力 ，送入燃机前置系 统 的加热器进行加热 ，加热后温度达到燃机所需的 2 0 0 C，经加热后 的天然气经终端过滤器送人燃机燃 烧器 。为保证燃机运行安全 ，在进入 燃机燃烧 器之 修订 回稿 日期 2 0 1 5 一O 5 一l 2 作者简 介 戈 lJ 建 卜 1 9 7 6一 ，高级 T程 师 ，负责燃 气发 电机组 的设备管 I ． 作 E ma i l t ff a n g l m l [ a t 1 1 2 6 t ， - n 天然气技术与经济 ／ 55 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第9 卷 刘建生天然气清洁品质对燃气发电机组的影响分析 第3 期 前 还设 置 了临 时滤 网和燃 烧器 喷嘴滤 网进 行再 次 过滤 。 2 ． 2 电厂运行事故分析 该 天 然气 热 电厂 处 于浙 江省 天然气 管 网的下 游 ，天然气输送管道较长 ，天然气 杂质含量要高于 其他电厂 。天然气公 司在 2 0 1 3 年对管道进行定期清 理维护时 ，大量杂质在清理 中进入该电厂天然气 系 统 ，造成天然气过滤系统堵塞 ，引起燃机燃烧 系统 燃烧不稳定 ，燃机轮问温度 B P T 超标 ，最终导致 了 燃机被迫停运的事故。 在 出现停机事故后该热电厂对 天然气各滤 网进 行 了检查 ，从调压站滤 网清理 出的杂质为灰色粉末 状颗粒。但从喷嘴滤网和临时滤网清理出的却是类 似 沥青 的黑 色黏稠 物 ，黏稠 物覆 盖大部 分滤 网表 面 ，造成临时滤网压差 急剧升高 ，短时间达到报警 值 。经 对 以上污物 进行 检测 ，大 部分 为碳氢 化 合 物 ，经分析应为管道存 留的烃类聚合物杂质经天然 气 加热 器加 热后生 成 ，并最 终 附着在 临时 滤 网表 面。由于该物质黏稠极 易堵塞滤 网 ，严重影响燃 烧 器喷嘴 的安全运行。燃 机在 喷嘴滤 网堵塞后 由于供 气不 均 ，会导致燃 机燃烧不稳 定或 出现振荡燃 烧 ， 严重时会烧损喷嘴。 在管道运输 中 ，细小 的固体颗粒杂质会在管壁 附着 ，并逐渐积聚 。在天然气管道正常运行 中，并 不会对天然气 的清洁度造成影 响。但 当天然气管道 进行定期清理时 ，管壁 占附着 的细小颗粒从管壁脱 落 ，随清扫装置混入输送的天然气 中。当被污染的 天然气进入天然气调压站后 ，较大 的颗粒被精密过 滤器拦截 ，会在短时间内对过滤器造成堵塞。 通过精 密过滤器 的粒径更小 的颗粒杂质进入天 然气加热器 ，在这里天然气将被加热到2 0 0 C 。天然 气 中的部分烃类被加热融化 ，极具黏稠性 ，在经过 终端过滤器 和临时过滤器时 ，一部分 细小颗粒在滤 网表 面粘结 ，堵塞天然气滤网 ，导致 天然气 临时滤 网压差增大 。通过临时过滤器的黏性颗粒在燃机燃 烧器 喷嘴滤 网聚集 ，堵塞部分喷嘴滤 网 ，造成燃烧 器燃烧不稳定 ，B P T 超标 ，导致燃机被迫降负荷甚至 停运。 3 应采取的 防范措施 作为天然气发电企 业 ，首先要掌握 天然气管线 56／N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o my 的检修维护计划 ，建立 和天然气供应商 的检修联动 机制 ，在天然气管线 清理吹 扫时应停止机组 运行 ， 进行相应 的设备维护lT作 。在无法避免时应提前装 上天然气 临时滤 网，对天然气进行过滤 ，并根据临 时滤 网压差情况定期对滤网进行清理 ，保证燃机燃 烧器 的运行安全 。由于新敷设管道 和新 的气源存在 污染天然气 的可能 ，在天然气管 网扩建或有新 的气 源加入管 网时 ，天然气 电厂应及 时装设 临时滤 网对 天然气来气进行过滤 ] 。 天 然气 过滤器 的优 良过滤性能也是保证燃机安 全运行 的重要条件 。天然气精密过 滤器一般 由人T 材料制作 ，滤材大多进 口，经验表 明 ，天然气滤 网 并不能全部过滤天然气杂质 ，并 随着使用 时间的延 长 ，天然气滤 网过滤性能也会逐渐变差 ，应定期进 行更换 。在 经历 了天然气 过滤系统被 污染事故后 ， 燃气电厂充分考虑 了天然气管线存 在的不定 因素 和 燃机 运行 安全 因素 ，未 在机组 调试 后拆 除 临时 滤 网，目前两台燃气机组运行正常平稳。 4 结束语 为保证燃气机组的安全稳定运 行 ，燃气 电厂应 掌握天然气公司管 网的运行状况 ，在与天然气公 司 进行协商 中充分考虑天然气公 司管线维护周期 ，双 方共 同制定天然气管 网维护计划 。避免在天然气 管 网清扫 中投运燃气机组 ，及 时装设临时滤 网，以免 造成 大量 同态杂质 聚集堵塞燃机 临时滤 网或 喷嘴 ， 造成机组非计划停运。 参考 文献 [ 1 ]杨勇 ，艾松 ，贾文．燃气轮机燃烧室燃烧稳定性分析 [ J ] ．东方 电气评论 ，2 0 1 2 1 2 5 2 9 ． [ 2 ]宓 亢琪 ．天 然气 长输 管 道 中水 化 物 生成 的分 析 与控 制 [ J ] ． 煤气与热力 ，2 0 0 2 5 3 9 6 3 9 9 ． [ 3 ]李 吕忠，李锐 ，陈 良．天然气过滤器的净化效果分析和 改进措施[ J ] ． 城市燃气，2 0 0 9 9 8 1 0 ． [ 4 ]焦树建． 燃气轮机与燃气 一 蒸汽联合循环装置[ M] ．北 京 中国电力 出版社 ，2 0 0 7 ． [ 5 ]张林 ，张波 ，马永明．天然气管道 冲蚀能量规律分析 [ J ] ．天然气技术与经济，2 0 1 3 ，7 3 3 7 3 9 ． 编辑 蒋龙 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m