通明电厂天然气培训手册

1、通明电厂天然气培训手册东莞通明电力有限公司天然气处理系统培训手册（机务部分）上海发电设备成套设计研究所2006年8月1 前言本培训手册为东莞通明电力有限公司二台PG9171E燃气轮机的天然气处理系统编写。燃气轮机机组从本体设计已经考虑既能燃烧液体燃料，也能燃烧气体燃料。 但是在原外围设计中，仅考虑了液体燃料供应系统，而没有考虑气体燃料供应 系统。在厂内新增天然气处理系统，以保证将符合GE公司规范的天然气供给燃 气轮机。天然气处理系统的主要目的是提供合格品质的燃料供燃机燃烧，PG9171E燃机燃气的品质要求如下：流量：每台燃机37500Nm 3/h ;压力：一般为18.526.2 bar ;温度

2、：高于供气压力下露点温度至少 28C，最高温度60S;杂质：总量35ppm，直径大于10卩的颗粒杂质0.3ppm 。天然气的压力由上游新奥公司的天然气调压站提供保证。本天然气处理系 统，设备和管道的正常运行压差1bar。本天然气处理系统对天然气的温度、流量以及过滤精度提供保证。整个管 道设计压力按Pn40 ,埋地管道采用3PE高频直缝焊接钢管（按 API 5L设计）， 精过滤模块前地上管道采用20井无缝钢管，精过滤模块后所有管道采用1Cr18Ni9Ti不锈钢管。本天然气处理系统分为以下几段：（1）进口段；（2）粗过滤模块；（3 ）热 水加热模块；（4 ）蒸汽加热模块；（5） 1 #、3井燃机精

3、过滤模块；（6）计量及 放空段。其中进口段，粗过滤模块，热水加热模块，蒸汽加热模块按二台机组公用 设计，即天然气流量按 75000Nm 3/h设计，介质运行压力按25bar计算，母管 采用 273 X 10，流速约17m/s ;蒸汽加热模块出口埋地天然气母管，天然气 流量按75000Nm 3/h设计，介质运行压力按25bar计算，母管采用 325 X 10 流速约12m/s ;精过滤模块，计量及放空段按单台机组设计，即天然气流量按 37500Nm 3/h设计，介质运行压力按25bar计算，管道直径采用 219 X 7 （不 锈钢管道采用 219 X 6 ），流速约13m/s。2天然气处理系统系

4、统图见设计院图纸 GS0187-01-02-01-1/2 以及 GS0187-01-02-01-2/2 。 2.1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。进口段设计旁路，预留安装超声波流量计位置，手动隔断阀设置开启缓注 平衡阀。所有主路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 应先开启平衡阀，当设备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。注：系统内所有主球阀均采用带平衡小球阀方式，开启时应先开小阀再打 开大阀，待大阀开启后关闭平衡小球阀。进口的现场仪表用于观察天然气

5、处理系统的进口部分天然气的压力温度值，并配有压力变送器和温度热电阻通过远传仪表将压力和温度送入 DCS系统绝缘接头根据德国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。绝缘接头的结构为外管套内管，内外管之间填充绝缘材料。适用介质：城市煤气、天然气、液化石油气及其它非腐蚀性介质材料：碳钢压力等级：PN40环境温度：-20+60 C绝缘电阻： 5 M Q击穿电压： 3kv/50Hz工作温度：-10+50 C型号规格：JY40-* （*为管道通径）注：在蒸汽加热

6、模块出口天然气管道进入埋地处设有绝缘接头；在天然气 管道上管架出地面处设有绝缘接头； 在去1#燃机精过滤模块进入埋地处和出地面处均设有绝缘接头。在各段埋地管道上采用埋地钢制管道牺牲阳极阴极保护设计规范进行阴极保护，各设置一组阴极保护装置，每组阴极保护装置设3只14.5kg块状阳极板，成分为 Mg-AI-Mn ,并设置测试桩，用于定期测试埋地 管道的电位，若电位小于0.85mVDC,说明要更换阳极板。阴极保护的主要作用 是提高埋地管道的抗腐蚀能力。火警气动切断阀火警气动切断阀在调压站或下游电厂发生火灾危险时，可由DCS系统在判断有必要迅速切断燃气供应时，实现燃料天然气的迅速切断。另外，还可以在

7、PLC上或者就地按钮进行远程和就地关闭。并且有位置开关反馈信号到远方来监视火警阀的开关位置。型号：10BS3RA71133-P，防火防静电阀门制造商：NEWAY阀体材料：A105座圈材料：NYLON连接型式：RF法兰连接法兰尺寸：10 ” ANSI 300设计温度：-10 C +50 C气动头制造商：Air Torque气源压力：56bar气动头作用型式：气开式，电磁阀得电阀门打开限位开关：ASCO高低位位置开关电磁阀制造商：ASCO电磁阀电源：220VAC规格型号：二位三通，常闭型，防爆型，EF8327，G1/2”阀门打开时间：25秒阀门关闭时间：3秒注：火警气动切断阀配有手/自动切换装置，

8、配备手轮。气开式作用气缸，正常位置为关闭位置，即弹簧复位位置。只有在正常位置时才可能进行手/自动切换，阀门气缸下方，手轮根部设置切换装置，并且有锁紧机构。在自动切换 为手动的时候，首先确认阀门当前的位置，是否在原始位置，即关闭位置，手/自动切换装置的位置在自动位置（OFF），确认完毕后拉出锁紧栓，把手/自动切 换装置由自动（OFF）转到手动位置（ON ），转到位后松开锁紧栓，锁紧栓复 位，即进入手动位置，可以用手轮进行开关操作。在手动切换为自动的时候， 首先确认阀门当前的位置，是否在原始位置，即关闭位置，若不在关闭位置， 要把阀门手动关闭，手/自动切换装置的位置在手动位置（ON），确认完毕后拉

9、 出锁紧栓，把手/自动切换装置由手动（ON）转到自动位置（OFF），转到位后 松开锁紧栓，锁紧栓复位，即进入自动位置，可以远程进行操作，同时手轮拖 开不能进行开关操作。特别提醒，（1 ）在转动手/自动切换装置时，可能出现转 不动的现象，不能使劲扳动，要来回转动一下手轮，找到可以扳动的位置既而 进行操作；（2）在阀门由自动切换到手动位置后，最好把气源阀门关闭，以免 电磁阀误动作，可能损坏连接齿轮，阀门由手动切换到自动位置后，误忘气源 阀门打开。2.2粗过滤模块粗过滤模块由卧式粗过滤器、球阀、差压计带差压高开关、液位计带液位 高开关、安全阀、压力表、温度表及相关的仪器、仪表和阀门等组成。在天然气系

10、统投运初期，上游输送管道中会有一些杂质（如铁锈、焊渣、 液体等），在天然气总管上首先设置一套卧式粗过滤模块作为对燃机和燃机前置 设备的保护，主要由二只过滤精度 5卩m二级过滤器组成，一只运行，另外一只 作为检修备用。二级过滤器，第一级为叶片式，结构为叶片褶皱迷宫式，主要去除液体， 二级为滤芯，主要去除固体颗粒。过滤器设有差压计及差压开关用于就地指示压差以及远程报警，当压差大 于规定值时，以提醒需要更换滤网、清除杂质，同时切换到另一只过滤器进行 工作。差压报警设定值为750mbar。过滤器二级分别设有液位计带高液位报警开关，用于就地指示液位和远程液位高报警，提醒进行手动排污，液位高报警设定值为2

11、50mm集污罐设置有液位计带高液位报警开关，用于就地指示液和远程液位高报 警，提醒进行手动排污，液位高报警设定值为250mm。粗过滤模块及粗过滤器图纸详见设备厂家压力容器图纸。注：（1）差压计在投入的时候，首先要打开差压计下方的平衡阀，然后再 同时打开差压计前方的隔离阀，最后要关闭差压计下方的平衡阀，否则差压计 可能过量程损坏；差压计在解除的时候，也要首先打开差压计下方的平衡阀； 在容器手动排污的时候，应首先打开手动球阀，然后缓慢打开手动截止阀进行 排污；关闭的时候，应首先关闭手动球阀，然后关闭手动截止阀。其他容器的 差压计操作和排污操作和粗过滤模块一样，不再叙述。粗过滤器型号规格：XFS28

12、B-19材料：凝聚式叶片304，滤芯为聚酯纤维过滤精度：5卩m制造商：常熟飞奥设计流量：75,000 Nm3/h燃气输送能力：75,000 Nm3/h设计压力：4.0MPa设计温度：-1060 C正常最大压降：91mbar颗粒去除度：5卩以上固体、液体颗粒去除率 99.99%管路尺寸与压力等级：DN250 ANSI3001球阀型号：10BS3RA71133-G，防火防静电阀门制造商：NEWAY阀体材料：A105座圈材料：NYLON连接型式：RF法兰连接以上法兰尺寸:设计温度:10 ” ANSI 300-10 C +50 C液位计带高液位开关规格:Pn40 , Dn20 , L = 500mm型

13、式:磁性翻板式，防爆制造商:上海凡宜科技电子有限公司差压计带差压高开关规格型号:DP-10RM 0 O.IMPa制造商:意大利飞奥2.3热水加热模块由于天然气经过调压站减压后进入电厂的天然气温度比较低，甚至低于露 点，产生液态的烃，无法满足燃气轮机对于天然气的要求（天然气温度要高于 露点28 C）,因而必须对天然气进行加热。在天然气粗过滤模块后天然气总管上设置一只气-水换热器，并设置旁路球阀。换热器为管壳式，管内为天然气，管外为热水。加热水串至循环冷却水， 加热水管路按天然气最大流量和天然气最低进气温度设计。按供气方提供参数， 调压站上游天然气输送温度不低于 1C，而天然气调压装置的最大温降将

14、在 7C 左右，因此在换热器选型时考虑将天然气的温度由 -5 C加热到20 C左右，保证 合适的天然气温度进入燃机。热水加热模块由管壳式换热器、球阀、蝶阀、液位计带低液位报警开关、流量开关、安全阀、压力表、温度表及相关的仪器、仪表和阀门等组成。热水加热模块的现场仪表用于观察加热器热水进出口压力、温度值以及天 然气的进出口温度。热水加热模块的液位计主要用于监视换热器管程是否破裂，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PLC、DCS系统实施报警功能。热水加热模块水侧的流量开关用于监视是否有加热水源，以防天然气无法 加热，造成不利影响。热水加热模块及热水加热器图纸

15、详见设备厂家压力容器图纸。注：在首次或者长时间后通热水进入加热器时，应打开热水加热器阀门上的放气阀进行放气；在长时间后和定期应对热水加热器水侧进行排污。热水加热器型号： 制造商： 外壳材料：换热管材料： 连接型式：KSI700-B/1500常熟飞奥碳钢316LRF法兰连接管道连接尺寸（气侧）：10 ” ANSI 300管道连接尺寸（水侧）：Dn200，Pn16设计温度：-10 C +60 C球阀（同粗过滤模块）液位计带低液位开关规格：Pn40，Dn20， L = 500mm型式：磁性翻板式，防爆制造商：上海凡宜科技电子有限公司流量开关型式：型号：靶式流量控制器米用靶式传感器LKB-01制造商：

16、上海自仪四厂2.4蒸汽加热模块考虑到机组停机时，循环水系统尚未工作，循环水温度在冬天极限温度 8C 左右，燃气轮机机组燃烧天然气初期，8C的循环水加热天然气，温度不能达到 燃机燃烧要求，因此在气-水换热器后天然气管路上串联一只气-汽换热器作 为天然气系统启动加热时用，目的是当循环水温很低或较低时，该换热器投入 运行，待循环水温上升到一定值时，气-汽换热器停止工作，气-水换热器投 入正常工作。另外在气-水换热器发生故障需要检修时，该气-汽换热器可以作为备用 加热器投入运行，保证燃机进气温度达到要求。该加热系统设有加热器出口天然气温度变送器以及蒸汽管路上的温度调节 阀，可以采取PLC控制器系统进行

17、气温自动控制。该加热器设有一只天然气侧温度开关，防止温控阀失效或者天然气未流动 时，蒸汽通入后引起局部超温，温度开关设置值为50 C,当加热器内天然气侧温度超过50C,温度开关给出信号关闭温控阀，起到保护作用。蒸汽加热模块由管壳式换热器、温度控制阀、温度开关、安全阀、疏水阀、 温度变送器、压力表、温度表及相关仪器、仪表和阀门等组成。蒸汽加热模块的现场仪表用于观察蒸汽的压力以及天然气的进出口温度， 温度控制阀通过PLC系统自动调节加热蒸汽流量，控制天然气的温度。蒸汽加热模块及蒸汽加热器图纸详见设备厂家压力容器图纸。注：（1 ）在首次投入蒸汽加热器，通入蒸汽前，首先打开接入母管处的截 止阀，待蒸汽

18、流通后，缓慢开启加热器蒸汽管路前的隔离截止阀，再由PLC投入温控阀实现对天然气温度的控制；在停机后，首先由PLC解除温控阀的温度控制，如果较长时间不使用蒸汽加热器，应手动关闭隔离阀，防止蒸汽泄露至 加热器造成不利影响。（2 ）在投入蒸汽进入蒸汽加热器前要检查疏水管路上阀 门的位置，疏水阀前后隔离截止阀要置于打开位置。（3）定期对蒸汽加热器蒸汽侧进行排污。蒸汽加热器型号：KSI700-B/1000制造商：常熟飞奥外壳材料：碳钢换热管材料：316L连接型式：RF法兰连接管道连接尺寸（气侧）：10 ” ANSI 300管道连接尺寸（汽侧）：Dn80 Pn 16管道连接尺寸（疏水侧）：Dn25 Pn

19、16设计温度：-10 C +60 C242球阀（同粗过滤模块）温度控制阀规格：2” Pn25制造商：SAMSON材料：碳钢244温度开关规格：TF515FPR51/060MT/PB1M温度范围：20 C70 C制9造商：PHYPRESS电磁阀规格型号：EF8327，二位三通，防爆型，通用型， G1/2”制造商：ASCO材料：铜2.5精过滤模块天然气在进入燃机前需再进行一次精细的过滤。天然气经过加热模块后分 成两路，分别接至二台燃机相应的天然气精过滤模块。每套天然气精过滤模块 上均有各自的输出信号接至相应燃机的MARK V控制系统，因此一般情况下, 天然气精过滤模块不宜采取母管制精过滤模块为由一

20、开一备两个旋风分离过滤器组成的模块，每台旋风分离 过滤器内由二级组成，每台旋风分离过滤器的处理能力为全厂容量的105 %以上。天然气先经过第一级旋风分离；然后进入第二级由过滤精度0.3卩的聚积式滤芯组成的精过滤器。精过滤器可以把气体中的大于0.3卩的固体颗粒除掉99.99 %，大于0.3卩的液体颗粒除掉99.5%，符合GE公司天然气进气过滤标 准。每一级过滤器下面都有聚液腔，设有就地液位计显示液位及液位开关远程 实现远程液位高报警，并有排污阀可以根据液位定期进行排污。滤芯过滤器的 前后有差压计及差压开关，当压差大于规定值时会报警，以提醒需要更换滤芯 同时切换到另一路进行工作。二级液位设置二只不

21、同原理的液位计进行测量， 起到双保险作用，一只为磁性翻板式，另外一只为浮球式。液位开关和差压开 关均送入MARK VI控制系统，下级旋风分离磁性翻板式液位计开关设定值为200mm ;上级聚积式滤芯磁性翻板式液位计开关设定值为200mm ;上级浮球式液位计开关设定值为200mm ;差压开关报警值设定为 750mbar。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，并配有集 污罐。集污罐设置有就地液位计、手动排污球阀等。精过滤模块及旋风分离过滤器图纸详见设备厂家压力容器图纸。旋风分离过滤器规格型号：XCF24B/20B-31-11滤芯：凝聚式滤芯，道林格产品设计流量：37,500 Nm3

22、/h燃气输送能力：37,500 Nm3/h设计压力：4.0MPa设计温度：-1060 C最大压降：61mbar颗粒去除度:管路尺寸与压力等级:0.3卩以上颗粒99.99%去除0.3卩以上液体99.5%去除DN200 ANSI300球阀（旋风分离过滤器进口）型号：8BS3RA71133-G阀门制造商：NEWAY阀体材料：A105座圈材料：NYLON连接型式：RF法兰连接法兰尺寸：8 ” ANSI 300设计温度：-10 C +50 C,防火防静电球阀（旋风分离过滤器出口）型号：8BS3HA71222-G阀门制造商：NEWAY阀体材料：304座圈材料：NYLON连接型式：RF法兰连接法兰尺寸：8

23、” ANSI 300设计温度：-10 C +50 C-液位计带液位开关（同粗过滤模块）i差压计带差压开关（同粗过滤模块），防火防静电2.6计量及安全放空段计量段主要用来计量进入燃机的天然气流量，按此流量可对燃机的运行及性能作出评估，也可对供气方计量站所测流量进行比较流量计采用进口蜗轮流量计，其精度约为 1%，为保证测量精度，流量计前 后都必须有一定长度的直线段。二只流量计带有一直公用的流量计算机，根据 实际运行压力和温度修正到标准体积输出，可以远程输送420mA电流信号，用于远端显示标准体积流量，实现送入 MARK VI系统实现远端显示标准体积 流量的功能。流量计算机也可接受在线色谱仪分析的天

24、然气组分，用于天然气 组分影响天然气流量的在线修正。在燃机的入口处设置一套安全放空装置，它由一只气动切断阀及一只气动 放空阀组成。当机组停止运行时，由燃机 MARK VI控制系统发出讯号，气动切 断阀即把进入燃机的天然气切断，同时把气动放空阀打开，使管道内的高压天 然气放掉，确保进入燃机的管道内没有压力，天然气不会向机内泄露。在进入燃机前设置一只 Y型过滤器，防止一些大颗粒状杂物例如流量计涡 轮部件松动掉落进入燃机。计量段由蜗轮流量计带流量计算机及相关仪器、仪表及阀门等组成。安全放空段由气动切断阀、气动放散阀、丫型过滤器、温度热电偶、相关仪 器、仪表及阀门等组成。气动切断阀用于燃气轮机机组燃用

25、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。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。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。涡轮流量计及流量计算机说明书详见设备厂家随机说明书。注：气动切断阀配有手/自动切换装置，配备手轮。气开式作用气缸，正常 位置为关闭位置，即弹簧复位位置。手/自动切换的程序与火警阀相同。气动放 散阀配有手/自动切换装置，配备手轮。气关式作用气缸，正常位置为打开位置， 即弹簧复位位置。只有在正常位置时才可能进行手/自动切换，阀门气缸下方，手轮根部设置切换装置，并且有锁紧机构。在自动切换为手

26、动的时候，首先确 认阀门当前的位置，是否在原始位置，即打开位置，手/自动切换装置的位置在自动位置（OFF ），确认完毕后拉出锁紧栓，把手/自动切换装置由自动（OFF ） 转到手动位置（ON），转到位后松开锁紧栓，锁紧栓复位，即进入手动位置，可以用手轮进行开关操作。在手动切换为自动的时候，首先确认阀门当前的位 置，是否在原始位置，即打开位置，若不在打开位置，要把阀门手动打开，手/自动切换装置的位置在手动位置（ON），确认完毕后拉出锁紧栓，把手/自动切 换装置由手动（ON）转到自动位置（OFF ），转到位后松开锁紧栓，锁紧栓复 位，即进入自动位置，可以远程进行操作，同时手轮拖开不能进行开关操作。特

27、别提醒，（1）在转动手/自动切换装置时，可能出现转不动的现象，不能使劲 扳动，要来回转动一下手轮，找到可以扳动的位置既而进行操作；（2）在阀门由自动切换到手动位置后，最好把气源阀门关闭，以免电磁阀误动作，可能损 坏连接齿轮，阀门由手动切换到自动位置后，误忘气源阀门打开。涡轮流量计配流量计算机制造商：德国ELSTER型号：Q1000流量：80 1600m3/h口径：DN200压力等级：PN40工作温度：10 C -+ 60 C环境温度：20 C -+ 70 C精确度：0.2QmaxC Q Qmax - 0.5%QminWQ v 0.2Qmax土 1%范围度（量程比）：1:20重复性：优于0.2%

28、短时过载：1.6 XQmax仪表无损伤表体长度：200 mm连接方式：DIN法兰连接（同中国 GB法兰）符合国际标准，PTB和国际认证适用气体：天然气、城市煤气、LPG等各种气体气动切断阀型号：8BS3RH71222-P阀门制造商：NEWAY阀体材料：304座圈材料：NYLON连接型式：RF法兰连接法兰尺寸：8 ” ANSI 300设计温度：-10 C +50 C气动头制造商：Air Torque气源压力：5.56bar气动头作用型式：气开式，电磁阀得电阀门打开限位开关：ASCO高低位位置开关电磁阀制造商：ASCO电磁阀电源：125VDC规格型号：二位三通，常闭型，防爆型，EF8327 , G

29、1/2”阀门打开时间：16秒阀门关闭时间：3秒263气动放散阀型号：1.5BTF3RH71222-P阀门制造商：NEWAY阀体材料：304座圈材料：PTFE连接型式：RF法兰连接法兰尺寸：1.5 ” ANSI 300设计温度：-10 C +50 C气动头制造商：Air Torque气源压力：46bar气动头作用型式：气关式，电磁阀得电阀门关闭限位开关：ASCO高低位位置开关电磁阀制造商：ASCO电磁阀电源：125VDC规格型号：二位三通，常闭型，防爆型，EF8327, G1/4”阀门打开时间：1秒阀门关闭时间：2秒2.7可燃气体探测器在每个模块上均设置一只可燃气体探测器，粗过滤模块，热水加热模

30、块以 及蒸汽加热模块的可燃气体探测器的控制器安装在PLC柜内。1 #及3#精过滤模块可燃气体探测器的控制器分别安装在对应的MARKVI控制室内。可燃气体报警装置技术参数如下：型号： ES2000制造商：深圳特安输入信号：标准420mA ;指示范围：0100%LEL ;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420mA电流输出/485通讯接口；温度范围：-10 C +55 C；电 源：AC220V/50HZ ；最大功耗：小于等于5.5W/路最大传输距离：1200m2.8其他进口段中还装有取样测点和取样球阀，可定时取样分析天然气的成份、热 值等。各段设有充氮口和放气口，用于氮气置换；各段设有手动放空球阀用于释 放管道和容器里的燃气。3. 启动之前系统检查（1）所有天然气主管路上手动球阀打开，旁路阀以及平衡阀关闭；（2）所有压力表，压力变送器，差压开关，液位开关，液位变送器隔离针 阀打开；（3）所有手动放气阀关闭，置于关闭位置；（4）所有手动排污阀关闭，置于关闭位置；（5 ）所有安全阀隔离阀打开，置于打开位置；（6）蒸汽管路进口截止阀关闭，置于关闭位置；若使用蒸汽加热器此阀打 开，处于打开位置；（7）加热器