燃气轮机电厂天然气调压站研究

姚思成

【摘要】天然气处理系统是燃气轮机电厂当中用于改善天然气品质的主要途径，天然气调压站就是目前燃气轮机电厂中运用的最为广泛的一种天然气处理系统，经过其处理后的天然气可以更好的符合燃气轮机的进气要求。基于此，本文主要对燃气机对于气体燃料的要求以及燃气轮机电厂天然气调压站的功能进行了分析和探讨。

【关键字】燃气轮机电厂；天然气；调压站

自从我国实行西气东输工程之后，使得我国的燃气机轮发电厂迎来了前所未有的发展机

遇，在这样的背景下，涌现出了大量的以天然气为燃料的燃气轮机发电厂。但是在这一过程中也存在着一定的问题，其中最为典型的问题就是由于各个燃气轮机电厂的来气条件、输气管的位置以及燃气轮机制造商的不同等，导致燃气轮机电厂的天然气处理系统在设计和配置上也存在较大的差异。在这样的情况下，为了能够使得各燃气轮机电厂的所生产的天然气的压力和流量都能够符合燃气轮机各种工况下的运行要求，并能够顺利的输入燃气轮机机组，就必须采取天然气调压站对来自上游不同压力的天然气进行调压。

1、燃气轮机对于其他燃料的要求

为了可以确保所有产地的天然气的物理性能、污染杂质、组分等都能够满足燃气轮机的

要求，各个燃气轮机制造商共同商议，并对气体燃料的规范做出了相应的规定，具体如下：

(1)天然气的供应压力及其压力波动[1]。不同的燃气轮机的型号、燃烧系统的设计、压

气机的压比和机组的特定现场条件对于天然气的供应压力都会有着不同的要求，因此，燃气轮机制造上必须要提供燃气供应压力和压力波动的最高值和最低值，同时还需要对天然气的瞬时最大压力的变化率进行明确的规定。

(2)天然气的过热度。天然气的过热度主要是指燃气自身的温度和露点之间的温度差，

目前所有的燃气轮机制造商都会对气体燃料的相关规范当中对气体燃料的过热度进行明确的规定，同时还会要求在气体当中不能够含有任何的液滴。这主要是因为，一旦有液滴进入到燃烧室之后，就会是的燃料的喷嘴结焦，从而导致逆燃或者过早点火的现象，并且还会使得透平负载和火焰的温度产生较大的波动。当大量的液体进入到燃烧室之后，甚至还会引起爆燃，燃烧室在下游的高温燃烧通道也会因为温度过高产生内燃烧，进而将燃气通道内的部件烧穿。所以，必须要对确保供应给燃气轮机的天然气燃料不能够含有液滴。

（3）热值和wobbe指数。虽然目前的燃气轮机所适应的气体燃料的热值变化都比较的大，不过不同的燃料系统却有着燃气热值的取值范围。因此，为了能够确保燃烧的稳定性，所以对于固定的燃料系统的热值取值也需要控制在一定范围之内。一般情况下天然气燃料的热值取值范围的确定都需要通过试验室实验后才能确定，不过燃气轮机电厂通常会通过对气体组分进行分析计算之后得出热值的取值范围。而修正wobbe指数的确定则和热值的变化存在密切的关系，具体可以通过以下公式进行计算：

（公式单中的低位热值单位为英制单位Btu/scf，温度单位则为兰氏温度）。

（4）杂质。天然气中所含杂质的数量和种类与天然气的气源产地以及输送的方式存在非常密切的关系[2]。我们将天然气中的各种微粒以及液体都称之为杂质。对天然气中杂质含量进行控制的主要目的是为了避免燃料进入到燃气轮机后造成燃料喷嘴阻塞、过度腐蚀以及高温通道结垢等现象的出现。因此，各燃气轮机制造商才需要在燃气轮机的燃料规范当中对燃料的杂质含量的要求进行明确说明。在气体燃料进行燃气轮机之前需要在天然气处理系统当中将杂质进行相应的处理，使其能够更好的满足燃气轮机的燃烧要求。

2、天然气调压站设计分析

2.1入口紧急切断撬

这一装置主要是为了到上游管道出现电绝缘、严重泄漏、火灾等紧急事件时，用于紧急切断使用的。在对该装置进行设计时应当要注意以下几点：

（1）在对紧急切断阀进行设计时，不宜采取远程开启的方式，而是应当要采取最为安全的就地手动启动的方式。

（2）为了减少由于电磁阀故障或者操作失误都导致的紧急切断阀意外关断的现象，应当要尽量选用双电磁阀配置方案，这样一来确保其中有一台电磁阀是出于带电状态的，确保在紧急情况下，紧急切断阀执行机构能够始终保持在正常开启状态。

（3）为了减少紧急切断阀执行机构仪表起源失气所导致的紧急切断阀关闭的现象，需要配置一台仪表储气罐，同时还需要将仪表气入口设置成止回阀的状态。

（4）对于严寒地区或者在寒冷季节，为了减少由于执行机构的仪表气管路出现冰堵，而是的紧急切断阀无法工作，则需要对仪表气管路进行伴热和加温处理。

2.2粗分离撬

这一装置的主要功能是为了对天然气当中的液滴、大的固体颗粒以及管道内部的杂质等污物进行清除。通常情况下，这一装置主要由一台旋风分离器和球阀旁路组成，其是根据离心力、冲击力、重力等力学原理进行设计的，可以将天然气当中的液滴和固体颗粒进行分离。分离出来的污物也会被自动沉落到分离器的底部。目前粗分离器可以将天然气中大于100的固定颗粒和液滴全部清除[3]。虽然粗分离撬并不是天然气调压站中必须要具备的一个功能撬，不过如果没有这一功能撬，那么会在很大程度上增加下游过滤其负担，进而需要经常性的更换过滤器的滤芯。

2.3计量撬

计量撬主要用于天然气管网公司的贸易结算的校对，一般配置与粗分离撬后。目前的计量撬则主要选用涡轮流量计和贸易级别的超声波流量计，在对计量撬进行设计时需要按照以下各种型式进行设计：

（1）在球阀旁路配置一路流量计；

（2）在互校球阀旁路配置双路流量计，主要是为了一用一备；

（3）在线标定接口配置双路流量计，同样是为了一用一备。

2.4过滤器撬

这一功能撬的主要功能为对天然气进行精过滤，一般情况下，过滤撬会合粗分离撬一起配合使用，不过也可以根据实际情况单独使用。为了确保过滤的效果，通常会采用两用一备用或者一用一备用的配置方式。这功能撬的设计原理为静电效应、筛除效应以及深层效应，以此来对天然气当中的杂质进行清除。过滤撬通常彩英两段式的设计方式，第一段为分离段，主要采取旋风分离和挡板分离的方式来对天然气当中的固体颗粒和液滴进行分离。第二段则为过滤段，其主要是采取过滤芯来对天然气进行过滤。不论是分离段，还是过滤段最后都会将天然气当中的杂质通过排污装置进行排除。

3、结语

综上所述，天然气调压站是燃气轮机电厂中的重要天然气处理装置，其是天然气质量的重要保证。为了能够使的天然气调压站的功能能够得到充分的发挥，那么在就必须要严格按照相关规范和标准来对其工艺流程进行设计，选择适合的设备型号，并对系统进行合理的布置，这样才能够更好的对天然气的质量进行改善，使其可以更好的满足燃气轮机的进气要求，进而促进我国燃气机论发电厂的可持续发展。

参考文献:

[1]马国喜.燃气轮机电厂天然气调压站装置与功能分析[J].燃气轮机技术,2011,24(4):12-16.

[2]金向阳,潘华引,潜纪儒,等.双管换热器在天然气调压站中的应用研究[J].燃气轮机技术,2014(3):69-72.

[3]刘建生.燃气电厂天然气调压站工艺的优化设置[J].节能与环保,2013(6):64-65.