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[摘 要]天然气调压站能有效将天然气中的液滴及固体杂质清除出来，使之能满足燃机正常运行时对天然气的清洁度要求；调压站设备还能保护其下游的系统、设备，即使在调压器发生故障的情况下，也不会使过高的上游压力危害到调压站下游的设备和管道；能在燃气蒸汽联合循环机组启动、运行、停机等各种工况下，将来自上游供气管道的天然气降压、稳压，使天然气在所要求的压力、温度下连续输入下游供气管道，供燃机用。因此，本文通过对某燃机电厂天然气调压站进行研究、分析及优化。
[关键词]燃机电厂；天然气；调压站
中图分类号：U473.2+4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0004-01
燃机电厂通过配置天然气调压站，满足燃机厂对燃机运行时所需天然气的品质要求，天然气调压站是保障燃机安全运行的基本装置之一，根据燃机厂家对天然气品质的要求，优化天然气调压站的配置，减少投资，同时降低能源消耗，以取得可观的经济效益。
一、燃机电厂天然气调压站工艺的优化分析
天然气调压站系统配置根据燃机对天然气的要求以及电厂安全经济运行、检修维护等方面的要求合理配置。其中包括天然气的紧急关断、旋风分离、加热、过滤、计量、色谱分析、调压以及安全隔离、氮气吹扫、排空、安全放散、疏液排污、站控等系统。天然气调压站的工艺优化是配置优化的基础，为优化配置提供硬性条件。以广东某电厂天然气调压站为例，分析如下：电厂建设两台三菱M701F4型燃机，调压线出口天然气应满足三菱公司《气体燃料技术规范》的要求，M701F4燃气轮机对天然气供气（燃机天然气前置模块流量计进口处）具体参数要求如下：
* 最大供应压力： 3.9MPa（g）
* 最小供应压力： 3.6MPag（g）
* 温度：5～60℃
* 单台燃机100%负荷性能保证工况天然气流量：59132 kg/h
* 单台燃机100%负荷最大天然气流量（极端最低气温）：66662 kg/h
* 单台燃机最低天然气流量（燃机点火燃料）：2880 kg/h
（调压系统需要满足燃机从启动点火到满负荷各阶段的进气要求）
由于电厂地处南方，月度平均最低气温出现在1月份为14.2℃，平均最高气温出现在7月份为28.5℃；天然气气源有两路，一路为西二线气，一路为LNG，供气压力均为6-9MPa，供气温度15℃左右。因為有两路气源，考虑气量的不确定性，需要满足每路气源能够带两台机组运行；同时又满足每路气源各带一台机组同时运行，考虑安全，两台机组能够安全隔离开。从以下方面进行优化：
1、优化入口单元
考虑到两路气源，采用两个入口单元，两套计量装置，便于精确进行贸易计量。
2、优化过滤单元
一般系统设置一个旋风分离装置，并设置旁路，本系统为了安全考虑设置两个旋风分离装置，互为备用又能安全隔离开，保证了两路气源各带一台机组同时运行的可能。
3、优化加热单元
由于电厂所在地气温较高，机组运行时不使用水浴炉也不使用电加热器而使用循环水来加热天然气，节约能源；设置一台电加热器仅用于冬季极端气温且长时间停机而再次启机时的需要。由于天然气降压后有大量的冷能释放出来，为了合理利用该部分冷能，先降压后进行加热，通过冷冻水换热器后再用循环水加热，使调压后的天然气温度满足机组要求，置换出的7℃冷水进入冷水储罐，供厂内办公楼及集控楼的空调制冷。
二、燃机电厂天然气调压站优化配置分析
天然气调压站的组成装置比较多，增加配置优化的压力。深入分析燃机电厂的需求和调压站装置的运行状态，规划需要优化的配置，其可分为六个配置项目，具体分析如下：
1、入口单元的配置优化
入口单元是天然气调压站的起始端，配置优化体现在绝缘和紧急切断阀两部分。入口单元绝缘与紧急切断阀的配置优化，可以采取改进的措施，将断阀优化安排在绝缘之后。绝缘配置优化实现了整个系统的绝缘目标，保障天然气调压站处于安全的运行状态[2]。天然气调压站入口单元的紧急切断阀利用的是气动方式，所以其在配置方面的要求较高，需实现远程气动控制，不使用天然气驱动，采用压缩空气，既方便检修时的安全隔离又能避免泄露天然气的风险，确保燃机电厂的安全运行。
2、计量单元的配置优化
计量单元与入口单元存在直接的联系，一般采用超声计量的方式，优化配置信息，准确监控天然气的流量，避免计量过程出现不准确。计量单元的配置比较简单，采取定时开启的优化方式，提高天然气计量的准确度。
3、粗分离单元的配置优化
天然气调压站的粗分离单元主要是将来自上游的天然气中的水分及较大颗粒物分离出来，排出至储液罐中。如果上游的天然气气源成分比较干净，比如LNG，粗分离单元的配置就面临优化问题，可以取消，以减少投资，具有很高的可行性。
4、加热单元的配置优化
加热单元是天然气调压站的重要部分，其与燃机的安全运行存在直接的关联，需要根据燃机对燃料温度的要求，提供适度的加热方式。加热单元的配置优化需要遵循安全、高效的原则，以某燃气/蒸汽联合电厂为例，分析天然气调压站加热单元的配置优化，首先根据燃机对天然气的温度及压力的要求，以及上游天然气的压力和温度，通过计算，该电厂的天然气经调压后温度下降，通过循环水加热即可满足燃机对进气温度的要求，所以可以取消水浴炉和电加热器的设计，节约了能源，提高了系统的热效率。
三、燃机电厂天然气调压站系统的优化设计
燃机电厂天然气调压站的配置优化，还需系统优化的配合，实现高效益的天然气压力分配。例举天然气调压站系统中的几点设计，提出优化的方式，如下：
1、管道优化
天然气调压站到燃机电厂之间存在一定的管道连接，此段管道距离为天然气提供缓冲的空间，避免天然气过度冲击影响压力范围[3]。管道设计的口径和距离与调压站相关，其计算的过程同样需要根据调压站与燃机电厂的运行情况，而且精准计算出管道长度后，还要预留一部分距离，以便安装和调节。所以，管道优化的实践性比较强，同时为天然气调压站配置优化提供基础保障。
2、集气管优化
集气管能够保障调压站调节天然气时具有充足的切换能力，保障天然气的持续供应。集气管的优化措施为：（1）流通截面积设计时，要以上下气管为依据，必须大于上下气管的和；（2）根据调压站的型号计算上下气管的截面积，结合集气管的需求优化数据，确保其符合天然气的供应需求；（3）检测集气管是否符合燃机电厂的供应条件，以免集气管对燃机电厂造成影响。
3、阀门选型
阀门是天然气调压站的主要设备，调压站系统对阀门的选择要求集中在选口径和流量两个方面，根据燃机电厂天然气的实际需求，选择口径匹配的阀门，阀门选择需重点考虑气体流速的关系。阀门的流量是指通流的能力，选型时以调压站流量为主，需高于调压站的20%，严格按照参数计算选择阀门种类。
结束语
天然气调压站的安全可靠运行是燃机正常运行的前提条件，根据电厂的实际情况对天然气调压站的优化分析，既保障了机组处于安全高效运行的状态又可以减少投资，节约能源消耗，提高整个电厂的热效率，使效益最大化。
参考文献
[1] 刘建生.燃气电厂天然气调压站工艺方案的设置[J].节能，2012，（9）：10-12.
[2] 吕小兰.燃机电厂天然气调压站配置探讨[J].燃气轮机技术，2011，（3）：30-32.
[3] 丁兴江.天然气发电场燃气调压站系统原理及设计研究[J].科技致富向导，2011，（1）：25-27.
[关键词]燃机电厂；天然气；调压站
中图分类号：U473.2+4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0004-01
燃机电厂通过配置天然气调压站，满足燃机厂对燃机运行时所需天然气的品质要求，天然气调压站是保障燃机安全运行的基本装置之一，根据燃机厂家对天然气品质的要求，优化天然气调压站的配置，减少投资，同时降低能源消耗，以取得可观的经济效益。
一、燃机电厂天然气调压站工艺的优化分析
天然气调压站系统配置根据燃机对天然气的要求以及电厂安全经济运行、检修维护等方面的要求合理配置。其中包括天然气的紧急关断、旋风分离、加热、过滤、计量、色谱分析、调压以及安全隔离、氮气吹扫、排空、安全放散、疏液排污、站控等系统。天然气调压站的工艺优化是配置优化的基础，为优化配置提供硬性条件。以广东某电厂天然气调压站为例，分析如下：电厂建设两台三菱M701F4型燃机，调压线出口天然气应满足三菱公司《气体燃料技术规范》的要求，M701F4燃气轮机对天然气供气（燃机天然气前置模块流量计进口处）具体参数要求如下：
* 最大供应压力： 3.9MPa（g）
* 最小供应压力： 3.6MPag（g）
* 温度：5～60℃
* 单台燃机100%负荷性能保证工况天然气流量：59132 kg/h
* 单台燃机100%负荷最大天然气流量（极端最低气温）：66662 kg/h
* 单台燃机最低天然气流量（燃机点火燃料）：2880 kg/h
（调压系统需要满足燃机从启动点火到满负荷各阶段的进气要求）
由于电厂地处南方，月度平均最低气温出现在1月份为14.2℃，平均最高气温出现在7月份为28.5℃；天然气气源有两路，一路为西二线气，一路为LNG，供气压力均为6-9MPa，供气温度15℃左右。因為有两路气源，考虑气量的不确定性，需要满足每路气源能够带两台机组运行；同时又满足每路气源各带一台机组同时运行，考虑安全，两台机组能够安全隔离开。从以下方面进行优化：
1、优化入口单元
考虑到两路气源，采用两个入口单元，两套计量装置，便于精确进行贸易计量。
2、优化过滤单元
一般系统设置一个旋风分离装置，并设置旁路，本系统为了安全考虑设置两个旋风分离装置，互为备用又能安全隔离开，保证了两路气源各带一台机组同时运行的可能。
3、优化加热单元
由于电厂所在地气温较高，机组运行时不使用水浴炉也不使用电加热器而使用循环水来加热天然气，节约能源；设置一台电加热器仅用于冬季极端气温且长时间停机而再次启机时的需要。由于天然气降压后有大量的冷能释放出来，为了合理利用该部分冷能，先降压后进行加热，通过冷冻水换热器后再用循环水加热，使调压后的天然气温度满足机组要求，置换出的7℃冷水进入冷水储罐，供厂内办公楼及集控楼的空调制冷。
二、燃机电厂天然气调压站优化配置分析
天然气调压站的组成装置比较多，增加配置优化的压力。深入分析燃机电厂的需求和调压站装置的运行状态，规划需要优化的配置，其可分为六个配置项目，具体分析如下：
1、入口单元的配置优化
入口单元是天然气调压站的起始端，配置优化体现在绝缘和紧急切断阀两部分。入口单元绝缘与紧急切断阀的配置优化，可以采取改进的措施，将断阀优化安排在绝缘之后。绝缘配置优化实现了整个系统的绝缘目标，保障天然气调压站处于安全的运行状态[2]。天然气调压站入口单元的紧急切断阀利用的是气动方式，所以其在配置方面的要求较高，需实现远程气动控制，不使用天然气驱动，采用压缩空气，既方便检修时的安全隔离又能避免泄露天然气的风险，确保燃机电厂的安全运行。
2、计量单元的配置优化
计量单元与入口单元存在直接的联系，一般采用超声计量的方式，优化配置信息，准确监控天然气的流量，避免计量过程出现不准确。计量单元的配置比较简单，采取定时开启的优化方式，提高天然气计量的准确度。
3、粗分离单元的配置优化
天然气调压站的粗分离单元主要是将来自上游的天然气中的水分及较大颗粒物分离出来，排出至储液罐中。如果上游的天然气气源成分比较干净，比如LNG，粗分离单元的配置就面临优化问题，可以取消，以减少投资，具有很高的可行性。
4、加热单元的配置优化
加热单元是天然气调压站的重要部分，其与燃机的安全运行存在直接的关联，需要根据燃机对燃料温度的要求，提供适度的加热方式。加热单元的配置优化需要遵循安全、高效的原则，以某燃气/蒸汽联合电厂为例，分析天然气调压站加热单元的配置优化，首先根据燃机对天然气的温度及压力的要求，以及上游天然气的压力和温度，通过计算，该电厂的天然气经调压后温度下降，通过循环水加热即可满足燃机对进气温度的要求，所以可以取消水浴炉和电加热器的设计，节约了能源，提高了系统的热效率。
三、燃机电厂天然气调压站系统的优化设计
燃机电厂天然气调压站的配置优化，还需系统优化的配合，实现高效益的天然气压力分配。例举天然气调压站系统中的几点设计，提出优化的方式，如下：
1、管道优化
天然气调压站到燃机电厂之间存在一定的管道连接，此段管道距离为天然气提供缓冲的空间，避免天然气过度冲击影响压力范围[3]。管道设计的口径和距离与调压站相关，其计算的过程同样需要根据调压站与燃机电厂的运行情况，而且精准计算出管道长度后，还要预留一部分距离，以便安装和调节。所以，管道优化的实践性比较强，同时为天然气调压站配置优化提供基础保障。
2、集气管优化
集气管能够保障调压站调节天然气时具有充足的切换能力，保障天然气的持续供应。集气管的优化措施为：（1）流通截面积设计时，要以上下气管为依据，必须大于上下气管的和；（2）根据调压站的型号计算上下气管的截面积，结合集气管的需求优化数据，确保其符合天然气的供应需求；（3）检测集气管是否符合燃机电厂的供应条件，以免集气管对燃机电厂造成影响。
3、阀门选型
阀门是天然气调压站的主要设备，调压站系统对阀门的选择要求集中在选口径和流量两个方面，根据燃机电厂天然气的实际需求，选择口径匹配的阀门，阀门选择需重点考虑气体流速的关系。阀门的流量是指通流的能力，选型时以调压站流量为主，需高于调压站的20%，严格按照参数计算选择阀门种类。
结束语
天然气调压站的安全可靠运行是燃机正常运行的前提条件，根据电厂的实际情况对天然气调压站的优化分析，既保障了机组处于安全高效运行的状态又可以减少投资，节约能源消耗，提高整个电厂的热效率，使效益最大化。
参考文献
[1] 刘建生.燃气电厂天然气调压站工艺方案的设置[J].节能，2012，（9）：10-12.
[2] 吕小兰.燃机电厂天然气调压站配置探讨[J].燃气轮机技术，2011，（3）：30-32.
[3] 丁兴江.天然气发电场燃气调压站系统原理及设计研究[J].科技致富向导，2011，（1）：25-27.