高埗电厂LNG管道工程培训资料

深南电（东莞）唯美电力有限公司

（高埗电厂）

天然气管道工程培训资料

2007年12月02日

我公司LNG项目经过近半年的准备工作于11月29日正式施工，今日给大家简单介绍一下公司LNG改造，在座的有些员工可能了解一些，有些员工可能早就听说公司要实行油改气，但到底怎么改，油改气是否与自己有关，可能不太清楚，知道的员工可能并不知道具体的工程实施情况，不知道的也不要急，公司会通过各种方法，比如培训、实习、现场参与工程改造等各种手段帮助你了解、提高。

油改气的必要行和重要行我这就不提了，他的可行性也不比介绍，应为我们已经在做了，今天着重介绍我们怎么改，本次油改气中有多少内容与本专业有关。

大家都知道我们的机组是双燃料机组，可以烧油和烧天然气，当然有些人说是三燃料机组也可以，轻油、重油和天然气，烧油我们经过近两年的运行，也积累了一些经验，但烧气我们机组是空白，包括我自己，我们可以借鉴别人的经验，通过学习来提高，比如象今天一样，我们大家就一起来共同学习和探讨一下：

燃机烧天然气有什么要求，温度、压力、天然气的热值和成分:GE公司9E机组对天然气的要求如下：

Max. flow : 35 163 Nm3/h

Design temperature : 80°C

Max. inlet temperature : 55°C

Min. inlet temperature : 27°C

Design pressure : 35 barg

Max. inlet pressure : 26.2 barg

Min. inlet pressure : 21.5 barg

而大鹏公司提供给我我公司的天然气参数如下： 序号项目 贫气 富气

组分，摩尔百分比氮甲烷乙烷丙烷i-丁烷n-丁烷分子量

压缩系数密度（kg/m3）粘度（cp）低热值（MJ/Nm3）（0℃）交付压力（Mpa）

交付温度（℃） 3.8～4.4 3.8～4.4 -19 ～ 38 -19 ～ 38

从上述GE的要求看有两点不符合要求，温度和压力。这也是我们LNG工程作要解决的问题，降低压力，提高温度，在一下的讲述中我们看是怎么解决这两点的。

天然气改造可分为两个部份:以为机组改造和调压站完善（包括一级调压和二级调压）。机组内部的改造其实也是一个完善，我们的机组刚才说过本来就是双燃料机组，内部烧天然气的条件基本已经具备，燃料喷嘴、燃料控制阀及速比阀，清吹阀及管路机组都有，可能到时需要调试，内部MK V的程序已经是烧天然气机组的程序，目前只烧油部份功能没有开通，对于机组的改造，我们的任务如下：

1) 机组MK V 程序的修改

2) 控制阀及速比阀调试

3) 天然气清吹系统改造、调试（清吹阀移出轮机间）

4) 天然气前置模块的安装、调试

对于1，2，3部份将在下次重点讲述，本次讲课只讲第四部份。

一、 燃机前置模块部份

1、系统说明

天然气前置模块分为三部份：过滤器模块、流量计模块及流量计模块，系统图图下： 天然气前置系统图

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此模块已由GE公司供货，随机组到货，先具备安装条件。

在系统图中三模块的连接方式为过滤器、紧急切断阀、流量计，但在本次工程实际中由于现场位置有限，故改变布置方式：顺序为：过滤器－－流量计－－紧急切断阀。

A、 过滤器模块

系统设置两个100％的容量的过滤器，一用一备在线切换。过滤精度GE描述如

下：

Filtration efficiencies:

- All solid particulates whose size is greater than 0.3 microns shall be

filtered with an absolute removal efficiency of 99.99%

- All liquid particulates whose size is greater than 0.3 microns shall be

filtered with an absolute removal efficiency of 99.5%

采用多级挡板凝聚式分离/过滤器，凝聚式滤芯，单台容量均为总流量的100%，并留有余量。过滤分离器上配有带高液位报警的液位计、安全放散阀、手动放散阀、手动排污阀、差压表及差压变送器、压力表等安全和运行附件。

工作原理为：天然气首先进入到过滤器下部挡板分离段进行分离，初步清除大的尘粒和液滴，并跌落到分离器的底部；天然气进入配有凝聚式滤芯的过滤段，进一步清除天然气中的残留液滴及固体颗粒杂质，并跌落在过滤段底部，天然气经出口引出。

过滤器配置差压表和差压变送器以显示判断过滤器的堵塞状况，差压表现场指示过滤器的堵塞情况，差压变送器将差压信号接入MK V系统，监控过滤器的堵塞状态。洁净滤芯的压差小于0.14bar。当压差超过0.5bar 时报警，压差达到0.8bar时，需要更换滤芯。

B、紧急切断阀模块(SHUT OFF VALVE FSV351 AND VENT VALVE FSV352)

包括两个阀一个紧急切断阀FSV351，一个放散阀FSV352。

紧急切断阀FSV351动作条件为如图：

从途中分析如下：

进行泄漏试验时紧急切断阀打开

开机后天然气温度大于79F（26.1℃），且放散阀FSV352关闭之后，紧急

切断阀打开。

机组启动后，当天然气温度小于79F（26.1℃）1分钟之内，紧急切断阀打

开，1分钟之后温度还低，则关闭。

出现火警时，紧急切断阀关闭。

放散阀FSV352动作条件为如图：

其动作条件为：

做泄漏试验时放散阀打开。

，打开。 开机后放散阀无故障情况下，天然气温度不低于79F（26.1℃）

放散阀无故障且天然气温度不低于79F（26.1℃）的情况下，紧急切断阀不在关位

时，打开。

C、 流量计模块

天然气流量计为孔板流量计，带温度补偿修正。流量计为一根直管道，要求流

量计前4米和后3米为直管段，且不能变径。

2、安装说明

由于燃机旁位置有限，且又要符合安全防火距离，故两台燃机天然气前置过滤器模块都布置与我厂升压站东面，经过流量计后在由埋地管至机组前紧急切断阀。

布置示意如下： 燃机天然气前置模块布置图

管道布置为：

如图中所示，经过流量计之后，采用D219的304L不锈钢管埋地至机组前的紧急切断阀模块，由于过滤器离机组较远，所以过滤器的发散同机组的发散分开，过滤器的发放管为4″管，在每一个发放管出口分别增加一个球阀后引至#1机组上空进行放散。

电缆走向：＃1机组的电缆从过滤器模块接线盒经过埋管至＃1机组东面的电缆沟之后进＃1机组控制室，紧急切断阀模块的电缆沿机组敷设；＃3机组的电缆从过滤器模块接线盒埋管至升压站内的电缆沟，然后从＃3机组的东面的电缆沟进机组控制室，紧急切断阀模块的电缆沿机组敷设。

二、 二级调压站介绍

大鹏公司总管线的压力为9Mpa，温度约为15℃左右，地表温度,而燃机使用的天然气压力为21～26Bar,温度为15℃以上，需要进行减压后机组才能使用，从90Bar减压到25Bar,天然气的温度降低43℃左右，也就是说如果不经过加温直接减压后天然气的温度为－28℃，将无法满足机组要求，如果直接从90Bar减压到25Bar，温降太大，设备的安全性能难于得到保证等原因，所以我公司的调压站按两级减压进行设计，一级减压站从90Bar减压到40 Bar，由大鹏公司完成，二级调压站由我公司完成，在一级减压站前不设置加热，这样大鹏公司给我公司的天然气的参数就为：压力：40 Bar，温度： ℃左右，故二级调压站的主要功能为：

减压：从40 Bar降到25Bar，满足机组要求。

增温：从－19℃增温至15℃以上。

过滤：过滤掉杂质和结露的水和烃。

下面简单介绍一下二级调压站的配置及工程情况：

我公司的二级调压站主设备已经订货，计划2008年1月15日到货，现施工单位已经进场进行相关土建及管道等的施工工作。

二级调压站及末站的场地布置位于化水楼的西面，食堂的北面，占地为10000平方米左右，进厂管道DN300从厂区西北角直埋直末站，末站出口经过长约140米，DN300的缓冲管直二级调压站，二级调压站出口管道沿厂区的围墙埋地敷设直升压站东面，如下图所示：

总体布局图

工艺流程图

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二级调压站由四个模块组成，入口紧急切断阀模块、换热器模块、过滤器模块、调压模块四个模块组成，其中入口紧急切断阀、过滤器模块及调压模块为撬装式，

下面分别简单介绍一下这四个模块的功能：

1、入口紧急切断阀

入口单元主要由换径大小头、绝缘接头、紧急切断阀及必要的压力温度测量和监控仪表组成。绝缘接头采用意大利原装进口产品，整体式结构，用以实现上游管道与调压站的电隔离；紧急切断阀由主球阀、气动执行机构和仪表气系统组成，用于在电厂发生泄漏、火灾等紧急情况下远控切断气源，保证电厂安全运行；同时配置有三个压力变送器，远传入口压力信号至DCS，并在DCS进行3取2运算，与紧急切断阀连锁实现入口超压切断，保证电厂运行安全。此外，还配置了压力、温度就地及远传仪表，用以电厂运行的就地显示和远传监控。

紧急切断阀为气动阀，由主阀、气动执行机构和仪表气系统组成。气动执行机构为气开弹簧关，单作用式；采用空气作为仪表气，系统由入口球阀、过滤器、稳压阀、电磁阀等组成，并配有压力表就地指示稳压阀出口压力。紧急切断阀由就地开启，由燃机报警系统连锁保护关闭，并且在发生火警及超压时可就地或远控切断阀门，紧急切断阀采用双电磁阀控制。

2、换热器模块

本系统采用先对天然气进行加热然后进行减压，由于天然气从40Bar降到25Bar温度将来下降10℃，为了保证燃机入口温度大于15℃，需要降天然气的温度由－19℃加热至25℃以上，本模块将来完成此功能。

用于天然气加热的热源采用循环水回水，这样可以提高降低循环水的温度，节省厂用电，循环水回水的温度一般都在30℃以上，满足天然气加热要求（最小温差还有5℃）。循环水回水压力小于1Bar，换热器的阻力大约为0.5Bar，管道阻力为1Bar，如此循环水回水的压力小于阻力，所以在循环水回水给换热器之间设置两台（一用一备）扬程为15米，流量为250立方/小时热水泵，其电机功率为22KW,这样泵出口压力大约为2.5Bar，经管道损失及换热器的阻力后，回冷却塔的压力还在0.5Bar以上。

考虑在冬天机组冷态的情况下，循环水的温度在10℃左右，不能满足天然气加热需要，所以在热水泵之后设置一台汽水换热器，在机组开机之前用小锅炉的蒸汽对循环水进

行加热，汽水换热器的蒸汽参数为：压力6～8Bar，温度250℃左右，每小时耗气量为5t一下，小锅炉启动后完全满足要求。 循环水加热部份的工艺流程图如下：

管道走向为沿办公楼前进行埋管至调压站区，具体间施工图。

换热单元按2×100%并联配置两台气-水换热器，每条加热路由出入口隔离球阀、管道过滤器、气-水换热器及必要的压力、温度仪表等组成。加热器配置有防漏检测装置。天然气在本单元由入口的-19～38℃加热到出口的25～38℃。为防止加热器内水结冰造成危险，本单元运行必须要求满足热水全流量运行后，开启加热器入口球阀，引入天然气。

本项目设置2台U型管式气-水换热器，每台换热器的流通能力为天然气总流量的100％，并留有余量。热水走壳程，天然气走管程。换热器上配有带充氮接头、手动放散阀、压力表、温度计等附件。

3、过滤器模块

过滤分离单元按2×100%配置，一用一备，每条过滤/分离路由出入口隔离球阀、双级过滤/分离器及必要的压力、温度检测仪表等组成。天然气经过本单元，清除天然气中的固体颗粒和液滴等杂质，满足后续设备和燃气轮机对气质的要求。

过滤器滤芯采用德国原装进口凝聚式滤芯。

调压站设计配置二台的双级过滤/分离器，单台容量均为总流量的100%，并留有余量。

过滤分离器上配有带高液位报警的液位计、安全放散阀、手动放散阀、手动排污阀、差压表及差压变送器、压力表等安全和运行附件。

过滤器工作原理：

天然气首先进入到过滤器下部挡板分离段进行分离，初步清除大的尘粒和液滴，并跌落到分离器的底部；天然气进入配有凝聚式滤芯的过滤段，进一步清除天然气中的残留液滴及固体颗粒杂质，并跌落在过滤段底部，天然气经出口引出。

过滤效率，任何压力之下满足下列过滤精度要求：

5μ以上的颗粒清除效率达到100%，3-5μm颗粒清除效率不小于99.9%，2-3μm颗粒清除效率不小于99.5%， 0.5-2μm颗粒清除不小于95%。

过滤器配置差压表和差压变送器以显示判断过滤器的堵塞状况，差压表现场指示过滤器的堵塞情况，差压变送器将差压信号接入电厂DCS系统，监控过滤器的堵塞状态。洁净滤芯的压差小于0.14bar。当压差超过0.5bar 时报警，压差达到0.8bar时，需要更换滤芯。

4、调压模块

调压单元采用单元制设计，2×100%并联配置，一条路工作，一条路备用。每条调压路依次由入口隔离球阀、安全切断阀（ssv）、监控调压器（pcv-m）、工作调压器（pcv）、出口隔离球阀等组成，每条调压路还配置有安全放散阀、充氮接头、手动放散阀、必要的压力和温度检测仪表等附件。工作调压器为事故常开型，监控调压器为事故常关型。

正常工作状态下，一条路工作，一条路热备，工作和备用完全依靠调压器和监控器的设定压力实现，一旦发生故障，监控器或备用路自动投入工作，配置见下图。

各阀设定点见下表。 序号 设备号 设备名称 设定点（Mpa）

2.60

2.52

2.50

2.80

2.70

2.50

2.48

2.80 备注 工作路安全切断阀工作路监控调压器工作路工作调压器工作路安全放散阀备用路安全切断阀备用路监控调压器备用路工作调压器备用路安全放散阀

图中W为工作路，S为备用路，两条路调整设定点可以互相切换。由表中数据可以看出正常工作状态下，工作路W-3工作，W-2全开，备用路S-3关闭；当W-3出现故障，阀全开，出口压力升高，当升高到W-2设点时，W-2开始工作；当W-2也出现故障，阀关闭，出口压力下降，当压力下降到S-3的设定点时，S-3开始工作，S-2全开；如出现异常情况，W-2不能关闭，则压力会继续上升，当升至W-1的设定压力时，W-1切断，则工作路切断，压力下降，下降到S-3的设定点时，S-3投入工作；当S-3也发生故障，阀全开压力上升，当压力上升到S-2的设定点时，S-2投入工作；如果S-2再次故障，则关闭，系统停运，如出现特殊情况，S-2不能关闭，则压力上升，当压力升至S-1的设定点时，S-1启动关闭。在极特殊情况下，S-1和S-2失灵，不能关闭，则出口压力升高，当升至W-4和S-4的设定点时，两阀启动放散，保证系统安全。

5、系统配置中其他元件

1）安全放散阀系统

在系统设置了7个自动安全放散阀，放散阀选用弹簧全启式，当压力超过设定值时，放散阀应自动迅速开启，安全放散阀开启设定值约为最高工作压力的1.1倍。

2）氮气系统

本项目调压站及前置站配备完善的氮气置换、吹扫系统。在换热器、过滤器、每条调压支管路、每条母管线等均设置足够的氮气吹扫接口。

另外，配置了20个氮气瓶组，作为本站的氮气集中供应站。

3）漏气检测系统

站场天然气泄漏根据泄露的严重程度进行处理，若发生天然气泄漏事故，致使作

业环境浓度超过自动报警装置设定值时，报警装置会发出报警信号，中控室监控电脑显示报警。

三、 控制系统

本项目的控制系统分为两部份，以为燃机控制，二为调压站控制。燃机控制又分

为机内MK V程序的完善及天然气前置系统仪表元件的信号接入MK V及相应的调试，机内MV K的程序完善不在本次讲课中讲述，将安排专题讲述，前置模块主要有下列信号接入MV K： 序号 设备标签号 名称

1

23

4

5

6

7

8

9

10

11 0－100

12

13

14 20PS-1

15 20VS4-1

16

17

18

19

20

21

22 0－1010－102紧急隔离阀电磁阀 紧急放空阀电磁阀 量程 500 250200 300 350 500 250 200 300 350 0－100 测量单位 输出类型 型 DO DO 0－100 型 0－100 型 0－10

燃机前置模块的改造在前部份已经介绍，在此不再讲述。

调压站控制系统：

天然气二级调压系统为共用系统，为简化全厂控制系统的配置，所以将调压站的

系统进入原有DCS系统，在现场不设SCDA(一级站由大鹏公司进行施工设计，其控制系统独立于二级调压站系统，大鹏末站设有专用的监控系统，控制室位于我厂化水二楼)，二级调压站控制系统I/O清册如下：

天然气二级调压站 I&O清单

序号 代码 仪表名称 用途 规格

信号类型 AI AI AI

DI

DI

DO

AI

AI

AI

AI

DI

DI

AI

DI

DI

DI

DI

AI

AI

AI

DI

DI

AI

AI

AI

AI

AI

AI

AI

AI 出口单元 调压单元过滤单元加热单元入口单元所属单元压力变送器 压力变送器 压力变送器 阀位开关 阀位开关 电磁阀 电磁阀 ℃ ℃ ℃ 温度变送器 温度变送器 温度变送器 液位开关 液位开关 液位开关 液位开关 阀位开关 阀位开关 阀位反馈 1#过滤器上液位高 1#过滤器下液位高 1#过滤器上液位高 1#过滤器下液位高 1#调压SSV打开 1#调压SSV关闭 差压变送器 1#过滤器进出口压差差压变送器 1#过滤器进出口压差1#调压监控调压阀阀 1#调压工作调压阀阀阀位反馈 压力变送器 1#调压出口压力阀位开关 阀位开关 阀位反馈 2#调压SSV打开 2#调压SSV关闭 1#调压监控调压阀阀 1#调压工作调压阀阀阀位反馈 压力变送器 2#调压出口压力温度变送器 30 31 32 33 1#燃气报警器 2#燃气报警器 3#燃气报警器 4#燃气报警器 ℃ 上表中：AI 4～20ma信号：19个；DI信号：10个；DO信号：2个。

循环加热系统中还有一个压力信号和一个温度信号。因为温度信号只有一个，故此点进入其他系统中，在本次改造中不为一个温度信号设专门一块ASI23卡件。

天然气二级调压系统为共用系统，目前我厂DCS的备用点比较分散，如用备用I/O点，则调压站的控制信号相当放散，不便于将来运行维护，况且那样控制电缆敷设相当分散，势必让费大量的电缆，增加工程费用，应此，将在DCS公共系统柜中增加一个MMU单元，增加3块MFP主控器（其中一块用于DCS和大鹏公司的数据通信），一块ASO14 数字输出单元，两块FEC12 模拟量输入单元，一块ASI14数字量输入单元及相应的NIS通信卡件和一个接线端子柜。

在公用系统画面中显示出二级调压站的PID图用于监控。

本次天然气管道工程中还为天然气调压站专门设置了两台监控摄像仪，并入我厂原有的监控系统，用于对调压站进行监控。

四、电气系统

本次天然气管道工程中电气系统的改造相对较少，二级调压站系统中增设两台22KV的泵，此两台泵的电源分别取自于＃1炉和＃3炉MCC小间，两台泵互为备用，由DCS实现自动联锁切断，在运行泵出现故障或出口压力低于设定值时，备用泵投入运行。

二级调压站的设置两台360W的防爆照明灯，升压站东面避雷器中的照明灯由于不符合防爆要求将更换成防爆照明灯，同时增加两只防爆照明灯于升压站东面避雷器上给前置过滤器照明用。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/82vq.html