氣體檢測報警裝置在燃氣輪機電廠中的應用

王 睿 潔

(山西省電力勘測設計院，山西 太原 030001)

氣體檢測報警裝置在燃氣輪機電廠中的應用

王 睿 潔

(山西省電力勘測設計院，山西 太原 030001)

以山西潞安燃氣輪機電廠為例，結合相關設計規程規范，對燃氣輪機電廠廠區的氣體檢測報警裝置的配置原則與選型進行了敘述，并詳細分析了探測器及控制器的安裝要求，可為發電廠熱控專業設計人員提供氣體檢測報警裝置的設計參考。

氣體檢測，報警，燃氣輪機

0 引言

在電力行業，隨著節能、環保理念的深入人心，高效率、低排放的燃氣輪機發電機組逐漸成為各國電力行業的主要選項。燃氣輪機通常使用天然氣作為燃料，天然氣的熱值高，約為36 MJ/m3～40 MJ/m3，且燃燒后對環境污染小，是所有燃料中單位熱值二氧化碳(CO2)排放量最低的，且NOx的排放率也很低，可以滿足電廠的廢氣排放標準，因而成為繼煤和石油后的主要能源。

但由于采用的燃料通常為天然氣，這也就涉及使用的安全問題，天然氣主要成分為甲烷，還有其他的一些烷烴，如乙烷、丙烷等級少量非烴類，甲烷屬于易燃易爆氣體，與空氣混合極易形成爆炸性混合氣體，在封閉空間里若發生泄漏很容易達到著火濃度極限，同時生產過程中也不可避免的會存在其他有毒氣體，為防患于未然，必須有完善的危險氣體檢測系統，能夠監控環境中可燃氣體或有毒氣體的泄漏情況，及時發出報警以保證生產和人身安全。

本文以山西潞安煤基合成油聯產發電廠為例，簡要介紹該電廠廠區部分的氣體檢測報警系統。

1 氣體檢測器的選型

電廠中諸如燃氣輪機電廠，燃煤電廠的燃油泵房，供氫站、電解制氯車間等均在設計中需考慮可燃或有毒氣體泄漏的監測和報警，如何在設計中正確選用、安裝和配置氣體檢測報警裝置，在一定程度上關系著電廠的生產及工作人員人身的安全。

氣體報警裝置通常是由氣體探測器、氣體報警控制器以及配套外控設備等組成的工業用氣體安全檢測裝置。探測器安裝在有被測氣體泄漏的室內、室外危險場所，控制器安裝在非防爆區域,如控制室內等處。

當空氣中有被測可燃或有毒氣體時，探測器即產生與空氣中被測氣體濃度成正比的電信號，并將其傳送給控制器，經控制器處理送出氣體的濃度信號至控制系統，顯示在控制室內的操作員站上，以提醒負責監控的運行人員，以便運行人員及時采取防范措施。當被測氣體濃度達到或超過報警設定值時，控制器即發出聲、光報警信號，如果濃度進一步上升達到保護動作值，控制系統會輸出控制信號，啟動保護動作，從而避免重大事故的發生。

目前氣體檢測器應用廣泛的產品列舉如表1所示。

2 探測器及控制器的安裝要求

2.1 探測器安裝要求

GB 50493-2009石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范中第6節對于探測器的安裝進行了詳細的規定，即：以空氣為參照物，檢測比重小于空氣的可燃或有毒氣體時，探測器應安裝在高出釋放源所在高度的0.5 m～2 m，且與釋放源的水平距離適當減小至5 m以內安裝；檢測比重大于空氣的可燃或有毒氣體，推薦的檢測器安裝高度應高出地坪0.3 m～0.6 m；檢測氫氣時，采用距釋放源周圍及上方1 m的范圍內安裝；檢測與空氣分子量接近且易與空氣混合的有毒氣體(如一氧化碳、氰化氫)時，當有毒氣體比空氣稍輕時,安裝于釋放源的上方1 m內，有毒氣體比空氣稍重時，安裝于釋放源的下方1 m內。

表1 氣體檢測器應用廣泛的產品

2.2 控制器安裝要求

1)氣體報警控制器為非防爆電氣設備,應安裝在非防爆場所的安全區內，如儀表室、控制室、消防室、值班室等，最好有專人值班的地方，嚴禁安裝在防爆場所。

2)氣體報警控制器安裝應確保固定牢靠,避免震動，安裝環境應防塵、防水。

3)氣體報警器的供電電源應獨立設置，且能為可燃氣體或有毒氣體探測器及所連接的其他部件供電。

3 應用實例

山西潞安煤基合成油聯產發電廠建設規模為1×11.5 MW燃氣輪發電機組，燃氣輪機為北京黎明航發動力科技有限公司生產的軸流、三軸、后傳輸出輕型燃氣輪機發電機組；余熱鍋爐為中國船舶重工集團公司第七O三研究所生產的單壓、臥式、自然循環、無補燃余熱鍋爐。

本工程合成油尾氣的燃氣成分中同時存在可燃氣體(主要成分為氫氣和甲烷，各占合成油尾氣成分的30%左右)及有毒氣體(主要成分為一氧化碳，占合成油尾氣成分的12%左右)。

依據下列規范要求：1)GB 50493-2009石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范第3.0.1條第3項及GB 50493-2009石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范條文說明第4.4.3條規定，結合本工程實際情況，在本工程露天廠區部分，每一檢測點處設置2個氣體探測器，分別為可燃氣體探測器(檢測氫氣)和有毒氣體探測器(檢測一氧化碳)。

控制樓、加藥取樣間等封閉場所門窗朝向廠區，且與廠區距離較近，認為可燃氣體或有毒氣體可能進入。設置有毒氣體探測器。同時除控制室外，其他封閉場所屬人員不常去場所，在此進行綜合考慮，配備一臺便攜式氣體探測器。主要用于有毒氣體一氧化碳的檢測。

對于本工程控制室，由于長期有人值守，出于安全角度考慮，設置一個有毒氣體探測器(檢測一氧化碳)。

綜上所述，本工程所選用的可燃氣體和有毒氣體檢測報警裝置如表2所示。

表2 可燃氣體和有毒氣體檢測報警裝置表

檢測點位置根據廠區合成氣管道及設備布置、可能泄露合成氣的主要釋放源以及規程規范中對檢(探)測點的確定的相關要求等進行綜合考慮確定如下：

1)可燃、有毒氣體檢測點1：燃機入口合成氣管道閥組處。

2)可燃、有毒氣體檢測點2：雙聯式過濾器本體閥組及其入口合成氣管道閥組處。

3)可燃、有毒氣體檢測點3：合成氣穩壓罐入口管道閥組處。

在以上3個檢測點處分別設置一個可燃氣體探測器(檢測氫氣)和有毒氣體探測器(檢測一氧化碳)。其可燃氣體安裝位置均在各釋放源周圍及上方1 m的范圍內；一氧化碳比空氣稍輕，本工程廠區有毒氣體探測器(檢測一氧化碳)的安裝位置也在各釋放源周圍及上方1 m的范圍內。

控制室僅設置一個固定式有毒氣體探測器(檢測一氧化碳)，檢測點選在朝向廠區的窗戶上方附近(遠離排風機口)。

在本工程控制室設置一個壁掛式多通道氣體報警控制器，接收各探測器送來的信號并進行顯示報警(報警值可設定)，同時將報警信號送至本工程PLC或DCS機柜。

4 結語

可燃氣體和有毒氣體檢測報警裝置是燃氣輪機電廠現場安全的關鍵設備,對于氣體泄漏的預判，不僅關系到企業的安全生產，同時也是關系到員工身體健康的大事。如何在燃氣輪機電廠中正確選用、安裝和配置檢測報警裝置，需要設計人員嚴格依據設計規程規范，結合電廠氣體成分分析及廠區地理位置、設備安裝位置等一系列情況，合理安裝氣體檢測探測器。同時系統運行中，堅持周期檢定及日常維護相結合的原則，以保證氣體探測器準確，可靠，長壽命的運行，達到保證系統安全運行的目的。

[1] 劉 春，張 平.可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統的設計探討[J].石油化工自動化，2006(21)：86-87.

[2] 劉 亮.可燃氣體檢測報警系統設計[J].中國儀器儀表，2008(30):109-110.

The application of gas detection alarm device in gas turbine power plant

WANG Rui-jie

(Shanxi Electric Power Survey and Design Institute, Taiyuan 030001, China)

Taking the gas turbine power plant in Shanxi Lu’an coal as an example, combining with the relevant design regulations, discussed the configuration principle and type selection of gas detection alarm device of gas turbine plant area, and analyzed in detail the installation requirements of detectors and controllers, could provide design reference for gas detection alarm device of power plant thermal control specialty design personnel.

gas detection, alarm, gas turbine

1009-6825(2014)36-0128-02

2014-10-18

王睿潔(1980- )，女，工程師

TK323

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