聯合循環發電機組天然氣管道接入工程技術方案和實踐探究

摘要：對于進行改擴建聯合循環發電機組工程的火力發電廠而言，充分利用老廠資源將新天然氣管道接入既有系統并進行有限程度的改造是相對經濟且可行性較高的工程方案，但實際操作過程中往往受制于各類缺陷而出現問題。現以某電廠天然氣接入工程為案例，介紹一種在末站輸送能力足夠時成本相對低廉且較為安全可靠的技術方案，并討論實踐過程中的要點問題。

關鍵詞：火力發電廠聯合循環基建工程天然氣管道技術方案

中圖分類號：TE973

TechnicalSchemeandPracticalExplorationofNaturalGasPipelineAccessEngineeringforCombinedCycleGeneratorUnits

FEIJunfeng

WangtingPowerGenerationBranchofShanghaiHuadianElectricPowerDevelopmentCo.，Ltd.，Suzhou，JiangsuProvince，215155China

Abstract：Forthermalpowerplantsundergoingexpansionandrenovationofcombinedcyclegeneratorunits，itisrelativelyeconomicalandfeasibletofullyutilizeexistingfacilitiestointegratenewnaturalgaspipelinesintotheexistingsystemwithlimitedmodifications.However，practicaloperationsoftenencounterissuesduetovariousdeficiencies.Thispapertakesacertainpowerplant'snaturalgasaccessprojectasacasestudytointroducearelativelycost-effectiveandsafetechnicalsolutionwhentheterminalstation'stransmissioncapacityissufficient，anddiscusseskeyissuesinthepracticalprocess.

KeyWords：Thermalpowerplants;Combinedcycle;Infrastructureengineering;Naturalgaspipelines;Technicalscheme

某火力發電廠始建于20世紀50年代，于2003年投產一期兩臺9F級燃機，2023年開始二期燃機基建，配套建設天然氣調壓站。新燃機項目需要將新天然氣管道接入既有管網，但經設計單位考量，舊系統設計存在缺陷：末站至調壓站管路過長，約1km；管道敷設高低落差，卻未設置疏水、排污點，導致其中可能存在積水、油污、灰塵；投用20年未進行沖洗；電廠方面的施工方案審批須經天然氣末站同意，施工期間須保持高度協調性；時間須經省調度中心同意，其間兩臺在運機組必須為雙停，周期不低于20天，施工存在很大困難。鑒于此，電廠和調壓站開展了接入工程技術方案和實踐探究。

1前期準備

1.1施工流程

本工程分為5個主要流程，即施工準備、管道安裝、氣體置換、系統接入、系統恢復。

1.2工期制定

估算工期約置換5天+接入5天+恢復5天共計15個自然日，應當選取至少一臺機組C修期間進行工程。

本案例中，電廠依相關技術規范[1]于當年9月進行為期15天的雙停檢修，遂選擇優先安裝管道，停機窗口期間檢修完成后再進行接入。

2技術方案

2.1施工準備

2.1.1技術和準備

確認施工方案編制完成、技術安全交底工作已完成、圖紙會審完畢;人員通過安全教育、持證上崗，對安全措施進行詳細交底。

2.1.2材料和器具準備

材料：20G鋼管管件、20套管、預制防腐管、20G異徑管、雙層防腐球閥。

工具：切割打磨機具、液氮車、吊車、可燃氣體檢測儀、露點分析儀、空壓機。

2.2管道安裝

2.2.1管道預制及安裝

完成配管、割管、清膛、除銹、坡口預制，安裝后在夜間對焊口進行無損探傷[2]。

2.2.2清理、干燥、試壓、吹掃

清管至少兩次，干燥后驗收應測水露點分析儀，露點應連續4h比管道最低環境溫度低5℃、變化幅度≤3℃。

強度試驗用發泡劑，壓力為1.1倍設計壓力。

氣密性試驗用空氣，壓力為設計壓力，應升壓至定值后穩壓6h開始記錄，頻率為每小時一次，共24h。

吹掃采用爆破法吹掃[3-4]。

2.2.3埋地管道特殊要求

埋設燃氣管道的沿線應連續敷設警示帶[4-6]。外防腐涂層采用聚乙烯三層復合結構防腐層；現場補口及彎頭采用三層結構輻射交聯聚乙烯執收縮套；處理前內外壁均作噴丸除銹達到Sa2.5級[7]。

2.3氣體置換

隨著氮氣置換，管內天然氣濃度從飽和降至不飽和，積水油污中的天然氣再次揮發，有安全隱患。因此氮氣置換是本工程最危險的部分，下面以圖1、圖2進行詳細分析。

2.3.1末站隔絕來氣

關閉調壓撬5X02、5X03、5X04，開啟調壓撬后隔5X05及母管ESD閥6101；其余閥門關閉。

2.3.2末站卸除大部分天然氣

電廠開啟母管上的進氣總、流量計、天然氣緊急切斷閥、關閉母管上的過濾器A、B兩路的進出口門；開啟流量計后排空門，管道泄壓至0.3MPa后關閉。

電廠關閉母管上的進氣總、流量計、天然氣緊急切斷閥；打開母管上的過濾器共4路的調壓撬進出口門；打開4個調壓后排空門，壓力泄壓至0.05MPa后關閉。

2.3.3末站停用設備

確認泄壓，關閉調壓橇前隔門5X01、關閉調壓橇后隔門5X05并拉電，打開調壓橇閥門；調壓橇內管始終保持天然氣壓力大于大氣壓且小于0.1MPa，由末站負責監視壓力，并每天通報壓力變化，一旦發現壓力下降立即中止工作。

2.3.4氮氣置換

關閉末站緊急切斷、流量計后排空和流量計出，電廠內N2吹掃接入2輛液氮車輪班。電廠操作充氮至末站調壓橇后隔門5X05，并保證管道升壓至0.1MPa保持30min；開啟末站出口6101、出口前放散6102、6104將天然氣排入放散管。

2.3.5充分排除天然氣

按步驟4，以一個小時為頻率反復開閉出口前放散6102、6104以充分排氣，3～4個周期后測量濃度保證≤10%LEL后關閉6102、6104，保證天然氣母管內部升壓至至少0.2MPa。

2.3.6確認工作條件

確認末站關閉出口總門6101和出口前放散6102、6104；保持調壓橇后隔5X05和出口總門6101之間的管道氮氣表壓0.1MPa以上。

2.3.7排除氮氣

打開出口后放散6105、6106排空氮氣后關閉，這是因為后續焊接工作無法在氮氣環境下完成。

2.4系統接入

監測危險氣體，手工或用水刀割除舊閥門，在法蘭出口加氣囊封堵并注水；再次確認危險氣體監測合格以后焊接反法蘭并安裝閥門[8]，完成新天然氣管道的接入。

2.5 系統恢復

確認所有閥門處于關位，分別恢復調壓站和末站設備。參考2.3節所述逆向執行氮氣置換空氣，合格后再天然氣置換氮氣。

3注意事項

（1）本工程會對在運機組生產造成影響，建議施工順序為先完成管道敷設，在省調批復后的窗口期完成接入[9]。

（2）氮氣置換宜用液氮車，這是因為液氮車工作壓力比方案中管道最高壓力高，液氮或氮氣瓶無法保證較高的壓力。

（3）氮氣置換量的計算無明確規定，若管道經常進行疏水、排污則以3倍管道容量計算；若未清洗，以不低于6倍置換容量計算。

（4）由于母管沒有疏水排污點，氮氣置換必須持續足夠長的時間，這是因為管道內部腔室的油污、積水可能揮發出天然氣。

參考文獻

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• 國家能源局.電力建設施工技術規范第5部分：管道及系統：DL/T5190.5—2019[S].北京：中國標準出版社，2019．

• 中華人民共和國住房和城鄉建設部.工業金屬管道工程施工質量驗收規范：GB50184—2011[S].北京：中國標準出版社，2011．

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• 吳碩.N公司天然氣長輸管道安全管理問題研究[D].太原：太原理工大學，2022.

• 中國國家標準化管理委員會.埋地鋼質管道聚乙烯防腐層：GB/T23257-2017[S].北京：中國標準出版社，2017．

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