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談燃機(jī)電廠天然氣泄漏檢測(cè)技術(shù)

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談燃機(jī)電廠天然氣泄漏檢測(cè)技術(shù)

【摘要】泄漏是燃機(jī)電廠天然氣管道安全輸送的主要隱患,如何預(yù)防泄漏事故的發(fā)生,保證管線安全穩(wěn)定運(yùn)行是一個(gè)綜合性課題。廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司,針對(duì)電廠天然氣泄漏的檢測(cè)技術(shù)開(kāi)展了深入的優(yōu)化改進(jìn),總結(jié)了行之有效的綜合一體化檢測(cè)方法。

【關(guān)鍵詞】天然氣;泄漏;檢測(cè)

1項(xiàng)目背景

廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司一期3臺(tái)390MW的三菱M710F3型機(jī)組投產(chǎn)12年來(lái),天然氣管道法蘭破裂泄漏事件4次;天然氣安全閥誤動(dòng)或內(nèi)漏30次;天然氣排空閥泄漏21次;天然氣閥門(mén)儀表接口微小泄漏156次。針對(duì)燃機(jī)電廠的天然氣泄漏的特點(diǎn)和方式,該廠對(duì)天然氣泄漏的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究,增加了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性,提高了檢測(cè)的可靠性,為安全生產(chǎn)提供了保障措施。

2燃機(jī)電廠針對(duì)不同設(shè)備采用的檢測(cè)技術(shù)

2.1燃機(jī)本體天然氣泄漏檢測(cè)

燃機(jī)本體、天然氣流量控制閥以及天然氣壓力控制閥等相關(guān)閥門(mén)統(tǒng)一設(shè)置在一個(gè)封閉的燃機(jī)罩殼中,在燃機(jī)罩殼頂部的前、中、后3個(gè)位置各設(shè)置1個(gè)通風(fēng)管,在每個(gè)通風(fēng)管尾端設(shè)置罩殼風(fēng)機(jī)給罩殼通風(fēng),在每個(gè)罩殼風(fēng)機(jī)出口管道設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)裝置,以實(shí)時(shí)檢測(cè)泄漏的天然氣含量。當(dāng)燃機(jī)罩殼風(fēng)機(jī)的可燃?xì)怏w含量檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w含量超過(guò)天然氣爆炸極限最低值的5%時(shí),發(fā)出報(bào)警;可燃?xì)怏w含量檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w含量超過(guò)天然氣爆炸下限的25%時(shí)(3選2),燃機(jī)自動(dòng)跳機(jī)。

2.2燃機(jī)排氣段和余熱鍋爐內(nèi)的天然氣泄漏檢測(cè)

三菱原設(shè)計(jì)只在燃機(jī)排氣段設(shè)置1個(gè)可燃?xì)怏w含量檢測(cè)裝置,當(dāng)出現(xiàn)排氣段可燃?xì)怏w含量檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w含量超過(guò)天然氣爆炸極限最低值的5%時(shí),發(fā)出報(bào)警,并強(qiáng)制燃機(jī)下次啟動(dòng)時(shí)吹掃事件超過(guò)550s,并且排氣段可燃?xì)怏w含量檢測(cè)儀報(bào)警復(fù)位后才能點(diǎn)火。經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié),發(fā)現(xiàn)1個(gè)可燃?xì)怏w檢測(cè)裝置可靠性不足,導(dǎo)致三菱在每次燃機(jī)啟動(dòng)后為了防止出現(xiàn)泄漏天然氣積存燃燒爆炸風(fēng)險(xiǎn),強(qiáng)制吹掃550s,造成大量的能源和時(shí)間浪費(fèi)。經(jīng)優(yōu)化,在燃機(jī)排氣段增加了3個(gè)可燃?xì)怏w泄露檢測(cè)裝置數(shù)量,分布在燃機(jī)排氣段不同位置,提高了燃?xì)馀牌诙翁烊粴庑孤┬孤稒z測(cè)裝置報(bào)警的準(zhǔn)確性和可靠性。如果有天然氣泄漏報(bào)警,燃機(jī)吹掃時(shí)間設(shè)置為550s,避免泄漏天然氣燃燒爆炸;如果沒(méi)有報(bào)警,則將燃機(jī)每次啟動(dòng)的吹掃時(shí)間由550s減少到300s,降低了燃機(jī)吹掃階段的電能消耗和余熱鍋爐的余熱損失,聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間減少約4min,每次啟動(dòng)增加利潤(rùn)約5000元。因燃機(jī)排氣段和余熱鍋爐聯(lián)通,泄漏的天然氣必須經(jīng)過(guò)燃?xì)馀艢舛魏蟛拍苓M(jìn)入余熱鍋爐,所以,余熱鍋爐內(nèi)不用設(shè)置天然氣泄漏檢測(cè)裝置。

2.3電廠主廠房天然氣泄漏檢測(cè)

在每臺(tái)機(jī)組主廠房的可燃?xì)怏w管道附近,均勻布置了26個(gè)可燃?xì)怏w報(bào)警裝置,當(dāng)可燃?xì)怏w檢測(cè)到含量超限時(shí),發(fā)出報(bào)警。為了節(jié)省投資,天然氣和氫氣等可燃?xì)怏w檢測(cè)裝置合并檢測(cè)。當(dāng)可燃?xì)怏w檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w含量超標(biāo)后,立刻通知消防系統(tǒng),并指示相關(guān)報(bào)警位置。

2.4天然氣安全閥誤動(dòng)和排空閥泄漏的引起的天然氣泄漏檢測(cè)

因燃機(jī)電廠生產(chǎn)和檢修需要,在天然氣管道上安裝了大量的安全閥和排空閥,從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看,天然氣安全閥誤動(dòng)或內(nèi)漏和天然氣排空閥內(nèi)漏經(jīng)常出現(xiàn)。但原始設(shè)計(jì)人員未考慮相關(guān)檢測(cè),經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié),將天然氣安全閥和天然氣排空閥的排空管匯集在一起,在排空管的末端加裝天然氣含量檢測(cè)裝置,當(dāng)排空管的末端檢測(cè)到天氣含量超過(guò)爆炸下限的5%時(shí),發(fā)出天然氣輕微泄漏報(bào)警至電廠DCS系統(tǒng),當(dāng)排空管的末端檢測(cè)到天氣含量超過(guò)爆炸下限的20%時(shí),發(fā)出天然氣大量泄漏報(bào)警至電廠DCS系統(tǒng),提醒運(yùn)行人員及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)檢查。

2.5天然氣長(zhǎng)距離管道的泄漏檢測(cè)

因原設(shè)計(jì)人員未考慮相關(guān)檢測(cè),所以,早期出現(xiàn)天然氣長(zhǎng)距離管道泄漏時(shí),無(wú)法通過(guò)在線系統(tǒng)檢測(cè)。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié),使用天然氣供氣系統(tǒng)的已安裝流量計(jì)作為天然氣長(zhǎng)距離管道的泄漏實(shí)時(shí)檢測(cè)檢測(cè)方法,同時(shí),該閥門(mén)還能發(fā)現(xiàn)天然氣安全閥誤動(dòng)等較大的天然氣泄漏,而且沒(méi)有增加任何硬件成本。具體邏輯如圖1所示。根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),總結(jié)出每臺(tái)燃機(jī)各負(fù)荷段對(duì)應(yīng)的機(jī)組天然氣流量,在電廠DCS根據(jù)機(jī)組流量計(jì)信號(hào)設(shè)置天然氣泄漏檢測(cè)程序。但機(jī)組停運(yùn)后,機(jī)組天然氣流量超過(guò)500m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)),則認(rèn)為出現(xiàn)該段長(zhǎng)管道天然氣泄漏;但機(jī)組運(yùn)行時(shí),機(jī)組天然氣流量超過(guò)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)3000m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)),則認(rèn)為該段長(zhǎng)管道天然氣泄漏;出現(xiàn)以上2種情況,立刻報(bào)警通知運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)檢查。通過(guò)該方法檢測(cè)到天然氣長(zhǎng)距離管道泄漏2次,預(yù)防了重大安全隱患,挽回經(jīng)濟(jì)損失20萬(wàn)元以上。

2.6調(diào)壓站管道的天然氣泄漏檢測(cè)

調(diào)壓站管道的天然氣泄漏檢測(cè)技術(shù)也利用天然氣流量計(jì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析作為天然氣泄漏檢測(cè)的主要手段。利用管道體積平衡法進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),其公式為:式中,L總為調(diào)壓站進(jìn)口天然氣流量計(jì)讀數(shù);L1為1#機(jī)組天然氣流量計(jì)讀數(shù);L2為2#機(jī)組天然氣流量計(jì)讀數(shù);L3為3#機(jī)組天然氣流量計(jì)讀數(shù)。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和流量計(jì)誤差考慮,當(dāng)L大于2000m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)),且持續(xù)時(shí)間超過(guò)5min,則可以認(rèn)為調(diào)壓站管道出現(xiàn)大量天然氣泄漏,電廠DCS會(huì)立刻發(fā)出相關(guān)報(bào)警,通知運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查。同時(shí),天然氣調(diào)壓站還裝設(shè)了16組可燃?xì)怏w報(bào)警器作為補(bǔ)充檢測(cè)手動(dòng),在排空管末端裝設(shè)可燃?xì)怏w含量檢測(cè)裝置檢測(cè)安全閥誤動(dòng)內(nèi)漏和排空管內(nèi)漏。

3燃機(jī)電廠現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)檢測(cè)天然氣泄漏技術(shù)

3.1紅外線成像法

天然氣管道發(fā)生泄漏時(shí),泄漏點(diǎn)周?chē)諝饣蛲寥赖臏囟葓?chǎng)會(huì)發(fā)生變化。通過(guò)紅外線遙感攝像裝置可以記錄輸氣管道周?chē)牡責(zé)彷椛湫?yīng),再利用光譜分析可以檢測(cè)出泄漏位置。這種方法可以較精確地定位泄漏點(diǎn),靈敏度也較高,但不適用埋設(shè)較深的管道檢漏。運(yùn)行人員利用手持式的紅外線成像儀,可以方便迅速檢測(cè)出微小的泄漏點(diǎn)。

3.2泡沫檢測(cè)法

用洗潔精少許,稍加些水稀釋,使起泡效果更好。用毛刷均勻涂于需要檢測(cè)的管道接頭處及周邊,觀察管道表面與接頭處是否有新氣泡形成,并不斷破裂,則說(shuō)明有天然氣逃逸,是漏氣的;如果沒(méi)有變化,則表明不漏氣。

3.3手持式可燃?xì)怏w探測(cè)儀檢測(cè)法

運(yùn)行人員利用手持式可燃?xì)怏w探測(cè)儀在現(xiàn)場(chǎng)檢查泄漏點(diǎn),該方法準(zhǔn)確性不高,對(duì)輕微泄漏無(wú)法有效檢測(cè)。

3.4天然氣管道定期做嚴(yán)密性試驗(yàn)檢測(cè)法

由于廠內(nèi)是兩班制調(diào)閥機(jī)組,存在大量停機(jī)檢修時(shí)間,可以定期分段開(kāi)展天然氣管道嚴(yán)密性試驗(yàn)。嚴(yán)密性試驗(yàn)穩(wěn)壓的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為24h,每小時(shí)記錄不應(yīng)少于1次,當(dāng)修正壓力降小于133Pa時(shí)為合格。

4結(jié)語(yǔ)

泄漏是燃機(jī)電廠天然氣管道安全輸送的主要隱患,廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司針對(duì)電廠天然氣泄漏的檢測(cè)技術(shù)開(kāi)展了深入的優(yōu)化改進(jìn),提高了燃機(jī)電廠使用天然氣過(guò)程中的可靠性,降低了潛在天然氣爆炸燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)天然氣的泄漏,幫助電廠避免不必要的損失,帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

作者:寧波 姜建 單位:廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司