北京華油聯(lián)合燃?xì)忾_發(fā)有限公司(100176) 王理邦 柯 技
1 項(xiàng)目背景
在大型、特大型城市建設(shè)與管理中，能源供應(yīng)的調(diào)節(jié)與保障已顯現(xiàn)出特殊的作用和重要的社會(huì)地位。尤其北京、上海、廣州等國(guó)際性大都市，其城市能源的節(jié)約與保障．已成為當(dāng)?shù)卣芾淼闹匾h事日程．能源供應(yīng)的安全性也受到極大關(guān)注。以北京為例．為解決城市電力的調(diào)峰和應(yīng)急保障，已建成數(shù)座熱電聯(lián)供燃?xì)獍l(fā)電廠。其中，協(xié)鑫電廠就是典型的熱
電聯(lián)合電廠。這種電廠的建設(shè)對(duì)于能源的綜合利用和提高利用率、轉(zhuǎn)化率，有獨(dú)到的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。此類電廠的特點(diǎn)是利用燃?xì)廨啓C(jī)直燃發(fā)電，燃?xì)馕矚庥酂嶂圃煺魵夤帷Ｆ涮攸c(diǎn)是機(jī)動(dòng)、靈活，能源利用率高，且無論電、氣高低峰均可通過蒸氣輪機(jī)段的工藝調(diào)整．方便地實(shí)現(xiàn)發(fā)電、蒸氣制造等自我工況調(diào)節(jié)。蒸氣需求量增大，蒸氣輪機(jī)發(fā)電工段電負(fù)荷降低，抽氣
量增大：反之，蒸氣輪機(jī)發(fā)電負(fù)荷升高，抽氣量降低。另外．此類電廠的重大突破在于，啟動(dòng)供電時(shí)間較傳統(tǒng)電廠縮短數(shù)倍．燃?xì)廨啓C(jī)可在lOmin內(nèi)將發(fā)電負(fù)荷從0提升至100％，且在聯(lián)合性能測(cè)試中到達(dá)8min的紀(jì)錄性驗(yàn)證。
本案例熱電廠主要生產(chǎn)設(shè)備為兩臺(tái)FT8型燃?xì)廨啓C(jī)組．該機(jī)組天然氣****需求量為35 800m3／h，供氣壓力為3．15 MPa-4．2MPa。天然氣氣源來自陜
京天然氣管線，但該管線城市門站的供氣壓力為1．6MPa-2．5MPa,難以達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)天然氣的使用要求．由此，天然氣增壓站應(yīng)運(yùn)而生。作為燃?xì)怆姀S最重要的原料保障系統(tǒng)。它的任務(wù)是進(jìn)行天然氣的增壓、穩(wěn)壓和計(jì)量，使氣體按電廠供氣參數(shù)要求，在穩(wěn)定的工況下供給。
2天然氣增壓站的設(shè)計(jì)模型
電廠天然氣增壓站的工藝構(gòu)成單元分為：過濾、計(jì)量、增壓、穩(wěn)壓等4個(gè)工藝系統(tǒng)。主要生產(chǎn)設(shè)施有：壓縮機(jī)房，站區(qū)穩(wěn)壓計(jì)量撬、除塵過濾器、中心控制室；輔助設(shè)施包括能源系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)、通信與監(jiān)控系統(tǒng)。能源系統(tǒng)構(gòu)成：供電、供熱。給排水系統(tǒng)
構(gòu)成：循環(huán)水系統(tǒng)、生活給排水系統(tǒng)、雨污水系統(tǒng)等。通信及監(jiān)控系統(tǒng)：生產(chǎn)調(diào)度指揮(有線、無線兩部分)、可燃?xì)怏w泄漏檢測(cè)、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控(可視遠(yuǎn)傳電視監(jiān)控)。增壓站工藝流程由輸氣工藝、機(jī)組控制、輔助系統(tǒng)3部分構(gòu)成。
（1）輸氣工藝，除過濾凈化、計(jì)量、增壓、穩(wěn)壓等主工藝模塊外，還包括旁通、安全放空、緊急截?cái)嗟取?/DIV>
（2）機(jī)組控制含有啟動(dòng)、超壓保護(hù)、防喘振循環(huán)管路等。
（3）輔助系統(tǒng)含有電力、潤(rùn)滑、冷卻、自動(dòng)控制等。
圖1是本案例活塞式壓縮機(jī)增壓站工藝流程。
3設(shè)計(jì)存在缺陷及改良對(duì)策
3．1存在問題
（1）主要參數(shù)：進(jìn)氣壓力1．6MPa-2．5MPa；排氣壓力：3．15MPa；超壓聯(lián)鎖設(shè)定值：3．5MPa；燃?xì)廨啓C(jī)額定供氣負(fù)荷：32 000m3/h -35 800m3/h(夏季和冬季的供氣負(fù)荷)。
（2）機(jī)組選型：根據(jù)該工藝負(fù)荷狀況和使用特性，本裝置設(shè)計(jì)中選用了對(duì)置型活塞式壓縮機(jī)，突出特點(diǎn)是慣性力平衡性好。且具有壓力范圍廣、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)(排氣量調(diào)整范圍廣)制造材料容易取得，相對(duì)廉價(jià)等優(yōu)勢(shì)，但其缺點(diǎn)是氣流脈動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中有振動(dòng)。
（3）機(jī)組流程設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)中，在排氣量調(diào)節(jié)上，本設(shè)計(jì)采用了旁路調(diào)節(jié)，在生產(chǎn)實(shí)踐中存在如問題：調(diào)節(jié)滯后，容易造成機(jī)組的超壓跳車。因?yàn)樵诖嗽O(shè)計(jì)中選用了電動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，而薄膜調(diào)節(jié)過程是通過設(shè)定進(jìn)氣壓力的傳感而改變調(diào)節(jié)閥閥桿行程控制回流氣量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)排氣量目的。當(dāng)用戶負(fù)荷驟降時(shí)，排氣壓力急劇上升，回流氣量不足，不能及時(shí)卸載，因而導(dǎo)致壓縮機(jī)超壓跳車。
（4）超壓保護(hù)值廟宇偏低，與額定排氣壓力差值較小。以上設(shè)計(jì)中，壓力差為0.35MPa ,當(dāng)用戶燃?xì)廨啓C(jī)故障甩負(fù)荷停車或其他原因驟降負(fù)荷時(shí),因?yàn)楣艽媪康南拗?匯管及輸氣管段總?cè)莘e約為11m3),壓縮機(jī)32000m3/h排氣量,升壓到連鎖跳車時(shí)間為3.85s。
（5）旁路管徑偏小，按用戶100%甩負(fù)荷工況考慮，旁路管徑設(shè)計(jì)應(yīng)為D200。
（6）旁路返回氣流對(duì)流量計(jì)嚴(yán)重影響。在以上設(shè)計(jì)中，流量計(jì)安裝位置為進(jìn)氣管過濾器后，壓縮機(jī)前，壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，旁路返回氣流對(duì)整個(gè)進(jìn)氣管路造成沖擊，形成逆流程壓差，根據(jù)渦輪流量計(jì)的機(jī)械計(jì)數(shù)原理，隨著壓縮機(jī)排氣胲運(yùn)，流量計(jì)計(jì)數(shù)增大（受脈動(dòng)頻率影響急聚上升，接近正常2倍流量），導(dǎo)致計(jì)量嚴(yán)重失準(zhǔn)。
3．2改進(jìn)對(duì)策
針對(duì)如上問題，經(jīng)過多方論證與研究，在現(xiàn)在工藝設(shè)備狀況的基礎(chǔ)上做如下改進(jìn)和完善。
（1） 重新選取流量計(jì)位置。根據(jù)流量計(jì)計(jì)量原理和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，將計(jì)量交接點(diǎn)由分離散器后、壓縮機(jī)前，改為調(diào)壓撬出口，截?cái)嚅y前，以保證計(jì)量工況的穩(wěn)定。這樣雖然仍存在電廠燃機(jī)負(fù)荷全甩時(shí)的瞬間計(jì)量誤差，但這種誤差僅在電動(dòng)閥關(guān)閉時(shí)間段內(nèi)存在，約為8s~10s,可以忽略。
（2） 提高壓縮機(jī)超壓保護(hù)壓力限定值，經(jīng)制造廠設(shè)計(jì)核算分析，將超限值設(shè)定為3.7MPa,使之與額定壓力差值變?yōu)?.55MPa。
（3） 增加輔助旁路設(shè)計(jì)。在現(xiàn)有電動(dòng)溥膜閥位置增設(shè)一路并聯(lián)電動(dòng)調(diào)節(jié)旁路，以增加旁路回流量，保證排氣壓力驟升時(shí)的及時(shí)卸壓。另外，為防止超壓跳車，還可選擇對(duì)電機(jī)采取變頻的技術(shù)手段處理，此方案因投資問題，本期改良中未予采納。
（4） 重新選取排氣壓力測(cè)定點(diǎn)。原設(shè)計(jì)排氣壓力測(cè)定點(diǎn)位于壓縮機(jī)組過濾器出口，本期改良將其置于調(diào)壓撬入口，以及時(shí)檢測(cè)用戶端管段壓力值。
以上改進(jìn)既能滿足機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行需要，也徹底解決了生產(chǎn)計(jì)量問題，在運(yùn)行管理中，大大提高了裝置的技術(shù)保障能力和其工藝設(shè)置的完整、完備性。
4體會(huì)與建議
電廠增壓站設(shè)計(jì)，計(jì)量是關(guān)鍵，涉及貿(mào)易計(jì)量的準(zhǔn)確與公正，也體現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行的科學(xué)性與合理性。壓縮機(jī)組流量調(diào)節(jié)，在電廠增壓站的重要性非同小可，它將直接影響企業(yè)（供氣方和用氣方）的商業(yè)運(yùn)行能力和保障能力，不僅存在技術(shù)問題，更重要的是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的商業(yè)信譽(yù)和社會(huì)影響問題。這一點(diǎn)，對(duì)于供應(yīng)城市調(diào)峰電廠的燃?xì)夤⿷?yīng)企業(yè)意義重大。
參考文獻(xiàn)
1 錢錫俊，陳弘.泵和壓縮機(jī)[M]，石油大學(xué)出版社。1989.4
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