談燃機電廠天然氣泄漏檢測技術(shù)
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【摘要】泄漏是燃機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)定運行是一個綜合性課題。廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司，針對電廠天然氣泄漏的檢測技術(shù)開展了深入的優(yōu)化改進，總結(jié)了行之有效的綜合一體化檢測方法。
【關(guān)鍵詞】天然氣；泄漏；檢測
1項目背景
廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司一期3臺390MW的三菱M710F3型機組投產(chǎn)12年來，天然氣管道法蘭破裂泄漏事件4次；天然氣安全閥誤動或內(nèi)漏30次；天然氣排空閥泄漏21次；天然氣閥門儀表接口微小泄漏156次。針對燃機電廠的天然氣泄漏的特點和方式，該廠對天然氣泄漏的檢測技術(shù)進行了優(yōu)化研究，增加了實時監(jiān)測的準確性，提高了檢測的可靠性，為安全生產(chǎn)提供了保障措施。
2燃機電廠針對不同設(shè)備采用的檢測技術(shù)
2.1燃機本體天然氣泄漏檢測
燃機本體、天然氣流量控制閥以及天然氣壓力控制閥等相關(guān)閥門統(tǒng)一設(shè)置在一個封閉的燃機罩殼中，在燃機罩殼頂部的前、中、后3個位置各設(shè)置1個通風(fēng)管，在每個通風(fēng)管尾端設(shè)置罩殼風(fēng)機給罩殼通風(fēng)，在每個罩殼風(fēng)機出口管道設(shè)置可燃氣體檢測裝置，以實時檢測泄漏的天然氣含量。當(dāng)燃機罩殼風(fēng)機的可燃氣體含量檢測儀發(fā)現(xiàn)可燃氣體含量超過天然氣爆炸極限最低值的5%時，發(fā)出報警；可燃氣體含量檢測儀發(fā)現(xiàn)可燃氣體含量超過天然氣爆炸下限的25%時（3選2），燃機自動跳機。
2.2燃機排氣段和余熱鍋爐內(nèi)的天然氣泄漏檢測
三菱原設(shè)計只在燃機排氣段設(shè)置1個可燃氣體含量檢測裝置，當(dāng)出現(xiàn)排氣段可燃氣體含量檢測儀發(fā)現(xiàn)可燃氣體含量超過天然氣爆炸極限最低值的5%時，發(fā)出報警，并強制燃機下次啟動時吹掃事件超過550s，并且排氣段可燃氣體含量檢測儀報警復(fù)位后才能點火。經(jīng)過多年經(jīng)驗總結(jié)，發(fā)現(xiàn)1個可燃氣體檢測裝置可靠性不足，導(dǎo)致三菱在每次燃機啟動后為了防止出現(xiàn)泄漏天然氣積存燃燒爆炸風(fēng)險，強制吹掃550s，造成大量的能源和時間浪費。經(jīng)優(yōu)化，在燃機排氣段增加了3個可燃氣體泄露檢測裝置數(shù)量，分布在燃機排氣段不同位置，提高了燃氣排期段天然氣泄漏泄露檢測裝置報警的準確性和可靠性。如果有天然氣泄漏報警，燃機吹掃時間設(shè)置為550s，避免泄漏天然氣燃燒爆炸；如果沒有報警，則將燃機每次啟動的吹掃時間由550s減少到300s，降低了燃機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)機組啟動時間減少約4min，每次啟動增加利潤約5000元。因燃機排氣段和余熱鍋爐聯(lián)通，泄漏的天然氣必須經(jīng)過燃氣排氣段后才能進入余熱鍋爐，所以，余熱鍋爐內(nèi)不用設(shè)置天然氣泄漏檢測裝置。
2.3電廠主廠房天然氣泄漏檢測
在每臺機組主廠房的可燃氣體管道附近，均勻布置了26個可燃氣體報警裝置，當(dāng)可燃氣體檢測到含量超限時，發(fā)出報警。為了節(jié)省投資，天然氣和氫氣等可燃氣體檢測裝置合并檢測。當(dāng)可燃氣體檢測儀發(fā)現(xiàn)可燃氣體含量超標后，立刻通知消防系統(tǒng)，并指示相關(guān)報警位置。
2.4天然氣安全閥誤動和排空閥泄漏的引起的天然氣泄漏檢測
因燃機電廠生產(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)計數(shù)據(jù)來看，天然氣安全閥誤動或內(nèi)漏和天然氣排空閥內(nèi)漏經(jīng)常出現(xiàn)。但原始設(shè)計人員未考慮相關(guān)檢測，經(jīng)過多年經(jīng)驗總結(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裝置，當(dāng)排空管的末端檢測到天氣含量超過爆炸下限的5%時，發(fā)出天然氣輕微泄漏報警至電廠DCS系統(tǒng)，當(dāng)排空管的末端檢測到天氣含量超過爆炸下限的20%時，發(fā)出天然氣大量泄漏報警至電廠DCS系統(tǒng)，提醒運行人員及時到現(xiàn)場檢查。
2.5天然氣長距離管道的泄漏檢測
因原設(shè)計人員未考慮相關(guān)檢測，所以，早期出現(xiàn)天然氣長距離管道泄漏時，無法通過在線系統(tǒng)檢測。經(jīng)過多年運行經(jīng)驗總結(jié)，使用天然氣供氣系統(tǒng)的已安裝流量計作為天然氣長距離管道的泄漏實時檢測檢測方法，同時，該閥門還能發(fā)現(xiàn)天然氣安全閥誤動等較大的天然氣泄漏，而且沒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)驗數(shù)據(jù)，總結(jié)出每臺燃機各負荷段對應(yīng)的機組天然氣流量，在電廠DCS根據(jù)機組流量計信號設(shè)置天然氣泄漏檢測程序。但機組停運后，機組天然氣流量超過500m3/h（標準狀態(tài)），則認為出現(xiàn)該段長管道天然氣泄漏；但機組運行時，機組天然氣流量超過經(jīng)驗數(shù)據(jù)3000m3/h（標準狀態(tài)），則認為該段長管道天然氣泄漏；出現(xiàn)以上2種情況，立刻報警通知運行人員現(xiàn)場檢查。通過該方法檢測到天然氣長距離管道泄漏2次，預(yù)防了重大安全隱患，挽回經(jīng)濟損失20萬元以上。
2.6調(diào)壓站管道的天然氣泄漏檢測
調(diào)壓站管道的天然氣泄漏檢測技術(shù)也利用天然氣流量計數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析作為天然氣泄漏檢測的主要手段。利用管道體積平衡法進行實時檢測，其公式為：式中，L總為調(diào)壓站進口天然氣流量計讀數(shù)；L1為1#機組天然氣流量計讀數(shù)；L2為2#機組天然氣流量計讀數(shù)；L3為3#機組天然氣流量計讀數(shù)。根據(jù)多年經(jīng)驗數(shù)據(jù)和流量計誤差考慮，當(dāng)L大于2000m3/h（標準狀態(tài)），且持續(xù)時間超過5min，則可以認為調(diào)壓站管道出現(xiàn)大量天然氣泄漏，電廠DCS會立刻發(fā)出相關(guān)報警，通知運行人員到現(xiàn)場檢查。同時，天然氣調(diào)壓站還裝設(shè)了16組可燃氣體報警器作為補充檢測手動，在排空管末端裝設(shè)可燃氣體含量檢測裝置檢測安全閥誤動內(nèi)漏和排空管內(nèi)漏。
3燃機電廠現(xiàn)場手動檢測天然氣泄漏技術(shù)
3.1紅外線成像法
天然氣管道發(fā)生泄漏時，泄漏點周圍空氣或土壤的溫度場會發(fā)生變化。通過紅外線遙感攝像裝置可以記錄輸氣管道周圍的地?zé)彷椛湫?yīng)，再利用光譜分析可以檢測出泄漏位置。這種方法可以較精確地定位泄漏點，靈敏度也較高，但不適用埋設(shè)較深的管道檢漏。運行人員利用手持式的紅外線成像儀，可以方便迅速檢測出微小的泄漏點。
3.2泡沫檢測法
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，則說明有天然氣逃逸，是漏氣的；如果沒有變化，則表明不漏氣。
3.3手持式可燃氣體探測儀檢測法
運行人員利用手持式可燃氣體探測儀在現(xiàn)場檢查泄漏點，該方法準確性不高，對輕微泄漏無法有效檢測。
3.4天然氣管道定期做嚴密性試驗檢測法
由于廠內(nèi)是兩班制調(diào)閥機組，存在大量停機檢修時間，可以定期分段開展天然氣管道嚴密性試驗。嚴密性試驗穩(wěn)壓的持續(xù)時間應(yīng)為24h，每小時記錄不應(yīng)少于1次，當(dāng)修正壓力降小于133Pa時為合格。
4結(jié)語
泄漏是燃機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)電有限公司針對電廠天然氣泄漏的檢測技術(shù)開展了深入的優(yōu)化改進，提高了燃機電廠使用天然氣過程中的可靠性，降低了潛在天然氣爆炸燃燒的風(fēng)險。同時，能夠及時發(fā)現(xiàn)天然氣的泄漏，幫助電廠避免不必要的損失，帶來明顯的經(jīng)濟效益。
作者：寧波 姜建 單位：廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司