燃机电厂天然气调压站安全置换工作浅析

燃机电厂天然气调压站安全置换工作浅析
摘要：本文介绍了天然气置换的工作要求、工作程序及安全措施等，提出了事故预想与应急预案，供同类燃机机组分析借鉴。

关键词：天然气；置换；氮气；安全
前言：
目前，在我国新建的燃机电厂普遍使用天然气作为燃料，天然气的主要成分是甲烷，具有很高的易燃易爆性（爆炸极限：5%-15%），所以电厂天然气供应系统的安全性和可靠性越来越受到重视。

天然气调压站的设备多，流程复杂，密封点多，泄漏的概率大。

因此，天然气设备及管道的安全置换显得尤其为重要。

1 .天然气调压站系统介绍
天然气调压系统，又称天然气处理站，其主要作用是接收、计量来自上游天然气供应站或供气管道的天然气，并对天然气进行过滤、调压、调温等处理，以满足下游用户——燃机、启动锅炉等运行所需的燃气品质。

天然气由供给管网接入后，按天然气流向一般依次经过以下处理单元：先进入入口紧急关闭单元，单元主要用于在发生火灾等紧急情况时迅速切断进入调压站的天然气气源，以保障整个系统的安全；接着进入流量计量单元，主要是对天然气进行成分色谱分析和流量计量，以确定天然气的流量及热值；再经过燃气加热单元，由于天然气经过减压后会温度会降低，在减压前对天然气进行加热，以保证经过减压后的天然气在规定的温度内；再经过一个分离过滤单元，用于将天然气中的固体小颗粒和液体小液滴分离出来，以给燃气轮机提供清洁的天然气；最后再经过燃气轮机调压单元，对天然气的压力进行调整，将天然气的压力降低到一个稳定的值，以给燃气轮机提供稳定的燃料供应。

图一：天然气调压站工作流程
2.天然气置换前工作要求
天然气置换是一项非常危险的工作，若置换方案不当或操作失误，可能发生人员伤亡、设备损坏、环境严重污染、爆炸等恶性事故，造成巨大经济损失。

天然气置换的安全问题是在置换过程中首先要解决的问题，必须符合下述要求才允
许实施置换工作。

2.1在接受天然气置换期间，一切与调压站置换无关的人员不允许进入调压站区域。

2.2要在调压站显著位置设立“禁止吸烟”、“禁止明火”等标志。

2.3进入调压站的所有人员禁止携带火种，关闭移动电话；劳动护具不能产生静电；使用铜质工具。

2.4相关检修人员熟练使用含氧量测量仪、天然气可燃气体报警仪和天然气含量测试仪。

2.5调压站消防器材配置完备，相关检修人员能熟练使用干粉灭火器灭火。

在天然气置换前，还应对参加置换的作业人员进行安全交底，应成立置换工作小组，统一指挥，协调置换过程中的各种问题，明确分工，责任到人。

3.天然气调压站天然气置换
3.1氮气置换空气
天然气的置换对于调压站运行来说，是较为经常性的工作，一般调压站的投运和检修工作都需要进行置换。

以氮气置换天然气为例，用惰性气体先置换管道里的空气，再用天然气置换管道里的惰性气体，即把惰性气体作为置换的中间介质，这里所说的惰性气体是指既不可燃又不助燃的无毒气体，如氮气、二氧化碳等。

调压站充入天然气前，需要全面对调压站进行氮气置换空气的操作，使整个管线内氧气浓度低于1%。

具体的置换工作可整体或者分单元进行，需要注意加强对某些不流动死角的排放。

常规的置换方法为边充边排，即在管线的一头充入氮气，在另外一头排放并检测，直到另外一头检测合格为止。

此方法虽然简单有效，但对某些不流动的死角可能置换不彻底，而且容易造成置换气体的浪费。

下面已燃气轮机调压单元为例，介绍一种简单有效的置换方法：
将氮气瓶接至燃机调压段进口手动阀后面的充氮接口；
打开燃机调压段快速关断阀；
打开充氮接口隔断球阀，同时打开燃机调压段压力表隔断球阀，观察压力表指示，当管线中的压力升至0.5MPa时，停止充氮；
打开燃机调压段放散球阀和放散截止阀；
当管线中的压力降至0.02~0.05MPa后关闭燃机调压段放散截止阀；
在燃机调压段靠近出口的压力表处取样口螺丝进行取样，用便携式氧表检测氧含量，测完后拧紧检测取样螺丝，连续三次检验，间隔时间不少于5分钟；
重复充氮——放散——检测步骤，直到取样点的氧气浓度低于1%后为合格；
关闭燃机调压段压力表放散球阀。

此方法的特点是充气和排气分开，在管道内剩余不多原始气体的情况下充入大量置换气体，稀释原始气体，然后排放到剩余较少混合气体后再充入置换气体稀释，一般进行三个充气和排气的过程，即可以使原始气体的体积浓度降低到1%。

实践证明，此方法简单实用，而且事先能预测需要多少置换气体，也比边冲边排的置换方法节省置换气体。

图三：天然气间接置换图
3.2天然气置换氮气
当氮气置换空气合格后，可进行天然气置换氮气的工作。

此工作可整体或者分单元进行，需要注意加强对某些不流动死角的排放，当天然气体积浓度大于99%时为合格。

置换合格后对管线的天然气升压，应该缓慢进行，控制升压速率不超过0.3MPa/min。

同时按照调压站的安全规范，应加强对升压管线进行气密检查，防止发生天然气泄漏。

已燃机调压单元为例，天然气置换氮气的步骤为：
确认燃机调压单元前管道天然气充压正常；
确认燃机调压段SSV阀在打开位置；
打开燃机调压段入口旁路球阀；
缓慢打开燃机调压段入口旁路截止阀，当管线中的压力升至0.5MPa，关闭该阀，停止充入天然气；
打开燃机调压段放散球阀和截止阀；
当管线中的压力降至0.02~0.05MPa后关闭燃机调压段放散截止阀；
松开燃机调压段压力表取样口螺丝进行取样检测，用天然气体积浓度监测仪测量浓度，测完后拧紧检测取样螺丝，连续三次检测，间隔时间不小于五分钟。

重复充天然气——放散——检测步骤，当检测到天然气体积浓度大于99%时为合格；
关闭燃机调压段放散球阀；
缓慢打开燃机调压段入口旁路截止阀，观察燃机调压段压力表指示压力，控制升压速率不超过0.3MPa/min；
当压力不再升高时，打开燃机调压段进口球阀；关闭燃机调压段入口旁路截止阀和球阀。

3.3置换工作的注意事项
3.3.1置换前应粗略确定所需氮气量，避免浪费或出现不足的情况；
3.3.2氮气、天然气可令人窒息，置换过程中应随时检测氧含量。

3.3.3当用气体检测设备检测管道置换的气体成分时，应使用两台设备，一台检测完成，用另一台进行复检，避免当一台气体检测设备出现故障时，引起错误判断而出现危险。

3.3.4为较好地控制流速，宜在首站安装流量计，方便监控。

3.3.5末站的天然气放空，应在四周做好浓度监控，杜绝火源。

3.3.6做好置换应急预案，预防突发事件发生。

4. 天然气调压站天然气泄漏应急预案
站场天然气泄漏根据泄露的严重程度进行处理，若发生天然气泄漏事故，致使作业环境浓度超过自动报警装置设定值时，报警装置会发出报警信号，中控室监控电脑显示报警，同时现场负责人应及时汇报值长，应采取措施防止可燃性气云产生或积聚，严格控制火源。

当操作人员发现泄漏已无法控制时，应立即用现场通讯设备向电厂值班领导汇报，并报告当时风向。

值班室接警后，即向指挥部报警。

指挥部接通上游电话，通报本厂事故情况，并要求暂时停止输送天然气到天然气调压站。

应采取的工艺处理措施：
4.1站场天然气泄漏时，现场负责人应立即组织抢险，撤离无关人员，抢救有需要救护的人员，抢修救护人员必须穿着不产生静电的工作服和氧气呼吸器，抢修人员必须使用防爆维修工具。

4.2少量泄漏事故发生后应采取积极措施，通过抢修和工艺应急手段（例如投用备用设备，将泄漏部分切换出来处理），使生产正常。

4.3如泄漏非常严重应及时切断天然气泄漏点的前后截断阀，并将两截断阀之间管道天然气排空。

5.结论
天然气管道置换是天然气检修工作投入运行的一个关键步骤，通过这一过程排出管道中的空气，引入天然气，同时检验管道的整体质量，其安全控制非常重要。

本文就置换工作步骤和程序、安全措施、事故预案等进行简单阐述。

供相关人员参考。