调压站天然气加热方案论证

调压站天然气加热方案论证

1.为什么要建天然气发电厂

燃气发电与煤电、水电相比有很多的优势，燃气电厂占地面积小，一般为燃煤电厂的54％；耗水量小，仅为燃煤电厂的1／3；燃气电厂不需要为环保追加新的投资；不会引发水电建设造成的施工废水、弃渣排放、料厂占地、森林植被受淹及移民等诸多问题。此外，燃气电厂污染物的排放量较低，以500ＭＷ燃气电厂为例，其二氧化硫排放几乎为零；与同容量的燃煤电厂相比，氮氧化物排放量为后者的19％；二氧化碳为42％；可吸入颗粒物仅为5％。

发展天然气发电可以实现发电能源多元化，有利于改善我国的电力布局和能源结构。目前我国一次能源发电中，煤电约占70％，水电约占23％，而燃气发电仅占2.1％。发展天然气发电还有利于我国提高天然气管道投产初期的输量，缩短投资回收期；有利于天然气管网季节调峰；有利于安全供气，因为事故状态下燃气电站为可中断用户。随着我国城市天然气管线、管网的完善，分布式天然气热电联产更具发展潜力，是当前建立节约型社会和实现循环经济的适宜选择。

天然气发电机组运行灵活，启动快且启停方便，适合用作调峰电源。适宜在负荷中心附近建厂，可以有效地解决经济发达地区供电峰谷差大的问题，减轻电网输电和电网建设的压力，提高电网运行的稳定性。

上世纪末，随着我国天然气项目的启动，电力部门提出了天然气发电的设想。发展到今天，天然气发电在我国已经初具规模。广东珠三角地区是我国改革开放的先锋，电网输电的稳定与否直接影响其经济的发展，因此广东电力系统需要调峰能力强的电源，天然气发电成为广东电网的重要选择之一。

2.对天然气加热的原因

天然气电厂的发电机组不能直接利用来自接收站的天然气进行发电，燃气机轮前臵模块对天然气的参数有一定的要求，设计压力3.65MPa,设计温度15℃不能低于5℃。但接收站至电厂的入口压力为5.5MPa-5.9MPa,入口温度为-8℃-0℃之间。在两者之间设计调压站，将上游供气管道的天然气降压稳压，但是根据焦耳-汤姆森效应，天然气经过调压站时压力的下降会导致其温度降低，工程实际情况下大约下降10℃,显然无法满足前臵模块入口的温度要

求，调压站内需设计相应的加热单元。

3.几种天然气加热方案比较

惠州天然气电厂厂址在海边，如果可以利用海水来加热天然气，其过程只是单纯的交换热量并无任何的排放，对环境影响小，从环保的角度讲是最佳的选择。另外在整个电厂的热力系统中，联合循环中的蒸汽轮机凝器气需要大量的海水作为冷源，为此电厂已经设计并建立了海水循环系统，选择此方案不必直接另外建立海水循环系统。但是采用海水换热方案面临着不少的问题：一国内外相关的工程经验不多，系统的换热效果需要时间论证。二由于接收站至调压站管道中的天然气高达5.5MPa,换热器的设计和制造相当困难，国内外少见如此高压力的海水换热器的工程实例。三高技术要求必然带来高昂的设备初投入。

运用电加热器进行加热，方案最简单，初投资最小。但是运行能耗最高，需要消耗大量的电能，这使电厂用电量大幅度升高，长远来看将降低电厂的经济效益。

水浴炉加热方案从回避设计与风险的角度讲是最稳妥的选择。国内外有相关的工程经验，可靠的技术支持，对天然气加热温度具有较高的可靠性。但是从另外一个角度讲，用水浴炉加热热天然气相当浪费，既没有好好利用天然气的冷能作用，又白白消耗了大量的天然气。

电厂本身建有两台17.5万千瓦的燃气-蒸汽循环热电联产机组，除了供给本厂的热量外还大量向外输送热能，电厂能够提供大量的蒸汽热源，因此通过蒸汽对天然气加热可以大大的提高电厂热能利用率。但是增加抽汽管道和设备将使电厂热力系统复杂化，对主机系统的运行有影响，而且能耗与水浴炉相似能耗较大。

几种方案比较，水浴炉加热方案、电加热方案、蒸汽加热方案都属于高耗能方案。它们都是要将一定流量、温度的天然气加热到一定的温度，也就是说天然气所获得的热量是一定的，那么可以肯定电加热方案的经济效益最低，蒸汽加热方案次之，水浴炉加热方案最高。从能量守恒的角度看，天然气被加热的能量来源都是天然气。水浴炉方案是天然气燃烧加热水，水再加热天然气。电加热方案是天然气燃烧水生成蒸汽，蒸汽推动汽轮机，汽轮机带动发电机转子进行发电，最后经电网输送给电加热器加热蒸汽。蒸汽加热方案是天然气加热水生成蒸汽，

再经过蒸汽热力循环系统给天然气加热。可以看出能源的利用效率是中间环节越多能量就消耗的越多，能源的利用效率也就越低。因此从长远效益看水浴炉加热方案是这三种方案中最经济最省钱的一种。

与水浴炉方案相比较，海水换热方案不消耗天然气，主要靠海水进行换热降温，可以说既节约能源又环保，除了初投资较大外长远来看可以获得很高的经济效益。但对电厂来说除了考虑经济效益以外，系统的稳定性也是重点考虑的因数，因为机组一旦故障停机将直接威胁电网的安全，从避免风险的角度来看水浴炉方案是最佳的选择，既有大量的工程应用经验又有相关可靠的技术支持。

4.方案的选择

经过综合考虑，电厂选择了全水浴炉加热方案。全水浴炉加热方案是这四种方案中风险系数最低，系统运行最可靠的方案。对一座电厂来说除了考虑经济效益以外，系统的稳定性也是方案选择中重点考虑的因数。海水换热方案虽然从长远来看十分的经济效，但它工程应用实例少缺乏相关的经验与技术支持。电加热器加热本身就是个彻头彻尾的高耗能方案，它是用天然气发的电再来加热天然气，而且需要加热的天然气流量之大，消耗的电能之多益也注定了它不是加热天然气的最佳方案。蒸汽加热本身也是种高耗能的方案，也是利用天然气加热产生水蒸气再与天然气换热，所以从加热的效率来看直接用水浴炉加热对天然气的利用率更高。所以从折中的方案来看水浴炉是最佳的选择，既保证了系统的平稳运行，从能源消耗来看也属于折中的一种。下图是天然气调压站工作流程示意图。