联合循环发电机组天然气管道接入工程技术方案和实践探究

摘要：对于进行改扩建联合循环发电机组工程的火力发电厂而言，充分利用老厂资源将新天然气管道接入既有系统并进行有限程度的改造是相对经济且可行性较高的工程方案，但实际操作过程中往往受制于各类缺陷而出现问题。现以某电厂天然气接入工程为案例，介绍一种在末站输送能力足够时成本相对低廉且较为安全可靠的技术方案，并讨论实践过程中的要点问题。

关键词：火力发电厂联合循环基建工程天然气管道技术方案

中图分类号：TE973

TechnicalSchemeandPracticalExplorationofNaturalGasPipelineAccessEngineeringforCombinedCycleGeneratorUnits

FEIJunfeng

WangtingPowerGenerationBranchofShanghaiHuadianElectricPowerDevelopmentCo.，Ltd.，Suzhou，JiangsuProvince，215155China

Abstract：Forthermalpowerplantsundergoingexpansionandrenovationofcombinedcyclegeneratorunits，itisrelativelyeconomicalandfeasibletofullyutilizeexistingfacilitiestointegratenewnaturalgaspipelinesintotheexistingsystemwithlimitedmodifications.However，practicaloperationsoftenencounterissuesduetovariousdeficiencies.Thispapertakesacertainpowerplant'snaturalgasaccessprojectasacasestudytointroducearelativelycost-effectiveandsafetechnicalsolutionwhentheterminalstation'stransmissioncapacityissufficient，anddiscusseskeyissuesinthepracticalprocess.

KeyWords：Thermalpowerplants;Combinedcycle;Infrastructureengineering;Naturalgaspipelines;Technicalscheme

某火力发电厂始建于20世纪50年代，于2003年投产一期两台9F级燃机，2023年开始二期燃机基建，配套建设天然气调压站。新燃机项目需要将新天然气管道接入既有管网，但经设计单位考量，旧系统设计存在缺陷：末站至调压站管路过长，约1km；管道敷设高低落差，却未设置疏水、排污点，导致其中可能存在积水、油污、灰尘；投用20年未进行冲洗；电厂方面的施工方案审批须经天然气末站同意，施工期间须保持高度协调性；时间须经省调度中心同意，其间两台在运机组必须为双停，周期不低于20天，施工存在很大困难。鉴于此，电厂和调压站开展了接入工程技术方案和实践探究。

1前期准备

1.1施工流程

本工程分为5个主要流程，即施工准备、管道安装、气体置换、系统接入、系统恢复。

1.2工期制定

估算工期约置换5天+接入5天+恢复5天共计15个自然日，应当选取至少一台机组C修期间进行工程。

本案例中，电厂依相关技术规范[1]于当年9月进行为期15天的双停检修，遂选择优先安装管道，停机窗口期间检修完成后再进行接入。

2技术方案

2.1施工准备

2.1.1技术和准备

确认施工方案编制完成、技术安全交底工作已完成、图纸会审完毕;人员通过安全教育、持证上岗，对安全措施进行详细交底。

2.1.2材料和器具准备

材料：20G钢管管件、20套管、预制防腐管、20G异径管、双层防腐球阀。

工具：切割打磨机具、液氮车、吊车、可燃气体检测仪、露点分析仪、空压机。

2.2管道安装

2.2.1管道预制及安装

完成配管、割管、清膛、除锈、坡口预制，安装后在夜间对焊口进行无损探伤[2]。

2.2.2清理、干燥、试压、吹扫

清管至少两次，干燥后验收应测水露点分析仪，露点应连续4h比管道最低环境温度低5℃、变化幅度≤3℃。

强度试验用发泡剂，压力为1.1倍设计压力。

气密性试验用空气，压力为设计压力，应升压至定值后稳压6h开始记录，频率为每小时一次，共24h。

吹扫采用爆破法吹扫[3-4]。

2.2.3埋地管道特殊要求

埋设燃气管道的沿线应连续敷设警示带[4-6]。外防腐涂层采用聚乙烯三层复合结构防腐层；现场补口及弯头采用三层结构辐射交联聚乙烯执收缩套；处理前内外壁均作喷丸除锈达到Sa2.5级[7]。

2.3气体置换

随着氮气置换，管内天然气浓度从饱和降至不饱和，积水油污中的天然气再次挥发，有安全隐患。因此氮气置换是本工程最危险的部分，下面以图1、图2进行详细分析。

2.3.1末站隔绝来气

关闭调压撬5X02、5X03、5X04，开启调压撬后隔5X05及母管ESD阀6101；其余阀门关闭。

2.3.2末站卸除大部分天然气

电厂开启母管上的进气总、流量计、天然气紧急切断阀、关闭母管上的过滤器A、B两路的进出口门；开启流量计后排空门，管道泄压至0.3MPa后关闭。

电厂关闭母管上的进气总、流量计、天然气紧急切断阀；打开母管上的过滤器共4路的调压撬进出口门；打开4个调压后排空门，压力泄压至0.05MPa后关闭。

2.3.3末站停用设备

确认泄压，关闭调压橇前隔门5X01、关闭调压橇后隔门5X05并拉电，打开调压橇阀门；调压橇内管始终保持天然气压力大于大气压且小于0.1MPa，由末站负责监视压力，并每天通报压力变化，一旦发现压力下降立即中止工作。

2.3.4氮气置换

关闭末站紧急切断、流量计后排空和流量计出，电厂内N2吹扫接入2辆液氮车轮班。电厂操作充氮至末站调压橇后隔门5X05，并保证管道升压至0.1MPa保持30min；开启末站出口6101、出口前放散6102、6104将天然气排入放散管。

2.3.5充分排除天然气

按步骤4，以一个小时为频率反复开闭出口前放散6102、6104以充分排气，3～4个周期后测量浓度保证≤10%LEL后关闭6102、6104，保证天然气母管内部升压至至少0.2MPa。

2.3.6确认工作条件

确认末站关闭出口总门6101和出口前放散6102、6104；保持调压橇后隔5X05和出口总门6101之间的管道氮气表压0.1MPa以上。

2.3.7排除氮气

打开出口后放散6105、6106排空氮气后关闭，这是因为后续焊接工作无法在氮气环境下完成。

2.4系统接入

监测危险气体，手工或用水刀割除旧阀门，在法兰出口加气囊封堵并注水；再次确认危险气体监测合格以后焊接反法兰并安装阀门[8]，完成新天然气管道的接入。

2.5 系统恢复

确认所有阀门处于关位，分别恢复调压站和末站设备。参考2.3节所述逆向执行氮气置换空气，合格后再天然气置换氮气。

3注意事项

（1）本工程会对在运机组生产造成影响，建议施工顺序为先完成管道敷设，在省调批复后的窗口期完成接入[9]。

（2）氮气置换宜用液氮车，这是因为液氮车工作压力比方案中管道最高压力高，液氮或氮气瓶无法保证较高的压力。

（3）氮气置换量的计算无明确规定，若管道经常进行疏水、排污则以3倍管道容量计算；若未清洗，以不低于6倍置换容量计算。

（4）由于母管没有疏水排污点，氮气置换必须持续足够长的时间，这是因为管道内部腔室的油污、积水可能挥发出天然气。

参考文献

• 国家能源局.燃煤火力发电企业设备检修导则：DL/T838—2017[S].北京：中国电力出版社，2017．

• 国家能源局.电力建设施工技术规范第5部分：管道及系统：DL/T5190.5—2019[S].北京：中国标准出版社，2019．

• 中华人民共和国住房和城乡建设部.工业金属管道工程施工质量验收规范：GB50184—2011[S].北京：中国标准出版社，2011．

• 吴凯.天然气管道施工过程中施工质量监管策略分析[J].中国石油和化工标准与质量，2023，43（13）：20-22.

• 李世生.X天然气长输管道建设项目施工阶段风险评价[D].兰州：兰州交通大学，2023.

• 吴硕.N公司天然气长输管道安全管理问题研究[D].太原：太原理工大学，2022.

• 中国国家标准化管理委员会.埋地钢质管道聚乙烯防腐层：GB/T23257-2017[S].北京：中国标准出版社，2017．

• 孙世梅，高小迪，孙赫，等.天然气管道施工事故行为原因研究[J].中国安全科学学报，2020，30（6）：8-13.

• 都玉海.强化天然气管道施工项目管理的进度控制[J].中国化工贸易，2023（1）：101-103.