科学论坛 赢ｌＬｎ ｎ‘ａ ｓｃ＿ｌｅｎ。ｃｅ ａｒｉ ｄ＇ｌ ｅｃ￣＝ｏ＝ｆＪ． ＝０：ｇＹ Ｒ＿ｅｖｉｅｗ ＾－＿■ｌ 天然气发电机电气及配套设施设计要点 郝佳良 （中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司电气自控室 河北省任丘市建设路华北油田设计院０６２５５２） ［ｊ商要］随着“西气东输”及国内一批重点天然气项目的开展，我国天然气产量逐年提高，气源的稳定供应使得天然气发电成为部分燃煤发 电的重要补充力量。与燃煤发电相比，天然气发电机组具有输出功率范围广，启动和运行可靠高，发电质量好、重量轻、体积小、维护简单、低 频噪声小等诸多优点。本文就天然气发电机发展前景进行了阐述，并详细介绍了阿尔联合站天然气发电机电气及配套设施的设计方式。 ［关键词］天然气发电机组余热回收利用电气设计 中图分类号：ＴＰ３９９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－９１４ｘ（２０１２）１ ７－５７７－０１ １天然气发电背景 气不含液态物质。机组润滑油采用手动添加的方式，未设自动加油装 自２Ｏ世纪８Ｏ年代起，发电用天然气消费量及燃气发电所占比例 置。 持续增长，世界天然气消费量从１９８０年的１５１８０亿立方米增至１９９９ ３．２热工专业 年的２３４８４亿立方米，年均增长率达２３％。其中用于发电的天然气消 为充分利用机组排烟热量，提高燃气综合利用率，实现热电联产， 费量从１９８０年的３１００亿立方米增至１９９９年的７６９２亿立方米，年均 可以在排气系统加装余热回收锅炉，回收排烟热量，所产蒸汽或热水 递增５．５％，是同期世界新增天然气消费量的５７％以上。电力部门用 可直接接入厂区供生产、生活使用。 气量占世界天然气消费总量的比例已从１９８０年的２０％上升至１９９９年 余热锅炉安装于发电机组的排气系统，可在机组上方高度为３米 的３３％。燃气发电占世界发电总量的比例稳步上升。 处设工作平台，当检修余热锅炉时，打开机组旁通阀，使废气直接进 截止到２０１０年，世界发电装机容量将从１９９５年的３Ｏ．８亿千瓦加 入消音器并排放。 到４５．５６亿千瓦，其中天然气发电将增加约７．４亿千瓦，达１３．０８亿千 ３＿３给排水专业 瓦，占新增发电能力的５０％，总发电能力将接近煤电水平（１３．６亿千 冷却系统采用卧式散热器，该散热器具有重量轻、散热效率高等 瓦）。天然气发电正成为未来发电的首选燃料。 优点。卧式散热器高低温水系分离，风机采用多组组合而成，可根据 我国以天然气为燃料的发电厂主要集中在几个油田，基本上 发动机的出水温控制风机启动的组数，使发动机水温保持在正常的范 属于自产自销。国家“十二五”计划纲要明确提出了“油气并举”的 围内，以保证发动机稳定可靠运行。 战略目标，随着“西气东输”工程的实施，我国天然气利用将步入快 卧式散热器顶部装有膨胀水箱，可随时给水箱补水，膨胀水箱装 速增长时期。同时，电力工业市场化的变革，进一步加速了发电 有液位计，可随时观察液位。 用天然气消费量的增加。 ３．４暖通专业 ２ 阿尔联合站天然气发电机电气设计 天然气发电机房设置５台智能型防爆低噪音风机，并充分考虑自 ２．１阿尔联合站天然气发电简介 然通风，可满足机组及工艺管线的散热条件。 阿尔油田是华北油田公司二连分公司近年来开发的较大规模油气 ４存在问题及解决方法 田。根据油气勘测，阿尔油田每天产生约２００００ｍ３伴生气可以用于天 ４．１配合施工中出现的问题 然气发电。阿尔联合站站内负荷约为７００ｋＷ，阿乌宝线首站新增负荷 第一，由于天然气发电机组均为利旧设备，为不同批次产品，其 约为３００ｋＷ，站外单井负荷约为１２４０ｋＷ。在联合站内设一台２０００ｋＶＡ 设备基础不尽相同，导致发电机到现场后基础螺栓安装尺寸出现问题。 ０．４／１０ｋＶ升压变压器，设６台４００ｋＷ天然气发电机组，并预留２台机 今后在现场调研以及和厂家结合时要充分、全面的考虑，尤其对设备 组位置。发电机组发出的电升压后接至阿尔油田１１０ｋＶ变电站１０ｋＶ 的尺寸、规格要严格的测量，避免施工中出现不必要的麻烦。 侧，作为油田电网第二个电源。在阿尔油田伴生气发电能够满足油田 第二，余热回收装置平台底面与天然气发电机加冷却液口距离小， 生产需要的条件下，油田供电系统以天然气发电为主，系统电源为辅。 人工加注困难。此问题主要是各专业衔接中未充分考虑设备间的距离， ２．２电气主接线形式 造成运行单位的不便。对此问题，笔者给出的答复是为方便生产运行， 本工程初期电气主接线采用单母线分段接线方式，发电机组发出 可配置便携式自吸抽水泵或手摇式抽水泵，两端配软管，直接为机组 的电直接给联合站低压负荷供电，剩余电量升压后接至阿尔油田 添加冷却液。由于冷却液一次性添加完毕后，机组在运行中所需补充 １ １０ｋＶ变电站１０ｋＶ侧，最大限度的在低压侧平衡掉发电量。后经生 的冷却液量很少，建议采用手摇式抽水泵。 产运行单位反映，由于部分低压负荷冲击较大，发电机组直接给低压 ４．２单机试运中出现的问题 ・ 负荷供电可能会造成发电机憋停现象。因此，在最终设计中发电机组 第一，目前６台发电机组共用１台燃气过滤器，无备用，要求按 发出的电直接升压后接至阿尔油田１１０ｋＶ变电站１０ｋＶ侧，再由１０ｋＶ 照新发电机每台燃气进口配一台带压差显示的过滤器，或在已有过滤 箱式配电室统一馈出。 器旁设计备用一台带压差显示的过滤器，避免过滤器维修影响正常发 ２．３发电机布置 电。 天然气发电机房位置在阿尔联合站东侧扩建土地。发电机房北侧 对此，笔者认为，上述提出的所有分离器都不需要设置旁通。若 ２６．２ｍ为压缩机、两相分离器等工艺设备，南侧１６ｍ为外输油泵房， 走旁通管线将起不到原有设备的功能，并且还增加泄露点。 给发电机房预留的位置在南北向仅为２８．６ｍ，东西侧位置相对宽敞。 第二，天然气发电机室内排烟管未作隔热，有安全隐患。笔者认 如何在仅有的空间布置下８台天然气发电机，笔者作出两种设备布置 为，余热回收利用装置已经充分吸收排烟管热量，排烟管可以采用缠 方案： 绕石棉网作为隔热措施。 方案一：发电机房采取８台机组并排布置，发电机房及配电室其 第三，根据运行单位反映，利旧的６台低压配电柜为两种型号， 长度为５１．２ｍ，不满足布置要求； 其中有３台柜子的隔离开关为滑板式的，开关需要用专用扳手进行带 方案二：发电机房采取机组双排布置，每排４台，发电机房及配 电松紧螺母，存在安全隐患。建议把该隔离开关改造成闸刀式。同时 电室其长度达到２６．４ｍ，满足布置要求； 利旧的６台机柜为手动并机柜，可靠性、安全性比较低，要求对机柜 在常规的天然气发电机布置中，一般采取单排布置方案，机组排 进行改造成自动并机，减少工人操作难度。 烟管和消声器处同一方向。但此工程受场地因素，最终笔者选择 笔者认为，隔离开关及手动并车问题不影响天然气发电投产运行， 机组双排布置，在机房内设置５台防爆风机，充分考虑通风，可满足 且天然气发电仅作为阿尔油田产能建设备用电源。经与业主协商，可 机组散热条件。 根据阿尔油田伴生气产量变化，决定１３后安全整改计划。 ３发电机房主要配套设施设计 ５参考文献 ３．１工艺专业 …１《天然气发电机》油气田地面工程２００４年４期 工艺专业设计主要是天然气发电机进气管线及机组润滑油的添 【２】《工业与民用配电设计手册》第三版中国电力出版社 加。天然气经两相分离器油气分离后，在机房北侧设１具人口分离器， 【３】《天然气发电机余热回收技术的应用研究》《资源节约与环保》 主要作用是除去天然气中的油滴、杂质，保证进入机房管线内的天然 ２００８年第３Ｏ期 辩盐博ｔ Ｉ ７
