燃气轮机前置模块设备进水问题分析及处理

季鹏飞

大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂 北京 100041

1 背景

1.1 系统概况

某热电厂燃机燃料系统流程是从调压站出来，经过前置模块、燃料小间后进入燃气轮机。前置模块中设备包括两台绝对分离器、1 个电加热器、1 套性能加热器、1 个涤汽器，燃气小间中入口管道中含一套过滤器，之后经过辅助关断阀（ASV）、燃料速比阀（SRV）、燃料控制阀（GCV），进入燃烧器前燃料母管。其中性能加热器的功能是利用中压省煤器来水加热天然气，达到节能的目的[1]。

1.2 燃气设备进水

2018 年燃机检修后，锅炉上水操作。当时由于中压省煤器至性能加热器手动门及第一道气动门20PH-6 处于打开状态，并且进水管两道气动门之间的放空气管阀门20PH-8 在停机后自动打开（设计中此放空管道与气侧排污系统相连），结果开启中压给水泵后高压水进入了燃机前置模块排污系统，由排污系统反窜至天然气设备及管线，造成天然气系统进水。进水设备包括：绝对分离器、电加热器、性能加热器气侧、涤气器及涤汽器至燃气小间ASV 阀门之间管段。

各设备及相连管道通过疏水管外排了内部积水，但性能加热器由于内部结构复杂，疏水管并未能起到相应作用。性能加热器为管壳式换热器，其中壳程介质为天然气，设计工作压力3.79MPa，设计温度260℃；管程介质为热水，设计工作压力5.3MPa，设计温度280℃；属于固定式压力容器。上、下两个性能加热器中各有771 根翅片换热管，壳程间隔布置折流板，其作用是支撑固定换热管并扰动天然气加强换热。下部折流板把性能加热器分隔为一个个小腔室，下部加热器有8 个腔室，上部加热器有9 个腔室，每个腔室通过折流板最下方一个面积为2.25cm2 的小开口相通，上、下部性能加热器各一个输水管。依据性能加热器设计，各腔室积水可以通过疏水孔汇聚到性能加热器疏水管处外排，但是在实际运行过程中疏水孔已经堵塞，并未起到连通作用，导致性能加热器天然气侧积水不能外排。根据性能加热器尺寸及内部构造，估算出上、下性能加热器中积水最多有1.35m³积水。

2 排水方案选择

日常生活中清除容器中的积水通常有三种方法：倾倒、泄漏、蒸发。本文中对比分析了以上三种方法的可行性。

2.1 积水倾倒

上、下部性能加热器长度近10m，直径1m，总重44T。现场前置模块内部空间相对狭小，其上方布置着斜撑钢梁。若应用倾倒排水法需拆解性能加热器下部支撑、拆解连接管道法兰、切割前置模块上部斜撑钢梁，并且需要重大起吊设备。结合现场实际情况认为此方法实施难度很大[2]。

2.2 最低点放水

由于水具有向低处流动的特性，考虑了在性能加热器各腔室下方打孔外排积水，确认排尽后再补焊的方法，但是由于性能加热器属于压力容器，打孔、补焊需要质监局审批，现场需要严格实施金属热处理工序，并且会降低性能加热器的使用寿命和安全性，所以否定了这种方法。

2.3 蒸发排水

水具有受热蒸发的特性，所以考虑加热性能加热器中积水使其变为气态后外排。具体水加热的方式，考虑了在性能加热器外裹金属热处理用加热毯和性能加热器水侧通热蒸汽两种方式。就性能加热器外裹金属热处理用加热毯加热方式来说，现场需要63 ㎡的加热毯及多个加热电源箱，实施难度很大。结合电厂蒸汽热源较多的特性及方案实施的便捷性、安全性、经济性，最终选择了在性能加热器水侧通热蒸汽来加热气侧积水的方案。

3 排水方案实施

在性能加热器水侧通热蒸汽，加热蒸发性能加热器天然气侧积水，在性能加热器气侧通压缩空气，加速蒸发。①在辅汽联箱至1、2 号炉除氧器加热管道联箱侧疏水门后管段引出热蒸汽管道，至性能加热器来水侧放空气门后管段。通过疏水门控制热蒸汽压力及温度，凝结后的水由下部性能加热器水侧疏水管外排。②拆下绝对分离器出口手动球阀，加装压缩空气法兰，向性能加热器气侧通压缩空气，加速蒸发及湿蒸汽流动。拆除涤汽器出口手动球阀，用耐热石棉纸密封通往燃机侧管道，对空排放性能加热器排出的湿蒸汽[3]。

系统经过16 个小时的加热及压缩空气吹扫蒸发，在涤汽器出口手动门法兰处测量性能加热器外排空气湿度为环境空气湿度，确认性能加热器天然气侧积水全部排除。

4 结语

本文结合性能加热器内部结构及不同排水方案安全性、经济性、可操作性对比，设计并验证了蒸发排水方案。此方案方便实施、无损设备、效果可靠，为相关燃气电厂性能加热器气侧排水方案提供了借鉴意义。