谈燃机电厂天然气泄漏检测技术

【摘要】泄漏是燃机电厂天然气管道安全输送的主要隐患，如何预防泄漏事故的发生，保证管线安全稳定运行是一个综合性课题。广东惠州天然气发电有限公司，针对电厂天然气泄漏的检测技术开展了深入的优化改进，总结了行之有效的综合一体化检测方法。

【关键词】天然气；泄漏；检测

1项目背景

广东惠州天然气发电有限公司一期3台390MW的三菱M710F3型机组投产12年来，天然气管道法兰破裂泄漏事件4次；天然气安全阀误动或内漏30次；天然气排空阀泄漏21次；天然气阀门仪表接口微小泄漏156次。针对燃机电厂的天然气泄漏的特点和方式，该厂对天然气泄漏的检测技术进行了优化研究，增加了实时监测的准确性，提高了检测的可靠性，为安全生产提供了保障措施。

2燃机电厂针对不同设备采用的检测技术

2.1燃机本体天然气泄漏检测

燃机本体、天然气流量控制阀以及天然气压力控制阀等相关阀门统一设置在一个封闭的燃机罩壳中，在燃机罩壳顶部的前、中、后3个位置各设置1个通风管，在每个通风管尾端设置罩壳风机给罩壳通风，在每个罩壳风机出口管道设置可燃气体检测装置，以实时检测泄漏的天然气含量。当燃机罩壳风机的可燃气体含量检测仪发现可燃气体含量超过天然气爆炸极限最低值的5%时，发出报警；可燃气体含量检测仪发现可燃气体含量超过天然气爆炸下限的25%时（3选2），燃机自动跳机。

2.2燃机排气段和余热锅炉内的天然气泄漏检测

三菱原设计只在燃机排气段设置1个可燃气体含量检测装置，当出现排气段可燃气体含量检测仪发现可燃气体含量超过天然气爆炸极限最低值的5%时，发出报警，并强制燃机下次启动时吹扫事件超过550s，并且排气段可燃气体含量检测仪报警复位后才能点火。经过多年经验总结，发现1个可燃气体检测装置可靠性不足，导致三菱在每次燃机启动后为了防止出现泄漏天然气积存燃烧爆炸风险，强制吹扫550s，造成大量的能源和时间浪费。经优化，在燃机排气段增加了3个可燃气体泄露检测装置数量，分布在燃机排气段不同位置，提高了燃气排期段天然气泄漏泄露检测装置报警的准确性和可靠性。如果有天然气泄漏报警，燃机吹扫时间设置为550s，避免泄漏天然气燃烧爆炸；如果没有报警，则将燃机每次启动的吹扫时间由550s减少到300s，降低了燃机吹扫阶段的电能消耗和余热锅炉的余热损失，联合循环机组启动时间减少约4min，每次启动增加利润约5000元。因燃机排气段和余热锅炉联通，泄漏的天然气必须经过燃气排气段后才能进入余热锅炉，所以，余热锅炉内不用设置天然气泄漏检测装置。

2.3电厂主厂房天然气泄漏检测

在每台机组主厂房的可燃气体管道附近，均匀布置了26个可燃气体报警装置，当可燃气体检测到含量超限时，发出报警。为了节省投资，天然气和氢气等可燃气体检测装置合并检测。当可燃气体检测仪发现可燃气体含量超标后，立刻通知消防系统，并指示相关报警位置。

2.4天然气安全阀误动和排空阀泄漏的引起的天然气泄漏检测

因燃机电厂生产和检修需要，在天然气管道上安装了大量的安全阀和排空阀，从统计数据来看，天然气安全阀误动或内漏和天然气排空阀内漏经常出现。但原始设计人员未考虑相关检测，经过多年经验总结，将天然气安全阀和天然气排空阀的排空管汇集在一起，在排空管的末端加装天然气含量检测装置，当排空管的末端检测到天气含量超过爆炸下限的5%时，发出天然气轻微泄漏报警至电厂DCS系统，当排空管的末端检测到天气含量超过爆炸下限的20%时，发出天然气大量泄漏报警至电厂DCS系统，提醒运行人员及时到现场检查。

2.5天然气长距离管道的泄漏检测

因原设计人员未考虑相关检测，所以，早期出现天然气长距离管道泄漏时，无法通过在线系统检测。经过多年运行经验总结，使用天然气供气系统的已安装流量计作为天然气长距离管道的泄漏实时检测检测方法，同时，该阀门还能发现天然气安全阀误动等较大的天然气泄漏，而且没有增加任何硬件成本。具体逻辑如图1所示。根据历史经验数据，总结出每台燃机各负荷段对应的机组天然气流量，在电厂DCS根据机组流量计信号设置天然气泄漏检测程序。但机组停运后，机组天然气流量超过500m3/h（标准状态），则认为出现该段长管道天然气泄漏；但机组运行时，机组天然气流量超过经验数据3000m3/h（标准状态），则认为该段长管道天然气泄漏；出现以上2种情况，立刻报警通知运行人员现场检查。通过该方法检测到天然气长距离管道泄漏2次，预防了重大安全隐患，挽回经济损失20万元以上。

2.6调压站管道的天然气泄漏检测

调压站管道的天然气泄漏检测技术也利用天然气流量计数据的统计分析作为天然气泄漏检测的主要手段。利用管道体积平衡法进行实时检测，其公式为：式中，L总为调压站进口天然气流量计读数；L1为1#机组天然气流量计读数；L2为2#机组天然气流量计读数；L3为3#机组天然气流量计读数。根据多年经验数据和流量计误差考虑，当L大于2000m3/h（标准状态），且持续时间超过5min，则可以认为调压站管道出现大量天然气泄漏，电厂DCS会立刻发出相关报警，通知运行人员到现场检查。同时，天然气调压站还装设了16组可燃气体报警器作为补充检测手动，在排空管末端装设可燃气体含量检测装置检测安全阀误动内漏和排空管内漏。

3燃机电厂现场手动检测天然气泄漏技术

3.1红外线成像法

天然气管道发生泄漏时，泄漏点周围空气或土壤的温度场会发生变化。通过红外线遥感摄像装置可以记录输气管道周围的地热辐射效应，再利用光谱分析可以检测出泄漏位置。这种方法可以较精确地定位泄漏点，灵敏度也较高，但不适用埋设较深的管道检漏。运行人员利用手持式的红外线成像仪，可以方便迅速检测出微小的泄漏点。

3.2泡沫检测法

用洗洁精少许，稍加些水稀释，使起泡效果更好。用毛刷均匀涂于需要检测的管道接头处及周边，观察管道表面与接头处是否有新气泡形成，并不断破裂，则说明有天然气逃逸，是漏气的；如果没有变化，则表明不漏气。

3.3手持式可燃气体探测仪检测法

运行人员利用手持式可燃气体探测仪在现场检查泄漏点，该方法准确性不高，对轻微泄漏无法有效检测。

3.4天然气管道定期做严密性试验检测法

由于厂内是两班制调阀机组，存在大量停机检修时间，可以定期分段开展天然气管道严密性试验。严密性试验稳压的持续时间应为24h，每小时记录不应少于1次，当修正压力降小于133Pa时为合格。

4结语

泄漏是燃机电厂天然气管道安全输送的主要隐患，广东惠州天然气发电有限公司针对电厂天然气泄漏的检测技术开展了深入的优化改进，提高了燃机电厂使用天然气过程中的可靠性，降低了潜在天然气爆炸燃烧的风险。同时，能够及时发现天然气的泄漏，帮助电厂避免不必要的损失，带来明显的经济效益。

作者：宁波 姜建 单位：广东惠州天然气发电有限公司