如何实现燃气轮机天然气加热系统的改造

对于燃气轮机天然气加热系统的改造最佳办法，国内暂时还没有发现最新的发明技术，因为好多厂家都想去尝试去开发这一个产品，但取得的都是失败的实现制造与开发天然气加热系统主要是为了提高节能减排行业上的应用所以，以国内目前的发展技术来看，我们必须要做好天然气加热系统有关的要求，开发实验步骤以及注意事项

1燃气轮机对天然气品质要求

该电厂燃气轮机使用进口天然气，通过高压管网输送至电厂厂区内的天然气调压站。二期9E燃气轮机天然气进口品质要求是:每台燃机流童<37500Nm3/h,压力为185-262MPa,

杂质总量<35`10-6，直径大于10u的颗粒杂质<3"10-1,温度高于供气压力下烃露点至少280C，最高温度妄600C。电厂规定要求燃气轮机机前天然气温度>1 5℃

2改造前天然气加热系统

21热水加热模块

211管线布局

天然气经过调压站减压后进入燃气轮机前的天然气处理系统。天然气处理系统位于调压站内，设置在天然气处理系统的粗过滤模块后。2004年二期项目9e联合循环机组建设时，考虑到天然气调压站和天然气加热系统距离一期联合循环机组的设备很近，因此将加热器循环水泵和液下泵组安装在主冷却水泵房外，为天然气的气一水换热器循环水增压。循环水泵进口连接汽机主冷却水出水管，液下泵进口管安装在与冷却塔连通的水渠中，换热器出水回到与冷却塔水池连通的水渠。同时换热器循环水泵的出口连通厂区自来水管。这样，热水加热模块的进出水管线最短;水泵电源和控制柜直接安装在汽机主冷却水泵房内，以节省电缆。

212循环水选择

当夭然气气一水换热器单元投入运行时，循环水有3个来源，分别为川当一期发电机组正常运行时，热水来自汽机冷凝器出口管线，投入换热器循环水泵，水温一般在28 C -35C; (2)当一期发电机组停运时，投入换热器液下水泵，进口水温即冷却塔水池水温度;(3)当上述两种方式都不能使用时，开启换热器水泵出口管线上自来水联络阀，临时用自来水替代。图2是改造前气一水换热器单元简单流程图。

22蒸汽加热模块

在热水加热模块后串联一个蒸汽加热模块，作为天然气系统启动时加热用。当循环水温度很低时，投入该加热模块运行，待发电机组负荷上升循环水温度达到一定值后，气一汽换热器停止工作，气一水换热器投入正常工作。加热蒸汽有三种来源:一期发电机组配套的两台燃油锅炉(每台蒸发量1Ot/h):一期联合循环发电机组的辅助蒸汽;9e联合循环机组的辅助蒸汽。当夭然气蒸汽加热模块需投入时，对3种汽源的选择主要考虑因素是:燃油锅炉在为其它设备供汽时是否还能满足夭然气气一汽换热器用汽里;联合循环机组锅炉的高压燕汽有无过剩;燃油锅炉供汽成本(主要消耗油料)与联合循环机组供汽成本(减低汽机负荷)比较。气一汽换热模块简单流程，如图1所示:

23压缩空气来源

夭然气蒸汽加热模块需要引入压缩空气来调节进汽阀开度以控制天然气加热温度。由于加热模块离一期发电机组的用气设备很近，为节省材料和施工方便，所以二期建设时就将压缩空气管线连接在一期机组用气设备的支线上，此支线也与远处一期工程油处理空压机站连通，如图1所示。一期发电机组正常运行时，由一期机组的汽机空压机站供气。

3系统存在问题

31水源水温

2008年底一期联合循环发电机组关停后，天然气热水加热模块运行时，就要启动加热器循环水液下水泵，但水温就是环境温度下冷却塔水池水的温度，一般保持在180C -250C。在天气比较冷的春冬季节，环境温度<15℃左右时，只投入气一水换热模块，不能满足燃气轮机对天然气的温度要求，必须投入蒸汽加热模块。蒸汽加热器的蒸汽只能由一期工程配套的两台燃油锅炉或天然气联合循环发电机组的辅助蒸汽提供，管线长度超过400m。在其它设备不使用蒸汽的情况下，开启一台燃油锅炉或由天然气发电机组提供少量蒸汽，而且管线那么长，显然是很不经济的。

32压缩空气

前面提过，当气一水换热模块不能满足燃气轮机对 天然气的温度要求时，必须投入蒸汽加热模块。蒸汽加 热模块除了要解决加热蒸汽来源外，还要解决温度控制阀的压缩空气供应问题。一期发电机组关停后，为了投入蒸汽加热单元，必须单独开启停运的油处理空压机站或一期发电机组的汽机空压机站。蒸汽加热模块实际用气蛋很少，只有一个温控阀用气，如图，所示。不管是油处理空压机站还是汽机空压机站，单台空压机容量都很大，从油处理空压机站过来管线超过400m，而且接口位于支线上，只要一个空压机站投入，许多停运设备也通气。由于停运时间较长，管线复杂，存在很多漏气点，所

以这种供气方式既不经济，也不安全。

4改造方案

41热水加热模块循环水改进

(1)安装DN 125管道将二期9E天然气联合循环发电机组1#单元汽机冷凝器出口循环水引至气一水换热器的热水进口端，加装质量好的不锈钢隔离闸阀。选择1#单元而不是2#单元冷凝器出口循环水，是考虑到只运行2#单元时，要确保循环水接口处一样有热水流动而不会因1#单元停运形成冷水“死点”。原进水管线保留，通过已有阀门隔断。

(2)气一水换热器出水通过天然气加热系统旁边地下原有的DN300补水管回到二期发电机组的散热塔水池。水处理站通过此管道补水至二期发电机组冷却塔水池，管道离加热模块近，埋地约06m深。这样接驳，技术上可行，且用料少，施工简单。气一水换热器原出水管线保留，通过加装一个DN100阀门隔断。

(3)将热水加热模块原来的两台循环水泵安装在改进后的管线上，加装旁路。除阀门和泵组外，所有新装管线做防腐处理后埋地。图3是改造后水一气换热模块简单流程图。

42压缩空气

沿着热水加热模块新装的进水管线布置加装压缩空气管线，接入9e天然气联合循环发电机组总空压机站的出气母管，用DN25不锈钢阀门连接。当发电机组要启动时，总空压机站必须投入运行，所以天然气加热系统的蒸汽加热模块的压缩空气供给问题得到解决。

43工程造价

气一水换热模块的两台循环水泵和部分进出闸阀、单向阀、压力仪表以及水泵控制设备被继续使用。由于循环水泵安装在已有电源的二期项目的地下隔油池旁边，所以不需要增加供电电缆和控制设备。循环泵组的遮雨棚也是将旧棚部分分拆过去组装。气一水换热器出0附近就是水处理厂补水至天然气发电机组冷却塔水池的DN300管道，出水管改造只需增加管线2-3m，因此主要用料是0 133进水管道和。15不锈钢压缩空气管线，长度均约为300米。大部分管线沿着厂区花基布置，埋地很浅，挖填管沟和马路的工程量较小。整个工程总造价很低，约8万元。

5改造成效

51可靠性提高

511系统安全性提高

珠三角地区气温一般在15℃以上，联合循环发电机组运行时，汽机冷凝器出口循环水温度在30’C -380C。天然气热水加热模块出水与水处理站补水管线连接处的压力<005MPa。在机组运行一段时间，冷凝器循环水出口温度上升到一定值时，停止天然气加热模块水泵，由于压差从旁路通过的热水就能满足气一水换热器将天然气温度提高到15℃以上的要求。在环境温度>20`C时，发电机组启动后，只要汽机冷凝器循环冷却水泵投入，就不必启动天然气换热器的循环水泵，气一水换热器模块就能满足加热要求。蒸汽换热器只作为应急备用，在热水加热模块故障检修时或极端寒冷的气候条件下使用。从保障发电机组连续正常运行的角度看，天然气系统的安全性大大提高了。

512运行方式灵活性增强

如图3所示，天然气加热系统改造后，换热模块原有的进出水管线保留，两台循环水泵被拆走，但保留一台液下泵，这样换热器两套循环水单元在必要时可以切换使用。压缩空气管线改进后，原有系统也保留，同杆在必要时也可以切换使用。原有蒸汽供汽管线和设备也保留，必要时也可以通过启动一期机组中燃油锅炉或二期9E发电机组的辅助蒸汽系统供汽。

52节能效果显著

南方低温天气很少，绝大部分时间气温高于20度，只投入气一水换热器就能满足天然气的加热要求。停运一个空压机站，可以节省厂用电量;不用启动燃油锅炉单独供汽，既节省厂用电量，又节省燃油消耗量;通过天然气加热系统水泵的旁路供应热水到换热器，节省了水泵(配75kW电机)运行消耗的电蛋;不用降低汽机负荷提供辅助蒸汽，避免了发电量损失。从节能减排的角度看，效果十分显著。

53投入成本回收

在环境温度150C -25℃条件下，停开一台配75kW电机的水泵，一年约节省26460度电，按09元/kWh计算，每年能节省电费约25万元。在气温<15℃时，天然气加热系统改造后停止投入蒸汽加热器，就不需要燃油锅炉或者发电机组的辅助蒸汽单元供汽。停运燃油锅炉，每年能节约燃料成本约8万元。不使用发电机组的辅助蒸汽，则一年能多发电约130万度，折合电费约100万元。整个天然气加热系统的改造费用约8万元。可见系统改造后，不但很快就能收回改造成本，而且产生显著的经济效益。——汉高机械

这个要看自动化程度、系统故障自动报警与停机控制策略，自动补油补水等工艺系统的设计方案，发动机与发电机的系统监测部位的多少，发动机的功率转速是多少等等。监测点越多，你的机组可靠性越高，人机对话越简单。

仅仅为实现自动启停机的话，普通改造，100千瓦左右的，不会自动监控机组故障，仅会在电网断电时自动启机，电网来电时自动停机的改造，用不了多少钱，全用国产件的话，几千块钱就OK了。

但是，若你的机组很大，需要监控机组震动、发动机排温、增压器压力、曲轴轴承温度、发动机油温、水温、油压、自动补油补水、发动机油滤器压差监测、空滤压差监测等等全套都弄下来，PLC触控操作，可中控可远传，可异地操作监测，且全用进口货的话，100万以上。

PS:一个震动监测探头2万左右，一个模块2万左右，一个自动补油工艺2万左右，整个PLC控制系统编程+触摸屏，10万以上，等等。

❀　万进 | 文、摄影

人与自然有根深蒂固的情感。

身随心动，回归自然，行走在天地间，是我心中的梦想。

在 万进 看来，在山高水远处，在风暴雪雨后，在晨曦黄昏间，有诗，有画，有音乐。

出行无“车”不利，入宿无“房”难安。

“喜行于摄”的 万进 ，想有个房车(RV，Recreation Vehicle, Motor Home)，去远方，享受悠然。

人一旦动了念头，再也难以遏制住。

住在北京时，就很想弄辆房车。

考察了一些车型，研究了相关规定，纸上谈兵了种种方案，最终也没下得了手。

旅居美国后，需要再添置一辆车作为出行工具，于是又勾起了干脆做个房车的念头。

基础车型的选择，确实费心思。

诉求点不同，自然带来对各项指标的评判标准和看重程度的不同，也就有了选择的不同，并产生不同的改装思路与方案。

偏爱越野者，可选择大皮卡，加上拖挂式房车，奔驰到宿营地，开上威猛的大皮卡，无论冲坡还是涉滩，刺激就是快乐。

喜爱奢华舒适者，或许钟情于大房车，不求爬山涉水，只求随时随地星级的享受。

房车、大皮卡是许多美国家庭的“标配”，拥有率极高，可供选择的方案很多。

而“喜行于摄”的万进，想与家人，周末郊游，寄情山水，陌路穷图，驭风摄影。

市场上销售的成品房车都不大合 万进 的意。

自行式或拖挂式大房车，不满足随心所欲行走的要求；外观上要低调，不想让人一眼就看出是房车来，好混迹于普通车海中。

于是，更想自己动手DIY一辆。

在北京时，对依维柯、福特全顺、江淮星锐等做了点调查，感觉依维柯A35/A32/A37合适。

不太小，长途四五个人可以舒舒服服，短途六七个人也塞得下；不太大，不那么笨拙；马力不大扭力不小，适合野外爬个坡过个坎。

所有改造，自我设计，乐在其中，如能自我实施，又能享受练手之乐。

2016年上半年在美国，看到奔驰Sprinter，一下子就喜欢上了。

亲去经销商处考察，就是它了，预订一辆！

10月提车，12月初完成玻璃窗的改造，然后着手DIY房车，陆陆续续，至2017年5月中，基本完成。

正赶上寒冷冬季冻手冻脚，改造的辛苦可想而知，然而也乐在其中。

奔驰Sprinter为全尺寸厢型车(Van)，按轴距分144”、170”两类。

又有不同车高选择，按用途分为客车型(passenger)、货车型(cargo)、客货车型(crew)以及特种车等。

在 奔驰Van官网wwwmbvanscom 上，能了解到Sprinter的几十种配置选项。

美国车辆销售的报价方式，先确定基础车型，再选择不同的配置，包括发动机类型等等，最终确定售价。

中国多销售已配置好的车辆，客户从中选择。在美国也有类似的，叫“inventory”。

但客户是完全可以“定制”配置的，只要愿意等一段时间提车就行。

万进 根据自己的需要，首选Sprinter短款、高顶、四驱货车来改造RV。

Sprinter基本尺寸如下：

我选择的Sprinter配置大致为：

清晰知道自己要什么很重要，否则做着做着可能就忘了初心。

我把自己想要的，归纳成几条准则，列出来，予以遵从。

论证后确定的总体布局图如下：

车厢后部为大床沙发组合(床的左前部分为双人沙发)；大床左前依次为小桌子、活动座椅，上铺吊床(上部，可选)；大床右前依次为竖隔板、小冰箱、厨卫组合柜，入户门等。

驾驶舱与客舱之间可设舱间隔帘，司机座背设衣帽勾。

大床后下方为大储藏室。沙发座下，桌面下，及各地柜均可储物。

改造后的RV整体外观如图：

若需要，可在驾驶室前铺设单人床垫，作为临时附加床铺。

在小桌子上方沿侧墙预留上铺可拆装单人吊床。

双人床下方为主储物间，存放燃气灶、备用油桶、水管、线缆盘、行李箱、充气划艇、备用工具等。

沙发座下、橱柜提供较为充足、多样的储物空间，供存放柴米油盐及日常小物件。

司机座背后设挂钩，可挂若干件衣服、帽子。

侧门踏步处可存放三四双鞋。

RV的各项功能尽量按照居家的使用习惯设计，因此除了一些特殊的要求外，其操作与居家大同小异。

需要说明的几点：

在改造过程中，从宾州开车环游了佛罗里达州东西海岸，行程5000公里，历时10天；

又多次去纽约、华盛顿DC、特拉华等地。

改造完成后，开车遍历了美国北、西、南部的国家公园，东西跨越从大西洋到太平洋，南北从美加边境到美墨交界，经历冰天雪地到沙漠酷热，历时31天，行程2万公里。

所有改造项目的性能完全经受住了考验，各项功能也能很好地满足需求。

整个旅程，基本上都是在车上住宿，自己做饭做菜。

总体来说，非常便利，也比较舒适。

文末列出了本车已到访的美国国家公园名录及部分照片。

在美国，两样东西最贵，人工和知识产权。所以，凡事儿都得自己动手。

好在美国工具和物品采购很容易，Lowe’s、Home Depot等家装店，再加上Amazoncom、Walmart，一切所需都能买到。

最便利的是，所有所有的店，退货都极其极其容易、方便。

对车辆改装的限制也很少，基本上你认为可以或需要改装的，都不会有限制。当然啦，自己得对自己负责，相信每个改装者都不会糊弄的。

万进 在国内从没做过木工、电工等手工活，一切从零开始，且只购置了少量的基本工具，如手持圆盘锯、曲线锯、电刨、电钻、砂轮、刨边机等电动工具，以及钳子、板子、起子等手动工具，没有置备台锯、台钻及电焊机等，因此基本只做木工、电工、油漆等活儿，无法做金属加工。

所以，能否改造成功，一开始心里很没有底儿。

一旦失败，花了那么多钱买的车且不是瞎了。

在正式改造前，先做了个工作台和工具架，作为练手之用，也是必备之物。

将两侧中部窗、后背窗的铁板切除，安装奔驰原装玻璃窗。

侧后窗(内侧为双人床部位)保持原铁板不变。

这是唯一送往奔驰店改造的项目，也是花费最巨的事项，其余均为自己手工制作改造。

大床沙发组合的支撑框架，特意设计成三个部分，加上面板，构成双人床和沙发。其中，

右框架为设备间，安置逆变器、热水器、水箱和存储箱。

左框架起固定和支撑作用。

中框架为沙发的底座。如下图。

左、右框架用螺丝固定在车侧墙上，中框架固定在左右框架上。

床面板、沙发面板固定在框架上，沙发靠背用铰链连接，设可折叠支撑脚，在支撑状态时构成床面。

所有床面、沙发面均铺设泡沫层和海绵层，再用厚布包裹做面子。

右框架前方设通顶竖隔板，床前沿上方设隔帘，拉起隔帘后与竖隔板共同起到分隔遮蔽作用。

床面后下方的主存储空间，并设可拆卸隔板，作为货架使用。

中框架及对应的床板、靠背、沙发坐垫，可临时拆除。

拆除后，可作为货车箱使用。

原设想的小桌子为可升降、可折叠桌子，座椅为单人沙发床座(可展开为单人床)。

实践中变更为固定高度、不可收起的小桌子，并固定在侧墙上。

桌面下方做个了斗，用于放置杂物。

取消单人沙发床座，代之以可折叠活动座椅。

小桌子、活动座椅、双人沙发座，共同构成“起居室”兼“餐厅”。

收起活动座椅后，小桌子下方到司机座背后的地毯，铺上床垫，即为另一张双人床(1900x1220mm)。

小桌子沿墙侧上方空间，可用于构造一张上铺吊床。因目前无此需求，暂未实施。

在竖隔板前方为“厨房”，设地柜、冰箱、台面及其扩展，上方设平台支持微波炉，台面后部固定放置压力锅、咖啡机，中间设水槽，前端设可折叠扩展台面(展平后延长操作台面)。

地柜及冰箱上方与台面之间，分别设三个独立的带门存储柜，门上安装按扣锁(不用普通的把手，以免刮绊人的衣裤)。

为防止行车晃动导致物品碰撞，物品均放置在合适的塑料盒中后再放入各储柜。

因存储空间足够，所以不再设其他吊柜，造成空间挤压感。

上水系统由水箱、各种水管、阀门、水泵、净水过滤器、水龙头、热水器，水槽等组成。

主接线框图如下。

水箱放置在双人床右下方。

排气孔为1/4”细软水管，端口置于高于水箱的位置即可。

其余均为1/2”软水管，能承受热水的温度。

热水器带有泄压阀，需接上一段泄压管。

冷、热水分别连接水槽上水龙头的冷、热接口。

电磁阀与水泵串联，当需要用水时，打开水泵开关，向水龙头压水。

通过调节水龙头上的冷、热水旋钮即可调节水温。

补水时，把进水喉通过连接管、净水过滤器与自来水管连接起来，打开水阀A和B，即可给水箱补水。净水过滤器能良好的净化水中的重金属、氯、氟、细菌，杂质、异味等，确保水质安全。

进水喉为北美标准的3/4英寸接口，可对接家庭花园、露营地等的水管接口。

水槽的下水，通过下水管直通车底。在车底设立一个灰水箱，用于暂存废水，以便在Dumping区排卸。

讨论：

因车底极不规则，离地间隙有限，(1)、曾考虑在车内设置一个灰水箱，但在水槽下方空间受限，且防漏、排气孔、自动溢出等功能和技术实现较为复杂，费用高，故该方案不是优选方案。(2)、曾多种设计论证在车底制作塑料或木制水箱、水桶，研究排水控制方案(不合适采取阀门或电磁阀门，因废水中有残渣易堵塞)，曾考虑借鉴马桶水箱的排水控制方法，但都过于复杂。

最终构思设计了如下简单又可靠的方案。灰水箱为粗PVC管，吊装在车底。容量约12升(3加仑，增加管径可增大容量)，上方开小孔作为溢流孔。

在车侧门踏板处设提线控制水箱排水阀。

车底结构

所有改装时增加的各种用电设备均由副电瓶供电，主电瓶只负责原车出厂时配置的各种设备的供电。

主电瓶、隔离器、副电瓶及逆变器接线图中，未绘制部分包括原车发动机与主电瓶的连接，从副电瓶正极引出12V DC供各相关设备使用，通过漏电保护插头引出120V AC给各相关设备的供电等。(在营地驻车时，可将漏电保护插头拔出后插入市电，即可用市电为家电供电，不再使用电池供电。)

控制面板位于微波炉下方的侧墙上，分12V DC部分和120V AC部分。(参见第23(6)节)

注意：虽然逆变器的功率为3000W，但线路(电线、插头、插座、保险丝等)的负载多为15A，切勿过载。

逆变器的安装位置，不再安排其他设备，以保证其有较好的散热条件。

另，将逆变器靠近水系统的一端，用塑料盒隔离，以防止水的溅入。

灯光、音响系统：除原车灯光、音响系统外，根据需要增设了壁灯、顶灯、地灯、阅读灯等若干，另增设了独立的蓝牙小音响一枚(以便用手机、iPad、笔记本电脑等作为音源)，以便在驻车时的照明、音乐欣赏、看视频等需要。

房车的夏季散热、冬季取暖虽然不是顶重要，但关乎生活品质。在行驶状态，有空调有热风，不是问题。需要考虑的是驻车时的散热与取暖，但在改装的第一阶段未予考虑。

在环游美国西部过程中，只在沙漠的那一夜，因太热，需敞开车门窗，才能入睡。

在加装驻车空调还是风扇的问题上，论证了多种方案，一直犹豫不决。如果想装空调，不难，买台专用车顶空调，虽然有一点点贵，但还可以接受，安装也不复杂。但最终还是放弃了，主要顾虑是，驻车空调在实践中使用起来远不如想象的那样方便，只能在有外接电源的营地使用。副电瓶电量有限，支持不了空调几分钟。若配备一台3000W以上的汽油发电机，可行，但多数营地规定，因噪声扰邻，晚上九点后发电机必须停掉。

回来后，在客舱中增设二台电扇，另备了一台便携小电扇。在酷暑中试用过，效果相当不错，基本上能满足要求。当然啦，加上良好的旅程规划，比如避开在夏季去酷热的地区旅游，应该不会成为问题。实在太热，驻车时可以打开汽车发动机，利用自带空调消暑，稍微费点儿油钱而已。

在增设电扇的论证中，试验过摇头扇、鸿运扇等，比较后，最终采用了横置塔式电扇，无论经济性，空间占用，美观性，还是使用效果，都非常好。具有“摇头”、定时、遥控等功能，多种送风模式，噪声很低。

驻车取暖问题相对好解决，保暖衣被，再加上12V电热毯和电热椅垫，足矣。我们元旦在-30°C的尼亚加拉大瀑布过过夜，一点不冷，舒舒服服。

对若干问题分述如下。