海上油气田透平发电机余热回收技术应用.pdf

技术 应用 ， T e c h n o l o g yA p p li c a t io n 海上油气田透平发电机余热回收技术应用 呼晓 昌 中国海洋石油总公司节能减排监测中心 摘要 燃 气透 平发 电机 是 海上 油 气 田生 产 中广 泛应 用 的设 备 ， 由于 海上 生产 平 台 空间 的局 限性 ， 大部 分海 上油 气 田发 电机 并 未设 计余 热 回收 装 置 。通 过对 某海 上 油 田燃 气透 平发 电机 烟 气余热回收装置进行介绍，详 细论述余热回收装置的_T - 作原理 、设备选型、运行参数 ，并精确 计 算项 目的节 能量及温 室 气体减排 量 ，对 类似 节能 改造 项 目提 供 良好 的借 鉴 。 关键 词 透 平发 电机烟 气余 热 回收 利用 D 0I 1 0． 3 9 6 9 ／ 1 ． i s s n． 2 0 9 5 - 1 4 9 3． 2 0 1 4。 0 1 1 ． 0 0 6 某 海 上 油 田 现 有 3台美 国 索 拉 燃 气 透 平 发 电 机 ，单 台发 电机 额定 功率 为 4 7 5 0 k W ，现 2 台运行 1 台备 用 ，平 均 负荷 为 4 0 0 0 k W。 由于海 上 平 台空 间 布局的局限性 ，透平发电机原设计没有烟气余热 回 收 设施 ，大 量 高温 烟气 直接 排 出 。若 能对 高 温烟 气 热 量进 行 回收利 用 ，会 带来 巨大 的节 能 减排 效果 及 经 济效益 。 1 透 平 发 电机 运 行 情 况 该 油 田燃气 透平 发 电机 不 同T 况下 设计 运行 参 数 见表 1 。 表 1 透 平 发 电机 不 同 工 况 设 计 运 行 参数 经 实 际测 量 ，当发 电机 组 在 日常运 行 时 负荷 8 0 ％ ，尾 气温度 达 到 了4 0 0℃。根据 q - 业余 热术 语 、分 类 、等级 及 余 热 资 源 量 计 算 方法 G B 1 0 2 8 --2 0 0 0 规 定 ，4 0 0℃以 上 的烟 气 余 热 属一 等 余热资源 ，应尽快 回收 。因此 ，回收透平发 电机 余 热 ，具有 良好 的节 能潜力 。 该 油 田 现 有 2台 设 计 功 率 为 5 0 0 0 k W 热 介 质 炉 ，通 过 加热 导热 油对 工艺 物料 进 一步 加 热 ，热介 作者简介 呼晓昌，工程 师，2 0 0 5 年毕业于辽宁石油化 l 大学 ．从 事 节 能 减 排 监 测 及 技 术工 作 ，E i n a i l h u x c h c n o o c ． C O IT I ． e n ，地 址 天津市塘沽东沽石油新村 6 1 9 信箱 ，3 0 0 4 5 2 。 1 4 l ．s y s h j n ． c 。 m 质 炉 设 计 1 台 运 行 1台备 用 ，现 正 常 运 行 负荷 约 9 0 ％，即 4 5 0 0 k W。 如果 能 够 利 用 透平 发 电机 烟 气 取代 热 介质 炉加 热 导热 油 ，即可 以满足平 台热量 需 求 ，又 可减少 余热 资源 的浪 费 。 2 余热 回收可行性分析 经 计算 ，2台透平 发 电机 同 时运 行 时 ，不 同使 用效 率 下能 提供 给余 热 回 收装置 的 最大 热负 荷情 况 见表 2 。 表 2透 平 在 不 同 效 率 下 烟 气 提 供 热 负荷 情 况 由表 2 可 知 ，正 常 生 产 运行 情 况下 ，2台透 半 发 电机 8 0 ％负荷 下产 生 的炯 气热 量 可满 足热 介 油需 求 ，故 增 加余 热 回收装 置 利用 透平 发 电机 炯气 余热 代 替热 介质 炉加 热导热 油技 术上 可行 。 3 方 案设计 3 ． 1 余热 回收 装置工 作原 理 余 热 回收装 置 是利 用透 平发 电机组 的高 温 娴气 与加热 盘 管里循 环 的导 热 油进行 热 交换 ，从 而 使导 热 油达 到 一定 的温 度去 为 用户供 热 。通 过各 种 温度 传 感器 可 以分别 对 烟气 的 温度 和热 油 出 门的温 度进 行 检 测 、报 警 和控 制 。换热 器 实 际 上是一 种 锅 炉 ， 只 是将 锅 炉 中 的燃 烧 器用 发 电机 的尾气 取代 。在 烟 气 端 ，锅 炉是 按 照三 通结 构 和热 油 的强 制循 环 并根 据单 管 原理 制造 。 本 项 目新 增 的余 热 回收装 置 ，是利 用 透平 发 电 机 组 排 出的 高 温 烟气 通 过 透 平 发 电机 尾 部 的烟 道 ， 以对流 的形式 进 入余 热 回收 装置 内的换 热 盘管 ，换 热 盘管 获得 的热 量直 接传 递 给导 热 油 ，实 现对 导 热 油的加热。该余热回收装置盘管 围绕着 同一个 中心 紧紧盘绕在一起 ，这些同轴心盘管安装在一个气密 的 壳体 内 ，进 出 口盘 管 连接 到经 济 器 出 口的集 合管 上 ，内部 盘管 相互 紧紧 盘绕 在一 起 并且 用 焊接 法 兰 紧 固 ，两 部分 之 间 的间 隙选 择 以利 于烟 气 通过 时有 很 高 的速 度 并使 压 降保 持在 容许 范 围内 ，这样 能 使 高速的烟气 、导热油有一个很好 的传热率 ，同时能 够 保 持盘 管 加热 表 面 的清 洁 ，余 热 回收装 置示 意 图 见 图 1 图 1 余 热 回收 装 置 示 意 图 3 ． 2余 热 回收装 置型 式 选择 余热 回收装 置 在型 式 上大 体 可分 为立 式 和 卧式 两种 。两 种 型式 的特 点分 别如 下 立式 占用平 面 面积 较 小 ，纵 向较 高 ；卧式 占用 平 面面 积较 多 ，纵 向较 低 。该 平 台发 电机组 附近位 置非 常 有 限 ，如果 摆放 卧式锅 炉 需要 向北 侧 外 延 甲 板 7 9 m，摆 放 立式 锅炉 ，只需要 外 延 1 ． 5 - 3 m。 本 次 设 计 在 充 分 利 用 平 台 的 上 部 空 间 的前 提 下 ，采用 立 式锅 炉 ，尽量 减小 外延 甲板 。 3 ． 3余热 回收 装置 与 发 电机 连接 方式 通 常情 况 下 ，立式 余 热 回收 装 置与 透平 发 电机 的 连接 方式 可 分 为直 通式 、外延 甲板式 、排 气 管旁 通 式 三种 ，其 中排 气 管 旁通 式 又可 分为 外延 伸 和侧 延 伸 。 3 ． 3 ． 1 直通 式方案 直 通 式方 案 是将余 热 回收装 置 直接 放 置在 透平 发 电 机组 的 烟 囱上方 ，把 泵 以及其 他 配件 设 置在 上 ⋯ ● 3 ． 4余 热 回收设 备 运行 参数 透平 发 电机 1 0 0 ％负 荷 时计算 可 交换 热 量 为 5 1 6 0 k W ，按 此 换 热量 配 置余 热 回收 系统 ， 同时该 方 案可 以取代 原有 热 介质 锅炉 。余 热 回收装 置设 备 1 口 I 1 年第 l l 期石油石化节能 l 1 5 ● 技 术 应 用 ， Te ch n o lo g y A p p lica tio n 主要参 数见 表 4 。 表 4 余热回收装置 主要参数 项 目 透平发电机 1 0 0 ％负荷 透平发电机 8 0 ％负荷 3 ． 5 改造 后 热介质 系统 工艺 流程 来 自热介 质 系统 回油 总管 的 导热 油 ，先经 过循 环增 压泵 增 压 ，然后 输送 到余 热 回收装 置 进油 管 与 透平 发 电机 烟气 进行 热交 换 ，加 热后 的导 热油 再进 入原 热介 质锅 炉进 一 步加 热 如果 新增 余 热 回收装 置能 满足 平 台所需 热 负荷 要求 ，热油无 需 进入 原热 介 质锅炉 ，直接走旁通管路 ，加热后 的导热油从 余热 回收装置出来后输送 至油 田的各个工艺用户。 透 平 发 电机组 排 出 的高温 烟气 通过 尾部 的烟道 ，以 对 流 的形 式进 入余 热 回收 装置 内 的换热 盘 管 ，换热 盘管 获得 的 热量 直接 传递 给导 热 油 ，实现 对导 热油 的加 热 。 4 节能量及温室气体减排 量计算 4 ． 1 节 能量计 算 项 目实 施运 行 1 年后 ，依 据财 政 部 、国家 发改 委 发 布 的 节 能项 目节 能量 审 核 指南 ，该 项 目节 能 量计 算 如下 A E e 一e P 1 式 中 △ E 节 能技改 项 目节能 量 标 煤 ，t ／ a ； e 节能技改项 目实施后项 目范围内单位产 品综 合 能耗 标煤 ，t ／ t ； e 基准单 耗 标煤 ，t ／ t ； 1 6 WWW． sy shj n． c om P 节 能技 改项 目实 施后项 目范 围内产 品产 量 ，t 。 由上式计算可知 ，该项 目实施后 年节能量 为 8 0 2 2 t 标 准煤 。 4 ． 2温室 气体 减排 量计 算 依 据 国家 发改 委发 布 的 省级 温室 气体 清 单编 制指南 ，该 项 目温室 气体 减排 量计算 公 式如下 4 4 C ％ 0 ．9 91 0 一 2 式 中 。 二 氧化碳 减排 量 ，t ； A D 消 耗 的气 体燃 料 体积 1 a i m，0 o C ， m ； 4 4 C 0 的摩 尔质 量 ，g ／ too l ； 2 2 ． 4 标准 状况下 的气 体摩 尔体 积 ，l ／ too l ； C ． 燃 气碳 含量 ，％ 摩 尔分 数 ； 0 ． 9 9 碳元素氧化率。 由上 式计 算 可知 ，该 项 目每年 温 室气 体减 排量 为 2 2 1 3 3 t 。 5 结 论 通过增设余热 回收装置，利用透平发电机产生 的高 温烟 气加 热热 介质 油 ，既 可 以满 足油 田热 量需 求 ，又 可减 少 余 热资 源 的浪 费 ，年 节 能量 8 0 2 2 t 标 准煤 ，同 时减 排 温 室 气 体 2 2 l 3 3 t ，具 有 显 著 的 能减 排效果 。 参考 文献 [ 1 ]连红 奎， 李 艳． 我国工业 余热 回收利 用技术 综述 [ J ] 节 能技术， 2 O 1 1 ， 2 9 2 1 2 3 1 2 8 [ 2 ]杨存 章． 推广 应用烟气余热利用 技术降低蒸汽锅 炉排 炯 热损失 [ J ]油 田节能 ， 2 0 0 5 ， 1 6 1 4 2 4 3 ． [ 3 ] 高春 阳． 天然 气供 热 锅炉 排炯 余热 回收的经 济件 研 究 硕士学位论文 [ D ]西安 西安交通大学， 2 0 0 3 广告索引 收稿 日期 2 0 1 4 0 8 2 0 封二 中 国石油 天然气 集 团公 司工程技 术 节能监 测 中心 封底 大庆 油 田工 程招 投标 彩插 1 中国石油 天然 气集 团公 司管道 节能 监测 中心