天然气发电机余热回收系统的应用效果评价.pdf

天然气发电机余热回收系统的应用效果评价 鲍磊 胡冰 任 海 澎 1 ． 大港油 田公 司采 油二厂 ； 2 ． 大港油 田公 司对外合作项 目部 技水 皿用 摘要 随着天然气发 电机在油田场站的广泛应 用，如何 利用发电机排放 的高温尾 气的热能 已经 成 为 一个 新 的课 题 通过 对 余 热 回收设 备 及 配 套技 术 的应 用研 究分析 ， 系统地 阐述 了余 热 利用的设备组成、性 能原理 。并结合 实际案例利用发 电机燃烧后排 出废气的热量，通过余热回 收设备及配套的保护部分将其变为可用能源，替代燃 气加热提供热源，取得 良好的节能效益 为余热回收技 术的推广应用提供 了参考。 关 键 词 天 然气发 电机余 热 节能 D OI 1 0． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 2 0 9 5 - 1 4 9 3． 2 0 1 2． 0 7 ． 0 0 9 目前 燃 料 的能 量 只有 约 3 5 ％被 发 电机组 转 化 为 电能， 约 有 3 0 ％随废气 排 出 ，2 5 ％被发 动 机冷 却水 带 走， 通 过 机 身散 发 等 其 它损 失 约 占 1 0 ％左 右 ， 废 气 和 换 热 器 损失 的功率 比有用 功 还 多 。 占燃 气 发 动机 燃 料近 5 5 ％热值 的排气余热和冷却水余热资源基本上 被 白 白浪费 掉 ，燃 气 发动 机 余热 利用 技 术 的开 发 和 应 用 尚处 于起 步 阶段u 。 目前 随 着 国 内能 源供 应 日益 紧 张 ，节 能 、降 耗 ，提 高 能 源利 用 率越 来越 引起人 们 重视 ，天然 气 发 电机余 热 利用 是 必然 趋势 。 l 系统 的组成 、基本原理及结构特 点 1 ． 1 系 统 的组 成 天然气发电机余热 回收系统主要 由以下部分组 成 ① 天然 气发 电机排 烟 控 制及 保 护部 分 ；② 针形 管余 热 回收装 置 ；③导 热 介质 输 送部 分 ；④ 用 能单 元交 换 部分 ，见 图 1 。 豢 耩 图 1 余 热 回 收 系 统 组 成 部 件 实 物 图 1 ． 2 基本 原 理 在 天 然气 发 电机组 发 电 的 同时 ，排 烟气 和 天燃 第一作 者简介 鲍磊 ，2 0 0 5年毕业 于中国地质 大学 武汉 ，工程 师 ，从事 节能管 理工作 ，E ma i l b i l l 2 2 0 1 2 1 6 3 ． c o rn，地址 河北 省 黄骅市南大港管理 区采 油二厂油田管理科 ，0 6 1 1 0 3 。 气发 电机 冷却水 通 过 特制 的余 热 回收 装置 加 热导 热 介质 ，使导 热介 质 达 到规 定温 度 ，通 过导 热介 质 输 送系 统 ，将 导热 介 质输 送 到水 套炉 或 热交换 器 ，与 原 油 间进 行 热交 换 ，加 热原 油 ，从 而取 代或 部 分取 代 原 来 的水套 炉 或热 媒 炉 。该 系统 可独 立使 用 ，也 可 利用 原 有 的原 油加 热 系统 改造 ，并 人 原系 统 ，天 燃气 发 电机 维修 时 ，原 系统仍 可正 常工 作 。 1 ． 3 结构特 点 单 位 长 度 的针 形 管 换 热 面积 是 光 管 的 6 8 倍 ， 针形 管 之 间用小 半 径推 制 弯头 连接 ，焊缝 全部 采用 氩 弧 焊焊 接 ；设备 的体 积 、重量 大 幅度降 低 。 由于 设备 结 构设 计 和针 形管 自身结 构特 点 ，使 其 具 有消 声器 的结构 特 征 ，因此 设 备能起 到 消声 器 的作用 。 每 一受 热 元件 在整 体 组装 时 ，无 任何 强 制组 装 现 象 ，不会 产 生组 装应 力 ；每 一 针形 管组 ，只有 一 端 焊接 在钢 结 构上 ，另 一 端呈 自由状 态 ，这样 设 备 在运 行 过程 中 ，无 热应 力 产生 。 另外设 备 的联 箱上 设 计 有 安全 阀 、排 污 放 空 阀 、温度 计 等仪 表 阀 门 ， 当设 备 出现 超压 、干烧 等 问题 时 ，上 述仪 表 阀 门能起 到保 护作 用 。 设 备是 根 据燃 气 发 电机组 配 套设 计 ，设 备外 表 用 耐 高 温 的硅 酸 铝 陶瓷 纤 维 保 温 ，外 包 2 mm铁板 ， 表 面涂 附 耐高 温 油漆 ；安 装 时只 需将 设备 联 接 到发 动 机 的 排 烟 出 口上 ，将 热 水 系统 联 接 到 设 备 的进 、 出 口联 箱 上 ，设 备 即 可 正 常 运 行 ；设 备 在 进 出 口 烟 、箱设 有 用 不锈 钢螺 栓联 接 的检 查 门 ，打 开检查 门 即可对 设 备 的受 热 面进行 检 查 和维护 ；另外 ，设 备 的针 形 管 组 成模 块 式 ， 当需 要更 换 加 热 管 组 时 ， 2 B I 己 年 第 7 期 石 油 石 化 节 能『 2 3 ■ _ 可单 组抽 出进行 更换 。 2 天然气发 电机余 热 回收系统的应用 2 ． 1 南一联 合站 生产 现状 南 一 联 合 站 于 1 9 7 8 年 建 站 ，1 9 9 2 年 进 行 整 体 改 造 。 白 2 0 0 1 年 至 今 先 后 在 南 一 联 合 站 安装 天然 气 发 电 机 组 6台 ，2 0 0 k W 机 组 运 行 功 率 1 5 0 k W 2 台 ，4 0 0 k W 机 组 运 行 功率 2 5 0 k W4 台 。 南一 联合 站 站外输 加 热 系统包 括 2 5 0 0 k W 真空 加热 炉 WN S 3 ． 5 7 0 ． 7 一 Y、Q2 台 ，担 负着 王徐 庄 油 田、羊二 庄油 田 、采 油 三厂 、采 油六 厂 的原 油外 输 任务 ， 日加热 外输原 油 5 0 0 0 t 。 2 ． 2 南 一联合 站在 能源 消耗 和生 产上 存在 的 问题 南 一 联 合 站 有 3条 供 电 线 路 1 2 1 3 、 1 2 1 5 、 1 2 2 0 ，有 6 台天 然气 发 电机 ，4 个 发 电机 并 网运 行 点 ，南 一 联合 站 内共有 7 个 电源 ，这 种运 行 方 式不 利 于发 电机 的安 全 运行 管理 ，同时 也增 加 了发 电机 值班 人 员数 。 6台 天 然 气 发 电机 排 烟 管 温 度 在 6 0 0℃ 以 上 ， 机组冷却循环水 的出口温度在 6 0℃左右 ，均 自然 散 热 ，存 在着 大量 的热 能浪 费 。 2 ． 3 天 然气 发 电机余 热 回收系统 的 应用情 况 将 南 一 联 合 站 6台发 电机 集 中组 成 发 电机 站 ， 统 一 在 1 2 1 5 线 路 并 网运 行 ，将 现 有 的消 防坑 垫 出 3 04 0 n l 的平 地 ，建成 天然 气发 电机 场 ，1 2 1 5 线 路 架 到发 电机场 地 ；从 缓 冲罐气 出 口引 天然 气管 线 至 改 造后 的发 电机 组 。 充 分利用 南一联 合站 内现有 6台发 电机 的余 热 ， 在 6台 发 电 机 的 排 烟 管 分 别 安 装 4台 K N P T 一 4 0 0 、2台 K N P T 一 2 0 0 针 型管 余 热 回收装 置 见 图 2 ， 回收排 烟 余 热做 为南 一 联合 站 外 输 原 油一 次 加热 的热 源 。 消 音器 安 全阀 卸压 管线D 饿 电机 烟 道 ▲ l I 图 2余 热 回收 装 置 工 艺 流 程 图 改造后原油先通过余热回收系统加热 一次加 热 ，然后 进 入加 热 炉 二 次加 热 。加 热炉 系统 可 根 据 余热 回收 系统一 次 加热 后 的末 点温 度 ，灵 活调 整二次加热所需要提高的温度见表 1 。 2 4 1 w w w ．s y s h jn ．c 。 m 表 1 余 热 回 收 系 统 投 产 前 后 生 产 参 数 对 比 改造前 改造后余热 回收系统 改造后加热炉 系统 加热炉 系统 加 热 炉 而 进口 出 口 一 次 加 热 二 次 加 热 进 口 出 口 进 口 出 口 温度， ℃ 温度／ ℃ 温度／ ℃ 温度， ℃温度／ C 温 度， c c 夏季环境温度较高时 ，热量损失较少 ，经过余 热 回收系统一次加热 ，能够满足外输温度要求时 ， 可停炉 不进 行二 次加 热 。 3 效益计算 3 ． 1 节 能效 益 将 发 电机 的高温 烟 气热 能 和发 电机 的高温 循环 水 热 能一 并 回 收利 用起 来 ，每 小 时可 回收 1 1 7 X 1 0 k W 的热 量 ，年 回 收 热 量 约 4 2 8 41 0 k J ， 相 当 于 1 4 6 4 ． 2 t 标 煤 的 热 量 ，或 1 1 0 ． 1 1 0 m 天 然 气 。 南 一 联 合 站 1 加 热炉 热 效 率 8 9 ％ ，年节 约 1 2 3 ． 7 1 0 m 天然 气 。 余热回收系统 自2 0 1 1 年 5 月底投产 以来 ，包括 夏 季短暂 停 炉 ，累计节 约 天然气 1 5 01 0 m 。 3 ． 2经济效 益 余 热 回收 系统投 入资 金 2 8 5 万 元 。 目前 南 一 联 合 站 加 热 炉 已 累 计 节 约 天 然 气 1 5 0 X 1 0 m ，燃 气 费用 按 2 ． 2 元 ， m 计 算 ，年节 约 费 用 3 3 0 万 元 ，扣 除循 环 水 泵 每 年 消 耗 电 能 费用 9 万 余元 ，已累计 节约 费用 3 2 1 万元 。 3 ． 3 社 会效 益 降低 了排 烟热效 应 ，减 少 环境 污染 ；噪音 治 理 效果 显 著 ，降低 了噪音 污染 。 4 结 束 语 天然气 发 电机 余 热 回收利 用使 不 可再 生 资源 得 到充 分 的利用 。通 过 这一 项 目不仅 降低 了企 业 的系 统 能耗 ， 同时 “ 变 废 为 宝 ” 获 得 了 巨大 的 经 济 效 益 ，实现 了企 业 的清 洁发 展 ，创 造 了 良好 的环境 和 社会 综合效 益 。 参考 文 献 [ 1 ]戚涛 ， 志勇． 天然气 发 电机 烟气余 热利 用技术 在油气 田 场站 的应用 [ J ] ． 节能， 2 0 0 6 1 0 5 2 5 4 ． [ 2 ]完 卫平 ． 2 0 1 1 年度 大港 油 田第 二采 油厂 节 能监 测报 告 [ R ] N o ． L 1 6 7 1 ， 天津大 港 大港 油 田公司 检测监 督评 价 中心节能监测 站， 2 0 1 1 1 2 1 4 ． 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 1 2