丁海燕，鄂瑞峰，沈志恒，鄭麗麗，靳朝霞

（海洋石油工程股份有限公司，天津300451)

[關(guān)鍵字] 燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組；廢熱回收爐；經(jīng)濟(jì)性

1 前言

熱電聯(lián)產(chǎn)主要是指在電力系統(tǒng)利用發(fā)電站同時(shí)產(chǎn)生電力和有用的熱量，是石化燃料的能量的有效使用。在熱電分產(chǎn)中，一些能量必須作為廢熱被丟棄，但是在熱電聯(lián)產(chǎn)中，這些熱能中的一部分可被回收利用。

對(duì)于海上油氣田，電站和熱站屬于最重要的兩大核心設(shè)備，電站為整個(gè)油氣田的生產(chǎn)和生活提供電力，熱站為工藝系統(tǒng)及公用系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備加熱和保溫或FPSO洗、掃艙的加熱。

海上油氣田的電站，按其原動(dòng)機(jī)類型的不同，可分為燃?xì)廨啓C(jī)電站、原油往復(fù)式電站、天然氣往復(fù)式電站等。

可用于海上油氣田工程熱站的種類主要有電加熱器、水蒸氣鍋爐、熱介質(zhì)鍋爐。電加熱一般都用于電器設(shè)備的空間加熱器和一些管線的伴熱等，很少以電加熱作為平臺(tái)的公用熱源。根據(jù)燃料的不同，可以將熱介質(zhì)鍋爐分為燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐、雙燃料鍋爐和廢熱回收爐。燃?xì)忮仩t的燃料為天然氣，燃油鍋爐的燃料為柴油、原油等液體燃料，雙燃料爐有兩套燃燒器，既可用柴油，又可以用天然氣作為燃料。廢熱回收爐主要是利用燃?xì)廨啓C(jī)的高溫尾氣來(lái)加熱熱介質(zhì)油，即熱電聯(lián)供。

當(dāng)前岸電作為海洋平臺(tái)的主電站，逐漸被應(yīng)用到渤海油田的生產(chǎn)項(xiàng)目中。實(shí)施岸電后，海上平臺(tái)的伴生氣只能用作熱站的燃料或通過(guò)海底管道外輸?shù)浇K端，若只有少量伴生氣，新建海管進(jìn)行外輸，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性一般不是很好。通常，要到火炬放空或冷放空或采用燃?xì)馔钙竭M(jìn)行自發(fā)電以減少岸電用電量，減少海洋平臺(tái)的操作費(fèi)用。

2 熱站+電站系統(tǒng)的綜合熱效率

燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組的熱效率一般在27%～35%，煙氣的溫度高達(dá)500～600℃，屬于較好的高溫?zé)嵩矗哂泻芨叩幕厥諆r(jià)值。通常，在海洋平臺(tái)的熱介質(zhì)油的操作溫度為150～250℃，采用廢熱回收爐回收燃?xì)馔钙降母邷責(zé)煔?，將高溫?zé)煔饨档?00℃左右，這樣可使燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組的熱效率提高20%左右。

熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的綜合熱效率η按下式估算：

η=（W+Qh）/Qg

式中η-綜合熱效率；

W-發(fā)電量，kw；

Qh-供熱量，kw；

Qg-燃料總發(fā)熱量，kw；

3 熱電聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 熱電分產(chǎn)方案

某渤海區(qū)域海上平臺(tái)主電站采用岸電+燃?xì)馔钙桨l(fā)電模式，即本平臺(tái)的用電設(shè)備的電源是由岸電及本平臺(tái)燃?xì)馔钙浇M網(wǎng)提供，熱站采用3臺(tái)熱介質(zhì)鍋爐，二個(gè)系統(tǒng)是獨(dú)立運(yùn)行的，系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1和圖2。燃?xì)馔钙桨l(fā)熱機(jī)組的燃料為本平臺(tái)自產(chǎn)的伴生氣，熱介質(zhì)鍋爐的燃料為本平臺(tái)自產(chǎn)伴生氣及本平臺(tái)處理合格的原油。

圖1 熱電分產(chǎn)熱站系統(tǒng)圖

圖2 熱電分產(chǎn)電站系統(tǒng)圖

根據(jù)海上平臺(tái)的逐年熱負(fù)荷、逐年自產(chǎn)伴生氣量計(jì)算出平臺(tái)熱介質(zhì)鍋爐伴生氣耗量，燃?xì)馔钙桨樯鷼夂牧考鞍樯鷼獍l(fā)電量，見(jiàn)表1。

表1 熱電分產(chǎn)方案伴生氣耗量及發(fā)電量

3.2 熱電聯(lián)產(chǎn)方案

本項(xiàng)目進(jìn)行熱站+電站方案優(yōu)化，由原來(lái)的熱電分產(chǎn)方案優(yōu)化為熱電聯(lián)產(chǎn)方案（參見(jiàn)圖3和圖4），即增加一臺(tái)廢熱回收爐回收燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組的高溫?zé)煔?，代替一臺(tái)同功率的熱介質(zhì)鍋爐，經(jīng)計(jì)算，本平臺(tái)自產(chǎn)的伴生氣既可以滿足熱負(fù)荷的需求，也可以滿足透平發(fā)電機(jī)組的最小用氣量。

圖3 熱電聯(lián)產(chǎn)熱站系統(tǒng)圖

圖4 熱電聯(lián)產(chǎn)電站系統(tǒng)圖

根據(jù)海上平臺(tái)的逐年熱負(fù)荷、逐年自產(chǎn)伴生氣量計(jì)算出平臺(tái)熱介質(zhì)鍋爐伴生氣耗量，燃?xì)馔钙桨樯鷼夂牧考鞍樯鷼獍l(fā)電量，見(jiàn)表2

表2 熱電聯(lián)產(chǎn)方案伴生氣和原油耗量及發(fā)電量

3.3 兩種方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

根據(jù)表3知，采用熱電聯(lián)產(chǎn)后，8年期間比采用熱電分產(chǎn)多發(fā)的電量為0.5x108kW.h，合計(jì)人民幣約0.55億元，而且無(wú)合格原油消耗。

表3 兩種方案經(jīng)濟(jì)性的對(duì)比

4 結(jié)論

根據(jù)節(jié)能減排、節(jié)省費(fèi)用、熱效率等因素綜合評(píng)判，有以下結(jié)論。

1、采用熱電聯(lián)產(chǎn)方案，8年期間，燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組可多發(fā)0.5億度電，折合人民幣0.5億元。

2、采用熱電分產(chǎn)方案可4年原油消耗約1.19x104方，折合人民幣約0.4億元。

3、熱電分產(chǎn)方案的綜合熱效率為0.43，熱電聯(lián)產(chǎn)方案的綜合熱效率為0.53。

總之，采用熱電聯(lián)產(chǎn)方案比采用熱電分產(chǎn)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好。