天然氣發(fā)電機余熱回收利用

樊軒王成劉怡雯

（大港油田公司，天津 300280）

1 天然氣發(fā)電機余熱回收利用技術(shù)闡述

1.1 技術(shù)闡述

眾所周知，天然氣發(fā)電機是利用天然氣發(fā)電的設(shè)備，在設(shè)備運行的過程中，發(fā)電機將廢氣通過煙筒排出，這一部分廢氣不但含有有毒元素，同時還有著極高的溫度，通常情況下高達200—400℃，一方面造成發(fā)電機房溫度過高；另一方面，熱量白白散失掉。以1臺500千瓦發(fā)電機組為例：當(dāng)500KW發(fā)電機功率在正常功況下，可以回收30萬大卡/h的熱量。這一部分熱量散失到大氣中，不但造成污染，同時也是極大的浪費。而天然氣發(fā)電機余熱回收利用技術(shù)就是針對這一現(xiàn)象，通過在發(fā)電機煙道安裝針型管換熱器，在針型管換熱器內(nèi)部冷水與管道熱氣進行充分交換，達到回收煙道余熱的目的。交換后所得到的熱量，可用于其它介質(zhì)的加熱，用途十分廣泛。整套工藝簡易流程如下：

2 運用實例分析

為了更直觀、形象的說明此項技術(shù)，我們以應(yīng)用過此技術(shù)的大港油田采油五廠西二聯(lián)天然氣發(fā)電站為例，進行詳細的分析。

采油五廠西二聯(lián)合站承擔(dān)著港西油田的原油集輸、污水回注等任務(wù)，日來液量15354方，原油含水95%，原油密度0.92，原油經(jīng)過加熱沉降處理后，輸送到下一站再進行原油脫水。

西二聯(lián)天然氣發(fā)電機組，共有5臺500kW型號為500GF1-RT燃氣發(fā)電機,每天約消耗伴生氣20880方，燃料的能量只有約35%被發(fā)電機組轉(zhuǎn)化為電能,約有30%隨廢氣排出,25%被發(fā)動機冷卻水帶走,通過機身散發(fā)等其他損失約占10%左右，可利用的廢氣余熱功率為3000kW/h。一方面造成發(fā)電機房溫度過高；另一方面，熱量白白散失掉，也造成了能源的浪費。

2.1 原理：

發(fā)電機組余熱回收技術(shù)的主要內(nèi)容是：在發(fā)電機煙道安裝針型管換熱器，在針型管換熱器內(nèi)部冷水與排煙管道熱氣進行充分交換后，達到回收煙道余熱的目的。

2.2 具體做法：

利用余熱回收系統(tǒng)加熱原油，需要安裝5個“煙氣—導(dǎo)熱介質(zhì)”換熱器 （在發(fā)電機的煙筒上安裝），鋪設(shè)大約100米導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管線，增加2臺循環(huán)水泵，2臺板式換熱器，保留原有加熱爐（在冬季或原油流量加大時備用），安裝余熱回收裝置后，在發(fā)電機組發(fā)電的同時，所排煙氣熱量通過特制的余熱回收裝置回收并加熱導(dǎo)熱介質(zhì)，使導(dǎo)熱介質(zhì)達到一定溫度，再通過導(dǎo)熱介質(zhì)輸送系統(tǒng)，輸送到板式換熱器，與原油進行充分換熱，從而加熱原油并取代加熱爐。

2.3 設(shè)備運行效果測試及效益分析

效果測試：

該設(shè)備于5月25日整體投入運行后，5臺天然氣發(fā)電機組的煙道口排煙溫度較余熱回收裝置安裝前有了明顯變化，由安裝前的平均356.64℃下降至108.84℃，很好的降低了排煙熱效應(yīng)，我們列出三臺發(fā)電機的排煙溫度前后對比，詳見下圖。

同時，我們也對天然氣發(fā)電機組的余熱回收裝置及板式換熱器的效率進行了測試，5臺發(fā)電機平均回收余熱量517.24KW/臺，共計可回收余熱量2586.2KW。兩臺板式換熱器導(dǎo)熱介質(zhì)（水）進口溫度由63.7℃平均降至54℃（和原油充分換熱后），原油進口溫度由原來的41℃平均升至47.75℃，溫升達到6.75℃（原加熱爐加熱溫升只有2.7℃），起到了顯著的加熱效果，各項數(shù)據(jù)詳見下表。

1-5#發(fā)電機余熱回收器效率測試報告

1#（北）、2#（南）板式換熱器效率測試報告

15 輸出熱量（kW） 1221.153.6 計算16 輸出熱量合計（kW） 1274.7 計算17 換熱器效率（%） 90.226.8 計算18 換熱器平均效率（%） 82 計算注：以上數(shù)據(jù)只對本次測試負責(zé)

西二聯(lián)合站循環(huán)泵機組（西）測試數(shù)據(jù)

2.4 效益分析：

2.4.1 節(jié)能效果

通過對現(xiàn)場余熱回收系統(tǒng)進行測試，余熱回收系統(tǒng)每小時加熱原油輸出熱量為1274.7kW，假設(shè)加熱原油采用輸出同等熱量的加熱爐，額定效率為85%，每小時需消耗天然氣129.5方,則余熱回收系統(tǒng)每天可節(jié)省天然氣3108方，天然氣成本按0.77元/方計算，每天則節(jié)約2393元，每年可節(jié)約87.35萬元，除去循環(huán)水泵每年的消耗電能費用9萬余元（循環(huán)水泵每天消耗電能415kW,電費按0.65元/KW計算），則每年可節(jié)約78.35萬元，回收期為195/78.35=2.48年，投資回收期3年計算，投入產(chǎn)出比為1比 1.2。

2.4.2 減排降噪效果

該項目投產(chǎn)運行后，不但降低了排煙熱效應(yīng)，而且噪音治理效果頗為顯著，環(huán)境噪音由原來的102分貝降至86分貝，大大改善了員工的工作環(huán)境，達到了企業(yè)所強調(diào)的安全生產(chǎn)，清潔環(huán)境，保障職工身體健康，社會和諧發(fā)展的要求，體現(xiàn)了安全、節(jié)能、環(huán)保的宗旨。

3 結(jié)束語

天然氣發(fā)電機組余熱回收利用項目投產(chǎn)后，較原加熱生產(chǎn)系統(tǒng)相比，生產(chǎn)效率顯著提高，能耗、生產(chǎn)成本大大降低，噪音治理效果良好，既滿足了生產(chǎn)需要，又達到了節(jié)能降耗的目的。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及參考文獻

《油氣集輸設(shè)計規(guī)范》 GB50350-2005

《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》 GB50183-2004

《鋼質(zhì)管道及容器防腐蝕保溫技術(shù)規(guī)定》 Q/DG1114-1993

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》 GBJ16-87-2001

《油田集輸管道施工及驗收規(guī)范》 SY0422-97

GY01/E7.28《節(jié)能降耗管理程序》

《采油廠天然氣發(fā)電機工作管理辦法》

《天然氣發(fā)電機使用維護和管理制度》