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）

天然气发电机余热回收系统的应用效果评价

鲍磊1胡冰2任海澎1

（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）

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。

天然气发电机 余热 节能

目前燃料的能量只有约35%被发电机组转化为电能,约有30%随废气排出，25%被发动机冷却水带走,通过机身散发等其它损失约占10%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55%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[1]。

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。

1 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。

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，并入原系统，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2mm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，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1978年建站，1992年进行整体改造。自2001年至今先后在南一联合站安装天然气发电机组6台，200kW机组（运行功率150 kW）2台，400kW机组（运行功率250kW）4台。

南一联合站站外输加热系统包括2500kW真空加热炉（WNS3.57-0.7-Y、Q）2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5000t。

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（1213、1215、1220），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600℃以上，机组冷却循环水的出口温度在60℃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1215线路并网运行，将现有的消防坑垫出30×40m的平地，建成天然气发电机场，1215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KNPT-400、2台KNPT-200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。

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。

表1 余热回收系统投产前后生产参数对比

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117×104kW的热量，年回收热量约4284×104kJ，相当于1464.2t标煤的热量，或110.1×104m3天然气。南一联合站1#加热炉热效率89%[2]，年节约123.7× 104m3天然气。

余热回收系统自2011年5月底投产以来，包括夏季短暂停炉，累计节约天然气150×104m3。

3.2 经济效益

余热回收系统投入资金285万元。

目前南一联合站加热炉已累计节约天然气150×104m3，燃气费用按2.2元/m3计算，年节约费用330万元，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321万元。

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。

[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,2006(10):52-54.

[2]完卫平.2011年度大港油田第二采油厂节能监测报告[R]:No.L1671,天津大港:大港油田公司检测监督评价中心节能监测站,2011:12-14.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.009

2012-04-12）

鲍磊，2005年毕业于中国地质大学（武汉），工程师，从事节能管理工作，E-mail：bill22012@163.com，地址：河北省黄骅市南大港管理区采油二厂油田管理科，061103。