論熱電聯(lián)產的經濟性

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)

[關鍵字] 燃氣透平發(fā)電機組；廢熱回收爐；經濟性

1 前言

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

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

海上油氣田的電站，按其原動機類型的不同，可分為燃氣輪機電站、原油往復式電站、天然氣往復式電站等。

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、熱介質鍋爐。電加熱一般都用于電器設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的公用熱源。根據燃料的不同，可以將熱介質鍋爐分為燃氣鍋爐、燃油鍋爐、雙燃料鍋爐和廢熱回收爐。燃氣鍋爐的燃料為天然氣，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氣輪機的高溫尾氣來加熱熱介質油，即熱電聯(lián)供。

當前岸電作為海洋平臺的主電站，逐漸被應用到渤海油田的生產項目中。實施岸電后，海上平臺的伴生氣只能用作熱站的燃料或通過海底管道外輸到終端，若只有少量伴生氣，新建海管進行外輸，技術經濟性一般不是很好。通常，要到火炬放空或冷放空或采用燃氣透平進行自發(fā)電以減少岸電用電量，減少海洋平臺的操作費用。

2 熱站+電站系統(tǒng)的綜合熱效率

燃氣透平發(fā)電機組的熱效率一般在27%～35%，煙氣的溫度高達500～600℃，屬于較好的高溫熱源，具有很高的回收價值。通常，在海洋平臺的熱介質油的操作溫度為150～250℃，采用廢熱回收爐回收燃氣透平的高溫煙氣，將高溫煙氣降到200℃左右，這樣可使燃氣透平發(fā)電機組的熱效率提高20%左右。

熱電聯(lián)產系統(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)產經濟性分析

3.1 熱電分產方案

某渤海區(qū)域海上平臺主電站采用岸電+燃氣透平發(fā)電模式，即本平臺的用電設備的電源是由岸電及本平臺燃氣透平組網提供，熱站采用3臺熱介質鍋爐，二個系統(tǒng)是獨立運行的，系統(tǒng)原理圖見圖1和圖2。燃氣透平發(fā)熱機組的燃料為本平臺自產的伴生氣，熱介質鍋爐的燃料為本平臺自產伴生氣及本平臺處理合格的原油。

圖1 熱電分產熱站系統(tǒng)圖

圖2 熱電分產電站系統(tǒng)圖

根據海上平臺的逐年熱負荷、逐年自產伴生氣量計算出平臺熱介質鍋爐伴生氣耗量，燃氣透平伴生氣耗量及伴生氣發(fā)電量，見表1。

表1 熱電分產方案伴生氣耗量及發(fā)電量

3.2 熱電聯(lián)產方案

本項目進行熱站+電站方案優(yōu)化，由原來的熱電分產方案優(yōu)化為熱電聯(lián)產方案（參見圖3和圖4），即增加一臺廢熱回收爐回收燃氣透平發(fā)電機組的高溫煙氣，代替一臺同功率的熱介質鍋爐，經計算，本平臺自產的伴生氣既可以滿足熱負荷的需求，也可以滿足透平發(fā)電機組的最小用氣量。

圖3 熱電聯(lián)產熱站系統(tǒng)圖

圖4 熱電聯(lián)產電站系統(tǒng)圖

根據海上平臺的逐年熱負荷、逐年自產伴生氣量計算出平臺熱介質鍋爐伴生氣耗量，燃氣透平伴生氣耗量及伴生氣發(fā)電量，見表2

表2 熱電聯(lián)產方案伴生氣和原油耗量及發(fā)電量

3.3 兩種方案經濟性對比

根據表3知，采用熱電聯(lián)產后，8年期間比采用熱電分產多發(fā)的電量為0.5x108kW.h，合計人民幣約0.55億元，而且無合格原油消耗。

表3 兩種方案經濟性的對比

4 結論

根據節(jié)能減排、節(jié)省費用、熱效率等因素綜合評判，有以下結論。

1、采用熱電聯(lián)產方案，8年期間，燃氣透平發(fā)電機組可多發(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、熱電分產方案的綜合熱效率為0.43，熱電聯(lián)產方案的綜合熱效率為0.53。

總之，采用熱電聯(lián)產方案比采用熱電分產方案的技術經濟性好。