【化工装备十年大发展】2015-2024全球首套5MW级海上高温烟气余热发电装置完成测试

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(出处: 海川化工论坛网)
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2024年8月13日，全球首套5MW级海上高温烟气余热发电装置在天津完成测试，即将在文昌9-7油田开发项目中示范应用。这一突破性成果不仅标志着海上油气田电站在烟气余热利用方面取得重大进展，更对实现“双碳”目标下的海上油气田绿色低碳开发具有里程碑意义。
电站是海上平台的“心脏”，通常由自产油气燃烧提供电能，但此过程中会排放大量的高温烟气，成为海上油气开发主要的碳排来源之一。该余热发电装置利用电站运行产生的高温烟气余热作为热源，装置中循环流动的有机介质推动膨胀机发电，可直接将废弃的热能变为清洁的电能。相较于传统烟气的燃烧排放，加装了高温烟气余热发电装置的电站余热利用潜力将提升至60%-70%，能量品质显著提高。

该发电装置应用后，将实现海上油气田主电站烟气余热的综合利用，主电站综合能效预计提升7%，从而节省海上油气田原油和天然气的消耗。经测算，该装置投用后余热年发电量可达0.4亿千瓦时，足以供应3万户家庭的年用电需求。同时，预计累计节省天然气消耗约3亿立方米，减少二氧化碳排放约80万吨，相当于植树造林750万棵。

此前，国内外在海上高温烟气余热发电应用领域尚无先例，中国海油研发设计团队从源头创新，自主研发掌握总体方案技术，先后攻克了工艺和设备设计、紧凑型橇装化设计、动力循环试验验证等技术难题，并联合中国船舶设计制造团队共同推动形成设备研制、橇装制造、测试试验全链条自主技术服务能力，打造了自主可控装备体系。未来，该技术将广泛适用于中国海油现役平台电站，助力海上油气田在开发过程中实现节能减排、降本增效，开创海上平台多能融合新范式，为海上石油事业绿色低碳注入新动能。

油气钻采平台似海上“孤岛”，平台所有系统运维及日常作业都通过燃烧石油或天然气提供电能。“电站作为海上平台的‘心脏’，在满足电力供应的同时，机组运行过程中会排放大量高温烟气，是海上油气开发的主要碳排放源。”中海油研究总院工程研究设计院机电仪总师安维峥介绍，这些烟气温度高达500摄氏度，是丰富的“热源宝藏”，只是受限于现阶段的设备和技术，仅有35%的余热得到了利用。

大量高温烟气直接排放，既浪费热源又增加大气负担。在碳达峰、碳中和目标背景下，如何充分利用这笔巨大“财富”，成为海油人追逐的梦想。

“最初中海油研究总院研发团队曾提出烟气余热蒸汽发电的设想，借鉴蒸汽发电原理，以烟气余热作为‘燃料’。”中海油研究总院工程研究设计院总图机械室主任徐海波回忆道。

蒸汽发电是指利用水转化为蒸汽来驱动涡轮机或其他类型的发电机，从而产生电能的过程。但在方案研究时，研发团队意识到了现实和理想的差距：蒸汽循环发电装置及辅机的安装对空间需求量大，且高品质淡水补充及排污等流程繁琐，海上平台的操作性、经济性低。

第一次探索方案虽然未能成为现实，但并未让研发团队感到气馁，反倒成为强劲动力，激励他们在海上高温烟气余热发电这条路上走得愈发坚定。

要为海上应用“量体裁衣”，先得找到合适的技术路线。经过长时间的收集、比对、研究，“有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle，简称ORC）”进入中海油研究总院研发团队的视野，这是一种可实现废热向电能转化的技术。

“国内相关技术主要应用于工业废水和地热能等低温热源领域，而国外在陆地上进行了高温ORC发电技术的工程应用，但海上应用仍为空白。”徐海波说，“既无成熟案例，也没有经验可循，一切只能从零开始。”

从2014年开始，研发团队边学x i边实践，攻破了一道道技术关卡，逐渐掌握了专项技术的精髓，确定了最终技术路线——以主电站产生的高温烟气余热作为热源，通过导热油中间换热加热有机工质形成高温蒸汽，推动透平膨胀机发电。同时，用过的蒸汽会通过冷凝器和泵等设备重新变成低温液态，进而开始新一轮的循环。

据了解，相较于传统烟气的燃烧排放，加装了余热发电装置的电站余热利用潜力将提升到60%至70%。经测算，余热发电装置在文昌9-7油田钻采平台投用后，年发电量可达0.4亿千瓦时，足以供应3万户家庭的年用电需求，运行20年可累计节省天然气消耗约3亿立方米，减少二氧化碳排放约80万吨，相当于植树造林750万棵。

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huanghong 发表于 2024-11-25 18:19
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【化工装备十年大发展】2016-最大管径壁厚超临界二氧化碳输送用直缝埋弧焊管试制成功
https://bbs.hcbbs.com/thread-5673904-1-1.html
(出处: 海川化工论坛【海川网】)

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梦想天空分外蓝 发表于 2024-11-26 08:10
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【化工装备十年大发展】2017全球最大二氧化碳储能电站3048毫米超大口径低温输气钢管
https://bbs.hcbbs.com/thread-5673907-1-1.html
(出处: 海川化工论坛【海川网】)

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为大国重器点赞666

为化工装备大发展点赞

jlszhoujidai 发表于 2024-11-26 11:57
为化工装备大发展点赞

【化工装备十年大发展】2018-2024智能分析机器人煤炭全自动制样系统应用
https://bbs.hcbbs.com/thread-5673962-1-1.html
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