CN101482006A - 用于油田的热电联产系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于油田的热电联产系统，该油田设置有原油处理装置，该原油处理装置包括从开采出的原油中将石油伴生气与油分离的油气分离器和用于加热分离出的油以便对原油进行脱水的加热器。该热电联产系统待被安装到或设置在该油田并与所述原油处理装置的油气分离器相连接，以便使用由该油气分离器分离出的石油伴生气作为供给到该热电联产系统的燃料，为油田产生电能并提供余热资源。该热电联产系统能够充分利用伴生气为油田提供电能，同时根据能量梯级利用的原则，回收利用烟气余热，用于油田的原油处理、制冷/供热、或提供热水等需求，实现伴生气的综合利用。

Description

用于油田的热电联产系统

技术领域

本发明涉及一种多功能分布式能源技术，尤其是一种适用于油田的利用石油伴生气作为燃料的多功能分布式热电联产系统。

背景技术

油田伴生气是采油过程中伴随着从油井中逸出的气体，其主要成分为甲烷、还有少量的乙烷、丙烷、硫化氢、二氧化碳、硫醇、氮气、水分等，是具有较高热值的燃料气体。目前大多数的油田伴生气采取放空火炬的方式直接排向大气，不仅是资源的巨大浪费，而且在一定程度上造成了大气污染。此外，伴生气的温室效应是相同体积二氧化碳的21倍，将其直接排向大气也将是造成全球温室效应的巨大隐患。

每个油田的伴生气成分各异，其中的含硫量也不尽相同。对于含硫量较高的伴生气，可采用天然气脱硫脱水的方式进行初步的综合处理，再作为燃机燃料。而对于含硫量较低或不含硫的伴生气，其低位发热量较高，可直接用作燃机的燃料。根据油田的需要，提供电能、蒸汽或用于海上平台的海水淡化、制冷等需求。而据统计，石油伴生气的产气量随着石油开采过程而变化，最初伴生气含量较低，随后逐渐上升，待石油开采后期，伴生气的含量又逐渐降低。

尤其对于远离陆地的海上平台或生产油轮或者偏远的陆地油田，其发电设备和供热设备是最主要的耗能设备，而油田工作人员的淡水、夏季的除湿制冷等也是不可忽视的需求。现有的海上平台一般采用多台柴油发电机组提供电能，污染和噪声都较大。而另一方面，石油伴生气又通过火炬燃烧排放到大气中，造成巨大的浪费。若能将石油伴生气充分回收利用，用于发电、供热或制冷，不仅能降低整个油田的开发投资和运行成本，又能减少硫化物、氮氧化物等的污染，适当的解决平台上的淡水和制冷需求，在全球节能环保要求日益严格的今天，具有很大的现实意义，而且也非常符合我国的可持续发展战略。

本发明针对石油伴生气合理利用方面的缺陷以及上述亟待解决的技术问题，提出了一种全新的石油伴生气综合处理方法，采用分布式热电联产系统，目的是充分燃烧伴生气为海上平台或生产油轮或者偏远的陆地油田提供电能，同时根据“温度对口，梯级利用”的原则，回收利用烟气余热，用于产生蒸汽或制冷、海水淡化等需求，实现伴生气的综合利用。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供一种用于油田的热电联产系统，该油田设置有原油处理装置，该原油处理装置包括从开采出的原油中将石油伴生气与油分离的油气分离器和用于加热由该油气分离器分离出的油以便对原油进行脱水的加热器，其特征在于，该热电联产系统待被安装到或设置在该油田并与所述原油处理装置的油气分离器相连接，以便使用由该油气分离器分离出的石油伴生气作为供给到该热电联产系统的燃料，为油田产生电能并提供余热资源。

优选地，所述油田为海上平台或生产油轮。

在本发明的一个方面，该热电联产系统包括：燃机发电子系统，该分离出的伴生气被供给到该燃机发电子系统中，该燃机发电子系统使该伴生气燃烧做功以产生电能，并且排出高温排气；与该燃机发电子系统连接的余热锅炉，该余热锅炉回收燃机发电子系统的该排气的热量以便产生余热蒸汽或余热热水；和与该余热锅炉连接的余热利用装置，该余热利用装置利用余热锅炉排出的余热蒸汽或余热热水作为热源进行工作。

优选地，该余热利用装置为原油处理装置的加热器，并且该余热锅炉产生的余热蒸汽被供给到该原油处理装置的加热器以便该加热器加热分离出的油用于原油的脱水处理。

优选地，该余热利用装置为溴化锂吸收机，该余热锅炉产生的余热蒸汽被供给到该溴化锂吸收机以驱动该溴化锂吸收机进行制冷和/或供热。

在本发明的第二方面，该热电联产系统包括：燃机发电子系统，该分离出的伴生气被供给到该燃机发电子系统中，该燃机发电子系统使该伴生气燃烧做功以产生电能，并且排出高温排气；和与该燃机发电子系统连接的溴化锂吸收机，该溴化锂吸收机回收来自该燃机发电子系统的该排气的热量进行制冷和/或供热。

优选地，在本发明的第一方面和第二方面，该热电联产系统还包括伴生气的脱硫装置，该脱硫装置被连接在所述原油处理装置和所述燃气轮机装置之间，并且该脱硫装置对来自原油处理装置的伴生气进行脱硫处理并将处理后的伴生气供给到燃气轮机装置中。

优选地，在本发明的第一方面和第二方面，所述燃机发电子系统可以是燃气轮机装置或者燃气内燃机组。

该燃气轮机装置/燃气内燃机组可以包括多台微型燃气轮机/燃气内燃机。根据伴生气的量，控制多台微型燃气轮机/燃气内燃机中运行的机器的数目。

这样，能够根据海上平台伴生气的产量，调整运行的燃气轮机或燃气内燃机的数目，从而提高热电联产系统的适用性和运行效率。

附图说明

通过下面结合附图的详细说明，本发明的这些和其它目的和优点将更清楚，附图中：

图1为本发明的热电联产系统的第一实施例的示意框图。

图2为表示本发明的脱硫吸收塔的示意图。

图3为本发明的冷热电联产系统的第二实施例的示意框图。

图4为本发明的冷热电联产系统的第三实施例的示意框图。

图5为本发明的冷热电联产系统的第四实施例的示意框图。

具体实施方式

下面结合附图描述本发明的一些优选实施例，分别利用伴生气为油田、特别是海上平台或生产油轮提供多种服务。

海上采油平台或生产油轮通常安装有原油处理装置用于对开采出的原油进行油、气、水的分离(脱气、脱水)、净化等预处理。在本发明的以下实施例中，在海上平台上均安装有原油处理装置1(仅在图1中示出)，该原油处理装置1主要包括油气分离器11和加热器12，该油气分离器11用于将原油中包含的伴生气与液态石油分离，该加热器12用于加热分离出的油以便对原油进行脱水。经过脱气和脱水的石油从原油处理装置1的出油口(未图示)排出，以便经过进一步处理而制成最终石油产品。

上述分离出的伴生气作为本发明热电联产系统的主要燃料输入。本发明的多功能分布式热电联产系统构造成：不仅能够利用伴生气燃烧发电，还可以充分而有效地利用伴生气燃烧后产生的烟气余热，为海上平台提供制冷或供热，或者用以解决平台上的淡水需求或用于原油处理等。因此，该热电联产系统不但能够避免原油开采过程中产生的伴生气由火炬系统燃烧而空排入大气中而造成能源的巨大浪费，而且还能够按照能量梯级的原则充分利用伴生气这一资源以实现发电、供热等多种用途，从而提高了伴生气的利用率。

伴生气中所含的硫通常对装置或设备具有腐蚀作用，对装置或设备的运行性能和使用寿命产生不利影响。因此，对于含硫量高的伴生气在被输入到燃烧装置之前需要进行脱硫处理。本发明的热电联产系统中采用如图2所示的脱硫吸收塔2作为伴生气的脱硫装置。具体地来说，如图2所示，脱硫吸收塔2具有塔体20，在塔体20内设有海水供给管路22，该海水供给管路22与若干喷淋器30相连接并通过泵的作用将海水泵送至喷淋器30。该喷淋器30设计为将来自海水供给管路22的海水喷向在塔体20中流过的、待处理的伴生气以便对该伴生气进行洗涤、净化。塔体20的底部有海水排放口24。在塔体20的侧壁上低于喷淋器30的高度处设置有伴生气的入口26，在塔体20相对侧壁上设置有伴生气的出口28。在出口28之前设置有除雾器40，用于去除伴生气中的水分。

该脱硫吸收塔2的基本原理如下所述：海水呈天然碱性，含有HCO₃ ^-、CO₃ ^2-等阴离子和Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子。在本发明中，伴生气中含有的H₂S溶于水后发生如下离解反应：

H₂S→H⁺+HS^-

HS^-→H⁺+S^2-

海水中的阴离子CO₃ ^2-、HCO₃ ^-可与H₂S离解产生的氢离子H⁺发生下列中和反应：

海水消耗了H₂S电离产生的氢离子，促使更多的H₂S发生上述离解反应从而不断溶解于海水中，并且离解出的含硫的阴离子与海水中的上述各阳离子反应生成各种硫化物的盐类，这样，海水作为脱硫剂脱除了伴生气中的硫化氢气体。这些生成的硫化物的盐随着反应后的海水一起从吸收塔2底部的排放口24排出，进入到海水里。由于海水中本身也含有硫化物，该脱硫装置基本不会对海水造成污染。

本发明的吸收塔2考虑到海水平台所处地理位置的特殊性，因地制宜地采用平台周围充足的海水作为伴生气中硫化物的吸收物，因此可获得很好的脱硫效果，同时省去了常规脱硫方法要处理脱硫副产物的麻烦，使得脱硫装置简单方便，也使整个系统成本降低。

图2示意性地示出了本发明的脱硫吸收塔2。下面参考附图2说明伴生气的脱硫处理。在图2中，箭头

表示伴生气的流动方向，箭头“→”表示海水的流动方向。如图2所示，由油气分离器11分离出的石油伴生气被送入脱硫吸收塔2的伴生气入口26，进入吸收塔2内。海水在泵的作用下通过海水供给管路22被输送到多个喷淋器30并从喷淋器30向下方喷出。这样，从入口26进入吸收塔内的伴生气通过从喷淋器30中喷出的海水进行洗涤。在该洗涤过程中伴生气中含有的部分硫化氢气体与呈碱性的海水发生上述化学反应以从伴生气中被脱除，并且溶于海水的硫化氢被携带落入吸收塔下部的反应池23中并在该池中进一步发生上述化学反应，从而充分地脱除伴生气中的硫化氢。然后，经洗涤的净伴生气再经过除雾器40去除水分后，通过出口28被排出吸收塔2，并被供给到燃机中以便进行燃烧以产生电能。

图1示出了本发明的热电联产系统的第一实施例，在该实施例中，热电联产系统包括：作为脱硫装置的吸收塔2、燃气轮机装置3、余热锅炉4和原油处理装置1。这些装置如图1所示顺次相互连接。具体而言，原油处理装置1的油气分离器11的出气口(未图示)连接到吸收塔2的伴生气入口26(见图2)，吸收塔2的伴生气出口28(见图2)被连接到燃气轮机装置3，后者进一步连接到余热锅炉4，而余热锅炉4的蒸汽出口(未图示)被连接到原油处理装置1的加热器12以便与加热器12进行热交换。燃气轮机装置3在其燃烧室(未图示)中燃烧伴生气以产生电力，并排出高温排气。余热锅炉4用于回收来自燃气轮机装置3的该高温排气的余热并产生余热蒸汽，以提供较稳定的工作热源。在此实施例中，原油处理装置1的加热器12充当余热利用装置，与余热锅炉4产生的饱和蒸汽进行热交换以便对输送到原油处理装置1内的原油加热，用于原油处理中的脱水处理。

下面描述本发明第一实施例的热电联产系统的工作过程。

首先，将海上平台上开采出的未处理的原油输送到原油处理装置1，通过油气分离器11将石油伴生气从原油中分离出来，并输送到脱硫吸收塔2中。石油伴生气经过吸收塔2进行脱硫处理，然后脱硫后的净伴生气作为燃料被供给到燃气轮机装置3中，并在燃气轮机装置3中燃烧以发电，为平台提供或补充电能。离开燃气轮机装置3的高温排气进入余热锅炉4，从而该高温排气的热量与余热锅炉4进行热交换以便产生饱和蒸汽。此后，余热锅炉4产生的饱和蒸汽通过蒸汽出口输出并被输送到平台上的原油处理装置1，用于平台上原油处理的蒸汽消耗。也就是说，从余热锅炉4输出的饱和蒸汽与原油处理装置1的加热器12进行热交换，将饱和蒸汽的热量传递给加热器12以便将对从油气分离器11中分离出来的石油加热，用于原油的脱水处理。

图1所示的系统能够在处理原油过程中通过油气分离器将伴生气分离出来，再将分离出的伴生气输送到吸收塔中进行脱硫处理，从而形成一个完整的伴生气处理系统。此外，在第一实施例中，该热电联产系统利用经处理的伴生气在燃气轮机装置中通过燃烧而产生电能，可为海上平台的日常用电提供补充。而且，该热电联产系统还能够充分而有效地利用从燃气轮机装置排出的高温排气(一般具有350-500℃的温度)，通过余热锅炉4回收而用于平台上的原油处理的蒸汽消耗，从而大大提高燃料(伴生气)的利用率，同时这样也可替代平台上原有的用于原油处理的部分燃油锅炉，减少了能耗。

此外，本发明的热电联产系统中的燃气轮机装置3还具有下述特点和优点。由于平台上石油伴生气产量通常会随着石油的开采过程而发生变化，如果采用一台固定型号的燃机往往不能满足伴生气变工况的特点，因此联产系统的性能不能得到很好的发挥。为了解决这一技术问题、更好地适应平台的可变工况，在本实施例中，燃气轮机装置3优选地包括多台微型燃气轮机(以下称为微燃机)，每台微燃机可单独运行或数台并联同步运行。根据石油伴生气的产量，能够控制和调整各微燃机的运行状态。也就是说，随着石油伴生气产量的下降，可以减少同步运行的微燃机的数目；随着石油伴生气量的增加，可以增加同步运行的微燃机的数目。这样，在伴生气量发生变化时，本实施例的热电联产系统能及时、灵活地调整微燃机组3的运行状态或负荷，使系统始终能够以较高的效率运转。

微燃机具有功率小、燃料消耗率低、污染排放低、结构紧凑、运行稳定、大修期长(低维修率)等优点，特别适合于安装在海上平台或生产油轮上的、要求占地面积不很大的小型分布式热电联产系统中使用。而且微燃机具有可多台集成扩容的特点，数台微燃机组合使用得到的发电效率比单一燃气轮机的发电效率高，而污染物排放也非常低。因此，使用微燃机有利于提供本发明的清洁、可靠、多用途的小型分布式热电联产系统。

此外，该热电联产系统还可以选择性地包括一补燃装置(未图示)，用以向该系统补充除伴生气外的其它燃料，例如原油。当伴生气量不够时，启动该补燃装置，以便将部分原油补充供给到燃气轮机装置3用以燃烧产生补充的电能，从而保证系统的稳定的电能输出。

图3至图5示出了本发明的冷热电联产系统的第二至第四实施例。在这些实施例中，供给到吸收塔2中的伴生气依然由原油处理装置1中的油气分离器11从原油中分离出，如第一实施例中所述的那样。但为了说明简洁，在图3至图5中省略了原油处理装置1的图示。

图3示出了本发明的冷热电联产系统的第二实施例，在该实施例中，冷热电联产系统包括：吸收塔2、燃气轮机装置3、余热锅炉4和溴化锂吸收机5，这些装置如图3所示顺次相互连接。与第一实施例不同之处在于，在第二实施例中，余热锅炉4被连接到溴化锂吸收机5，而不是连接到原油处理装置1。余热锅炉4产生的余热蒸汽被输送给溴化锂吸收机5，作为驱动吸收机做功的热源，同时溴化锂吸收机5作为余热利用装置以便为平台提供制冷或供热量。

第二实施例所示的冷热电联产系统在操作时，与第一实施例相似，经吸收塔2处理后的石油伴生气被供给到燃气轮机装置3里燃烧并发电以提供或补充平台所需的电能，然后从燃气轮机装置3排出的高温废气进入余热锅炉4被回收以产生余热蒸汽或热水。与第一实施例不同的是，第二实施例中，余热锅炉4产生的余热热源驱动溴化锂吸收机5运行。

在第二实施例中，采用双效溴化锂吸收机。在余热锅炉4的余热蒸汽或热水作为热源的驱动下，溴化锂吸收机5在夏季制冷；冬季溴化锂吸收机作为热泵工作，能够为平台供热。此外，由于从吸收机5排出的废气(即排烟)具有较高温度(一般双效溴化锂装置的排烟温度为170℃)，这部分余热还可用于供热或产生生活热水，最终实现能量的梯级利用。

此外，溴化锂吸收机5可以是补燃型溴化锂吸收机，也就是，带有补燃装置50的溴化锂吸收机5，如图3所示。补燃装置50构造为燃烧燃料以产生补充的热量，并将该补充的热量提供给溴化锂吸收机5作为补充的驱动热源，以便增加吸收机的制冷/供热量。当来自余热锅炉4的余热蒸汽的热量不能满足平台上制冷/供热负荷或需求时，启动补燃装置50以使吸收机产生足够的制冷/供热量。补燃装置50所需的燃料可以为伴生气或者平台上的原油。

在第二实施例中，本发明冷热电联产系统不仅能够为平台提供电能，还能兼顾满足平台的制冷/供热需求。这对于远离陆地、与周围环境相对较孤立的海上采油平台来说尤为重要，因为海上平台往往不能从周围环境容易地供电、制冷或供热。因此，本发明的冷热电联产系统通过对伴生气的综合利用可以降低海上平台的开发和运行成本，这包括减少平台上原有的发电设备、制冷设备和/或供热设备，更加经济而环保。

图4示出了本发明的冷热电联产系统的第三实施例。第三实施例的冷热电联产系统与第二实施例的主要不同在于：第三实施例省略了余热锅炉4，燃气轮机装置3直接连接于溴化锂吸收机5。在第三实施例中，脱硫后的石油伴生气进入多台微燃机组成的燃气轮机装置3中燃烧发电，之后，从燃气轮机装置3中排出的高温排烟直接驱动溴化锂吸收机5工作，进行制冷/供热。同样，溴化锂吸收机5的排烟还可以为海上平台供热或为工作人员提供生活热水。

图5示出了本发明的冷热电联产系统的第四实施例。第四实施例的热电联产系统与第三实施例相比，还包括一海水淡化装置6，其布置为与溴化锂吸收机5相连。即在该实施例中，该冷热电联产系统包括：脱硫吸收塔2、燃气轮机装置3、溴化锂吸收机5和海水淡化装置6，这些装置如图5所示顺次相互连接。

由于平台远离陆地，船员们的淡水来源较为不便，此外，原油处理过程中也需要一定量的淡水。除了发电、制冷/供热功能外，第四实施例中的联产系统能够将从溴化锂吸收机5排出的烟气进一步回收以产生一定温度的饱和蒸汽，用于驱动海水淡化装置6产生淡水，供船员生活饮用或者原油处理所用。

在图3-5所示的第二至第四的三个实施例中，除了利用伴生气在燃气轮机装置中燃烧发电之外，还将发电时产生的余热资源按照能量梯级分为高温热源和低温热源两级进行利用，例如高温热源被提供到吸收机进行制冷和/或供热，而低温热源用于海水净化或提供生活热水或供热。这样，这些实施例的冷热电联产系统充分利用了伴生气的资源，并满足了海上平台的实际需要，具有节能、高效、环保等优势。

其它变型

第二至第四实施例都采用了双效溴化锂吸收机进行制冷或供热。根据需要，这些实施例中的溴化锂吸收机也可以用单效溴化锂吸收机来取代双效溴化锂吸收机。

上述各实施例中的系统中都包括对伴生气进行脱硫处理的吸收塔2。然而，对于含硫量很低或者不含硫的石油伴生气，可以不需要脱硫处理，而是对其经过简单的前处理以去除掉液相组分后，将处理后的伴生气直接供给到燃气轮机装置并在其中进行燃烧。在这种情况下，热电联产系统可以不包括脱硫吸收塔用以对伴生气进行脱硫处理。这样，针对伴生气的不同含硫量，能够更合理的布置热电联产系统，并且在尽可能的情况下，简化热电联产系统并提高系统的效率。

虽然上述优选实施例描述了将本发明的热电联产系统应用于海上油田平台或生产油轮，然而，本领域技术人员应当理解，还可以将本发明中的热电联产系统，例如第一至第三实施例，进行改变以便应用于陆地上的油田，特别是位置偏远、与外界环境隔绝的采油作业区，这些采油作业区由于远离城镇和电网往往需要独立的供电和供热设备或者通过专门设置的长距离的电力传输线将城镇的供电输送到该作业区。在这样情况下，本发明中的热电联产系统的一种变型可以采用常规脱硫装置替代第一至第三实施例之一中的吸收塔2而对伴生气进行脱硫处理。该变型的热电联产系统无需利用海水，而是采用常规的脱硫方法对分离出的伴生气进行脱硫处理。然后该变型的热电联产系统利用处理后的伴生气发电、制冷/供热或进行原油处理，为偏远的采油作业区提供生产和生活上的便利，同时有效地减少了能源消耗以及专门布置长距离的电力传输线的需要。

虽然在上述实施例中描述了具有多台微燃机的燃气轮机装置3，但是本领域技术人员应当理解，本发明热电联产系统可仅具有一台微燃机，尤其在油田石油伴生气的产量较少的情况下，选用单独一台微燃机足以满足热电联产系统的运行要求。此外，本发明也可采用燃气内燃机组替代燃气轮机装置。本发明的这些变型能够根据实际情况更合理、更经济地构造该热电联产系统。

如上所述构造的本发明的热电联产系统具有以下特点和优势：

(一)分布式能源系统

首先，以开采石油时的副产品——伴生气为燃料，利用燃气轮机装置进行发电，以为油田提供或补充电能；

其次，对于燃气轮机装置发电后产生的中温或高温余热资源进行“二次能源”的利用。如上述实施例所述，由余热锅炉回收燃气轮机装置排出的排气热量来制备蒸汽，然后可将余热锅炉产生的蒸汽用于油田的原油处理的蒸汽消耗，或者将余热锅炉产生的蒸汽供给到溴化锂吸收机以向油田供热和/或制冷。

再次，对于低温的余热资源，例如溴化锂吸收机的排烟，可以直接用于提供油田工作人员的生活热水或供热，或者，如果用于海上平台或生产油轮的话，也可以驱动低温海水淡化装置以进行海水淡化。

由此可见，该热电联产系统能够对能源进行梯级利用，实现能源利用效能和环境效益的最大化。

(二)针对海上平台的设计

1.本发明的热电联产系统利用石油开采过程中的伴生气为主要燃料，不仅有效地利用石油伴生气这一资源，而且避免了向大气排放燃烧的伴生气造成的环境污染和能源浪费。

2.根据平台处于海上的优势，因地制宜，充分利用海水作为脱硫剂，对伴生气进行脱硫处理，省去了常规脱硫方法要处理脱硫副产物的麻烦。因此脱硫装置构造简单、运行方便，较易实现。

3.优选采用微型燃气轮机。微型燃气轮机具有功率小(一般在300kW以下)、效率高等优点，是燃用石油伴生气较理想的动力装置。由于微燃机占地面积较小，因此特别适合于对系统的占用空间有限制的海上平台。例如，热电联产系统可以采用5台燃机集成在一个方舱内，占地约为40-80平方米，例如约为60平方米。

此外，微燃机可以模块化组合使用，即，该系统构造为包括多台微燃机，每台可单独运行或与其他微燃机并联使用。这样，根据海上平台石油开采过程中伴生气量的变化，能够控制和调整微燃机模块的运行状态，优化系统效率。

4.本发明的热电联产系统的设计根据海上平台的需要，利用伴生气产生电能，并利用燃机的余热用于生产中的原油处理，或者利用余热进行制冷、供热、海水淡化或提供热水，为船员的日常生活提供方便。

(三)与现有技术相比的优势

本发明的系统通过上述能源的梯级利用，满足了海上平台上的各种需求。

1.石油伴生气在燃气轮机装置或燃气内燃机组中燃烧产生电能，为海上平台补充电能，这样可以取代1-2台平台上已有的燃油发电机(例如柴油发电机)，一方面合理利用了伴生气的燃料资源并节约了燃油(例如柴油)，另一方面减少了燃油燃烧产生的大气污染并降低了噪声。

2.热电联产系统产生的蒸汽能直接用于生产供热，这可以取代部分平台上已有的燃用原油的蒸汽锅炉，进一步减少原油消耗和污染。

3.伴生气的冷热电联产系统可根据平台需要进行制冷、海水淡化或提供热水，为船员的日常生活提供方便，同时减少了现有技术中平台上所需的制冷设备或供热设备的数目。

应注意的是，本文所描述的示范性实施例描述了本发明的优选实施例，但决不以任何方式限制本发明的范围。本领域技术人员能够从上文的教导内容，根据实际需要对本发明的各实施例进行各种组合和变形。在不脱离本发明范围和实质的情况下，根据油田的特殊需要和石油伴生气的产量，可以对本发明的热电联产系统进行各种变化和修改。

Claims (27)

1.一种用于油田的热电联产系统，该油田设置有原油处理装置(1)，该原油处理装置(1)包括从开采出的原油中将石油伴生气与油分离的油气分离器(11)和用于加热由该油气分离器(11)分离出的油以便对原油进行脱水的加热器(12)，其特征在于，该热电联产系统待被安装到或设置在该油田并与所述原油处理装置(1)的油气分离器(11)相连接，以便使用由该油气分离器(11)分离出的石油伴生气作为供给到该热电联产系统的燃料，为油田产生电能并提供余热资源。

2.根据权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于，所述油田为海上平台或生产油轮。

3.根据权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于，所述油田为偏远的陆地油田。

4.根据权利要求2所述的热电联产系统，其特征在于，该热电联产系统包括：

燃机发电子系统(3)，该分离出的伴生气被供给到该燃机发电子系统(3)中，该燃机发电子系统(3)使该伴生气燃烧做功以产生电能，并且排出高温排气；

与该燃机发电子系统(3)连接的余热锅炉(4)，该余热锅炉(4)回收燃机发电子系统(3)的该排气的热量以便产生余热蒸汽或余热热水；和

与该余热锅炉(4)连接的余热利用装置(1，5)，该余热利用装置利用余热锅炉(4)排出的余热蒸汽或余热热水作为热源进行工作。

5.根据权利要求2所述的热电联产系统，其特征在于，该热电联产系统包括：

燃机发电子系统(3)，该分离出的伴生气被供给到该燃机发电子系统(3)中，该燃机发电子系统(3)使该伴生气燃烧做功以产生电能，并且排出高温排气；和

与该燃机发电子系统(3)连接的吸收式制冷/供热装置(5)，该吸收式制冷/供热装置回收来自该燃机发电子系统(3)的该排气的热量进行制冷和/或供热。

6.根据权利要求4所述的热电联产系统，其特征在于，该余热利用装置为原油处理装置(1)的加热器(12)，并且该余热锅炉(4)产生的余热蒸汽被供给到该原油处理装置(1)的加热器(12)以便该加热器(12)加热该分离出的油用于原油的脱水处理。

7.根据权利要求4所述的热电联产系统，其特征在于，该余热利用装置为吸收式制冷/供热装置(5)，该余热锅炉(4)产生的余热蒸汽被供给到该吸收式制冷/供热装置(5)以驱动该吸收式制冷/供热装置进行制冷和/或供热。

8.根据权利要求5或7所述的热电联产系统，其特征在于，所述吸收式制冷/供热装置(5)为溴化锂吸收机。

9.根据权利要求8所述的热电联产系统，其特征在于，还包括海水淡化装置(6)，该海水淡化装置(6)被连接到该溴化锂吸收机(5)，并被从该溴化锂吸收机排出的排烟驱动以产生淡水。

10.根据权利要求8所述的热电联产系统，其特征在于，该溴化锂吸收机(5)的排烟用于为油田供热或产生生活热水。

11.根据权利要求8所述的热电联产系统，其特征在于，该溴化锂吸收机(5)带有补燃装置(50)，该补燃装置(50)构造为燃烧补充的燃料以产生要被供给到溴化锂吸收机(5)的补充的热量。

12.根据权利要求11所述的热电联产系统，其特征在于，当海上平台或生产油轮所需的制冷或供热量大于被供给到溴化锂吸收机(5)的排气热量或余热蒸汽所能提供的制冷或供热量时，启动该补燃装置(50)，用以产生被提供到溴化锂吸收机(5)的补充的热量以使该吸收机产生足够的制冷量或供热量。

13.根据权利要求4至7中任意一项所述的热电联产系统，其特征在于，该热电联产系统还包括伴生气处理装置(2)，该伴生气处理装置(2)被连接在所述原油处理装置(1)和所述燃机发电子系统(3)之间，并且该伴生气处理装置(2)处理来自原油处理装置(1)的分离出的伴生气并将处理后的伴生气供给到燃机发电子系统(3)中。

14.根据权利要求13所述的热电联产系统，其特征在于，所述伴生气处理装置为用于对伴生气进行脱硫处理的脱硫吸收塔(2)。

15.根据权利要求14所述的热电联产系统，其特征在于，所述脱硫吸收塔(2)包括：塔体(20)；海水供给管路(22)；设置于塔体底部的海水排放口(24)；喷淋器(30)，该喷淋器设置在塔体(20)内并连接到该海水供给管路(22)，用于将由海水供给管路(22)供给的海水喷向流入塔体内的伴生气以便对该伴生气进行洗涤和净化；伴生气入口(26)，设置在塔体侧壁上并低于该喷淋器(30)的高度；设置在塔体侧壁上的伴生气出口(28)；以及用于脱去伴生气中的水分的除雾器(40)。

16.根据权利要求4至7中的任意一项所述的热电联产系统，其特征在于，所述燃机发电子系统(3)为燃气轮机装置，该燃气轮机装置包括一台或多台微型燃气轮机。

17.根据权利要求16所述的热电联产系统，其特征在于，当微型燃气轮机为多台时，所述燃气轮机装置(3)构造为根据伴生气的量，控制所述多台微型燃气轮机中运行的微型燃气轮机的数目。

18.根据权利要求4至7中的任意一项所述的热电联产系统，其特征在于，所述燃机发电子系统(3)为燃气内燃机组，该燃气内燃机组包括一台或多台燃气内燃机。

19.根据权利要求18所述的热电联产系统，其特征在于，当燃气内燃机为多台时，所述燃气内燃机组(3)构造为根据伴生气的量，控制所述多台燃气内燃机中运行的燃气内燃机的数目。

20.根据权利要求13所述的热电联产系统，其特征在于，所述燃机发电子系统(3)包括多台微型燃气轮机或燃气内燃机，并且所述燃机发电子系统(3)构造为根据伴生气的量，控制所述多台微型燃气轮机或燃气内燃机中运行的微型燃气轮机或燃气内燃机的数目。

21.根据权利要求3所述的热电联产系统，其特征在于，该热电联产系统包括：

燃机发电子系统(3)，该分离出的伴生气被供给到该燃机发电子系统(3)中，该燃机发电子系统(3)使该伴生气燃烧做功以产生电能，并且排出高温排气；

与该燃机发电子系统(3)连接的余热锅炉(4)，该余热锅炉(4)回收燃机发电子系统(3)的该排气的热量以便产生余热蒸汽或余热热水；和

与该余热锅炉(4)连接的余热利用装置(1，5)，该余热利用装置利用余热锅炉(4)排出的余热蒸汽或余热热水作为热源进行工作。

22.根据权利要求3所述的热电联产系统，其特征在于，该热电联产系统包括：

燃机发电子系统(3)，该分离出的伴生气被供给到该燃机发电子系统(3)中，该燃机发电子系统(3)使该伴生气燃烧做功以产生电能，并且排出高温排气；和

与该燃机发电子系统(3)连接的溴化锂吸收机(5)，该溴化锂吸收机(5)回收来自该燃机发电子系统(3)的该排气的热量进行制冷和/或供热。

23.根据权利要求21所述的热电联产系统，其特征在于，该余热利用装置为原油处理装置(1)的加热器(12)，并且该余热锅炉(4)产生的余热蒸汽被供给到该原油处理装置(1)的加热器(12)以便该加热器(12)加热分离出的油用于原油的脱水处理。

24.根据权利要求21所述的热电联产系统，其特征在于，该余热利用装置为溴化锂吸收机(5)，该余热锅炉(4)产生的余热蒸汽被供给到该溴化锂吸收机(5)以驱动该溴化锂吸收机进行制冷和/或供热。

25.根据权利要求22或24所述的热电联产系统，其特征在于，所述溴化锂吸收机(5)的排烟用于为油田供热或产生生活热水。

26.根据权利要求21至24中任意一项所述的热电联产系统，其特征在于，所述燃机发电子系统(3)为包括多台微型燃气轮机的燃气轮机装置，并且所述燃气轮机装置(3)构造为根据伴生气的量，控制所述多台微型燃气轮机中运行的微型燃气轮机的数目。

27.根据权利要求21至24中任意一项所述的热电联产系统，其特征在于，所述燃机发电子系统(3)为包括多台燃气内燃机的燃气内燃机组，并且所述燃气内燃机组(3)构造为根据伴生气的量，控制所述多台燃气内燃机中运行的燃气内燃机的数目。

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