CN106499375A - 一种透平烟气余热循环利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透平烟气余热循环利用系统，包括蒸汽发生器、汽水混合加热器和烟气挡板阀等设备，将透平高温烟气通过烟气挡板阀控制引入蒸汽发生器，与油田生产污水经处理达标后的净化水进行热交换产生低压饱和蒸汽，通过汽水混合加热器将该低压饱和蒸汽与回注水混合，对回注水进行加热提高温度，然后回注地层。本发明通过蒸汽发生器和汽水混合加热器的配合使用，实现了透平烟气余热的循环利用，使透平烟气余热被高效利用，提高了能源利用率，并减少有害气体排放，实现节能减排，社会效益显著；将回注水提高温度回注地层，可以增强海上油田油藏水驱效果，提高原油采收率，经济效益可观。
Description
技术领域
本发明涉及一种透平烟气余热循环利用系统，属于余热利用技术领域，用于海上油田透平烟气余热的回收利用。
背景技术
能源问题关系到我国经济社会的可持续发展，节能减排是我国的基本国策，大力促进能源的高效利用和循环使用，是解决我国能源问题的重要途径。在提倡节能、环保、低碳的时代背景下，余热回收显得尤为的重要，充分利用余热资源是企业节能的主要内容，余热回收能充分利用剩余能源，提高能源利用效率，产生更大的效益。
透平作为发电设备具有效率高、占地面积小、重量轻等特点，因此在海上油田被广泛应用。透平所排放的烟气温度一般为300℃～550℃，余热回收利用潜力巨大，因此如何充分挖掘透平节能潜力，变废为宝，创造经济效益成为海上油田开展节能工作的重点，这对海上油田节能增效和可持续发展具有重要意义。
目前海上油田透平烟气余热回收利用以安装余热回收装置加热导热油为主，余热回收装置利用透平高温烟气对导热油进行加热，建立导热油加热系统，满足生产现场的热需求。目前部分海上油田已采用以上方法回收利用透平烟气余热，但是生产现场的热需求有限，仍有大量的透平烟气余热无法回收利用，而部分海上油田由于缺乏有效的方法或措施而没有实施透平烟气余热的回收利用，这样就造成大量余热资源的浪费。
发明内容
本发明提供了一种透平烟气余热循环利用系统，目的是对海上油田透平烟气余热进行回收，并加以循环利用。
本发明所述的透平烟气余热循环利用系统，以透平排放的高温烟气为热源，包括与透平相连接的蒸汽发生器，及与蒸汽发生器相连接的汽水混合加热器；
所述蒸汽发生器利用透平烟气余热与油田生产污水经处理达标后的净化水进行热交换，产生低压饱和蒸汽；
所述汽水混合加热器将所述低压饱和蒸汽与回注水混合，对回注水进行加热提高温度，然后回注地层。
其中，所述蒸汽发生器与透平连接的蒸汽发生器进烟气管道上设有第一烟气挡板阀；所述透平与透平烟囱连接的透平排烟气管道上设有第二烟气挡板阀；所述第一烟气挡板阀和第二烟气挡板阀为气动型，根据蒸汽发生器的压力进行比例积分微分(PID)反馈控制，采用双控模式控制蒸汽发生器的烟气流入量。
其中，所述第一烟气挡板阀和第二烟气挡板阀的烟气挡板为方形，采用单轴双层百叶窗式结构。
其中，所述蒸汽发生器为热管蒸汽发生器。
其中，所述蒸汽发生器的用水为油田生产污水经处理达标后的净化水。
其中，所述蒸汽发生器引入净化水的供水管线上设有液位调节阀，以调节蒸汽发生器的水相液位。
其中，所述汽水混合加热器设有防水击装置和消振装置。
其中，所述汽水混合加热器顶部设有排气阀，以有效地排除汽水混合加热器中的空气。
其中，所述蒸汽发生器与汽水混合加热器连接的管线上设有温度调节阀，以控制汽水混合加热器所加热的回注水温度。
其中，所述蒸汽发生器与汽水混合加热器相连的管线上设有疏水阀，以排放冷凝水。
其中，所述汽水混合加热器引入回注水的管线上设有流量计，以计量加热的回注水量。
该透平烟气余热循环利用系统，具有系统简单、结构合理、操作性强、维护简便和占地面积小等特点，适用于海上油田透平烟气余热的回收利用。
该透平烟气余热循环利用系统，具有以下有益效果：
1.可以明显降低透平所排放的烟气温度，使透平烟气余热被高效利用，提高能源利用率；
2.可以减少有害气体排放，实现节能减排，社会效益显著；
3.将回注水提高温度回注地层，可以增强油田油藏水驱效果，提高油田采收率，经济效益可观。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其它的附图。
图1为本发明的透平烟气余热循环利用系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式做进一步详细描述。
如图1所示，本发明所述的透平烟气余热循环利用系统，将透平1分别与透平烟囱6和蒸汽发生器7相连，并在透平1与蒸汽发生器5相连的蒸汽发生器进烟气管道2上设有第一烟气挡板阀4、在透平烟囱6相连的透平排烟气管道3上设有第二烟气挡板阀5，以将透平1产生的高温烟气通过第一烟气挡板阀4和第二烟气挡板阀5控制引入蒸汽发生器7。蒸汽发生器7利用透平1烟气余热与油田生产污水经处理达标后的净化水进行热交换，产生低压饱和蒸汽，热交换后的烟气通过蒸汽发生器排烟气管道8后，由蒸汽发生器烟囱9排放至大气中，以实现透平1烟气余热的回收利用。
进一步地，上述蒸汽发生器7为热管蒸汽发生器，所用水为油田生产污水经处理达标后的净化水。蒸汽发生器7引入净化水的供水管线上设有液位调节阀10，其调节对象为蒸汽发生器7的水相液位，采用比例积分微分(PID)反馈控制的方式对水相液位实施自动控制。
进一步地，第一烟气挡板阀4和第二烟气挡板阀5为气动型，其可根据蒸汽发生器7的压力进行比例积分微分(PID)反馈控制，采用双控模式直接控制第一烟气挡板阀4和第二烟气挡板阀5的烟气挡板开度，从而控制蒸汽发生器7的烟气流入量。更进一步地，第一烟气挡板阀4和第二烟气挡板阀5的烟气挡板为方形，采用单轴双层百叶窗式结构。
第二烟气挡板阀5为第一烟气挡板阀4的随动系统，两者联动控制，安全平稳地控制蒸汽发生器7的烟气流入量:当蒸汽发生器7的压力较高时，第一烟气挡板阀4的烟气挡板开度适度变小而减少烟气流量，同时第二烟气挡板阀5的烟气挡板开度适度变大而增大烟气流量，通过第二烟气挡板阀5后的烟气由透平烟囱6排放至大气中，避免透平1烟气回压过高而影响正常运行甚至停机；当蒸汽发生器7的压力较低时，第一烟气阀4和第二烟气阀5的烟气挡板开度的变化与以上恰好相反，即：第一烟气挡板阀4的烟气挡板开度适度变大而增加烟气流量，同时第二烟气挡板阀5的烟气挡板开度适度变小而减小烟气流量。当透平烟气余热循环利用系统需要停用进行维修或维护时，第一烟气挡板阀4关闭，透平1烟气由第二烟气挡板阀5控制通过透平烟囱6进行排放。
蒸汽发生器7还通过管线与汽水混合加热器11相连，以将产生的低压饱和蒸汽通过汽水混合加热器11与其引入的回注水混合，对回注水进行加热提高温度，然后回注地层，实现透平1烟气余热的再利用，从而实现透平1烟气余热的循环利用。
汽水混合加热器11设有防水击装置和消振装置。汽水混合加热器11顶部设有排气阀，以有效地排除汽水混合加热器11中的空气。蒸汽发生器7与汽水混合加热器11相连的管线上设有温度调节阀13和疏水阀14，温度调节阀13用以控制汽水混合加热器11所加热的回注水温度，采用比例积分微分(PID)反馈控制的方式对加热的回注水温度实施自动控制；疏水阀14用以排放冷凝水。汽水混合加热器11引入回注水的管线上设有流量计15，以计量加热的回注水量。
本实施例中，蒸汽发生器7的主要参数为：功率5200kw，进口烟气温度平均值420℃，进口烟气流量130t/h，给水温度50℃，给水流量8m3/h，蒸汽压力650kPa，蒸汽温度168℃，蒸汽流量8t/h。汽水混合加热器8的主要参数为：功率5366kw，加热回注水量315m3/h，进口回注水压力200kPa，进口回注水温度55℃，出口回注水压力200kPa，出口回注水温度70℃。
本实施例的实施效果：取得可观的社会效益和经济效益，透平所排放的烟气温度平均值由420℃降至240℃，透平烟气余热被高效利用，提高了能源利用率，每年节约标准煤8060.5t(考虑该系统或透平主要是透平需要停用进行维修或维护，以该系统全年运行330天计算)，由此每年可以减少CO2排放量20150t；每年加热回注水270×104m3，将回注水温度提高15℃，可以增强油藏水驱效果，提高原油采收率，采用CMG数值模拟得出提高原油采收率0.05％。
本发明的透平烟气余热循环利用系统，改变了常规的安装余热回收装置加热导热油模式对海上油田透平烟气余热进行回收利用，其在海上油田首次应用并获得成功，更可以拓展应用到其它高温烟气余热回收利用领域。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改、等同替换、改进，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (11)
1.一种透平烟气余热循环利用系统，以透平(1)排放的高温烟气为热源，其特征在于，包括与透平(1)相连接的蒸汽发生器(7)，及与蒸汽发生器(7)相连接的汽水混合加热器(11)；
所述蒸汽发生器(7)利用透平(1)烟气余热与油田生产污水经处理达标后的净化水进行热交换，产生低压饱和蒸汽；
所述汽水混合加热器(11)将所述低压饱和蒸汽与回注水混合，对回注水进行加热提高温度，然后回注地层。
2.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述蒸汽发生器(7)与透平(1)连接的蒸汽发生器进烟气管道(2)上设有第一烟气挡板阀(4)；所述透平(1)与透平烟囱(6)连接的透平排烟气管道(3)上设有第二烟气挡板阀(5)；所述第一烟气挡板阀(4)和第二烟气挡板阀(5)为气动型，根据蒸汽发生器(7)的压力进行比例积分微分反馈控制，采用双控模式控制蒸汽发生器(7)的烟气流入量。
3.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述第一烟气挡板阀(4)和第二烟气挡板阀(5)的烟气挡板为方形，采用单轴双层百叶窗式结构。
4.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述蒸汽发生器(7)为热管蒸汽发生器。
5.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述蒸汽发生器(7)的用水为油田生产污水经处理达标后的净化水。
6.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述蒸汽发生器(7)引入净化水的供水管线上设有液位调节阀(10)，以调节蒸汽发生器的水相液位。
7.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述汽水混合加热器(11)设有防水击装置和消振装置。
8.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述汽水混合加热器(11)顶部设有排气阀，以有效地排除汽水混合加热器(11)中的空气。
9.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述蒸汽发生器(7)与汽水混合加热器(11)连接的管线上设有温度调节阀(13)，以控制汽水混合加热器(11)所加热的回注水温度。
10.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述蒸汽发生器(7)与汽水混合加热器(11)相连的管线上设有疏水阀(14)，以排放冷凝水。
11.根据权利要求1所述的透平烟气余热循环利用系统，其特征在于，所述汽水混合加热器(11)引入回注水的管线上设有流量计(15)，以计量加热的回注水量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170315 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |