论热电联产的经济性

丁海燕，鄂瑞峰，沈志恒，郑丽丽，靳朝霞

（海洋石油工程股份有限公司，天津300451)

[关键字] 燃气透平发电机组；废热回收炉；经济性

1 前言

热电联产主要是指在电力系统利用发电站同时产生电力和有用的热量，是石化燃料的能量的有效使用。在热电分产中，一些能量必须作为废热被丢弃，但是在热电联产中，这些热能中的一部分可被回收利用。

对于海上油气田，电站和热站属于最重要的两大核心设备，电站为整个油气田的生产和生活提供电力，热站为工艺系统及公用系统内的设备加热和保温或FPSO洗、扫舱的加热。

海上油气田的电站，按其原动机类型的不同，可分为燃气轮机电站、原油往复式电站、天然气往复式电站等。

可用于海上油气田工程热站的种类主要有电加热器、水蒸气锅炉、热介质锅炉。电加热一般都用于电器设备的空间加热器和一些管线的伴热等，很少以电加热作为平台的公用热源。根据燃料的不同，可以将热介质锅炉分为燃气锅炉、燃油锅炉、双燃料锅炉和废热回收炉。燃气锅炉的燃料为天然气，燃油锅炉的燃料为柴油、原油等液体燃料，双燃料炉有两套燃烧器，既可用柴油，又可以用天然气作为燃料。废热回收炉主要是利用燃气轮机的高温尾气来加热热介质油，即热电联供。

当前岸电作为海洋平台的主电站，逐渐被应用到渤海油田的生产项目中。实施岸电后，海上平台的伴生气只能用作热站的燃料或通过海底管道外输到终端，若只有少量伴生气，新建海管进行外输，技术经济性一般不是很好。通常，要到火炬放空或冷放空或采用燃气透平进行自发电以减少岸电用电量，减少海洋平台的操作费用。

2 热站+电站系统的综合热效率

燃气透平发电机组的热效率一般在27%～35%，烟气的温度高达500～600℃，属于较好的高温热源，具有很高的回收价值。通常，在海洋平台的热介质油的操作温度为150～250℃，采用废热回收炉回收燃气透平的高温烟气，将高温烟气降到200℃左右，这样可使燃气透平发电机组的热效率提高20%左右。

热电联产系统的综合热效率η按下式估算：

η=（W+Qh）/Qg

式中η-综合热效率；

W-发电量，kw；

Qh-供热量，kw；

Qg-燃料总发热量，kw；

3 热电联产经济性分析

3.1 热电分产方案

某渤海区域海上平台主电站采用岸电+燃气透平发电模式，即本平台的用电设备的电源是由岸电及本平台燃气透平组网提供，热站采用3台热介质锅炉，二个系统是独立运行的，系统原理图见图1和图2。燃气透平发热机组的燃料为本平台自产的伴生气，热介质锅炉的燃料为本平台自产伴生气及本平台处理合格的原油。

图1 热电分产热站系统图

图2 热电分产电站系统图

根据海上平台的逐年热负荷、逐年自产伴生气量计算出平台热介质锅炉伴生气耗量，燃气透平伴生气耗量及伴生气发电量，见表1。

表1 热电分产方案伴生气耗量及发电量

3.2 热电联产方案

本项目进行热站+电站方案优化，由原来的热电分产方案优化为热电联产方案（参见图3和图4），即增加一台废热回收炉回收燃气透平发电机组的高温烟气，代替一台同功率的热介质锅炉，经计算，本平台自产的伴生气既可以满足热负荷的需求，也可以满足透平发电机组的最小用气量。

图3 热电联产热站系统图

图4 热电联产电站系统图

根据海上平台的逐年热负荷、逐年自产伴生气量计算出平台热介质锅炉伴生气耗量，燃气透平伴生气耗量及伴生气发电量，见表2

表2 热电联产方案伴生气和原油耗量及发电量

3.3 两种方案经济性对比

根据表3知，采用热电联产后，8年期间比采用热电分产多发的电量为0.5x108kW.h，合计人民币约0.55亿元，而且无合格原油消耗。

表3 两种方案经济性的对比

4 结论

根据节能减排、节省费用、热效率等因素综合评判，有以下结论。

1、采用热电联产方案，8年期间，燃气透平发电机组可多发0.5亿度电，折合人民币0.5亿元。

2、采用热电分产方案可4年原油消耗约1.19x104方，折合人民币约0.4亿元。

3、热电分产方案的综合热效率为0.43，热电联产方案的综合热效率为0.53。

总之，采用热电联产方案比采用热电分产方案的技术经济性好。