促进能源高效利用 烟气余热利用获新突破
【化工仪器网 行业百态】海上油气电站是海上油气开发平台地重要设施，承担着为整个平台提供电力的重要任务，被誉为海上平台的“心脏”。然而，这个“心脏”却存在着一些小问题。由于，其工作原理是通过燃烧油气等燃料产生电能，再通过电网系统分配给平台上的各个用电单元，确保平台生产、生活活动的顺利进行。因此，整个过程中会排放大量地高温烟气(温度可以达到500摄氏度)。一方面，这些烟气中还存在着一大部分能量没有被利用到；另一方面这些烟气是整个开发平台主要的碳排放源之一，不处理好会对环境产生压力。因此，如何处理并运用这些高温烟气，成为平台发展中地一个重要难题。
而解决这一问题地关键便是海上高温烟气余热发电装置。这是一种利用电站运行产生的高温烟气余热作为热源的能源利用设备。其基本的工作原理是回收高温烟气，然后将其中的热能转化为电能，从而提升能源的利用率，实现节能减排的目的。
不过这一装置的开发并不算容易。一方面，由于海上平台空间有限，且对设备的重量有严格要求，因此装置需要高度集成化和轻量化，这一定程度上还增加了提升装置发电功率的难度；另一方面，海上环境复杂多变，对设备的安全性和可靠性也有更高的要求。
而就在最近，我国交付了全球首套5兆瓦级海上高温烟气余热发电装置，标志着我国海上油气电站在烟气余热利用方面再次收获巨大突破。
据悉，该装置由中国船舶集团有限公司第七一一研究所联合中国海洋石油集团有限公司设计研制。装置采用了有机朗肯循环(ORC)发电技术回收高温烟气余热进行发电。
根据科技日报采访报道的内容，整个工作流程是“先利用导热油回收高温烟气热量，然后高温导热油进入ORC发电装置，把液态环戊烷有机工质加热成气态。接着，环戊烷气体膨胀驱动透平膨胀机转动，进而带动发电机旋转发电。”简单来说，ORC扮演的就是“搬运工”的角色，循环运输热能，将低品位的热能转换成高品位的电能或机械能。而之所以采用环戊烷，则是因为其具备更好的热稳定性与高效热转换能力，能够更有效的回收500℃的高温烟气(常用有机工质只能应对250℃以内的低温余热)。
根据测试结果显示，加装高温烟气余热发电装置后，电站的余热综合利用效率从30%—35%提升至60%—70%，预计投用后每年能够提供0.4亿千瓦时的发电量，约等于3万户家庭的年用电量。与此同时，投用后，20年预计可节省天然气消耗约3亿立方米，平均每年预计能减少碳排放量4万吨。
值得一提的是，吸取海上油气电站高温烟气余热发电装置的开发经验，研究团队下一步还将推进燃气动力船用高温烟气余热发电装置的开发，相信随着研究的进一步推进，“双碳”目标将离我们越来越近。
本文资料来源：科技日报
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