摘要：从2007年初，***油田引进山东济南柴油机厂生产的移动撬装式500GF-T1型天然气发电机组，将富裕的伴生气（井场套管废气）集中到发电站进行发电，但是燃气发电机组的热能有效利用率仅有35%左右，约30%随废气排出，发电机组的高温烟气通常被白白排放掉。为了提高燃气的综合利用率，针对电站的运行现状，从2013年起分别在***、***、***、***的四座电站加装余热利用装置，取得了较好的效果。
关键词：燃气发电机组 烟气余热 供热 输油站
1.前言
近年来，随着我国天然气资源的不断有效开发利用，大量油气田场站都配套建设了天然气发电机组。发电机组发电时产生的烟气温度高达500℃以上。据估算，在天然气发电机组消耗的天然气所产生的能量中，只有约35%转化为电能，而约有30%随废气排出。
根据2014年的发电机组烟气余热利用技术在安塞油田中的利用形式作以扼要的论述。
2.应用形式
发电机组辅以高效的烟气余热回收装置后，燃气机余热回收形式是多种多样的。以500KW的发电机组为例，每小时生产的约400kg蒸汽或10t热水（以温升30℃计），将发电机余热加以利用后，对于温位需求较低的工业热用户，可将采暖和工业热负荷设计为一个系统，统一供应热水，一部分供采暖，另一部分供工业换热器；若工业用户要求的温位较高，则可将采暖和工业热负荷分为两个系统，一方面以发电机的高温循环冷却水为热源为场站供暖，另一方面通过烟气余热装置生产过饱和水或低压蒸汽，为工业热负荷提供热源。
3.余热利用装置的基本构成与工作原理
（以***电站为例）：
3.1系统组成及原理
余热利用系统主要由销钉管烟气——水热交换器、热水循环泵、阀门仪表、保温输水管线组成。
由以上部分组成一个循环系统，该系统由热水循环泵作为动力源，采用销钉管烟气——水热交换器，产生热水，供取暖和加热原油应用。
系统的设计压力为1.0Mpa，水介质工作温度在100℃，循环水流量为4000千克/小时，热交换量为52.35万大卡/小时。
3.2设计中的有关数据计算
天然气在空气中完全燃烧公式：
天然气在空气中不完全燃烧公式：
500kW天然气发电机组正常运转时，发电功率为410KW、排烟温度为550℃左右，当销钉管烟气—水热交换器出水温度为100℃左右时，它排出的烟气温度为120℃，天然气完全燃烧时天然气和空气的体积比为1：10，为使燃料充分燃烧，一般燃气与空气的混合比例为1：13，（按1m3发3.0度电计算）
500kW机组的耗气总量为：410/3.0×（1+13）＝1913m3/h；平均重量按1.25kg/m3计算，总重量为：
1913m3/h×1.25kg/m3＝2391kg/h；
换热器热效率按95%；
排烟的比热容按烟道气体计算（烟道气体的成分 CO 13% H2O 11% N2 76%，在100℃～600℃的平均定压比热容为0.268kcal/kg·℃）
一台发电机组可利用排烟余热为：
（550-120）×0.268×2391×0.95＝262650kcal/h；
数据列表
定压比热容（kcal/kg.℃） 烟道气体 空气
100℃ 0.255 0.241
200℃ 0.262 0.245
300℃ 0.268 0.250
400℃ 0.275 0.255
500℃ 0.283 0.261
600℃ 0.290 0.266
按被加热水量4000kg/h计算，进水温度35℃计算，则被加热成100℃热水，计算方法如下：
262650kcal/h÷4000kg/h=65℃；
自热工手册中查得：每千瓦热量合860千卡：
262650kcal/h÷860Kcal/kw=305kw
原加热炉额定功率为270KW，按负荷为95%运行，则输出功率为：270kw×95%=256kw。
由以上计算可知，站内实际最大用热负荷为256KW，一台发电机组余热可以代替一台水套炉型号：CLSGT0.27-Y/2.5-Q，其额定功率：270KW，两台余热回收装置其中一台作为备用。
4.工程实例
***油田***电站二台500GF-T1天然气发电机组余热，加热水代替0.27MW水套炉。该电站二台500GF-T1发电机组，单台机组发电功率约为400Kw/h，根据测试结果表明，所燃气体只有36%的热量用来发电，约有38%的热量通过高温烟气排空。为充分利用余热，设计一套余热利用系统，充分利用高温烟气热量，使所燃气体总热量70%得到应用。
该系统与***年**月**日正式投入运行，提供着**电站、***输油站的生活取暖和***输油站的工业用暖。
5.效能分析
5.1按蒸汽价值计算
按每台发电机每年正常运行300天，每吨蒸汽的价值为100元（相当于60万大卡的热量）计算。二台发电机每年余热回收所产生的价值为：
100×24×300×（262650/600000）=31.4万元；
5.2按天然气价值计算
按天然气热值为8500kcal/h计算，热利用率91%计算，则每小时节省的天然气量为：
262650kcal/h÷91%÷8500kcal/h=64m3/h
按每立方天然气价格为2.3元计算，每年回收热量创造的效益为：
34m3/h×24×300×2.3RMB/h=56万元；
综合上述可知，二台发电机机组余热回收系统一年可创造效益56万元，本系统运行期按10年计算，可节约资金560万元。
6.结论
利用燃气发电机余热进行工业用热、供暖具有节省投资、节约能源、易于操作、调控灵活的特点，并且占地少，流程简单，易于在原油场站工艺流程的基础上改造，同时安全环保，减少了碳化物和有害气体的排放。最大限度地节能降耗，从而对油气田场站热能综合利用格局造成深远的影响。
目 录
摘要……………………………………………………3
1.前言…………………………………………………4
2.应用形式 ……………………………………………4
3.余热利用装置的基本构成与工作原理……………5
3.1系统组成及原理…………………………………5
3.2设计中的有关数据计算…………………………6
4.工程实例……………………………………………7
5.效能分析……………………………………………8
5.1按蒸汽价值计算…………………………………8
5.2按天然气价值计算………………………………8
6.结论………………………………………………8
