【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于余熱梯級利用方法，具體涉及一種用于氣田開發的余熱梯級利用方法。
技術介紹
1、工業余熱，一般是指工藝生產過程中無法回收利用而排放的熱能，也被稱為廢熱。數量龐大的余熱作為一種二次能源，已成為發達國家提供能源利用率的有效手段。余熱資源在我國鋼鐵、石化、水泥等高能耗工業領域普遍存在，通常可按溫度分為三類：高溫余熱(555℃以上)中溫余熱(2552555℃)和低溫余熱(255℃以下)。
2、氣田開發地面工程中大量采用燃氣驅動壓縮工藝用于天然氣集輸。目前長慶氣田7座天然氣處理廠在用大型燃氣驅動壓縮機共計44臺，另有155余座集氣站在用燃氣驅動壓縮機355余臺。燃氣發動機正常運行排煙溫度約為4752555℃，未加以任何形式利用，全部直排大氣。僅以處理廠增壓站年用氣量估算，每年排放的高溫煙氣中可利用的余熱折合標準煤超過6萬噸，可以說蘊含著極大的利用潛力。
3、目前工業余熱的利用手段主要包括供熱(熱交換)、發電(熱功轉化)或熱電聯供工藝。氣田處理廠等地面站場中存在大量用熱和用電單元，因此余熱回收系統的主要產品——熱能和電能通常具備理想的消納途徑。本專利技術通過設計一個余熱回收系統，既關注其是否有更高的余熱回收率，即余熱資源是否能應收盡收；也應盡可能實現更高的回收收益，即熱產品和電產品能否物盡其用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種用于氣田開發的余熱梯級利用方法，對于氣田站場的中高溫余熱資源，通過分級回收、分段梯級利用實現了更高的余熱回收率和余熱回
2、本專利技術所采用的技術方案是：用于氣田開發的余熱梯級利用方法，首先對氣田站場中溫度5552255℃的高溫段煙氣，采用蒸汽朗肯循環發電技術進行發電并對外輸出電能或者加熱導熱油介質對外供熱，得到溫度255℃以下的低溫段煙氣；其次對溫度255℃以下的低溫段煙氣，采用有機朗肯循環技術進行發電并對外輸出電能或者加熱熱水介質對外供熱。
3、本專利技術的特點還在于，
4、蒸汽朗肯循環發電技術采用的裝置包括余熱鍋爐，余熱鍋爐通過汽水管道連通有汽輪機，汽輪機同軸連接有發電機ⅰ，汽輪機遠離余熱鍋爐的一端通過管道依次連通凝汽器、凝結水泵、水加熱器及熱力除氧器后再經鍋爐給水泵連通至余熱鍋爐，汽輪機一側再分別通過管道連通至水加熱器及熱力除氧器，水加熱器上再通過管道與水處理裝置均連通至凝汽器，余熱鍋爐的汽包底端通過管道連通有排污擴容器。
5、采用蒸汽朗肯循環發電技術進行發電的方法為：將溫度5552255℃的高溫段煙氣通入余熱鍋爐中加熱給水，高溫段煙氣降溫后得到溫度255℃以下的低溫段煙氣；給水在余熱鍋爐中被高溫段煙氣加熱為過熱蒸汽后，進入汽輪機膨脹做功，帶動發電機ⅰ工作并對外輸出電能，離開汽輪機的乏汽在凝汽器中被冷卻凝結為液相后，再經鍋爐給水泵升壓進入余熱鍋爐受熱面被高溫段煙氣加熱蒸發。
6、加熱導熱油介質對外供熱采用的裝置包括導熱油換熱器，導熱油換熱器通過管道依次連通高溫熱用戶端和熱媒循環泵后再返回連通至導熱油換熱器，導熱油換熱器和高溫熱用戶端之間的管道上連通有膨脹罐，膨脹罐上通過管道連通有相互連通的儲油罐和注油泵。
7、采用加熱導熱油介質對外供熱的方法為：將溫度5552255℃的高溫段煙氣通入導熱油換熱器中加熱導熱油介質，高溫段煙氣降溫后得到溫度255℃以下的低溫段煙氣；導熱油介質在導熱油換熱器中經高溫段煙氣加熱后送至高溫熱用戶端，換熱降溫后的導熱油介質回油經熱媒循環泵加壓送至導熱油換熱器后再次加熱。
8、有機朗肯循環技術采用的裝置包括orc蒸發器，orc蒸發器通過管道連通有膨脹機，膨脹機同軸連接有發電機ⅱ，膨脹機遠離orc蒸發器的一端通過管道依次連通空冷器和儲液器后再經工質泵連通至orc蒸發器。
9、采用有機朗肯循環技術進行發電的方法為：將溫度255℃以下的低溫段煙氣通入orc蒸發器中加熱有機工質，有機工質在orc蒸發器中被低溫段煙氣加熱，產生的有機工質蒸汽進入膨脹機做功，帶動發電機ⅱ工作并對外輸出電能，離開膨脹機的有機工質乏汽被冷卻凝結為液相后，再經工質泵升壓進入orc蒸發器中被加熱蒸發。
10、加熱熱水介質對外供熱采用的裝置包括熱水換熱器，熱水換熱器通過管道依次連通低溫熱用戶端和熱水循環泵后再返回連通至熱水換熱器，低溫熱用戶端和熱水循環泵之間的管道上連通有補水定壓設備。
11、采用加熱熱水介質對外供熱的方法為：將溫度255℃以下的低溫段煙氣通入熱水換熱器中加熱熱水介質，熱水介質在熱水換熱器中經低溫段煙氣加熱后送至低溫熱用戶端，換熱降溫后的回水經熱水循環泵加壓送至熱水換熱器后再次加熱。
12、本專利技術的有益效果是：本專利技術的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，將氣田站場的中高溫煙氣余熱資源按高溫段和低溫段分級回收，提高了余熱回收率；高溫段和低溫段按站場實際需求分別制取熱產品或電產品，可靈活選擇切換，實現了更高的回收收益。
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1.用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，首先對氣田站場中溫度500～200℃的高溫段煙氣，采用蒸汽朗肯循環發電技術進行發電并對外輸出電能或者加熱導熱油介質對外供熱，得到溫度200℃以下的低溫段煙氣；其次對溫度200℃以下的低溫段煙氣，采用有機朗肯循環技術進行發電并對外輸出電能或者加熱熱水介質對外供熱。
2.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，所述蒸汽朗肯循環發電技術采用的裝置包括余熱鍋爐(11-1)，余熱鍋爐(11-1)通過汽水管道連通有汽輪機(11-2)，汽輪機(11-2)同軸連接有發電機(11-3)，汽輪機(11-2)遠離余熱鍋爐(11-1)的一端通過管道依次連通凝汽器(11-4)、凝結水泵(11-6)、水加熱器(11-7)及熱力除氧器(11-8)后再經鍋爐給水泵(11-9)連通至余熱鍋爐(11-1)，汽輪機(11-2)一側再分別通過管道連通至水加熱器(11-7)及熱力除氧器(11-8)，水加熱器(11-7)上再通過管道與水處理裝置(11-5)均連通至凝汽器(11-4)，余熱鍋爐(11-1)的汽包底端通過管道連通有排污擴容器(11
3.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，采用所述蒸汽朗肯循環發電技術進行發電的方法為：將溫度500～200℃的高溫段煙氣通入余熱鍋爐(11-1)中加熱給水，高溫段煙氣降溫后得到溫度200℃以下的低溫段煙氣；給水在余熱鍋爐(11-1)中被高溫段煙氣加熱為過熱蒸汽后，進入汽輪機(11-2)膨脹做功，帶動發電機(11-3)工作并對外輸出電能，離開汽輪機(11-2)的乏汽在凝汽器(11-4)中被冷卻凝結為液相后，再經鍋爐給水泵(11-9)升壓進入余熱鍋爐(11-1)受熱面被高溫段煙氣加熱蒸發。
4.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，所述加熱導熱油介質對外供熱采用的裝置包括導熱油換熱器(12-1)，導熱油換熱器(12-1)通過管道依次連通高溫熱用戶端(12-2)和熱媒循環泵(12-6)后再返回連通至導熱油換熱器(12-1)，導熱油換熱器(12-1)和高溫熱用戶端(12-2)之間的管道上連通有膨脹罐(12-3)，膨脹罐(12-3)上通過管道連通有相互連通的儲油罐(12-4)和注油泵(12-5)。
5.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，采用所述加熱導熱油介質對外供熱的方法為：將溫度500～200℃的高溫段煙氣通入導熱油換熱器(12-1)中加熱導熱油介質，高溫段煙氣降溫后得到溫度200℃以下的低溫段煙氣；導熱油介質在導熱油換熱器(12-1)中經高溫段煙氣加熱后送至高溫熱用戶端(12-2)，換熱降溫后的導熱油介質回油經熱媒循環泵(12-6)加壓送至導熱油換熱器(12-1)后再次加熱。
6.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，所述有機朗肯循環技術采用的裝置包括ORC蒸發器(21-1)，ORC蒸發器(21-1)通過管道連通有膨脹機(21-2)，膨脹機(21-2)同軸連接有發電機Ⅱ(21-3)，膨脹機(21-2)遠離ORC蒸發器(21-1)的一端通過管道依次連通空冷器(21-4)和儲液器(21-5)后再經工質泵(21-6)連通至ORC蒸發器(21-1)。
7.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，采用所述有機朗肯循環技術進行發電的方法為：將溫度200℃以下的低溫段煙氣通入ORC蒸發器(21-1)中加熱有機工質，有機工質在ORC蒸發器(21-1)中被低溫段煙氣加熱，產生的有機工質蒸汽進入膨脹機(21-2)做功，帶動發電機Ⅱ(21-3)工作并對外輸出電能，離開膨脹機(21-2)的有機工質乏汽被冷卻凝結為液相后，再經工質泵(21-6)升壓進入ORC蒸發器(21-1)中被加熱蒸發。
8.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，所述加熱熱水介質對外供熱采用的裝置包括熱水換熱器(22-1)，熱水換熱器(22-1)通過管道依次連通低溫熱用戶端(22-2)和熱水循環泵(22-4)后再返回連通至熱水換熱器(22-1)，低溫熱用戶端(22-2)和熱水循環泵(22-4)之間的管道上連通有補水定壓設備(22-3)。
9.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，采用所述加熱熱水介質對外供熱的方法為：將溫度200℃以下的低溫段煙氣通入熱水換熱器(22-1)中加熱熱水介質，熱水介質在熱水換熱器(22-1)中經低溫段煙氣加熱后送至低溫熱用戶端(22-2)，換熱降溫后的回水經熱水循環泵(22-4)加壓送至熱水換熱器(22-1)后再次加熱...
【技術特征摘要】
1.用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，首先對氣田站場中溫度500～200℃的高溫段煙氣，采用蒸汽朗肯循環發電技術進行發電并對外輸出電能或者加熱導熱油介質對外供熱，得到溫度200℃以下的低溫段煙氣；其次對溫度200℃以下的低溫段煙氣，采用有機朗肯循環技術進行發電并對外輸出電能或者加熱熱水介質對外供熱。
2.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，所述蒸汽朗肯循環發電技術采用的裝置包括余熱鍋爐(11-1)，余熱鍋爐(11-1)通過汽水管道連通有汽輪機(11-2)，汽輪機(11-2)同軸連接有發電機(11-3)，汽輪機(11-2)遠離余熱鍋爐(11-1)的一端通過管道依次連通凝汽器(11-4)、凝結水泵(11-6)、水加熱器(11-7)及熱力除氧器(11-8)后再經鍋爐給水泵(11-9)連通至余熱鍋爐(11-1)，汽輪機(11-2)一側再分別通過管道連通至水加熱器(11-7)及熱力除氧器(11-8)，水加熱器(11-7)上再通過管道與水處理裝置(11-5)均連通至凝汽器(11-4)，余熱鍋爐(11-1)的汽包底端通過管道連通有排污擴容器(11-10)。
3.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，采用所述蒸汽朗肯循環發電技術進行發電的方法為：將溫度500～200℃的高溫段煙氣通入余熱鍋爐(11-1)中加熱給水，高溫段煙氣降溫后得到溫度200℃以下的低溫段煙氣；給水在余熱鍋爐(11-1)中被高溫段煙氣加熱為過熱蒸汽后，進入汽輪機(11-2)膨脹做功，帶動發電機(11-3)工作并對外輸出電能，離開汽輪機(11-2)的乏汽在凝汽器(11-4)中被冷卻凝結為液相后，再經鍋爐給水泵(11-9)升壓進入余熱鍋爐(11-1)受熱面被高溫段煙氣加熱蒸發。
4.如權利要求1所述的用于氣田開發的余熱梯級利用方法，其特征在于，所述加熱導熱油介質對外供熱采用的裝置包括導熱油換熱器(12-1)，導熱油換熱器(12-1)通過管道依次連通高溫熱用戶端(12-2)和熱媒循環泵(12-6)后再返回連通至導熱油換熱器(12-1)，導熱油換熱器(12-1)和高溫熱用戶端(12-2)之間的管道上連通有膨脹罐(12-3)，膨脹罐(12-3)上通過管道連通有相互連通的儲油罐(12-4)和注油泵(12-5)。
5....
【專利技術屬性】
技術研發人員：白玉，雷文賢，黃虎，王繼強，李華山，付浩，劉偉，康臻，趙青，宋瀟，來誠楨，
申請(專利權)人：長慶工程設計有限公司，
類型：發明
國別省市：
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