海上高温烟气余热发电设备制作完成新打破

  前不久，全球首套5兆瓦级海上高温烟气余热发电设备在天津竣工交给，标志着我国海上油气电站在烟气余热运用方面获得重大打破。该设备由我国船只集团有限公司第七一一研讨所（以下简称“七一一所”）联合我国海洋石油集团有限公司（以下简称“我国海油”）自主规划研发。

  主电站是海上渠道的“心脏”，它一般是经过焚烧油气为海上设备供给电能。但焚烧油气会排放很多500℃的高温烟气，这些烟气是海上油气开发渠道首要的碳排放源之一。

  为削减主电站的高温烟气排放，七一一所研发团队自主规划研发了这套海上高温烟气余热发电设备。“设备选用有机朗肯循环（ORC）发电技能收回高温烟气余热进行发电。先运用导热油收回高温烟气热量，然后高温导热油进入ORC发电设备，把液态环戊烷有机工质加热成气态。接着，环戊烷气体胀大驱动透平胀大机滚动，从而带动发电机旋转发电。”七一一所副所长照承受科技日报记者正常采访时介绍。

  有机工质是一种在特定条件下能用来传递和转化热能的有机物质。在ORC发电技能中，有机工质扮演很重要的人物。它像一个“热能搬运工”，在不断循环中，把低档次的热能转化成高档次的电能或机械能。为何挑选环戊烷作为有机工质？照解说说，常用有机工质的ORC发电设备只能收回250℃以内的低温余热，环戊烷有杰出热稳定性、高效热转化才能，要收回500℃的高温烟气，环戊烷是更适宜的有机工质。

  “为确认环戊烷的可行性，研发团队查阅很多文献并重复做实验验证。在保证设备安全性方面，研发团队优化规划，将管路的焊口数量降至最低。为消除潜在危险，研发团队还战胜各种困难完成了陆上动力循环实验。”照说。

  此前，七一一所运用ORC发电技能已出产制作40多套陆地用低温余热发电设备。“这是咱们初次研发用于海上的高温烟气余热发电设备。”照说。

  一般来说，海上渠道运用设备要求集成化程度高、可靠性强、重量轻、占地空间小。“咱们研发的设备一般大约重300吨，为了更好习惯海上环境，咱们对整个产品的系统模块规划和资料选型进行严格把关，使设备尽量集成化、橇装化。”照说。

  5兆瓦级海上高温烟气余热发电设备的另一个特点是功率密度高，这在某种程度上预示着对设备主机的技能方面的要求高。“主机是整个ORC发电设备的中心设备。”照说，为满意功率密度高的要求，团队要处理密封、轴承光滑、动力系统的仿真模仿等多项技能难题。

  据介绍，在5兆瓦级海上高温烟气余热发电设备研发过程中，七一一所研发团队先后霸占工艺和设备规划、紧凑型橇装化规划、动力循环实验验证等技能难题，并联合我国海油推进构成设备研发、橇装制作、测验实验全链条自主技能服务才能，终究打造了自主可控的配备系统。

  与传统的烟气焚烧排放比较，加装高温烟气余热发电设备后，电站的余热综合运用功率从30%—35%提升至60%—70%。

  中海油研讨总院有限责任公司北京工程研讨规划分公司机电仪总师安维峥介绍，5兆瓦级海上高温烟气余热发电设备投用后，余热年发电量可达0.4亿千瓦时，能满意3万户家庭的年用电需求。据测算，该设备运用20年估计可节约天然气耗费约3亿立方米，削减二氧化碳排放约80万吨。

  照说，该设备广泛适用于我国海油现役渠道电站，助力海上油气田在开发过程中完成节能减排、降本增效，对海上油气田绿色低碳开发有重要意义。“这款设备是现在全球最大的海上高温烟气余热发电设备，为进一步满意海上渠道需求，咱们正着手研发10兆瓦级设备。”照说。

  考虑到船只也会排放高温烟气，七一一所团队还方案研发用于燃气动力船的高温烟气余热收回设备，持续为完成“双碳”方针作贡献。