燃气轮机余热利用节能效益及经济评价

学术论文 2018-09-18 10:14:24
    涠洲终端处理厂是中国海洋石油总公司湛江分公司第一个自营综合性油气处理项目,坐落在有“中国最年轻火山喷发岛”之称的涠洲岛,占地30万m2,包括一个油气处理厂、原油外输单点系泊装置和专用码头等,涠洲终端处理厂主要接收来自海上涠洲10-3油田、涠11-4油田和涠12-1油田的油气,设计年处理原油200万t,日处理天然气43万m3。涠洲终端现有4台西门子Typhoon73燃气轮机和1台UGT6000燃气轮机提供终端厂生产和生活所需电力,并可向涠洲地方政府供电3000kW·h。
    1 涠洲终端余热利用的现状及余热利用方案
    1.1 终端余热利用现状分析
    由于涠洲岛距离陆地较远,没有陆地电网供电,因此基本采用终端和海洋平台联网自发电的方式,为终端和海洋平台的采油、注水、原油外输、海水处理、消防、生活等负荷供电。常用的发电设备有燃气透平机组、内燃机、柴油发电机组等,这些发电设备的动力都很强大,排出烟气流量也很大,总的能量利用率普遍在20%~33%左右,其余的能量随着烟气或者冷却水直接排往大气中,温度一般都在500℃左右,这些热量的排放不仅对大气形成了热污染,同时也浪费了能源。因此,需要对这一部分的热能进行有效回收,从而减少对大气的热污染。
    Typhoon73燃气轮机在现场额定工况4068kW到现在实际运行(开3台机组)2700kW的工况,燃机功率下降,热效率从28.93%下降至24.87%,排气流量从69.66t/h至68.59t/h基本不变,但排气温度从539.6℃下降至425℃。(额定工况下排气温度约为539.6℃,排气流量69.66t/h)
    1.2 终端余热利用方案
    加装蒸汽透平构成联合循环。
    (1)西门子Typhoon73燃机加装余热锅炉后,利用烟气余热产生的蒸汽参数如下。
    余热锅炉高压过热蒸汽压力:2.0MPa;
    余热锅炉高压过热蒸汽温度:375℃;
    余热锅炉高压过热蒸汽产量:5.7t/h;
    余热锅炉排烟温度:127.1℃;
    汽机高压过热蒸汽压力:2.0MPa;
    汽机高压过热蒸汽温度:370℃;
    汽机高压过热蒸汽量:11.2t/h;
    汽轮机发电量:2649kW。
    UGT6000燃机加装余热锅炉后,利用烟气余热产生的蒸汽参数如下。
    余热锅炉高压过热蒸汽压力:2.0MPa;
    余热锅炉高压过热蒸汽温度:375℃;
    余热锅炉高压过热蒸汽产量:10t/h;
    余热锅炉排烟温度:121.3℃;
    汽机高压过热蒸汽压力:2.0MPa;
    汽机高压过热蒸汽温度:370℃;
    汽机高压过热蒸汽量:9.8t/h;
    汽轮机发电量:2236kW。
    从上可知,利用一台UGT6000和两台西门子Typhoon73燃机烟气余热可产生蒸汽21t/h左右进入汽轮机发电,共可发电4885kW,大幅度减少烟气中高温烟气直接排空带来的环境污染,同时利用余热进行发电,最大限度的利用余热,提高余热利用率,符合节能减排的要求。
    1.3 环保节能效益计算
    余热回收供热工程建设在涠洲终端处理厂内,本工程不但没有增加大气污染物的排放,反而将原来直接向空排放的高温烟气的余热回收后进行利用,大大减少了温室气体和酸性气体的排放。因此本工程具有突出的环保、节能效益。
    汽轮发电机组总发电量4485kW,厂用电量707.7kW,厂用电率14.49%,年运行小时数8000h,年总发电量39080MW·h,年总厂用电量5660MW·h,年外供电量24000MW·h,发电标煤耗率350g/kW·h,全年节约标煤量为11696t/a,CO2减排量25498t/a,SO2减排量793t/a,NOx减排量为384t/a,燃料烟尘减排量为112t/a。
    1.4 投资估算及经济评价
    1.4.1 投资估算
    建设项目总投资6437万元,其中固定资产投资6390万元,流动资产投资为47万元。
    1.4.2 企业经济效益评估
    根据财务分析,在考虑资金的时间价值的情况下,利用燃机尾气的热量进行发电后所得的利润,约6年后可以回收投资。在基准收益率为8%、运行期为20年的情况下,本项目的财务净现值为6392.42万元,项目投资财务内部收益率为23.75%,因此,可见该项目经济效益指标满足行业要求,经济效益较好,具有较强的盈利能力和清偿能力,项目在经济上是可行的。
    2 结论与建议
    2.1 结论
    (1)涠洲终端燃机烟气余热发电工程符合国家能源综合利用的技術政策。
    (2)本项目的燃机余热发电系统工艺先进、可靠,可以实现高效、稳定的余热发电。
    (3)采用成熟稳定、实用可靠的烟气余热回收发电技术和工艺流程及设备,最大程度地提高能量利用率。
    (4)本工程建设总投资6437万元,其中固定资产投资6390万元,电厂发电容量为4.885MW。
    (5)本工程项目投资财务内部收益率为23.75%,财务净现值(Ic=8%)为6392.42万元,投资回收期5.91年,具有良好的经济效益。
    2.2 建议
    从上述分析可以看出,余热回收利用项目不但可以创造巨大的环保效益,同时可以创造可观的节能效益和经济效益,本方案在不影响燃机运行的前提下,实现了一举多得的收益,确实是应该大力提倡的节能环保项目。
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