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全球首套5MW級(jí)海上平臺(tái)高溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置交付

來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2024-08-30 11:06

　　近日，全球首套5MW級(jí)海上平臺(tái)高溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置在天津完工交付。該裝置由中國(guó)船舶集團(tuán)第七一一研究所（以下簡(jiǎn)稱七一一所）聯(lián)合中國(guó)海油自主設(shè)計(jì)研制，其成功交付標(biāo)志著我國(guó)海上油氣田電站在煙氣余熱利用方面取得重大突破。

　　選擇合適的有機(jī)工質(zhì)

　　主電站是海上平臺(tái)的“心臟”，它一般是通過(guò)燃燒油氣為海上裝置提供電能。但是燃燒油氣會(huì)排放大量500℃的高溫?zé)煔?，這些煙氣是海上油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要的碳排放源之一。

　　為了減少主電站的高溫?zé)煔馀欧?，七一一所研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)研制了這套海上高溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置。

　　“具體來(lái)說(shuō)，就是采用有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）發(fā)電技術(shù)來(lái)回收高溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行發(fā)電。其原理是先利用導(dǎo)熱油回收高溫?zé)煔鉄崃?，然后高溫?dǎo)熱油進(jìn)入ORC發(fā)電裝置，把液態(tài)環(huán)戊烷有機(jī)工質(zhì)加熱成氣態(tài)。接著，環(huán)戊烷氣體膨脹驅(qū)動(dòng)透平膨脹機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。”七一一所副所長(zhǎng)徐明照告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

　　為什么選擇環(huán)戊烷作為有機(jī)工質(zhì)？徐明照解釋說(shuō)，常用有機(jī)工質(zhì)的ORC發(fā)電機(jī)組只能回收250℃以內(nèi)的低溫余熱，如果要回收500℃的高溫?zé)煔?，就必須選用環(huán)戊烷這種適用于高溫余熱的有機(jī)工質(zhì)。

　　環(huán)戊烷是一種可燃液體?！盀榱舜_定環(huán)戊烷的可行性，研制團(tuán)隊(duì)查閱了大量文獻(xiàn)并反復(fù)做試驗(yàn)驗(yàn)證。為了確保裝置的安全性，研制團(tuán)隊(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)，將管路的焊口數(shù)量降低到最少。為了防范潛在風(fēng)險(xiǎn)，研制團(tuán)隊(duì)克服各種困難完成了陸上動(dòng)力循環(huán)試驗(yàn)?！毙烀髡照f(shuō)。

　　讓裝置集成化橇裝化

　　實(shí)際上，七一一所利用ORC發(fā)電技術(shù)已生產(chǎn)制造40多套陸地上用的低溫余熱ORC發(fā)電裝置?！暗糜诤Ｉ系母邷?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置還是首次?！毙烀髡照f(shuō)。

　　一般來(lái)說(shuō)，海上平臺(tái)應(yīng)用的裝置要求集成化程度高、可靠性強(qiáng)，占地空間盡量要小，重量輕?！暗?，我們研制的裝置大約重300噸。為了讓它更好適應(yīng)海上環(huán)境，我們對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和材料選型都進(jìn)行了嚴(yán)格把關(guān)，使裝置盡量集成化、橇裝化?！毙烀髡照f(shuō)。

　　5MW級(jí)海上高溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置的另一個(gè)特點(diǎn)是功率密度高，這意味著對(duì)裝置主機(jī)（透平膨脹機(jī)）的技術(shù)要求高。“主機(jī)是整個(gè)ORC發(fā)電機(jī)組的核心設(shè)備?！毙烀髡毡硎荆瑸榱藵M足大功率要求，在研制主機(jī)過(guò)程中，要攻克密封、軸承潤(rùn)滑、動(dòng)力系統(tǒng)的仿真模擬等多項(xiàng)技術(shù)難題。

　　據(jù)介紹，在5MW級(jí)海上高溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置研制過(guò)程中，七一一所研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后攻克了工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)、緊湊型橇裝化設(shè)計(jì)、動(dòng)力循環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)證等技術(shù)難題，并聯(lián)合中國(guó)海油參與推動(dòng)形成設(shè)備研制、橇裝制造、測(cè)試試驗(yàn)全鏈條自主技術(shù)服務(wù)能力，最終打造了自主可控的裝備體系。

　　顯著提升余熱利用效率

　　據(jù)有關(guān)報(bào)道，與傳統(tǒng)的煙氣燃燒排放相比，加裝高溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置后，電站的余熱綜合利用效率從30%—35%提升至60%—70%。

　　中國(guó)海油研究總院工程研究設(shè)計(jì)院機(jī)電儀總師安維崢表示，該發(fā)電裝置的投用，有助于實(shí)現(xiàn)海上油氣田主電站煙氣余熱的綜合利用。經(jīng)測(cè)算，余熱年發(fā)電量可達(dá)0.4億千瓦時(shí)，可滿足3萬(wàn)戶家庭的年用電需求。預(yù)計(jì)可累計(jì)節(jié)省天然氣消耗約3億立方米，減少二氧化碳排放約80萬(wàn)噸。

　　“5MW級(jí)海上高溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置，既節(jié)能又減排?！毙烀髡照f(shuō)，該裝置將廣泛適用于中國(guó)海油現(xiàn)役平臺(tái)電站，助力海上油氣田在開(kāi)發(fā)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降本增效，對(duì)海上油氣田綠色低碳開(kāi)發(fā)有重要意義。

　　考慮到船舶上也有一些高溫?zé)煔馀欧?，七一一所團(tuán)隊(duì)計(jì)劃未來(lái)研制用于燃?xì)鈩?dòng)力船的高溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置，進(jìn)一步為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)作貢獻(xiàn)。

　　“目前，全球最大的海上高溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置就是這款5MW級(jí)的，為了滿足海上平臺(tái)的進(jìn)一步需求，我們已經(jīng)著手研制10MW級(jí)的裝置?！毙烀髡照f(shuō)。（代小佩）

　　責(zé)任編輯：江蓬新