透平压缩机余热回收技术在海上生产设施的运用和推广 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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叶冠群 编

图书标签:

• 透平压缩机
• 余热回收
• 海上生产设施
• 能源效率
• 节能技术
• 工业应用
• 石油天然气
• 热力循环
• 设备优化
• 环保

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122309570

版次：1

商品编码：12284656

包装：精装

开本：16开

出版时间：2018-01-01

用纸：胶版纸

页数：206

字数：192000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可供从事油气田开发生产管理及电站运行管理的研究和设计、施工人员、工程技术人员、运行和维修管理人员使用，也可供相关专业院校师生参考。
一本关于透平压缩机余热回收技术在海上生产设施的应用技术的实用图书

内容简介

本书以东方终端余热回收项目为主线，主要介绍了燃气透平压缩机组余热回收技术、透平机组烟气余热回收研究、东方终端余热回收项目实施全过程等技术内容，重点介绍了东方终端余热回收项目创新技术、透平机组余热回收装置运行管理以及透平烟气余热回收技术推广。
本书可供从事油气田开发生产管理及电站运行管理的研究和设计、施工人员、工程技术人员、运行和维修管理人员使用，也可供相关专业院校师生参考。

作者简介

叶冠群，中海石油（中国）有限公司东方作业公司，副总经理兼总工程师，1967年6月出生于福建省南安县，工程硕士，高级工程师。中海石油（中国）有限公司湛江分公司东方作业公司副总经理，2008年12月获华中科技大学《控制工程》专业硕士学位。
自1999年开始，长期致力于海上油气田开发、生产、装备管理与技术研究，研究方向涉油气处理储运工艺与设备装备新技术的引进及推广应用。研究内容包括油气分离工艺、海上油气田LPG回收技术、油气田地面除砂工艺、海上油气田输电、海管故障修复、余热利用节能技术、海上平台电力组网技术、FPSO坞修技术、FPSO单点系泊系统维修技术、浮式生产储油装置立管维修技术、采油平台原油立管维修技术等。近5年来曾（一）主持的代表性科研项目
1、“南海奋进”FPSO LPG回收处理项目研究（主要参与人）
2、“南海奋进”FPSO十年完整性评估（主持）
3、“南海奋进”FPSO坞修项目实施方案研究（主持）
4、“南海奋进”FPSO柔性立管更换方案研究（主持）
5、“南海奋进”FPSO系泊系统完整性评估（主持）
6、“南海奋进”FPSO坞修期间临时替代生产方案研究（主持）
6、“南海奋进”FPSO生产污水处理系统扩容项目研究（主持）
7、文昌13-1/2油田井口生产水分离和处理项目研究（主持）
获中海石油（中国）有限公司湛江分公司技术革新奖2项；授权发明专利4项。

（二）授权的专利
1．发明专利：一种海上平台原油立管维修更换方法和装置（已授权），第二申请人
2．发明专利：海上油田伴生气分离装置（已授权），第二申请人
3．发明专利：一种FPSO单点浮筒内连接管更换方法，第三申请人
4. 发明专利：一种用于FPSO硫化氢测量仪的过滤接筒，第三申请人
（三）代表性获奖
1．文昌13-1/2油田新型污水处理方法实践，中国石油（中国）有限公司湛江分公司技术革新与发明奖一等奖，2010年
2．文昌13-1/2油田5000方提液整体配套改造实践，中国石油（中国）有限公司湛江分公司技术革新与发明奖一等奖，2011年
3.浮式生产储油装置（FPSO）运动姿态在线监测与预警技术，中国石油（中国）有限公司湛江分公司技术革新与发明奖二等奖，2012年
4.国内首次FPSO单点浮筒内连接管维修实践，中国石油（中国）有限公司湛江分公司技术革新与发明奖一等奖，2013年

内页插图

目录

第1章燃气透平压缩机组及余热回收技术简介001
1.1燃气透平机组基本原理和结构003
1.1.1燃气透平机组基本原理003
1.1.2燃气透平机组基本结构011
1.1.3燃气透平发电机简介020
1.1.4透平压缩机简介030
1.2燃气透平余热利用现状034
1.2.1透平发电机烟气余热利用035
1.2.2透平压缩机烟气余热利用037
1.3余热锅炉选型045
1.3.1按汽水循环方式分类045
1.3.2按有无外加燃烧设备分类046
1.3.3按布置方式分类046
1.3.4按压力种类分类047
1.4透平烟气余热回收关键技术概述047

第2章透平压缩机烟气余热回收技术研究049
2.1透平压缩机烟气余热回收技术现状051
2.2透平压缩机烟气余热回收技术研究内容051
2.2.1掌握余热资源精确计算的能力051
2.2.2长距离余热回收装置烟道减阻技术研究055
2.2.3开齿型翅片换热管流动温度场分布研究056
2.2.4透平余热回收节能量计算方法研究057
2.2.5余热锅炉效率计算方法研究061

第3章东方终端余热回收项目069
3.1东方终端简介071
3.2东方终端燃气透平及蒸汽系统现状072
3.2.1东方终端透平压缩机主要技术参数072
3.2.2东方终端蒸汽系统现有主要设备性能参数073
3.2.3东方终端蒸汽需求及燃气耗量074
3.3东方终端余热回收改造方案及工艺075
3.3.1增加余热蒸汽锅炉方案076
3.3.2设备布置079
3.3.3设备制造和安装082
3.3.4设备检测和验收087
3.3.5系统调试和运行089
3.4东方终端余热回收项目创新技术090
3.4.1余热锅炉换热技术090
3.4.2三通挡板门密封技术094
3.4.3余热回收装置减阻技术102
3.4.4项目实施效果124

第4章透平机组余热回收装置运行管理127
4.1影响透平机组余热回收装置运行的关键因素129
4.2余热锅炉操作程序129
4.2.1点炉前的检查工作129
4.2.2启炉步骤129
4.2.3停炉131
4.2.4锅炉排污133
4.2.5锅炉取样133
4.3三通挡板门操作程序134
4.3.1检查工作134
4.3.2启动步骤134
4.4常见故障及处理措施137
4.4.1系统调节阀故障137
4.4.2余热锅炉故障137
4.4.3三通挡板门故障138

第5章透平烟气余热回收技术运用及推广139
5.1涠洲12-1PUQB透平机组余热回收141
5.1.1涠洲12-1PUQB平台简介141
5.1.2涠洲12-1PUQB平台热负荷141
5.1.3项目背景143
5.1.4项目改造内容143
5.1.5项目效果分析145
5.1.6结论147
5.2余热电站技术运用147
5.2.1涠洲终端西门子Typhoon透平发电机组148
5.2.2涠洲终端余热发电项目161
5.3东方终端UGT6000型透平机组进气冷却提高机组效率178
5.3.1实施透平进气冷却的意义178
5.3.2UGT6000型透平机组前端冷却对机组出力的影响180
5.3.3分析透平机组进气温度与出力的关系183
5.3.4东方终端UGT6000型透平机组进气冷却方案184
5.4Solar C40燃气轮机进气冷却与Typhoon燃气轮机进气冷却可行性分析196
5.4.1Solar C40燃气轮机进气冷却对机组出力的影响196
5.4.2Solar C40前端冷却效果分析计算198
5.4.3Typhoon燃气轮机进气冷却对机组出力的影响199
5.4.4Typhoon前端冷却效果分析计算200
5.4.5两种透平发电机的必要性分析201
5.4.6总结201

附录203
参考文献206

前言/序言

东方作业公司是中海石油（中国）有限公司湛江分公司（以下简称为“湛江分公司”）下属的作业单位之一，主要负责莺歌海海域的天然气开发，所属气田包括东方气田群和乐东气田群。
东方气田群位于南海北部湾莺歌海海域，距海南省莺歌海镇约100km，距东方市113km，所处海域水深70余米。目前已建生产设施包括东方1-1CEPD中心平台、东方1-1WHPA井口平台、东方1-1WHPB井口平台、东方1-1WHPE井口平台、东方1-1WHPF井口平台、平台间管线和上岸管线等。乐东气田群位于南海西部海域莺歌海盆地，气田群所处海域平均水深约100m，气田群由乐东15-1气田和乐东22-1气田组成。乐东22-1气田西距乐东15-1气田21km，气田范围内水深约96m。东方终端接收并处理来自东方气田群和乐东气田群的天然气和凝析油，处理后的天然气供给中海油化学公司、洋浦电厂等工业用户，并向海口市提供清洁的能源，处理后的凝析油直接销售。
在借鉴国内外余热利用成熟经验的基础上，依托湛江分公司多年来积累的生产工艺改造实践和多项创新技术，东方作业公司首次在中海油系统成功实施了东方终端透平压缩机余热回收项目。此项目于2013年2月1日获得中海石油（中国）有限公司正式批准实施，于2014年7月25日投用。设计生产蒸汽15t/h，实际运行生产蒸汽18.8t/h，项目效果好于预期，大大提高了东方终端供热的安全性和可靠性，产生了巨大的经济效益和社会效益。
为了给类似项目的设计、调试及运行管理提供经验，亟需相关的书籍，来总结东方终端余热回收项目成果。为此，本书对透平烟气余热回收的关键环节进行了全面深入的总结，主要包括燃气透平压缩机组及余热回收技术、余热资源利用方向、余热资源计算方法、余热锅炉换热技术、三通挡板门密封技术、烟道减阻技术、余热回收节能量计算方法、余热回收装置运行管理办法、余热回收技术推广运用等。每个部分对理论依据、关键因素以及技术创新等进行介绍，以供同类型项目参考借鉴，助力中海石油（中国）有限公司湛江分公司节能减排工作。本书可供从事油气田开发生产管理及电站运行管理的研究和设计人员、施工人员、工程技术人员、运行和维修管理人员使用，也可供相关专业院校师生参考。

编者
2017年10月

海洋深蓝的脉搏——透平压缩机余热的潜能与革新 在浩瀚无垠的海洋深处，人类的能源探索从未止步。海上生产设施，作为连接陆地与深海油气资源的桥梁，承载着巨大的能量消耗与生产压力。然而，在这高强度的运转背后，一股不容忽视的能量——透平压缩机在运行过程中产生的余热，如同沉睡的巨人，蕴藏着巨大的经济与环境效益。本书《透平压缩机余热回收技术在海上生产设施的运用和推广》正是聚焦于这股被低估的能量，深入剖析其在海上生产设施中的应用潜力和推广路径，旨在推动一项绿色、高效的能源革新。 一、 海上生产设施的能量困境与余热的价值 海上生产设施，无论是海上油气平台、FPSO（浮式生产储油卸油装置）还是其他海上能源转化平台，其核心动力来源往往是各类大型透平压缩机。这些设备在实现油气集输、压缩、分离等关键生产环节中发挥着至关重要的作用。然而，其工作原理决定了在能量转化过程中，总会伴随着大量的热量以废气的形式排放，成为能源的巨大浪费。 传统的海上生产设施，在能源供应方面面临着多重挑战： 高昂的能源成本： 海上设施的电力供应高度依赖于自产的燃气轮机发电机组，燃料消耗是运营成本的重要组成部分。每一次燃料的燃烧，都在为生产提供动力的同时，也带走了大量未被有效利用的能量。 有限的能源效率： 现有能量利用模式往往是“就地取材，就地消耗”，对于潜在的能量回收和再利用缺乏系统性的规划和技术支撑。 环境法规的压力： 随着全球对环境保护意识的提高，各国和国际组织对海上设施的碳排放、能源效率等指标提出了越来越高的要求，促使行业不断寻求更清洁、更高效的解决方案。 安全与可靠性的考量： 在远离陆地的恶劣海上环境中，任何能源供应的波动或不足都可能对生产安全和设备可靠性构成威胁。提高能源自给自足能力，降低对外依赖，是保障海上设施稳定运行的关键。 透平压缩机产生的余热，通常表现为高温的废气。这些废气携带着可观的热能，如果直接排放到大气中，不仅是对宝贵能源的巨大浪费，还会对周边海域和大气环境造成一定的热污染。然而，如果能够将其有效回收并加以利用，其潜在价值将是巨大的。余热回收技术的应用，能够直接转化为： 降低燃油消耗： 回收的余热可用于发电、供暖或为其他工艺过程提供热源，从而减少对主燃机燃料的需求，直接降低运营成本。 提升整体能源效率： 通过能量梯级利用，最大限度地挖掘每一份能源的价值，显著提高海上设施的整体能源利用率。 减少碳排放： 燃料消耗的减少意味着温室气体排放的同步降低，助力企业实现环境目标，符合日益严格的环保法规。 增强能源独立性： 通过内部能量循环，减少对外部燃料供应的依赖，提升海上设施在极端天气或供应中断情况下的抗风险能力。 因此，透平压缩机余热回收技术不仅是一项技术革新，更是海上生产设施应对当前能源挑战、实现可持续发展的重要战略选择。 二、 透平压缩机余热回收技术的原理与现状 透平压缩机余热回收的核心在于捕获并转化高温废气中的热能。其基本原理是将废气导经一种热交换设备（如余热锅炉），通过热传导或热辐射，将废气中的热量传递给另一种工质（如水、导热油等），使其升温、汽化或产生压力，进而驱动发电机组发电、为其他工艺过程提供热源，或通过其他能量转换形式进行利用。 目前，在工业领域，余热回收技术已广泛应用于燃气轮机、内燃机、工业炉等多个领域，并形成了成熟的技术体系。其主要的应用形式包括： 余热发电： 这是最常见的余热回收方式。高温废气加热水产生蒸汽，蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电，实现电能的二次利用。根据蒸汽参数的不同，可分为纯凝气式、带式和多压式等。 热电联供： 除了发电，余热还可用于供暖或提供工艺所需的热水、蒸汽。这对于需要大量热能的海上设施，如某些化学品生产平台，具有重要的意义。 直接工艺利用： 在某些情况下，回收的余热可以直接用于加热工艺介质，或者通过热泵等技术提升热能品位，再用于其他工艺过程。 吸收式制冷： 利用余热作为驱动能，通过吸收式制冷机组实现制冷，为海上设施提供空调或工艺冷却，尤其在气候炎热的海域，具有较高的应用价值。 在海上生产设施的应用方面，尽管透平压缩机余热回收技术并非全新概念，但其在设计、安装、运行和维护方面仍面临着一系列独特且严峻的挑战： 空间和重量限制： 海上平台空间宝贵且结构复杂，余热回收设备的设计必须紧凑轻巧，最大限度地减少对现有结构的改造和对宝贵甲板面积的占用。 海洋环境的严苛性： 高盐度、高湿度、强风浪以及腐蚀性介质对设备的材质、防腐蚀处理和密封性能提出了极高的要求。设备的可靠性和耐久性至关重要。 动载荷和振动： 海上设施会受到波浪、风力等因素的影响产生动载荷和振动，余热回收设备的设计需要充分考虑结构的稳定性和抗振动能力。 工艺介质的复杂性： 海上生产过程中的介质可能包含易燃易爆物质，余热回收设备的设计和布置必须严格遵守防爆、防火等安全规范。 维护和操作的便捷性： 在海上进行设备的维护和操作难度较大，设备的设计应尽可能简化维护流程，提高可达性。 一体化集成难度： 将余热回收系统与现有海上生产设施的动力系统、生产工艺系统进行无缝集成，需要精密的工程设计和周密的协调。 尽管存在这些挑战，但随着技术的进步和行业对效率提升的迫切需求，越来越多的海上项目开始关注和评估透平压缩机余热回收技术的经济性和可行性。 三、 在海上生产设施中运用和推广的策略与前景 《透平压缩机余热回收技术在海上生产设施的运用和推广》一书，将致力于为解决上述挑战提供系统性的思考和解决方案。本书将不仅仅停留在技术原理的阐述，更着眼于如何在复杂的海洋环境中将这项技术成功落地，并得到广泛的推广应用。 （一） 运用层面：技术创新与工程实践 在运用层面，本书将重点探讨以下几个关键方面： 定制化的技术设计： 针对不同类型、不同规模的海上生产设施，以及不同型号的透平压缩机，研究开发与之匹配的、紧凑型、轻量化、高效率的余热回收系统。这可能包括采用新型热交换器材料、优化的传热结构设计、更高效的蒸汽轮机或发电模块。 模块化与标准化： 推动余热回收系统的模块化设计和部件标准化，能够缩短现场安装周期，降低安装成本，并方便日后的维护和升级。 先进的控制系统： 开发智能化的控制系统，能够实时监测废气温度、流量、压力等参数，并根据工艺需求自动调节余热回收系统的运行状态，最大限度地提升回收效率和系统稳定性。 与现有系统的无缝集成： 详细研究余热回收系统如何与海上生产设施的现有动力系统（如燃气轮机、柴油发电机组）、工艺系统（如分离、压缩、加热等）以及安全系统进行高效、安全的集成，确保整体运行的协调性。 可靠性与耐久性提升： 重点关注海洋环境下的腐蚀防护、抗振动设计、密封技术等，选用耐候性强、可靠性高的材料和组件，并建立完善的维护保养体系，确保设备在恶劣条件下的长周期稳定运行。 经济性评估与优化： 建立科学的经济效益评估模型，全面分析余热回收系统的投资回报期、运营成本节约、碳排放减少的经济价值，为项目决策提供有力支持。 （二） 推广层面：政策引导与市场驱动 技术的成功应用离不开有效的推广策略。本书将在推广层面深入探讨： 政策法规的引导与激励： 分析各国或地区针对海上设施能源效率提升、碳排放减排的政策法规，提出制定鼓励余热回收技术应用的财政补贴、税收优惠、碳交易等政策建议。 行业标准的建立： 推动建立统一的透平压缩机余热回收技术在海上生产设施应用的行业标准和技术规范，为技术的设计、制造、安装、验收提供依据，降低技术应用的市场风险。 案例研究与经验分享： 收集和整理国内外成功的余热回收技术在海上生产设施应用案例，深入剖析其成功要素、技术亮点和经济效益，为潜在的应用者提供借鉴和参考。 技术合作与联盟： 鼓励设备制造商、工程公司、海洋工程服务商、油气生产商等产业链各方建立合作关系，形成技术联盟，共同推动技术的研发、示范和商业化应用。 风险共担与金融支持： 探索创新性的融资模式，如绿色债券、项目融资等，为余热回收技术的推广提供资金支持。同时，研究风险共担机制，降低投资者的风险顾虑。 人才培养与技能培训： 针对海上设施的特点，建立专业的技术培训体系，培养具备余热回收系统设计、安装、运行和维护能力的专业技术人才，为技术的广泛应用提供人才保障。 （三） 前景展望 透平压缩机余热回收技术在海上生产设施的运用和推广，预示着一个更加绿色、高效、可持续的海上能源利用新时代。随着技术的不断成熟、成本的逐步降低以及环保法规的日益严格，这项技术必将从“锦上添花”逐渐走向“不可或缺”。 未来，我们可以预见： 更多的海上设施将集成余热回收系统： 新建海上项目将把余热回收作为标配，存量项目也将逐步进行改造升级。 能量的梯级利用将更加精细化： 除了发电和供热，余热还将可能用于驱动其他工艺设备，甚至结合先进的储能技术，实现更灵活的能量管理。 智能化与自主化水平进一步提升： AI、大数据等技术将深度融合，实现余热回收系统的自主优化运行和预测性维护。 清洁能源生产的典范： 成功推广的余热回收技术将为海上生产设施树立绿色能源利用的典范，引领行业向更低碳、更环保的方向发展。 本书的出版，旨在为这一能源革新提供坚实的技术支撑和战略指导。它不仅是一本技术手册，更是一份对海洋能源未来负责任的思考和探索。通过对透平压缩机余热的深度挖掘和有效利用，我们能够为守护蓝色星球的能源脉搏，注入新的活力与智慧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题让我眼前一亮，立刻勾起了我对能源效率提升的兴趣。在海上生产设施这样复杂且对成本敏感的环境中，任何一项能够节省能源、降低排放的技术都显得尤为宝贵。我对“余热回收”这个概念非常好奇，它是如何将原本被浪费掉的热能重新利用起来的？透平压缩机在海上设施中扮演着怎样的角色，它的余热又是如何产生的？书名中“运用和推广”这两个词也让我产生了浓厚的兴趣。我想了解这项技术是如何在实际的海上项目中被应用的，它在设计、安装和运行过程中会涉及到哪些关键的技术细节和工程考量。更重要的是，“推广”意味着它不仅仅是一个理论上的概念，而是有潜力被广泛采纳和实施的。这本书是否会深入探讨这项技术的经济可行性、环境效益，以及在政策和法规层面的支持情况？我希望能够看到一些关于成功案例的分享，以及在推广过程中可能遇到的技术、管理或市场方面的障碍，以及如何有效解决这些问题。

评分☆☆☆☆☆

对于海上生产设施而言，能源的获取和利用一直是个巨大的挑战，而这本书的出现，无疑为我们提供了一个解决问题的绝佳视角。标题中的“透平压缩机余热回收技术”，听起来就像是为解决这些难题量身定做的答案。我迫切地想知道，这项技术究竟是如何工作的？它是否能显著减少能源消耗，进而降低运营成本？在海上那种特殊的工况下，余热回收是否会面临独特的挑战，比如设备维护、安全性以及环境适应性？“运用和推广”这两个词也让我看到了本书的实际价值。我期待它能提供详细的工程案例，让我们了解这项技术是如何被部署到实际的海上平台上的，包括设计优化、集成方案以及潜在的风险评估。同时，对于“推广”的探讨，也让我看到了这本书的战略眼光。它是否会分析这项技术在行业内的接受度，以及可能存在的推广瓶颈？这本书能否为我们提供一些关于如何有效推广这项绿色能源技术的建议和策略，从而推动整个行业的进步？

评分☆☆☆☆☆

看到这本书的标题，我立刻联想到海上作业的艰辛以及对能源的高需求。透平压缩机作为海上设施中不可或缺的一部分，其产生的余热如果能被有效回收利用，无疑将为提升整体能源效率带来革命性的突破。我非常好奇这本书将如何深入浅出地介绍这项技术。它是否会从原理上讲解余热是如何产生的，以及如何被捕捉和转化？我更期待的是，书中是否会提供大量的实际案例，展现这项技术在不同类型的海上生产设施中的具体应用情况，例如油气平台、船舶等。这些案例是否会涵盖技术实施的各个环节，包括设计、设备选型、安装调试以及运行维护？此外，“推广”这个词也让我充满了期待。我相信这项技术不仅仅是技术的进步，更是一种能源利用理念的革新。这本书是否会探讨这项技术在经济上的可行性、环境效益，以及在行业内的普及面临的挑战和机遇？我希望能从中获得一些关于如何推动这项技术更广泛应用的宝贵见解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有吸引力，深邃的蓝色背景搭配简洁有力的银色字体，仿佛预示着这本书将带领读者深入探索一项前沿技术。我一直对能源领域的发展很感兴趣，尤其是在海上油气生产这样特殊而严苛的环境中，如何提高能源利用效率、降低运营成本，是必须面对的挑战。虽然我不是专业工程师，但我相信这本书能够以一种易于理解的方式，将“透平压缩机余热回收”这个听起来有些专业的技术，生动地展现在我面前。我期待它能揭示这项技术背后的原理，它为何能在海上设施中发挥关键作用，以及它在实际应用中会带来哪些具体的好处。是不是会有很多具体的案例分析，让我看到这项技术是如何一步步落地并产生价值的？我尤其好奇，这项技术在“推广”方面，又会遇到哪些挑战，以及如何克服这些挑战？这本书会不会提供一些关于未来发展趋势的展望，让我对海上能源利用的未来多一些想象？

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目十分吸引人，它精准地抓住了海上生产设施在能源利用方面的一大痛点——效率的提升和成本的控制。我一直对“余热回收”这一概念感到着迷，尤其是它如何应用在像透平压缩机这样核心的设备上，更是充满了技术魅力。我非常期待在这本书中能够找到对这项技术的深度解读，了解其科学原理、技术优势以及在实际操作中的具体实施方案。尤其是在海上设施这样高风险、高成本的环境下，这项技术能否真正实现经济效益和社会效益的双赢，是许多人关心的问题。标题中的“运用和推广”也让我看到了这本书的实用性和前瞻性。我希望书中不仅能展示技术本身的先进性，更能深入分析其在不同类型的海上生产设施中的应用案例，以及在推广过程中可能遇到的挑战和机遇。这本书是否会提供一些关于市场分析、政策导向以及成功推广的策略性建议，帮助这项技术更好地落地生根，惠及更广泛的海上产业？