本发明涉及一种余热发电系统，特别是关于一种用于海上平台主电站的橇装式余热发电系统。
背景技术：
自“十二五”以来，中国海洋石油总公司深入贯彻落实节能减排以及降低桶油成本战略，要求下属各单位进一步重视项目源头节能管理，加强节能技术研发并在项目前期研究阶段充分考虑节能技术的实际应用，其中，海上平台主电站的余热回收利用是研究重点之一。
目前我国海上平台主电站主要有以下两种形式：燃气轮机驱动的发电机组和往复式发动机驱动的发电机组，这两种形式发电机组的烟气温度均较高，含有丰富的热能，在目前的项目中，仅对部分燃气轮机发电机组的烟气余热进行回收，回收方式是利用烟气加热导热油，再将导热油供往海上平台热用户(油气水处理工艺流程或生活楼)，然而在某些油气田开发项目中，海上平台热负荷需求较小，采用电加热器即可满足要求，无需利用主电站发电机的烟气余热进行供热，另外，若不对此部分烟气的热能进行合理利用，烟气中的热能因此放空并损失。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的是提供一种满足海上油气田余热供热和余热发电的要求且能够提高能源利用率的用于海上平台主电站的橇装式余热发电系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于海上平台主电站的橇装式余热发电系统，其特征在于，该余热发电系统包括四个子系统，分别为橇装式导热油循环系统、橇装式换热器系统、橇装式有机介质循环系统和橇装式膨胀发电系统；所述橇装式导热油循环系统包括导热油膨胀罐、导热油循环泵和余热锅炉，所述橇装式换热器系统包括过热器、蒸发器、第一预热器、第二预热器、回热器和海水冷凝器，所述橇装式有机介质循环系统包括有机介质膨胀罐和有机介质循环泵，所述橇装式膨胀发电系统包括膨胀机、齿轮箱和发电机；所述导热油膨胀罐的出油口通过所述导热油循环泵连接所述余热锅炉的进油口，主电站连接所述余热锅炉的进气口，所述余热锅炉的出油口连接所述过热器的进油口，所述过热器的出油口依次经所述蒸发器、第一预热器和第二预热器连接所述导热油膨胀罐的进油口；所述有机介质膨胀罐的出液口通过所述有机介质循环泵连接所述回热器的进液口，所述回热器的出液口依次通过所述第二预热器、第一预热器、蒸发器连接所述过热器，所述过热器的排气口连接所述膨胀机，所述膨胀机的输出端通过所述齿轮箱连接所述发电机；所述膨胀机的排气口连接所述回热器的进气口，所述回热器还连接所述海水冷凝器的进液口，所述海水冷凝器的出液口连接所述有机介质膨胀罐的进液口。
优选地，所述导热油循环泵和有机介质循环泵均采用离心泵。
优选地，所述膨胀机采用透平式或螺杆式膨胀机。
优选地，所述过热器、蒸发器、第一预热器、第二预热器和回热器均采用板壳式换热器，所述板壳式换热器中的板片材料均采用316L不锈钢，壳体材料均采用碳钢，其中，所述过热器和蒸发器的板程均为导热油，壳程均为有机介质，所述第一预热器和第二预热器的板程均为有机介质，壳程均为导热油，所述回热器的板程为液态有机介质，壳程为气态有机介质。
优选地，所述海水冷凝器采用板壳式换热器，所述板壳式换热器中的板片材料采用钛合金，壳体材料采用碳钢，板程为海水，壳程为有机介质。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的橇装式导热油循环系统通过橇装式换热器系统与橇装式有机介质循环系统相互嵌套，共同构成橇装式膨胀发电系统的动力来源，实现主电站烟气余热向电能的转换，提高能源利用效率。2、本发明可以充分利用海上平台主电站的高温烟气，对海上平台孤岛电网进行电力补充，有利于适当降低海上平台主电站的配置规格，为海上油气田作业方节省可观的燃料费用支出，起到节能减排的积极作用。3、本发明的四个子系统独立成橇，各自集中布置在相应的基座上，可以实现独立吊装作业，并能根据海上平台总体布置要求进行相应的合理位置安排，减轻对平台主工艺流程设备布置的影响，增加平台设计的灵活性。4、本发明的橇装式设计可以显著减小余热发电系统的占地面积和重量，有效控制海上平台组块前期建造费用，可以广泛应用于海上油气田开发项目中。
附图说明
图1是本发明的橇装式余热发电系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1所示，本发明用于海上平台主电站的橇装式余热发电系统包括四个橇装式子系统，分别为橇装式导热油循环系统、橇装式换热器系统、橇装式有机介质循环系统和橇装式膨胀发电系统；橇装式导热油循环系统包括导热油膨胀罐11、导热油循环泵12和余热锅炉13，橇装式换热器系统包括过热器21、蒸发器22、第一预热器23、第二预热器24、回热器25和海水冷凝器26，橇装式有机介质循环系统包括有机介质膨胀罐31和有机介质循环泵32，橇装式膨胀发电系统包括膨胀机41、齿轮箱42和发电机43；
导热油膨胀罐11的出油口连接导热油循环泵12的进液口，导热油循环泵12的出液口连接余热锅炉13的进油口，导热油膨胀罐11内的导热油通过导热油循环泵12进入余热锅炉13，余热锅炉13连接主电站5，用于将主电站5排出的高温烟气中的热量传递给导热油；余热锅炉13的出油口还连接过热器21的进油口，加热后的导热油依次与过热器21、蒸发器22、第一预热器23和第二预热器24内的有机介质进行换热，第二预热器24的出油口连接导热油膨胀罐11的进油口，用于形成导热油循环通道；
有机介质膨胀罐31的出液口连接有机介质循环泵32的进液口，有机介质循环泵32的出液口连接回热器25的进液口，有机介质膨胀罐31内的液态有机介质通过有机介质循环泵32进入回热器25，并依次与第二预热器24、第一预热器23、蒸发器22和过热器21内的导热油进行换热，换热后的有机介质由液态逐渐转变为过热气态，并通过过热器21的排气口输送到膨胀机41中，膨胀机41的输出端通过齿轮箱42连接发电机43，过热气态的有机介质进入膨胀机41内将热能转换为机械能，并通过齿轮箱42带动发电机43进行发电；膨胀机41的排气口连接回热器25的进气口，膨胀后的有机介质通过回热器25进一步回收热量，回热器25还连接海水冷凝器26的进液口，用于冷却气态的有机介质，海水冷凝器26的出液口连接有机介质膨胀罐31的进液口，用于形成有机介质循环通道。
在一个优选的实施例中，橇装式导热油循环系统、橇装式换热器系统、橇装式有机介质循环系统和橇装式膨胀发电系统均可以独立成橇，各自分别布置在相应的基座上，基座结构在此不做限定，可以根据实际应用主电站的烟气量和烟气温度进行确定。
在一个优选的实施例中，导热油循环泵12和有机介质循环泵32均可以采用离心泵。
在一个优选的实施例中，膨胀机41可以采用透平式或螺杆式膨胀机41。
在一个优选的实施例中，过热器21、蒸发器22、第一预热器23、第二预热器24和回热器25均可以采用板壳式换热器，板壳式换热器中的板片材料均可以采用316L不锈钢，壳体材料均可以采用碳钢，其中，过热器21和蒸发器22的板程均为导热油，壳程均为有机介质，第一预热器23和第二预热器24的板程均为有机介质，壳程均为导热油，回热器25的板程为液态有机介质，壳程为气态有机介质。
在一个优选的实施例中，海水冷凝器26可以采用板壳式换热器，板壳式换热器中的板片材料可以采用钛合金，壳体材料可以采用碳钢，板程为海水，壳程为有机介质。
下面通过具体实施例详细说明本发明用于海上平台主电站的橇装式余热发电系统的余热发电过程：
导热油膨胀罐11内的导热油通过导热油循环泵12传送至余热锅炉13，主电站5排出的高温烟气通过余热锅炉13将热量传递给导热油，加热后的导热油依次通过过热器21、蒸发器22、第一预热器23和第二预热器24将热量传递给其中的有机介质进行换热，换热后的导热油进入导热油膨胀罐11内，进入下一次导热油循环。
有机介质膨胀罐31内的液态有机介质通过有机介质循环泵32传送至回热器25，并依次通过第二预热器24、第一预热器23和蒸发器22与导热油进行换热，换热后的有机介质由液态逐渐转变为饱和气态并进入过热器21中与其内的导热油进一步换热，进一步换热后的有机介质由饱和气态转变为过热气态，过热气态的有机介质进入膨胀机41中推动叶轮旋转，产生的机械能通过齿轮箱42带动发电机43进行发电，膨胀后的气态有机介质再次进入回热器25进一步回收热量，并通过海水冷凝器26冷却后由气态有机介质转变为液态有机介质，液态有机介质回到有机介质膨胀罐31内，进入下一次有机介质循环。
通过导热油循环和有机介质循环使主电站5中的高温烟气经导热油传递给有机介质，橇装式膨胀发电系统将有机介质中的热能转换为机械能进而带动发电机进行发电，为海上平台进行供电。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。