一种油田联合站伴生气分布式能源系统的制作方法

本实用新型涉及石油伴生气再利用、石化及电力领域，具体涉及一种油田联合站伴生气分布式能源系统。

背景技术：

石油、天然气勘探现场，炼油厂、化工厂等涉及大量挥发有机物的场所，几乎都有伴生气的存在。在原油开采过程中，油田联合站是将开采出来的原油和伴生气进行收集、储存、输送和初步处理加工，并将石油气、液混合物经过管道输入油气处理站进行气液分离和脱水处理或深加工等一系列复杂的工艺过程，将伴生气分离出来，是采油厂原油和天然气外输的“咽喉”和“心脏”。

这些伴生气具有以下特点：(1)排量大。例如，我国石油开采现场的“天灯”每天放空燃烧烧掉的伴生气高达10×10⁸m³，其价值可达十余万人民币；(2)成分复杂。石油勘探与开采过程中所排放的废气中，包括甲烷、乙烷，丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷等多种烷烃气体，有时候还有乙烯、一氧化碳气体；(4)污染严重。石油、化工行业所排放的气体中的有机成分中，有些物质对人体、牲畜有害，甚至具有致癌作用，例如苯等，有些气体是温室气体，例如甲烷，它的温室效应是二氧化碳的24倍。如果这些伴生气直接排放到大气中，将对大气产生极大的污染，因此必须加以处理。

由于分离出来的伴生气气量相对较少，压力低，对其回收困难且不经济。虽然部分伴生气可作为锅炉或加热炉燃料，为油田联合站管网伴热、冬季采暖、站内维温及换热器提供热量，实际伴生气的利用率非常低。另外，还有大量剩余伴生气被直接排放到大气中，不仅存在一定的安全隐患，而且还污染环境，同时对能源也是一种极大的浪费。

如何对油田联合站内的伴生气进行有效利用，提高经济效益是石油开采中需要重点关注和解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种油田联合站伴生气分布式能源系统，以将多余的伴生气转换为高品质电能，而产生的烟气余热又可解决联合站内部分用热要求，降低加热炉燃料消耗，避免了能源的浪费。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种油田联合站伴生气分布式能源系统，包括发电机组、燃气进口管道、燃烧系统、烟气-热水换热器、plc自控平台，所述燃烧系统与发电机组相连，所述发电机组与发电控制柜、并网柜依次相连；所述燃烧系统上设有燃气进口管道，所述发电机组上设有排烟管道，所述排烟管道上依次设置有烟气三通调节阀与烟气-热水换热器，所述烟气三通调节阀的出口分别与烟气-热水换热器的入口及烟气旁通管道的入口相连，所述烟气旁通管道的出口与烟气-热水换热器的烟气出口管道相连，所述plc自控平台与烟气三通调节阀相连。

进一步的，烟气三通调节阀设有电动执行机构，所述plc自控平台与电动执行机构电连接。

进一步的，所述燃烧系统至少包括快速关断阀、过滤器、燃气流量计、减压阀、稳压阀。

更进一步的，所述燃气进口管道上设有燃气预处理系统，所述燃气预处理系统包括脱水设备和脱硫设备。

进一步的，所述脱水设备为脱水罐，所述脱硫设备为脱硫罐。

更进一步的，所述的烟气-热水换热器为板翅式烟气-热水换热器、列管式烟气-热水换热器或热管式烟气-热水换热器中的任意一种。

进一步的，所述烟气出口管道上设有脱硝设备，所述脱硝设备位于烟气出口管道的出口侧。

更进一步的，所述烟气出口管道上还设有消音器，所述消音器位于脱硝设备远离烟气-热水换热器的的出口侧。

进一步的，所述油田联合站伴生气分布式能源系统还包括缸套水换热器，所述缸套水换热器与发电机组的缸套水管道及冷却水系统相连。

更进一步的，所述缸套水换热器(13)及烟气出口管道(15)均设有测温元件、测压元件，所述测温元件、测压元件与plc自控平台(14)电连接。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种油田联合站伴生气分布式能源系统具有以下优势：

(1)本实用新型将多余的伴生气转换为高品质电能，而产生的烟气余热又可解决联合站内部分用热要求，降低加热炉燃料消耗，避免了能源的浪费。

(2)本实用新型对伴生气进行脱水、脱氮预处理，可有效延长设备的使用寿命同时对燃烧产生的烟气进行脱硝处理，通过燃烧前预处理及燃烧后脱硝处理，能够减少燃料燃烧产生的二氧化硫和氮氧化物的排放，达到国家相关标准的排放要求。

(3)本实用新型通过plc自控平台对系统内的温度、压力进行实时监测，可精准控制缸套水的回水温度及排放烟气温度，从而使系统高效、稳定的运行。

(4)本实用新型通过在烟道上安装消音器，可以在一定程度上降低系统运行产生的噪音。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型所述的一种油田联合站伴生气分布式能源系统的示意图。

附图标记说明：

消音器-1、脱硝设备-2、烟气-热水换热器-3、烟气旁通管道-4、烟气三通调节阀-5、排烟管道-6、发电机组-7、发电控制柜-8、并网柜-9、脱水设备10、脱硫设备11、燃烧系统-12、缸套水换热器-13、plc自控平台-14、烟气出口管道-15、缸套水管道16、燃气预处理系统-17、燃气进口管道18。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实用新型所述的一种油田联合站伴生气分布式能源系统主要由燃烧系统12、发电机组7、发电控制柜8、并网柜9、烟气三通调节阀5、plc自控平台14、燃气进口管道18、排烟管道6、烟气-热水换热器3及燃气预处理系统17、并网柜9、烟气旁通管道4、缸套水换热器13等组成。

所述燃烧系统12与发电机组7相连，所述发电机组7为内燃机发电机组，所述发电机组7的发电输出端与发电控制柜8、并网柜9依次相连，发电产生的电能供给站内自用或并入国家电网；所述燃烧系统12上设有燃气进口管道18，所述发电机组7上设有排烟管道6，所述排烟管道6设有烟气三通调节阀5，所述烟气三通调节阀5的出口分别与烟气-热水换热器3及烟气旁通管道4相连，所述烟气旁通管道4的另一端与位于烟气-热水换热器3远离烟气三通调节阀5出口一侧的烟气出口管道15相连，所述plc自控平台14与烟气三通调节阀5相连。

所述的燃烧系统12至少包括快速关断阀、过滤器、燃气流量计、减压阀、稳压阀，能够实现伴生气的计量、减压、稳压等功能。

所述的燃气预处理系统17设在所述燃气进口管道18上，包括脱水设备10和脱硫设备11，所述的脱水设备10为脱水罐，作为优选，本实用新型采用立式结构的脱水罐，通过罐内设有的脱水结构用于去除伴生其中多余的水分，保证进入伴生气中水含量满足下一步的处理要求。所述的脱硫设备11为脱硫罐，作为优选，本实用新型中为立式结构的脱硫罐，采用氧化铁或其它介质作为脱硫剂将伴生气中的硫化氢含量降至发电机组7要求的范围之内，从而保证机组能够长期稳定运行。

所述的烟气-热水换热器3为板翅式烟气-热水换热器、列管式烟气-热水换热器或热管式烟气-热水换热器中的任意一种。作为优选，本实用新型所述烟气-热水换热器3为列管式烟气-热水换热器，烟气走壳程，水走管程；管程的进口、出口均设有关断阀，管程的出口与联合站内用热单元的热水管网连接，管内介质水通过管道泵提供动力进行循环。

所述plc自控平台14与设在烟气三通调节阀5上的电动执行机构以及本系统内的多个测温、测压元件通过电连接。所述的测温元件为温度传感器，所述的测压元件为压力传感器。所述plc自控平台14通过测温元件可实时监测进入脱硝设备2的烟气温度，当该烟气温度较低时，则plc自控平台14开启电动执行机构，从而使排放的烟气从烟道旁通管道4直接进入脱硝设备2，进而提高进入所述脱硝设备2的烟气温度，从而达到脱硝设备2中催化剂反应所需的最低温度。

通过位于烟气出口管道15的脱硝设备2实现对排放烟气的脱硝处理。作为优选，所述脱硝罐采用scr脱硝技术，在催化剂的作用下，利用喷入的尿素将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水，实现对氮氧化物浓度的控制，以达到国家相关标准规定的限定值。

所述烟气出口管道15上还设有消音器1，所述消音器1位于脱硝设备2远离烟气-热水换热器3的出口侧。通过消音器1可以在一定程度上降低系统运行产生的噪音，减少系统的噪音污染。

发电机组7运行过程中产生的缸套水通过缸套水管道16与缸套水换热器13及联合站内冷却系统管道相连，所述冷却水系统管道上设有电动阀门，设在缸套水换热器3上的测温元件以及设在冷却水系统管道上的电动阀门均与plc自控平台14相连，通过调节电动阀门开度的大小实现对缸套水回水温度的精准控制。

实施例2

当利用伴生气燃烧发电时，油气联合站的三相分离器出来多余的伴生气通过燃气进口管道18进入脱水设备10以脱去伴生气中含有的水分，脱水后的伴生气进入脱硫设备11，采用氧化铁作为脱硫剂将伴生气中含有的硫化氢，之后通过管道进入燃烧系统12，经减压阀、稳压阀进行调压、计量后，进入发电机组7燃烧，燃烧产生的蒸汽进入汽轮机内做功，从而带动发电机组7以发电。产生高品质的电能经发电控制柜8及并网柜9后，供给站内自用或上网；发电机组7产生的高温缸套水则进入缸套水换热器13与冷却水进行换热，plc自控平台14通过设置在缸套水管道上的测温元件来实时检测缸套水的回水温度，通过控制设置在冷却水管道上的电动阀门的开关，改变冷却水的流量从而使缸套水回水将至需要的温度。

所述发电机组7产生的高温烟气经过排烟管道6进入烟气-热水换热器3与水进行换热，被加热后的水则进入供热管网为原油管道维温伴热。换热后的低温烟气进入脱硝设备2，通过脱硝设备2可使烟气中氮氧化物的含量满足国家相关规范规定的排放要求，最终洁净的烟气经烟囱排出。当低温烟气的温度达不到脱硝设备2中催化剂反应所需的最低温度时，则通过plc自控平台14控制三通调节阀的电动执行机构运行，烟气从烟气旁通管道4可直接进入脱硝设备2，以提高进入脱硝设备的烟气温度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。