浅析燃气轮机在海洋石油平台上的应用

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1、浅析燃气轮机在海洋石油平台上的应用索健（锦州25-1南油气田）摘要：在海洋采油平台等工程中,越来越多地选用了燃气轮机主发电机组及其它燃气轮机设备,引起了人们的关注。本文对海洋采油平台上的燃气轮机透平进行了简要概述，介绍了燃气轮机的应用范围、能源优势、安装及系统特点。关键词：燃气轮机燃气轮机工作原理燃气轮机发电机组燃气轮机燃料燃气轮机机组安装1、燃气轮机简要概述燃气轮机燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。由压气机、加热工质的设备(如燃烧室)、透平、控制系统和辅助设备组成，将

2、气体压缩、加热后送入透平中膨胀做功，把一部分热能转变为机械能的旋转原动机。中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马灯的记载，它是涡轮机（透平）的雏形。15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计出烟气转动装置，其原理与走马灯相同。至17世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。2、燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作过程是，压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀作功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同

3、时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。原理图燃气轮机的工作过程是最简单的，称为简单循环；此外，还有回热循环和复杂循环。燃气轮机的工质来自大气，最后又排至大气，是开式循环；此外，还有工质被封闭循环使用的闭式循环。燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。　　燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。70年代末，压缩比最高达到31；工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的超过135

4、0℃。3、燃气轮机在海洋采油设施上应用的优势作为发动机的燃气轮机在航空、航海、发电等领域得到了利用，其功率大、效率高、排放气体污染小等优势越来越受到行家的关注。在海洋采油设施上，作为运动机的燃气轮机得到了很好的应用。海上采油气平台和大型浮动生产、储存、卸货油轮即FPSD等，由于其远离陆地，所采用的电力系统，具有它的独立性和特殊性。一般要求海上平台电力系统所所用的发动机，调压动作时间短、调节速度快，发电机要有较强的励磁能力和过载能力。燃气轮机发电机组完全符合这些特征，同时具有效率高、启动快、运转平稳等特点。燃料可以利用海上采油气平台在正常生产中采集到的天然

5、气供给燃气轮机消耗，避免了采油平台远离陆地，燃料运输过程中带来的不便和危险以及高昂的运输费用；同时避开了采油平台地方狭小，难以储存大量燃料的困难。燃气轮机体积小、功力大、机组安装简便。而且，燃气轮机的系统自动化程度高、管理方便。所以燃气轮机在海洋采油设施上的优势是不言而喻的。4、燃气轮机在海洋采油设施上的应用范围今年来海洋采油各种功能的平台和FPSO等主电力系统大多选用了燃气轮机组。如东方DFI-L渤南BN26-2蓬莱PL19-3等，燃气轮机发电机组向平台及其它设备及照明等供电。通常燃气轮机发电机组的构成型式，（见图1）燃气轮机在海上采油各种功能平台和F

6、PSD上不仅用于带动发动机组，而且可以用于其它设备，如：惠州HZ21-IB选用燃气透平带动燃气压缩机，同样受到良好的效益。由于燃气轮机发电机组排气烟道上加装一套热交换器，即“废气锅炉”与一套“燃油燃气锅炉”组合成一套燃油（介质）锅炉。被加热的介质经“废气锅炉”加热的介质经“废气锅炉”和“燃油燃气锅炉”串联加热。这套装置的排烟口温度可降到200-300℃，充分利用了废热，减少了能耗。如：在渤南BN26-2平台上安装了这套装置。（见图2）这套装置的选用，不仅节约了能源，减少了大气污染，同时间接地降低了燃气轮机使用的成本。5、燃气轮机的燃料（天然气）在海上各种

7、功能的平台及FPSD上，采用天然气作为燃料，供发电及其它透平装置之用，条件得天独厚。天然气在海上采集来源有两点：（1）天然气井即从底层直接采集；（2）在采集原有工艺流程中分离出来的天然气或“伴生气”。有的平台上有天然气井，而有的平台上没有天然气井，但是不管有没有，在平台上都有“伴生气”，以往这也“伴生气”被引导火炬塔烧掉，而今天越来越多的被收集加压，得以利用，锦州JZ9-3改造工程就是个实例。采集的天然气通常含有水，油及其它杂质，不能直接用于燃气透平的燃料，否则透平会产生喷嘴及叶片等部位积碳、腐蚀等，损害燃气透平。所以天然气须经处理才可以使用。6、燃气轮

8、机机组安装工艺由于燃气轮机机组功率大、体积小、旋转平稳的特点，有组装在围板箱内，