1.本发明涉及船舶及海洋工程技术领域，更具体的说，涉及一种适用于浮式生产平台的满足低碳排放目标的热动力系统。
背景技术：2.浮式生产平台是指适用于海上油气开发，集生产、储存、卸载于一体的海上加工厂，包含fpso(浮式生产储卸油装置)、flng(海上液化天然气生产处理装置)等装备。浮式生产平台作为海上加工厂在生产过程中需要消耗大量的电能和热能，中大型fpso/flng的电站容量约为100～150mw，热负荷约为30～50mw；且浮式生产平台受甲板空间限制，发电机组多采用燃油/燃气的燃气轮机发电机组，燃气轮机发电机组虽具有重量轻、布置空间小等优点，但热效率较低，大部分热能由高温烟气带走，简单循环的燃气轮机发电机组的热效率约为33％～45％，在发电过程中浪费了大量了能源和排放大量的二氧化碳。
3.减少碳的排放及二氧化碳的捕捉利用是降低温室效应的一种有效途径，为了实现减排目标，各大油公司在积极寻找浮式生产平台上减排和提高热效率的技术方案。
技术实现要素：4.为解决上述问题，本发明提供一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，旨在达到将各发电机组的热能合理利用，降低二氧化碳排放的目的，其所采用的技术方案是：
5.一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，燃气轮机发电系统通过管路将500～700℃高温烟气送至蒸汽轮机发电系统。
6.蒸汽轮机发电系统带有烟气余热锅炉，烟气余热锅炉分别通过管路与燃气轮机发电系统、烟气处理系统连接。
7.烟气余热锅炉通过管路依次与汽轮机、凝汽器、凝结水泵、除氧器、给水泵、高压给水加热器连接，形成第一循环网。
8.烟气余热锅炉形成的压力为6～8mpa的高温饱和蒸汽，经由管路送至汽轮机，汽轮机前端伸出支管路与热力系统中的蒸汽加热器连接。
9.上述一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，更进一步地，燃气轮机发电系统带有的压气机通过管路依次与燃机燃烧室和燃气轮机连接，形成第二循环网，压气机海域燃机发电机连接。
10.上述一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，更进一步地，热力系统带有蒸汽加热器，蒸汽加热器与汽轮机前端连接，蒸汽加热器将加热后的高温高压热水经热水输送泵送往各模块用户，各模块用户使用后的回水通过管路回至蒸汽加热器。
11.上述一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，更进一步地，烟气处理系统带有烟气洗涤器，烟气余热锅炉通过管路与烟气洗涤器连接，经洗涤后的烟气与来自天然气处理系统的天然气混合进入气体冷凝压缩机，初步压缩和析出水分后依次进入气体高压压缩机、气体注入压缩机进一步加压，加压后经管路注入气提井口。
12.上述一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，更进一步地，汽轮机后端通过管路与凝汽器连接。
13.上述一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，更进一步地，汽轮机与汽机发电机相连接。
14.上述一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，更进一步地，模块用户为浮体部分的货油舱加热盘管、污油舱加热盘管、不合格油舱加热盘管、其它浮体用户、上部模块的中压原油加热器、低压原油加热器、燃气加热器、凝汽器闪蒸器、油路循环加热器和上部模块其它用户。
15.上述一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，更进一步地，凝结水泵通往除氧器的路径上设置有第一阀门。
16.上述一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，更进一步地，凝结水泵通过管路依次与烟气余热锅炉、除氧器连接，凝结水泵通往烟气余热锅炉的通路上设置有第二阀门，烟气余热锅炉通往除氧器的通路上设置有第三阀门。
17.本发明将燃气轮机发电机系统与蒸汽轮机发电系统相连接，合理利用了燃气轮机发电系统的热能，节约了33％～45％的热能，避免在发电过程中浪费大量能源和排放大量的二氧化碳。减少碳的排放及二氧化碳的捕捉利用，实现了减排目标。
附图说明
18.图1是本发明低碳排放的浮式生产平台热动力系统系统图；
19.其中，1-燃机发电机、2-压气机、3-燃气轮机、4-燃机燃烧室、5-烟气余热锅炉、6-烟气洗涤器、7-气体冷凝压缩机、8-气体高压压缩机、9-气体注入压缩机、10-汽机发电机、11-汽轮机、12-凝汽器、13-凝结水泵、14-除氧器、15-给水泵、16-高压给水加热器、17-蒸汽加热器、18-热水输送泵、19-货油舱、20-污油舱、21-不合格油舱、22-其它浮体用户、23-中压原油加热器、24-低压原油加热器、25-燃气加热器、26-凝汽器闪蒸器、27-油路循环加热器、28-上部模块其它用户、101～108-遥控阀门。
具体实施方式
20.结合附图对本发明做进一步说明。
21.如图1所示的一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，包括：燃气轮机发电系统、蒸汽轮机发电系统、浮体和上部模块热力系统和烟气处理系统等部分。
22.燃气轮机发电系统包括燃机发电机1、压气机2、燃机燃烧室4和燃气轮机3；经压气机压缩后的燃烧空气和燃料同时进入燃机燃烧室4，燃料充分燃烧产生高温高压的气体，在燃气轮机3内膨胀做功，驱动叶轮快速转动，通过轴带动燃机发电机1转动，产生电能。
23.蒸汽轮机发电系统包括烟气余热锅炉5、汽机发电机10、汽轮机11、凝汽器12、凝结水泵13、除氧器14、给水泵15和高压给水加热器16；燃气轮机3排放的高温烟气(约500～700℃)进入烟气余热锅炉5，高温烟气加热热管内给水产生高温高压的饱和蒸汽(6.0～8.0mpa)，饱和蒸汽经管路进入汽轮机11，驱动叶轮快速转动，汽轮机11与汽机发电机10通过轴相连，从而带动汽机发电机10转动，产生电能；燃机发电机1和汽机发电机10产生的电能可以并网满足全船用户用电需求。饱和蒸汽在汽轮机11做功后，压力和温度都降低，汽轮
机11后部乏汽进入凝汽器12冷凝为凝结水，乏汽的热量通过平台海水系统带走；凝结水通过凝结水泵11经管路输送到除氧器14，锅炉给水通过给水泵15输送到高压给水加热器16后进入锅炉,烟气余热锅炉5加热给水生产饱和蒸汽，饱和蒸汽进入汽轮机11，从而完成蒸汽轮机发电热力循环；以上所述仅是利用利用燃气轮机烟气余热的原则性热力系统，全面性热力系统可在此基础上细化。
24.浮体和上部模块热力系统包含蒸汽加热器17、热水输送泵18、供回水管路和热用户；在汽轮机11前端抽气，抽气进入蒸汽加热器17加热热水，加热后的高温高压热水经热水输送泵18送往浮体部分的货油舱19加热盘管、污油舱20加热盘管、不合格油舱21加热盘管和其它浮体用户22，及上部模块的中压原油加热器23、低压原油加热器24、燃气加热器25、凝汽器闪蒸器26、油路循环加热器27和上部模块其它用户28，满足各级用户的用热需求，回水经回水管路进入蒸汽加热器17，完成浮体和上部模块闭式热水循环系统。
25.燃气轮机发电机组与锅炉蒸汽轮机发电机组相比具有重量小、尺寸小、系统简单等优点，浮式生产平台fpso/flng受甲板空间限制，多数选择燃气轮机发电机组作为电站。但燃气轮机发电机组热效率较低约为35％～45％，大部分热量被排烟带走，造成极大的浪费；本发明在燃气轮机发电系统的基础上引入蒸汽轮机联合循环，可以将燃料的热效率提高约20％；进一步利用汽轮机抽气加热热水，满足浮体和上部模块用户热力消耗，可以提高燃料热效率10％～20％；总体而言通过将燃气轮机发电系统、蒸汽轮机发电系统、浮体和上部模块热力系统结合在一起，燃料的热效率可达65％～85％，降低了燃料消耗同时也减少了二氧化碳的排放量。
26.烟气经烟气余热锅炉5吸收热能后，进入烟气洗涤器6，经洗涤后的烟气与来自天然气处理系统的天然气混合进入气体冷凝压缩机7，经初步压缩和析出水分后进入气体高压压缩机8和气体注入压缩机9进一步加压，经管路注入气提井口，用于油气田加压增产；烟气余热锅炉5排出的烟气经烟气处理系统加压后用于气提增产，不仅实现了碳的捕集和利用，还节省了原气提天然气的量，减少了气提天然气成本。
27.以上所述，仅为本发明的一种示例，根据浮式平台燃气轮机发电机组的配置，可以拓展为多种形式，例如2台燃气轮机发电机组+2台烟气余热锅炉+1台汽轮发电机组；及不同的浮式生产平台或油气生产工艺，浮体和上部模块用户可能会有不同，都可以根据本发明系统通过热力计算确定热水和蒸汽加热系统的设计负荷，完成系统设计；均在本专利的保护范围以内。
技术特征：1.一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，其特征在于：燃气轮机发电系统通过管路将500～700℃高温烟气送至蒸汽轮机发电系统；蒸汽轮机发电系统带有烟气余热锅炉，烟气余热锅炉分别通过管路与燃气轮机发电系统、烟气处理系统连接；烟气余热锅炉通过管路依次与汽轮机、凝汽器、凝结水泵、除氧器、给水泵、高压给水加热器连接，形成第一循环网；烟气余热锅炉形成的压力为6～8mpa的高温饱和蒸汽，经由管路送至汽轮机，汽轮机前端伸出支管路与热力系统中的蒸汽加热器连接。2.根据权利要求1所述的一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，其特征在于：燃气轮机发电系统带有的压气机通过管路依次与燃机燃烧室和燃气轮机连接，形成第二循环网，压气机海域燃机发电机连接。3.根据权利要求1所述的一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，其特征在于：热力系统带有蒸汽加热器，蒸汽加热器与汽轮机前端连接，蒸汽加热器将加热后的高温高压热水经热水输送泵送往各模块用户，各模块用户使用后的回水通过管路回至蒸汽加热器。4.根据权利要求1所述的一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，其特征在于：烟气处理系统带有烟气洗涤器，烟气余热锅炉通过管路与烟气洗涤器连接，经洗涤后的烟气与来自天然气处理系统的天然气混合进入气体冷凝压缩机，初步压缩和析出水分后依次进入气体高压压缩机、气体注入压缩机进一步加压，加压后经管路注入气提井口。5.根据权利要求1所述的一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，其特征在于：汽轮机后端通过管路与凝汽器连接。6.根据权利要求1所述的一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，其特征在于：汽轮机与汽机发电机相连接。7.根据权利要求3所述的一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，其特征在于：模块用户为浮体部分的货油舱加热盘管、污油舱加热盘管、不合格油舱加热盘管、其它浮体用户、上部模块的中压原油加热器、低压原油加热器、燃气加热器、凝汽器闪蒸器、油路循环加热器和上部模块其它用户。8.根据权利要求1所述的一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，其特征在于：凝结水泵通往除氧器的路径上设置有第一阀门。9.根据权利要求1所述的一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，其特征在于：凝结水泵通过管路依次与烟气余热锅炉、除氧器连接，凝结水泵通往烟气余热锅炉的通路上设置有第二阀门，烟气余热锅炉通往除氧器的通路上设置有第三阀门。
技术总结一种低碳排放的浮式生产平台热动力系统，燃气轮机发电系统通过管路将500～700℃高温烟气送至蒸汽轮机发电系统。蒸汽轮机发电系统带有烟气余热锅炉，烟气余热锅炉分别通过管路与燃气轮机发电系统、烟气处理系统连接。烟气余热锅炉通过管路依次与汽轮机、凝汽器、凝结水泵、除氧器、给水泵、高压给水加热器连接，形成第一循环网。烟气余热锅炉形成的压力为6～8MPa的高温饱和蒸汽，经由管路送至汽轮机，汽轮机前端伸出支管路与热力系统中的蒸汽加热器连接。本发明将燃气轮机发电机系统与蒸汽轮机发电系统相连接，合理利用了燃气轮机发电系统的热能，节约了33％～45％的热能，避免在发电过程中浪费大量能源和排放大量的二氧化碳，减少碳的排放，实现了减排目标。实现了减排目标。实现了减排目标。
技术研发人员：郭洪生 马士林 郭扬立 冷阿伟 齐亮 孙妍 杨晓玲 刘烜鸣 孙丽丽
受保护的技术使用者：大连船舶重工集团有限公司
技术研发日：2022.07.07
技术公布日：2022/11/1
