[发明专利]一种低碳排放型油气田压缩机及其控制方法

说明书

本发明公开一种低碳排放型油气田压缩机及其控制方法，用以解决现有技术中油气田用压缩机不仅造成排放污染，且余热能源无法有效利用的问题。包括：压缩机系统包括发动机和压缩机，发动机为压缩机供能，至少一套压缩机系统中发动机排出的高温烟气通过换热器将余热能量送入余热发电系统，余热发电系统包括有机朗肯循环ORC系统以及汽轮机发电系统，系统转换开关用于切换ORC系统和汽轮机发电系统；发动机、压缩机、换热器以及余热发电系统皆通过PLC控制系统进行控制。有益效果为减少油气田的碳排放，充分利用高温废气的能量，进行余热发电。

技术领域：

本发明涉及油气田采油、采气技术领域，特别涉及一种低碳排放型油气田压缩机及其控制方法。

背景技术：

随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统形成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出碳达峰和碳中和目标，就是指我们国家承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，到2060年，针对排放的二氧化碳，要采取植树、节能减排等各种方式全部抵消掉。

油气田开采及天然气输送时，需要对天然气或油田伴生气进行增压，现有的技术主要是采用往复式或离心式压缩机进行增压，压缩机驱动为电机或燃气发动机，且相应的功率比较大，普遍在300KW-5000KW。对于电驱发动机，所购买消耗的电能对应也间接增加了碳排放；燃气发动机燃烧天然气等燃料，直接增加了碳排放。而对于油气田开采及天然气输送，由于环境的限制等因素，普遍采用燃气发动机作为压缩机的动力源，应用数量众多，给企业节能减排上造成了巨大压力，也与国家发展战略方向存在矛盾。

发明内容：

本发明提供一种低碳排放型油气田压缩机及其控制方法，用以解决现有技术中油气田用压缩机不仅造成排放污染，且余热能源无法有效利用的问题。

本发明提供一种低碳排放型油气田压缩机，包括：至少一套压缩机系统、换热器、余热发电系统以及PLC控制系统；压缩机系统包括发动机和压缩机，发动机为压缩机供能，至少一套压缩机系统中发动机排出的高温烟气通过换热器将余热能量送入余热发电系统，余热发电系统包括有机朗肯循环ORC系统以及汽轮机发电系统，系统转换开关用于切换ORC系统和汽轮机发电系统；发动机、压缩机、换热器以及余热发电系统皆通过PLC控制系统进行控制。

较佳的，余热发电系统的电力输出部分接入压缩机使用。

较佳的，发动机包括：燃气轮机、四冲程发动机以及两冲程发动机中的一种或多种。

较佳的，压缩机包括：往复式压缩机、离心式压缩机以及螺杆压缩机中的一种或多种。

较佳的，发动机和压缩机单独成撬，ORC系统单独成撬，汽轮机发电系统单独成撬，ORC系统以标准集装箱尺寸为单元。

一种低碳排放型油气田压缩机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

若压缩机的发动机的余热应用在余热发电系统的输出功率大于等于第一功率设定阈值时，则切换至汽轮机发电系统；若余热发电系统的输出功率小于第一功率设定阈值时，则切换至ORC系统；其中，第一功率设定阈值为1000kW；

PLC控制系统监测压缩机的进气压力值和排气压力值，确保进气压力值与排气压力值处于正常范围；

同时，PLC控制系统监测余热发电系统中发电机的输出电压、输出电流以及频率；在确保输出电压和频率为市电标准时，调大余热发电系统的烟气进气量以增大发电功率。

较佳的，所述PLC控制系统监测压缩机的进气压力值和排气压力值，确保进气压力值与排气压力值处于正常范围，包括：

若进气压力值低于第一低压设定阈值，或高于第一高压设定阈值，则通过安全联锁保护系统ESD紧急停机；若进气压力高于第一低压设定阈值且低于正常范围，则将压缩机的进气阀门开度调大，补充进气压力；若进气压力高于正常范围且低于第一高压设定阈值，则将压缩机的进气阀门开度调小，降低进气压力；