烟气电动百叶阀的引言
气田开发中、后期，通常采用增压开采和增压集输工艺对天然气进行增压，天然气增压机组因此得到了广泛应用[1]。目前我国大部分气田增压机存在排烟温度高和能量利用率低的问题。根据节能监测数据，当前大部分的燃气式增压机效率偏低，仅有大约30%输入能量能够转化为有效功，其他大部分以烟气电动百叶阀形式排出（30%以上）或被发动机冷却介质带走，剩余能量则通过机身散热的形式损耗[2]。烟气电动百叶阀余热排放不仅造成了极大的能源浪费，还导致大量热污染物排放。因此对气田增压机烟气电动百叶阀余热进行回收利用具有重要意义。
虽然目前工业烟气电动百叶阀余热利用技术研究已经比较成熟[3-4]，在电厂锅炉、炼钢炉和汽车上也已实现工业应用[5-7]，但是该技术在气田增压站中还没有实际工程应用实例。气田增压机烟气电动百叶阀余热回收利用与常规工业烟气电动百叶阀余热利用有明显区别：一方面，由于气田增压站多分布在交通不发达、比较偏僻的位置[8]，烟气电动百叶阀余热利用通常用于满足增压站自身生产或工作人员生活需求，很难将余热能或生产产品对外输出；另一方面，气田增压站供电成本较高且很难保证稳定的电力供应[9]。因此将气田增压机烟气电动百叶阀余热用于发电利用不仅具有重要的环保和节能效益，还能为增压站电气设备安全稳定运行提供保障。
有机朗肯循环经常被用于中低温余热发电回收[10-11]，在汽车发动机烟气电动百叶阀余热回收方面实现了工业应用，当余热回收系统稳定工作时，发动机输出功率可提高10%[12]。美国成功将有机朗肯循环应用于天然气增压站余热回收发电，每个增压站余热回收发电量为4.0～6.5烟气电动百叶阀的MW。张鑫等[13]对输气站利用有机朗肯循环回收余热发电经济性进行评估，成本回收周期为4年，但是他们并没有考虑增压机实际工作效率以及内燃机实际运行参数。陈耿[14]研究发现内燃机实际运行参数变化（如空燃比和运行负荷）会对余热发电产生重要影响，但是未考虑工质参数选择对余热发电经济性影响。有机朗肯循环效率受余热参数、有机工质种类、蒸发压力和冷凝温度等的影响[10,15-16]，为实现其在气田增压机烟气电动百叶阀回收利用，必须对合适的工质和运行参数进行选择。
笔者主要针对项目中的增压机烟气电动百叶阀余热利用有机朗肯循环发电可行性进行分析，首先对增压机烟气电动百叶阀参数进行现场测试，分析获得增压机实际烟气电动百叶阀余热参数，接着针对测试获得的数据利用热力学模型、传热模型和系统经济性模型对余热发电技术方案进行优化，以期为气田增压站烟气电动百叶阀余热利用项目工程提供方案选择。
实验的燃气式增压机选择中国石油西南油气田公司某一气田增压站1490型四冲程增压机。该增压机是气田常用增压机，额定输出功率为1烟气电动百叶阀的490烟气电动百叶阀的kW。与二冲程增压机相比，四冲程增压机烟气电动百叶阀流量更大、温度更高，具有更丰富的余热能，因此项目优先考虑针对四冲程增压机烟气电动百叶阀余热进行回收利用。为了保证所测试的数据具有代烟气电动百叶阀性，通过查阅增压机运行记录，选择典型工况进行实验测试。