بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله پالایشگاه گاز و گاز مایع NGL سیری از دیدگاه بهینه سازی انرژی مورد مطالعه قرارگرفته است. در بخش اول مقاله پیشنهادات مختلف بهینه سازی مصرف انرژی در بخش های مختلف کارخانه نظیر نیروگاه، سیکل تبرید کارخانه، سیستم بارگیری و صدور محصولات و شبکه فلرها ارائه می گردد و در ادامه به محاسبه و بررسی تلفات انرژی در بویلرهای مجتمع و ارایه سناریوهای بهینه سازی آن پرداخته می شود. بررسی تأثیر توام این پارامترها می تواند میزان اهمیت هرکدام ازآنها را نشان دهد و بر این مبنا، تلاش برای بهینه سازی آنها انجام شود .
در این میان بهینه سازی واکنش های احتراق می تواند نقش موثری در بهینه سازی انرژی ایفا نماید. به این منظور اثر پیش گرم نمودن سوخت و هوای ورودی، تنظیم مشخصه های احتراق بر اساس آنالیز سوخت ورودی و تنظیم بهینه میزان هوای ورودی در شرایط گوناگون عملیاتی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. شایان ذکر است که به منظور استخراج روابط ریاضی مربوط به محاسبات کارآیی دیگ بخار از دستورالعمل آزمایش دیگ بخار منتشر شده توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکا - ASME - استفاده گردیده است.
1 -مقدمه
صنعت نفت تأمین کننده بخش عمده انرژی کشور محسوب می گردد و همین امر خود شاید یکی از عللی باشد که در طول سالیان گذشته توجه جدی به بهینه سازی مصارف انرژی در این صنعت بزرگ ملی صورت نگرفته استمسلماً. بزرگترین اتلاف انرژی در این صنعت و یا حتی در سطح کشور سوزاندن روزانه میلیارد ها فوت مکعب گازهای همراه نفت در مناطق مختلف نفتی می باشد که علاوه بر هدر رفتن ثروت های ملی، آلودگی محیط زیست را نیز در پی دارد.
این در حالی می باشد که معمولاً گازهای همراه نفت دارای ارزش حرارتی بالاتری نسبت به گاز طبیعی هستند و از طرفی حاوی ترکیبات هیدرو کربنی سنگین تری می باشند که این مشتقات بیش از ِ/ٌ برابر نفت خام مرغوب قیمت دارند و از بازار مناسبی در داخل و خارج کشور برخوردارند. با اجرای طرح های جمع آوری گازهای همراه میادین نفتی کشور و استحصال میعانات گازی و ترکیبات سنگین آن، نه تنها از سوختن این ثروت بزرگ خدادادی جلوگیری می شود بلکه از آلودگی محیط زیست به ویژه در مناطقی که مخازن زیرزمینی آنها از نوع نفت ترش می باشند جلوگیری خواهد گشت. بنابراین بهره برداری کامل از پروژه NGL سیری خود یک گام بلند در زمینه بهینه سازی انرژی محسوب می شود.
با این وجود و علیرغم نوساز و جدید بودن کارخانه NGL سیری، با بررسی تجهیزات و فرآیندهای به کار رفته در واحدهای مختلف فرآیندی آن و انجام برخی محاسبات تئوری و نیز مقایسه این تجهیزات با فناوری های به روزتر دنیا، می توان به وجود پتانسیل های فراوان بهینه سازی مصرف انرژی در آن پی برد. در این مقاله پالایشگاه گاز و گاز مایع NGL سیری از دیدگاه بهینه سازی انرژی مورد مطالعه قرارگرفته است. در بخش اول مقاله پیشنهادات مختلف بهینه سازی مصرف انرژی در بخش های مختلف کارخانه نظیر نیروگاه، سیکل تبرید کارخانه، سیستم بارگیری و صدور محصولات و شبکه فلرها ارائه می گردد و در ادامه به محاسبه و بررسی تلفات انرژی در بویلرهای مجتمع و ارایه سناریوهای بهینه سازی آن پرداخته می شود.
بررسی تأثیر توام این پارامترها می تواند میزان اهمیت هر کدام از آنها را نشان دهد و بر این مبنا، تلاش برای بهینه سازی آنها انجام شود. در این میان بهینه سازی واکنش های احتراق می تواند نقش موثری در بهینه سازی انرژی ایفا نماید. به این منظور اثر پیش گرم نمودن سوخت و هوای ورودی، تنظیم مشخصه های احتراق بر اساس آنالیز سوخت ورودی و تنظیم بهینه میزان هوای ورودی در شرایط گوناگون عملیاتی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. شایان ذکر است که به منظور استخراج روابط ریاضی مربوط به محاسبات کارآیی دیگ بخار از دستورالعمل آزمایش دیگ بخار منتشر شده توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکا - ASME - استفاده گردیده است ]ٌ.[
ٍ- بهینه سازی نیروگاه و توربین ها
در حال حاضر در کارخانه NGL سیری شش توربین گازی وجود دارند و مکان و فوندانسیون برای نصب دو توربین گازی دیگر نیز برای آینده در نظر گرفته شده است. چهار عدد از این توربین ها برای ژنراتورهای نیروگاه می باشند و یکی از توربین ها محرک کمپرسور واحد تراکم گازهای خوراک جمع آوری شده می باشد که در واقع شاهرگ کارخانه NGL محسوب می شود و توربین دیگر نیز متعلق به واحد سیکل تبرید کارخانه می باشد که این واحد هم به قلب کارخانه تشبیه شده است.
ٍ-ٌ- خنک کردن هوای ورودی به کمپرسور و CCHP
نیروگاه NGL سیری دارای چهار توربوژنراتور می باشد که ظرفیت اسمی هر یک از آنان MW ٌ/ًٌ می باشد، اما با توجه به شرایط آب و هوایی جزیره سیری به خصوص رطوبت فوق اشباع آن، هر کدام دارای توان تولید تنها MW ْ/ْ می باشند و در نهایت نیروگاه NGL سیری توان تولید MW ًَ را داراست. نمودار - ٌ - نشان می دهد که سردسازی هوای ورودی به توربین های نیروگاه موجب افزایش قدرت خروجی و در نهایت رشد راندمان توربین می گردد.
ٍ-ٍ- تولید همزمان برق و حرارت CHP
با توجه به مشخصات توربین های موجود در جزیره سیری، چنان چه یک سیستم CHP برای آنها نصب شود بازده الکتریکی در حدود ٍَ درصد و بازده مجموعه CHP آنها ًْ درصد خواهد بود. در صورت بکارگیری یک واحد تولید همزمان برق و حرارت ًٍ% مساحت بیشتری نسبت به نصب بویلر مورد نیاز می باشد و هزینه های آن نیز تقریبا دو برابر خواهد بود، اما دیگر نیازی به مصرف روزانه ٍ میلیون فوت مکعب گاز طبیعی شیرین نمی باشد.
َ- سیکل تبرید کارخانه
سیکل سردسازی پروپان یا همان سیکل تبرید، که پیشتر از آن به عنوان قلب کارخانه یاد شد، پیچیده ترین و در عین حال از مهمترین واحدهای کارخانه NGL محسوب می گرددزیرا. در صورت عدم تأمین این نیاز سرمایشی عملاً امکان هیچ گونه جداسازی و استحصال محصولی وجود ندارد، و باید کل فرآیند کارخانه را متوقف نمود. به منظور بهبود مصرف انرژی در این بخش برخی از پیشنهادات مربوط به افزایش راندمان و کارایی توربین های نیروگاه و همین طور سایر توربین ها و کمپرسورهای موجود در کارخانه، می تواند به کار رود. اقدامات دیگری نیز به منظور بهینه سازی سیکل تبرید پروپان کارخانه NGL و کاهش مصرف انرژی و استهلاک آن می توانند مفید باشند که مهمترین آن عبارت است از بدست آوردن یک معادله بین توان مصرفی کمپرسور سه مرحله ای سیکل سرد سازی و دما و duty چیلرهای مصرف کننده در هر زمان از شرایط عملیاتی ]َ.[
ُ- اسکله صادراتی و بازوان بارگیری
پس از خاتمه عملیات بارگیری هر یک از محصولات، آن بخش از محصولات که حد فاصل واحد اندازه گیری مسیر اختصاصی خود، واقع در ابتدای اسکله بارگیری تا انتهای بازوی بارگیری در خطوط لوله، باقی مانده اند به علاوه محصول باقیمانده در خود بازو، هر کدام به سمت یک درام اختصاصی تخلیه می گردند و توسط یک هیتر کاملاً به صورت بخار تبدیل می گردند و سپس روانه فلر شده و سوزانده می شوند.
طول هر کدام از این چهار مسیر حداقل ًًٍ متر می باشد که قطر لوله پروپان ٌَ اینچ و مابقی ٌٍ اینچ می باشد. یعنی در خاتمه هر فرآیند بارگیری در حدود ًًٍُلیتر یا تقریباً ٌِ بشکه پروپان، ًٌ بشکه بوتان، ًٌ بشکه پنتان و ًٌ بشکه کاندنسیت سوزانده می شود، در حالی که تنها قیمت هر بشکه محصول کاندنسیت تولیدی بیش از یک و نیم برابر نفت خام نوع مرغوب می باشد. در این زمینه می توان پیشنهاد نصب یک سیستم افزایش فشار کوچک، جهت بازگرداندن این محصولات به سیستم BOG مخازن را بررسی نمود.
ِ- شبکه فلرهای NGL
این شبکه از مصرف کنندگان قابل توجه انرژی محسوب می گردد، به گونه ای که فلر LP به تنهاییًًٌِِ کیلوگرم بر ساعت بخار، در حدود ٌٍَْ کیلوگرم بر ساعت سوخت و ٌٍ نرمال مترمکعب بر ساعت نیتروژن مصرف می کند. جهت کاهش مصرف این بخار می توان یک دوربین آنالیزور دود Flame Detector در کنار تیپ فلر نصب کرد تا شرایط شعله را در هر لحظه آنالیز کرده و سپس به یک شیر کنترلی FCV بر روی مسیر ورودی بخار به سمت فلر فرمان ارسال نماید و در نتیجه در شرایط نرمال که معمولاً شعله فلر مشکلی ندارد، دبی کمتری از بخار به تیپ فلر تزریق می گردد.
