بخشی از مقاله
چکیده
در بسیاري از موارد، سوخت گاز واحد صنعتی از طریق خط لوله اصلی با فشار بالا تأمین می گردد که معمولا این فشار در محل مصرف توسط یک شیر فشارشکن - ژول– تامسون - کاهش می یابد. در این نوعکاهشِ فشار در حقیقت نوعی اتلاف انرژي به وجود می آید، در صورتی که می توان انرژي ذخیره شده در گاز طبیعی را با استفاده از توربین هاي انبساطی - توربین گازي غیراحتراقی - به جاي شیر فشارشکن به جریان الکتریسیته تبدیل کرد.
در این مقاله ضمن تحلیل عملکرد شیر فشارشکن خط اصلی گاز پالایشگاه اصفهان، طرح جایگزینی توربین انبساطی با این شیرفشارشکن، با استفاده از نرم افزار Aspen hysys2006 با مقایسه دو معادله حالت PR3 و SRK4 شبیه سازي گردید و در ادامه برآورد اقتصادي این طرح ارائه شده است. بررسی اقتصادي نشان می دهد که با بکارگیري این سیستم و در نظر گرفتن بازده %85 براي ژنراتور و هزینه احداث ایستگاه و ارزش جهانی برق تولیدي به ترتیب برابر 1600 $/kwو 0/12 $ /kwh ، زمان بازگشت سرمایه کمتر از یک سال و با درنظر گرفتن قیمت برق داخلی حدود چهار سال محاسبه می گردد.
-1 مقدمه
در فرایند انتقال گازطبیعی، براي جلوگیري از قطور شدن خطوط انتقال گاز می توان از خاصیت تراکم پذیر بودن گاز استفاده نمود و گاز را با فشار بالا انتقال داد. در ایستگاههاي تقویت فشار، فشار گاز به حدود psi 1200 تا 700 می رسد. سپس متناسب با نیاز مصرف کننده،مجدداً فشار گازمعمولاً بین 250psiتا 60psi کاهش داده می شود.[1] در بسیاري از موارد، با استفاده از توربین هاي انبساطی به جاي شیر فشارشکن در مسیر خط لوله اصلی گاز ورودي به صنایع، انرژي ذخیره شده در گاز طبیعی به گونه اي مفید از انرژي تبدیل می شود.
انرژي حاصل از کاهش فشار به حرکت دورانی تبدیل می گردد. از حرکت دورانی به وجود آمده می توان به عنوان نیروي محرکه براي ژنراتور جهت تولید الکتریسته استفاده کرد.[2] به این فن آوري تبدیل فشار به انرژي - PIP - 1 می گویند.[3] براي اولین بار بصورت عملی در سال 1987درکشور دانمارك این فن آوري جهت تولید کار محوري در کمپرسورهاي بخار مورد استفاده قرار گرفت و به تدریج کاربرد این فن آوري متداول شد.[4] تا سال 2004 میلادي حدود 27 سیستم PIP در کل اروپا نصب شده است که به ژنراتور الکتریکی متصل هستند.
-2 بررسی عملکرد شیر فشارشکن خط اصلی گازطبیعی پالایشگاه اصفهان
سوخت گاز طبیعی پالایشگاه اصفهان از طریق خط لوله اصلی با دبی 75 تن بر ساعت و فشار25 بار وارد یک ایستگاه تقلیل فشار شامل دو شیر فشارشکن می شود. گازطبیعی با دماي 26 درجه سانتیگراد و فشار 25 بار وارد شیر فشارشکن مرحله اول شده و به فشار 8 بار کاهش داده شده و پس از آن در شیر فشارشکن دوم به 5 بار و 15 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.
جهت تعیین دماي خروجی شیر فشارشکن با در نظر گرفتن علامت ضریب ژول-تامسون و حدس اولیه براي دماي خروجی شیر فشارشکن، آنتالپی سیال در ورودي و خروجی شیر با استفاده از معادلات حالت محاسبه می شود. چنانچه آنتالپی هاي ورودي و خروجی برابر باشند، دماي خروجی شیر فشار شکن برابر با حدس اولیه می باشد. در غیر این صورت بایستی محاسبات با حدس دیگري براي دما تکرار شود، این کار آنقدر ادامه می یابد تا آنتالپی در خروجی شیر فشار شکن با آنتالپی محاسبه شده در ورودي برابر شود، در این حالت دماي خروجی شیر فشار شکن مشخص می شود.[5]
اطلاعات اولیه شامل دبی، فشار و دما در ورودي شیر فشارشکن و فشار در خروجی شیر فشارشکن در شرایط عملیاتی پالایشگاه اصفهان - جدول - 1 است. اطلاعات مربوط به انتالپی گازطبیعی در شرایط ترمودینامیکی مشخص، از بانک اطلاعاتی نرم افزار Hysys استفاده گردید. ترکیب درصد خوراك ورودي مطابق با جدول 2 در نظر گرفته شده و معادله ترمودینامیکی PR1 و SRK2 استفاده شده است.[6] شرایط عملیاتی و نتایج حاصل از این روش در جدول 3 و جدول 4 آمده است.
