بررسی امکان پذیری حذف یا جایگزینی گرمکن های موجود در ایستگاه های ورودی گاز شهری مناطق گرمسیر استان فارس

امروزه ایستگاه های تقلیل فشار گاز بخش مهمی از سیستم گازرسانی بوده که با اشکال و تجهیزات متفاوت طراحی و نصب می گردند. با پیشرفت علوم و فن آوری، ساخت این تجهیزات به طور مرتب تغییر و ارتقا می یابد. هدف از طراحی این تجهیزات، کاهش فشار جریان گاز ورودی به شهرها جهت استفاده ی گاز در مصارف خانگی می باشد. ایستگاه های تقلیل فشار شامل فیلتر، هیتر، رگلاتور و سیستم های کنترلی می باشد.این ایستگاه ها که در ورودی شهرها نصب می شوند، با استفاده از شیرهای فشار شکن، فشار گاز طبیعی را به میزان مورد نیاز کاهش می دهند. طی این کاهش فشار، پدیده ی ژول- تامسون اتفاق می افتد و گاز طبیعی دچار افت دما می شود. در صورت وجود بخار آب در گاز طبیعی، افت دما باعث تشکیل هیدرات های گازی می شود. که معمولا باعث گرفتگی در خطوط لوله و خطراتی نظیر انفجار خط لوله ی انتقال گاز می گردد. از آنجایی که دمای هوا، روی جریان گاز عبوری از لوله تاثیرگذار خواهد بود لذا در ماه های سرد سال امکان ایجاد شرایط نامساعد فوق نسبت به سایر ماه ها بیشتر است.به همین دلیل و جهت جلوگیری از تشکیل هیدرات های گازی در اثر این پدیده، از هیترها جهت پیش گرمایش جریان گاز استفاده می گردد. این هیترها از نوع حمام آب غیرمستقیم می باشد و به عنوان یک مبدل سه سیالی (گاز- آب-گاز) عمل می کنند و بخشی از جریان گاز طبیعی خروجی از ایستگاه، به عنوان سوخت هیتر مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجاییکه این هیترها بازده بالایی ندارند و بخشی از گاز، جهت استفاده در هیتر مصرف می گردد ، تحقیق و پژوهش جهت بررسی روش هایی که به وسیله ی آن بتوان بازده هیترها را بالا برد یا جایگزین هایی برای آن ها مطرح نمود، در جریان است. ایستگاه های تقلیل فشار گاز جهت گرمایش، از هیترهای حمام آب غیر مستقیم (indirect water bath heater) استفاده می کنند. این هیترها پیش از ورود به تجهیزات فشارشکن در ایستگاه تعبیه می شوند. در پایان نامه پیش رو روش های مطرح شده جهت جایگزینی، حذف یا بهینه سازی مورد بررسی، مقایسه و شبیه سازی قرار می گیرد. ضمن این که برآورد اقتصادی روش های فوق نیز اعمال خواهد شد تا از لحاظ امکان پذیری و صرفه ی اقتصادی جهت اجرایی شدن به جای سیستم های متداول، قادر به یک مقایسه ی جامع و کمی بین سیستم های پیشنهادی باشیم. در ابتدا ضروری است که شرایط عملیاتی ایستگاه تقلیل فشار گاز در شرایط واقعی مشخص باشد که اطلاعات مربوط به آن توسط شرکت گاز استان فارس در اختیار اینجانب گذاشته شد. سپس با توجه به داده های مذکور و با استفاده از بسته های نرم افزاری شبیه سازی، می بایست این شرایط شبیه سازی شود، تا میزان صحت نتایج آن در مقایسه با مقادیر شرایط واقعی مشخص شود. در بخش دیگر از پایان نامه، روش های پیشنهادی و جایگزین، شبیه سازی و تحلیل اقتصادی خواهد شد. سابقه تحقیقات در زمینه ی روش های بهینه در ایستگاه های تقلیل فشار گاز به اوایل دهه ی 90 میلادی باز می گردد. در سال 1991 kucerjia سیستم پیشنهادی بر اساس توربواکسپندر را ارایه نمود. از آن جاییکه فرایند انبساط گاز همراه با تولید انرژی می باشد و در اثر انبساط در رگلاتور، این انرژی هدر می رود استفاده از توربین جهت انبساط گاز می تواند به عنوان راه حلی برای جلوگیری از اتلاف انرژی ناشی از انبساط گاز تلقی شود.tunkel et al. در سال 1996 سیستم جایگزین بر مبنای لوله ی گردابی را پیشنهاد نمودند که به طور کامل ایستگاه را بی نیاز از وجود هیتر می نماید. در سال 2000 williams روش دیگری براساس استفاده از کمپرسورهای هوا جهت گرم نمودن گاز ارایه نمود.و در نهایت lourenco & millar در سال 2009 سیستم پیشنهادی kucerjia را اصلاح و بهینه نمودند. جایگزینی توربواکسپندر با شیر فشارشکن جزو موارد مورد بررسی می باشد که نتایج شبیه سازی در این حالت با نتایج شبیه سازی سیستم های متداول مقایسه می شود. ضمن اینکه روش های پیشنهادی دیگر مانند استفاده از هیتر برقی و لوله ی گردابی ساخته و طراحی شده برای این هدف، نیز مورد بررسی قرار می گیرد. تا در نهایت با مقایسه ی مزایا و معایب روش های مختلف بتوان به یک جمع بندی جامع در مورد کلیه سیستم های جایگزین سیستم فعلی ایستگاه تقلیل فشار گاز طبیعی رسید.