بکارگیری سیستم تولید یکپارچه برق و پیش گرمایش گاز طبیعی در ایستگاه تقلیل فشار بیرجند

در پژوهش حاضر به بررسی فنی و اقتصادی بکارگیری سیستمهای تولید همزمان برق و گرما و توربین های انبساطی در ایستگاه های تقلیل فشار گاز طبیعی پرداخته شده است. به طور معمول گاز طبیعی پر فشار قبل از استفاده در محلهای مصرف، می بایست در نقاطی از مسیر انتقال در ایستگاههای تقلیل فشار، به فشاری به مراتب پایین تر و قابل استفاده برای مصرف کننده برسد. معمولا این افت فشار توسط شیرهای انبساطی صورت می پذیرد. بدین ترتیب بخش اعظمی از انرژی موجود در گاز که بصورت اگزرژی فشاری، در آن موجود است، هدر خواهد رفت. استفاده از توربینهای انبساطی راهی مفید برای تبدیل اگزرژی فشاری گاز به انرژی الکتریکی می باشد. میزان افت دما در این تجهیز نسبت به شیرهای انبساطی بیشتر خواهد بود، لذا نیاز حرارتی ایستگاه بیش از وضعیت بدون توربواکسپندر است. بدین منظور پیشنهاد گردید که بجای تأمین نیاز حرارتی از طریق هیترهای موجود در ایستگاه، از سیستمهای تولید همزمان برق و گرما به عنوان تأمین کننده این حرارت استفاده گردد. ضمن آنکه انرژی الکتریکی تولیدی توسط این سیستم، نیز به عنوان یک محصول ثانویه، مفید و قابل توجه خواهد بود. سه طرح کلی پیشنهاد شده است، که عبارتند از سیستمی شامل توربواکسپندر تنها، سیستمی شامل تنها تجهیزات تولید همزمان برای تأمین نیاز حرارتی و تولید برق و در نهایت سیستمی که مجموعه ای کامل از تمام این فناوریها را در کنار یکدیگر داراست. در این برنامه، با استفاده از الگوریتمی ابتکاری، به انتخاب و تعیین سایز و اندازه فنی ترین سیستم با بیشترین میزان تولید مبادرت شد. این الگوریتم چهار مرحله ای، با طی مسیری منطقی، مجموعه ای از سناریوها را برای هرکدام از سه طرح پیشنهادی در اختیار قرار خواهد داد که سایز و اندازه تجهیزات منتخب خود آن سناریوها نیز هر کدام از نظر فنی و اقتصادی بهترین گزینه برای آن سناریو هستند. ایستگاه تقلیل فشار گاز بیرجند به همراه چندین ایستگاه دیگر مورد بررسی قرار گرفتند که نتایج نشان از غیر اقتصادی بودن تمامی طرحها برای ایستگاه تقلیل فشار بیرجند داشت. با بررسی نتایج ایستگاهها و با تعریف پارامتری به نام فاکتور قابلیت، امکان پیش بینی عملکرد فنی و اقتصادی هر ایستگاهی در مواجهه با هرکدام از طرحهای پیشنهادی و با توجه به دبی متوسط عبوری از آن ایستگاه مشخص می شود. با توجه به مصرف روزانه گاز در ایران که معادل 387 میلیون متر مکعب می باشد، و با فرض شرایط ایستگاه غرب مشهد برای سایر نقاط کشور، پتانسیل تولید هرکدام از طرحهای پیشنهادی شامل سیستم توربواکسپندر تنها، طرح استفاده از سیستم تولید همزمان تنها و نهایتا طرحی شامل هر دوی این تجهیزات در ایستگاه، بترتیب پتانسیل تولید برقی در حدود mw24، mw285 و mw562 خواهد بود.