بهینه سازی گرمکن های خطی مورد استفاده در ایستگاه های تقلیل فشار گاز به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه با مرتب سازی نامغلوب

در نیم قرن اخیر و به موازات رشد روزافزون مصرف گاز طبیعی در ایران و به تبع آن توسعه خطوط لوله گاز تا میزان بالغ بر۲۱ هزارکیلومتر، تعداد ایستگاه های تقلیل فشار واقع در نقاط انشعاب شبکه های توزیع از انتقال نیز افزایش چشمگیری داشته است . در شیرهای فشارشکن این ایستگاه ها، افت دما ناشی از اثر ژول - تامسون موجب هیدراته شدن گاز، یخ زدگی شیرآلات و انسداد مسیر انتقال می گردد. از این رو، حدود ۱۴۰۰۰ دستگاه گرمکن حمام آب IFWBH)۱) قبل از ورود گاز پرفشار به این شیرها، وظیفه پیش گرمایش آن را برعهده دارند ]۱.[ شوربختانه ، بازدهی با میانگین ۳۰ درصدی این گرمکن ها، سالانه نزدیک به یک میلیارد متر مکعب گاز طبیعی فرآوری شده معادل با ظرفیت نیروگاهی ۴۰۰ مگاواتی را به هدر داده که بهینه سازی آنها را در هنگام طراحی ، نوسازی و یابازسازی اجتنابناپذیر می سازد. در این مقاله با مدلسازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی IFWBH ها، سه تابع هدف شامل بازدهحرارتی ، عدد آنتروپی تولیدی و عدد هزینه تلف شده، تعریف و مدل ریاضی مساله در قالب دو سناریو پیشنهادشده است . این مدل براساس الگوریتم ژنتیک چندهدفه و با استفاده از روش کمینه سازی نرخآنتروپی تولیدی ، حل و جبه ه بهینه پارتوی سناریوهای پیشنهادی تعیین گردیدهاست . نتایج اجرای مدل با انحراف کمتر از ۱۰± درصد نسبت به نتایج یک نمونه واقعی نشاندهنده عملکرد قابل قبول آن است . بر پایه این نتایج ، بهبود بازدهحرارتی گرمکن های حمامآب بسته به دبی حجمی گاز در بازه بین ۴۸ تا ۵۵ درصد امکانپذیر و دارای توجیه فنی - اقتصادی است . این نتایج که در قالب روابط ، منحنی ها و گروه های بی بعد ارائه شده است ، می تواند به عنوان مرجعی برای طراحی بهینه IFWBH ها مورد استفاده قرارگیرد.

Keywords:

ایستگاه تقلیل فشار , مبدل حرارتی , گرمکن حمام آب , بازده حرارتی , آنتروپی تولیدی