کاربرد چرخه آلی رانکین در بازیافت و بهینه سازی انرژی در ایستگاههای تقویت فشار گاز

در این مطالعه، بازیافت حرارت تلف شده در یک ایستگاه تقویت فشار گاز با استفاده از چرخههای تولید برق آلی رانکین (ORC)، مورد بررسی قرار گرفته است. بازیافت حرارت به صورت مستقیم در دو سناریوی انبساط اشباع و انبساط فوق گرم و بازیافت حرارت به صورت غیر مستقیم (استفاده از چرخه میانی روغن حرارتی)، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که راندمان حرارتی چرخه رانکین آلی در سناریوی انبساط فوق گرم از ۱۴ تا ۱۷% و کار تولید شده نیز از ۴۰۰۰ تا kW ۷۰۰۰ بسته به دمای جریان گاز خروجی از تبخیرکننده متغیر خواهد بود. در صورتی که این دامنه راندمان در سناریو انبساط اشباع از ۱۰ تا ۱۳% و کار تولید شده نیز از ۳۰۰۰ تا kW ۶۵۰۰ متغیر خواهد بود. در سناریوی انبساط فوق گرم، استفاده از این سیستم، سبب افزایش راندمان کلی ایستگاه از ۲۶% به ۴۰% خواهد شد. در بازیافت حرارت غیر مستقیم نیز کار تولید شده با افزایش درجه فوق گرمایش از ۵۵۰۰ تا kW ۶۴۰۰ و راندمان حرارتی از ۵/۱۲ تا ۱۴% متغیر خواهد بود. به علاوه در این مطالعه تحلیل اکسرژی به روش گراف اکسرژی، انجام شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دمای جریان گاز خروجی از تبخیرکننده، راندمان اکسرژی در تبخیرکننده و چگالنده کاهش می یابد. بنابراین راندمان اکسرژی کل سیستم نیز کاهش خواهد یافت. در نهایت به عنوان نمونه تحلیل اقتصادی سناریوی انتخابی بازیافت حرارت مستقیم در حالت انبساط فوق گرم با فرض نرخ جهانی برق مورد بررسی قرار گرفته است.

Keywords:

ایستگاه تقویت فشار گاز , توربین گاز , چرخه آلی رانکین , گراف اکسرژی , بازیافت حرارت