مدل سازی ، بهینه سازی و تحلیل اگزرژی سیستم دوگانه ی توربواکسپندر و پیل سوختی برای بازیافت انرژی در یک ایستگاه تقلیل فشار گاز طبیعی

گاز طبیعی فشار بالا در خطوط اصلی انتقال گاز سراسری دارای فشار بالایی که برای استفاده مصرف کنندگان مناسب نبوده و باید فشار آن متناسب با نیاز مصرف کننده کاهش پیدا کند. روش معمول برای کاهش فشار گاز استفاده از شیر های فشارشکن در ایستگاه های تقلیل فشار گاز شهری (S.G.C (می باشد که این این باعث اتلافات زیاد در انرژی قابل دسترس (اگزرژی) در طی فرایند افت فشار می شود . در کار حاضر به جای استفاده از سیستم معمول شیر فشار شکن از یک سیستمدوگاهنی توربواکسپندر و پیل سوختی استفاده شده است که اجزای این سیستم عبارتند از توربواکسپندر، پیل سوختی دمابالای کربنات مذاب، پیش گرم کن گاز طبیعی، مبدل حرارتی تولید بخار،کمپرسورهای هوا و سوخت و ژنراتور الکتریکی . هدف از طرح حاضر کاهش حداقلی اتلاف انرژی در ایستگاه تقلیل فشار گاز می باشد. به منظور انتخاب بهینه ترین ابعاداجزای سیستم از جمله توان پیل سوختی، اندازه ی مبدل هاحرارتی و راندمان توربواکسپندر وکمپرسورها از دو تابع هدف راندمان انرژتیک و راندمان اگزرژتیک کل سیستم استفاده شده است که هر کدام دارای 8 متغییر تصمیم می باشد . نتایجبهینه سازی نشان می دهد که انتخاب ابعاد بر اساس راندمان اگزرژتیک نتایج بهتری را به دست می دهد که می توانکوچکتر شدن ابعاد مبدل های پیش گرم کن گاز و مبدل بخار به میزان 26%و 20 %و افزایش توان خالص خروجی را بیان کرد. مدل سازی سیستم مورد نظر بر اساس اطلاعات یک ایستگاه تقلیل فشار گاز در شمال کشور ایران صورت گرفته استو بهینه سازی سیستم بر اساس بیشترین دبی گاز ورودی به ایستگاه(47.23 کیلوگرم بر ثانیه) انجام شده است . دما و فشار گاز ورودی در این دبی به ترتیب برابر با 15درجه سلسیوس و 5200کیلوپاس اکل. بهینه سازی سیستم با استفاده الگوریتم تکاملی ژنتیک انجام شده است. به منظور اعتبار سنجی مدل پیل سوختی از نتایج منابع معتبر بهره گرفته شده است.

Keywords:

تقلیل فشار , اکسپندر , راندمان اگزرژتیک , پیل سوختی , الگوریتم ژنتیک