عنوان پایان‌نامه
توسعه یک مدل مفهومی- ریاضی برای تعیین معیار مصرف انرژی و انتشار گاز دی اکسید کربن در ایستگاه های تقویت فشار گاز طبیعی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1728.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74260
- تاریخ دفاع
- ۰۴ خرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- مجید قاسمی کوزه کنان
- استاد راهنما
- محمدحسن پنجه شاهی, نسیم طاهونی
- چکیده
- ایستگاه‌های تقویت فشار گاز، مهم‌ترین بخش شبکه خطوط انتقال گاز محسوب می‌شوند. این تاسیسات مقدار قابل توجهی از گاز انتقالی توسط خط لوله را جهت تامین انرژی موردنیاز کمپرسورها مصرف می‌کنند. سهم زیادی از این انرژی به صورت گازهای داغ خروجی از توربین‌های گازی به اتمسفر تخلیه می‌شود و هیچ گونه بازیافت حرارتی از این منابع به عمل نمی‌آید. بدین منظور در این پژوهش، روش¬ها و سناریوهای مختلفی جهت بازیافت حرارت از تاسیسات تقویت فشار گاز ایران ارایه شده است که این روش‌ها از جنبه‌های مختلفی هم‌چون اقتصادی و قابلیت اجرا در ایستگاه‌های تقویت فشار مورد بررسی گرفته‌اند. نتایج این بررسی¬ها نشان داده است که از بین این روش‌ها، استفاده از سیکل آلی رانکین برای تولید برق، هر چند نیاز به سرمایه اولیه نسبتاً بالایی دارد ولی مناسب¬ترین روش برای بازیافت حرارت و افزایش سطح بهره‌وری انرژی در ایستگاه¬های تقویت فشار گاز محسوب می‌شود. در ادامه این پژوهش، چهار نوع ایستگاه موجود در ایران، به صورت موردی مورد مطالعه قرار گرفته و جزییات طراحی و اجرای سیکل آلی رانکین برای بازیافت حرارت از آن‌ها بررسی شده است. محاسبات اقتصادی انجام شده برای این طرح نشان داده است که هزینه اولیه لازم برای آن بین 2.500-2.000 دلار به ازای هر کیلووات برق تولیدی و زمان برگشت سرمایه آن بین 7-4 سال می‌باشد. در بخش آخر این پژوهش نیز، آنالیز حساسیتی بر روی پارامترهای موثر در عملکرد سیکل آلی رانکین در این ایستگاه‌ها انجام شده است و با استفاده از نتایج این بررسی، مدلی برای تعیین معیار مصرف انرژی و کاهش انتشار گاز دی‌اکسید‌کربن در ایستگاه‌های مختلف ارایه شده است. راستی‌آزمایی این مدل، نشان می¬دهد که خطای این مدل برای تخمین مشخصات سیکل آلی رانکین در ایستگاه¬های مختلف، کمتر از 2 درصد است که مقدار قابل قبولی برای این مدل محسوب می¬شود.
- Abstract
- Natural gas compressor stations are the most important parts of gas transmission pipeline networks. These facilities consume a significant amount of transmission gas to supply the compressor energy requirements. A large portion of this energy is discharged to atmosphere by gas turbines as hot exhaust gases. Therefore, in this study, different strategies have been presented for waste heat utilization in typical Iraninan natural gas compressor stations. Moreover, the economic feasibility of the proposed strategies has been analyzed. The results of this study showed that using of organic Rankine cycle (ORC) to generate electricity is the most suitable method for waste heat recovery from compressor stations. To review details of this plan, four compressor stations of Iranian gas pipelines have been studied as case studies and ORC optimally designed for them. The economic calculations have also been carried out for case studies and total installed capital costs have been estimated to be in the range of $2,000 to $2,500/kW. The payback period of initial investment for ORC has also been estimated in the range of 4 to 7 years. Last but not least, the sensitivity analysis has been carried out on the parameters affecting on ORC performance in compressor stations and a mathematical based model has been developed for benchmarking of ORC performance and CO2 emission in different operation conditions. For verification of this model, the performance of typical ORCs are determined by simulation and then compared with model results. This comparison revealed an acceptable error, which was lower than 2% for this model.
