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

Abstract

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 می‌دهد که راندمان حرارتی چرخه رانکین آلی در سناریوی انبساط فوق گرم از 14 تا 17% و کار تولید شده نیز از 4000 تا kW 7000 بسته به دمای جریان گاز خروجی از تبخیرکننده متغیر خواهد بود. در صورتی که این دامنه راندمان در سناریو انبساط اشباع از 10 تا 13% و کار تولید شده نیز از 3000 تا kW 6500 متغیر خواهد بود. در سناریوی انبساط فوق گرم، استفاده از این سیستم، سبب افزایش راندمان کلی ایستگاه از 26% به 40% خواهد شد. در بازیافت حرارت غیر مستقیم نیز کار تولید شده با افزایش درجه فوق گرمایش از 5500 تا kW 6400 و راندمان حرارتی از 5/12 تا 14% متغیر خواهد بود. به علاوه در این مطالعه تحلیل اکسرژی به روش گراف اکسرژی، انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد 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.