تحليل پارامتريك و ترموديناميكي توليد برق در ايستگاه هاي تقليل فشار گاز با بهره گيري از توربو اكسپندرهاي مبتني بر انرژي زمين گرمايي

Parametric and thermodynamic analysis of electricity production in gas pressure reduction stations using turbo expanders based on geothermal energy

توجه به مخاطرات زيست محيطي انرژي هاي سنتي به ويژه پديده گرمايش زمين ناشي از انتشار و متمركز شدن گازهاي گلخانه اي از اصلي ترين دلايل توجه به انرژي هاي نو است و دولت ها را بر آن داشته تا بهره مندي از منـابع جديد انرژي را بـا جـديت در دسـتور كـار قـرار داده و بـراي آن برنامـه ريـزي كننـد. از طرفي با توجه به جايگزيني سوخت هاي فسيلي توسط انرژي هاي تجديد پذير و روش هاي نوين توليد برق، شايسته است كه پتانسيل هاي موجود همانند اتلاف انرژي ناشي از تقليل فشار گاز در ايستگاه هاي تقليل گاز شهري مورد نظر و بررسي قرار گيرد. از اين رو در مقاله حاضر سعي شده است تا با استفاده از يك توربو اكسپندر در يك ايستگاه تقليل فشار گاز شهري، به توليد انرژي الكتريسيته پرداخته شود. گاز ورودي به اين توربو اكسپندر نيز توسط انرژي زمين گرمايي پيش گرم مي شود تا توان توليد كار در آن افزايش يابد. نتايج حاكي از آن است كه ايده آل ترين راندمان آيزنتروپيك (برابر با 90 %)، در دماي ورودي توربواكسپندر برابر با 80 درجه سانتي گراد و ميزان پيش گرمايش برابر با kJ/kg 5/186 اتفاق ميافتد. همچنين افزايش ميزان پيش گرمايش گاز طبيعي سبب افزايش دماي توربين انبساطي شده و در نتيجه توان توليدي افزايش مي يابد.

Abstract: Paying attention to the environmental hazards of traditional energies, especially the phenomenon of global warming caused by the release and concentration of greenhouse gases, is one of the main reasons for paying attention to new energies and it has prompted the governments to seriously put the benefit of new sources of energy on the agenda and plan for it. On the other hand, it is appropriate that existing potentials such as energy loss due to gas pressure reduction in urban gas reduction stations should be considered and investigated. Therefore, in this article, it has been tried to produce electricity by using a turbo expander in a municipal gas pressure reduction station. The gas input to this turbo expander is also preheated by geothermal energy to increase the work production capacity. The results indicate that the most ideal isentropic efficiency (equal to 90%) occurs at the turbo expander inlet temperature equal to 80 degrees Celsius and the amount of preheating equal to 186.5 kJ/kg. Also, increasing the amount of natural gas preheating increases the temperature of the expansion turbine and as a result, the production power increases.