مرکز رشد شريف صفحه نخست

بهينه سازى عملكرد توربين‌هاى گازى صنايع نفتى كشور توسط فناوران مركز رشد

/ ‌٣٣ ميليون دلار صرفه‌جويى سالانه با فن‌آورى بومى/
به كوشش فن‌آوران دانشگاهى محقق شد:
بهينه سازى عملكرد توربين‌هاى گازى صنايع نفتى و نيروگاهى كشور

محققان مركز رشد فن‌آورى هاى پيشرفته دانشگاه صنعتى شريف براى نخستين بار در صنعت نفت كشور موفق به استفاده از روش فاگ به منظور خنك كردن هواى ورودى به توربين هاى گازى دور متغير در ايستگاه هاى تقويت فشار گاز در مجموعه وزارت نفت شدند كه به وسيله آن توان توليدى توربوكمپرسورها به ميزان 20 درصد و راندمان آنها تا ميزان پنج درصد افزايش مى يابد.

دكتر على رضا الهامى اميرى- مجرى اين طرح- در گفت و گو با خبرگزارى دانشجويان ايران (ايسنا)، با اعلام اين مطلب گفت: در اين طرح چيدمان نازل هاى پاشش آب به طريق روش ديناميك سيالات محاسباتى CFD بهينه شده است.

وى خاطر نشان كرد: توربين‌هاى گازى جزو تجهيزاتى هستند كه به راحتى در اقصا نقاط كشور قابل نصب و بهره بردارى مى باشند؛ اما ضعف عمده اين ماشينها در مقايسه با ساير مولدين توان، افت توان آنها در روز هاى گرم سال مى باشد كه گاه ميزان آن به 20 تا 25 درصد نيز مى رسد.

مجرى اين طرح تصريح كرد: با خنك كردن هواى ورودى به كمپرسور به روش فاگ (توليد مه در ورودى توربينهاى گازى) در نيروگاه‌هاى گازى كشور مى توان درصد مهمى از اين افت توان را بازيابى و به شبكه توليد برق كشور برگرداند. در ايستگاههاى تقويت فشار گاز نيز با افزايش توان توربينهاى راننده كمپرسورها، مى توان محدوديت‌هاى تزريق گاز در چاه‌هاى نفت يا محدوديتهاى موجود در انتقال گاز از خطوط لوله گاز را در روزهاى گرم سال بر طرف كرد.

وى در ادامه توضيح داد: توربين‌هاى گازى جزو ماشين‌هاى دوار حجم ثابتى هستند كه در يك دور ثابت، دبى حجمى ثابتى از هواى محيط را تحت هر شرايط آب و هوايى از خود عبور مى‌دهند؛ اما از آنجا كه توان توليدى توربين‌هاى گازى تابعى از دبى جرمى هواى عبورى مى‌باشد؛ لذا هر عاملى كه باعث كاهش دبى جرمى عبورى از مجموعه شود، متعاقبا باعث افت توان و كاهش بهره‌ورى مجموعه خواهد شد.

الهامى با اشاره به آنكه در روزهاى گرم سال نياز به انرژى الكتريكى در جامعه افزايش مى يابد، تصريح كرد: يكى از راه حل‌هاى مناسب براى حل بخشى از كمبود برق در روزهاى گرم سال و افزايش راندمان نيروگاههاى گازى، فراهم كردن شرايط زمستان مصنوعى براى توربين هاى گازى است. در اين صورت مى توانيم توان از دست رفته به دليل كاهش چگالى هوا در روزهاى گرم را به شبكه برق كشور بازگردانيم. يكى از روش هاى ايجاد شرايط زمستان براى توربينهاى گازى، توليد و استفاده از مه در مسير گذر هواى گرم به توربين گازى است كه در نتيجه آن هواى خنك براى توربين گازى مهيا خواهد شد.

مجرى طرح با اشاره به آنكه اين سيستم براى اولين بار بر روى توربين هاى گازى دور متغير در صنعت نفت نصب شده است، تاكيد كرد: اين پروژه در شركت بهره بردارى نفت و گاز گچساران به بهره بردارى رسيده است و با توجه خاص مسوولان صنعت نفت، پيش بينى مى شود كه اين سيستم روى ساير توربوكمپرسورهاى گازى نيز به تدريج نصب شود.

الهامى در بخش ديگرى از سخنانش در خصوص اثرات استفاده از سيستم فاگ در يكى از توربينهاى گازى شركت بهره بردارى نفت و گاز گچساران اظهار داشت كه در اثر استفاده از اين سيستم روى يكى از توربوكمپرسورهاى دور متغير، محدوديت دور و توان توربينهاى مذكور جهت تزريق گاز طبيعى به چاههاى نفتى به طور كامل برطرف و حدود سه مليون فوت مكعب در روز، از ميزان گاز ارسالى به فلر كاسته شده است كه رقمى بسيار قابل توجه مى باشد.

وى در گفت‌و‌گو با ايسنا اظهار داشت: در زمينه كاربرد اين سيستم در نيروگاه هاى گازى مى توان گفت كه عليرغم اينكه در كشور حدود 10 هزار مگاوات نيروگاه گازى در اقليمهاى گرم و خشك وجود دارد، متاسفانه استفاده از سيستم هاى افزايش ظرفيت به كندى پيش مى رود. اين در حالى است كه كارآمدى سيستم فاگ كاملا مشهود مى باشد و فوت وقت در اين خصوص به صلاح نمى باشد.

وى با اشاره به آنكه استفاده از اين سيستم مزاياى فنى، اجتماعى و اقتصادى قابل توجهى نيز در پى دارد، اظهار كرد: مزيت فنى استفاده از اين سيستم‌ها‌، افزايش ظرفيت توليد در نيروگاه ها است و بررسى‌ها نشان مى‌دهند كه به ازاى هر 5/1 درجه سانتيگراد خنك كردن هواى ورودى، قدرت خروجى توربين بين 7/0 تا 1 درصد مى‌تواند افزايش يابد؛ لذا در شرايط آب و هوايى گرم و خشك كشورمان، استفاده از اين سيستم‌ها در توربين‌هاى گازى، باعث افزايش توان توليدى نيروگاه در فصول گرم سال به ميزان 20 درصد خواهد شد. از اين رو اگر فرض كنيم در كشور، 10 هزار مگاوات نيروگاه گازى نصب شده در اقليم‌هاى گرم و خشك داشته باشيم، طبيعتا استفاده از سيستم فاگ، باعث بازگشت 2 هزار مگاوات برق از دست رفته به شبكه برق كشور خواهد شد.

الهامى به مساله اقتصادى اين طرح اشاره و تصريح كرد: اگر در نظر داشته باشيم كه در مدت پنج ماه و به صورت 10 ساعت در شبانه روز از اين سيستم در روى 10 هزار مگاوات نيروگاه گازى استفاده كنيم، ميزان انرژى بازگردانده شده به شبكه برق كشور سه هزار و 100 ميليون كيلووات ساعت خواهد بود. با احتساب هر كيلوات ساعت معادل 77 تومان، ارزش افزوده اقتصادى اجراى چنين طرحى حدود 240 ميليارد تومان درآمد براى نيروگاههاى كشور است.

وى اظهار داشت: با اجراى چنين طرحى، راندمان هر واحد گازى حدود پنج درصد افزايش مى يابد كه اگر به عنوان مثال فرض شود نيروگاههاى گازى كشور داراى راندمان 25 درصد باشند، 10 هزار مگاوات نيروگاه گازى، در هر ثانيه 40 هزار مگاوات انرژى سوختى، يا معادل 800 متر مكعب گاز طبيعى در هر ثانيه را مصرف مى نمايند كه برابر 5/4 ميليارد متر مكعب گاز طبيعى در طول 5 ماه (10 ساعت كار در شبانه روز) مى باشد.

الهامى اميرى در گفت‌و‌گو با ايسنا افزود: 5 درصد افزايش راندمان نيروگاهها در اثر استفاده از سيستم خنك كن فاگ، معادل صرفه جويى 223 ميليون مترمكعب گاز در طول 5 ماه (با احتساب 10 ساعت كار سيستم در شبانه روز) براى 10 هزار مگاوات نيروگاه ذكر شده است. با احتساب نرخ هر متر مكعب گاز، بر مبناى واردات آن معادل 150 تومان، صرفه جويى ريالى معادل 335 ميليارد ريال يا 5/33 ميليون دلار صرفه جويى ارزى را در پى خواهد داشت. طبيعتا صرف اين ميزان صرفه جويى در مسايلى از جمله اشتغال زايى، تبعات مثبت اجتماعى چشمگيرى را در پى خواهد داشت. از سوى ديگر صرفه جويى در مصرف گاز يا سوخت، در واقع حفظ منابع فسيلى ارزشمند كشور براى آينده‌گان است.

مجرى اين طرح همچنين درخصوص مزيت هاى زيست محيطى استفاده از سيستم فاگ افزود: استفاده از سيستم فاگ، توليد آلاينده‌هاى زيست محيطى توسط توربين‌هاى گازى را به ميزان چشمگيرى كاهش مى‌دهد كه اين مساله در ديد كلان كشورى، مى تواند تامين كننده بخشى از سلامت جسمانى و روانى اقشار جامعه را در پى داشته باشد.

الهامى اميرى با تاكيد بر انجام اين‌گونه طرح ها كه با هدف افزايش توليد در كنار كاهش مصرف انرژى در نيروگاههاى گازى كشور است، اظهار كرد: پيش از اين بهره گيرى از اين روش در اختيار چند شركت خارجى بود، در حالى كه دانش آن در حال حاضر بومى شده و حتى بهينه سازى صورت گرفته در آن، مزيت هاى بيشترى را نسبت به نمونه هاى مشابه خارجى موجب شده است.

وى در پايان ابراز اميدوارى كرد كه استفاده از اين سيستمها در صنايع نفت و گاز و صنعت نيروگاهى كشور از سوى مسوولان كشور با جديت دنبال شود.