بهينه سازي عملکرد توربينهاي گازي صنايع نفتي و نيروگاهي كشور توسط فناوران مركز رشد
/ ٣٣ ميليون دلار صرفه‌جويي سالانه با فن‌آوري بومي/
به كوشش فن‌آوران دانشگاهي محقق شد:
بهينه سازي عملکرد توربينهاي گازي صنايع نفتي و نيروگاهي كشور
محققان مرکز رشد فن‌آوري هاي پيشرفته دانشگاه صنعتي شريف براي نخستين بار در صنعت نفت کشور موفق به استفاده از روش فاگ به منظور خنک کردن هواي ورودي به توربين هاي گازي دور متغير در ايستگاه هاي تقويت فشار گاز در مجموعه وزارت نفت شدند که به وسيله آن توان توليدي توربوکمپرسورها به ميزان 20 درصد و راندمان آنها تا ميزان پنج درصد افزايش مي يابد.
دکتر علي رضا الهامي اميري- مجري اين طرح- در گفت و گو با خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، با اعلام اين مطلب گفت: در اين طرح چيدمان نازل هاي پاشش آب به طريق روش ديناميک سيالات محاسباتي cfd بهينه شده است.
وي خاطر نشان كرد: توربينهاي گازي جزو تجهيزاتي هستند كه به راحتي در اقصا نقاط کشور قابل نصب و بهره برداري مي باشند؛ اما ضعف عمده اين ماشينها در مقايسه با ساير مولدين توان، افت توان آنها در روز هاي گرم سال مي باشد که گاه ميزان آن به 20 تا 25 درصد نيز مي رسد.
مجري اين طرح تصريح كرد: با خنک کردن هواي ورودي به کمپرسور به روش فاگ (توليد مه در ورودي توربينهاي گازي) در نيروگاههاي گازي کشور مي توان درصد مهمي از اين افت توان را بازيابي و به شبکه توليد برق کشور برگرداند. در ايستگاههاي تقويت فشار گاز نيز با افزايش توان توربينهاي راننده کمپرسورها، مي توان محدوديتهاي تزريق گاز در چاههاي نفت يا محدوديتهاي موجود در انتقال گاز از خطوط لوله گاز را در روزهاي گرم سال بر طرف كرد.
وي در ادامه توضيح داد: توربينهاي گازي جزو ماشين‌هاي دوار حجم ثابتي هستند که در يک دور ثابت، دبي حجمي ثابتي از هواي محيط را تحت هر شرايط آب و هوايي از خود عبور مي‌دهند؛ اما از آنجا که توان توليدي توربينهاي گازي تابعي از دبي جرمي هواي عبوري مي‌باشد؛ لذا هر عاملي که باعث کاهش دبي جرمي عبوري از مجموعه شود، متعاقبا باعث افت توان و کاهش بهره‌وري مجموعه خواهد شد.
الهامي با اشاره به آنكه در روزهاي گرم سال نياز به انرژي الكتريكي در جامعه افزايش مي يابد، تصريح كرد: يکي از راه حل‌هاي مناسب براي حل بخشي از کمبود برق در روزهاي گرم سال و افزايش راندمان نيروگاههاي گازي، فراهم كردن شرايط زمستان مصنوعي براي توربين هاي گازي است. در اين صورت مي توانيم توان از دست رفته به دليل کاهش چگالي هوا در روزهاي گرم را به شبکه برق کشور بازگردانيم. يكي از روش هاي ايجاد شرايط زمستان براي توربينهاي گازي، توليد و استفاده از مه در مسير گذر هواي گرم به توربين گازي است که در نتيجه آن هواي خنک براي توربين گازي مهيا خواهد شد.
مجري طرح با اشاره به آنکه اين سيستم براي اولين بار بر روي توربين هاي گازي دور متغير در صنعت نفت نصب شده است، تاکيد کرد: اين پروژه در شرکت بهره برداري نفت و گاز گچساران به بهره برداري رسيده است و با توجه خاص مسوولان صنعت نفت، پيش بيني مي شود که اين سيستم روي ساير توربوکمپرسورهاي گازي نيز به تدريج نصب شود.
الهامي در بخش ديگري از سخنانش در خصوص اثرات استفاده از سيستم فاگ در يکي از توربينهاي گازي شرکت بهره برداري نفت و گاز گچساران اظهار داشت که در اثر استفاده از اين سيستم روي يکي از توربوکمپرسورهاي دور متغير، محدوديت دور و توان توربينهاي مذکور جهت تزريق گاز طبيعي به چاههاي نفتي به طور کامل برطرف و حدود سه مليون فوت مکعب در روز، از ميزان گاز ارسالي به فلر کاسته شده است که رقمي بسيار قابل توجه مي باشد.
وي در گفت‌و‌گو با ايسنا اظهار داشت: در زمينه کاربرد اين سيستم در نيروگاه هاي گازي مي توان گفت که عليرغم اينکه در کشور حدود 10 هزار مگاوات نيروگاه گازي در اقليمهاي گرم و خشک وجود دارد، متاسفانه استفاده از سيستم هاي افزايش ظرفيت به کندي پيش مي رود. اين در حالي است که کارآمدي سيستم فاگ کاملا مشهود مي باشد و فوت وقت در اين خصوص به صلاح نمي باشد.
وي با اشاره به آنكه استفاده از اين سيستم مزاياي فني، اجتماعي و اقتصادي قابل توجهي نيز در پي دارد، اظهار کرد: مزيت فني استفاده از اين سيستمها، افزايش ظرفيت توليد در نيروگاه ها است و بررسي‌ها نشان مي‌دهند كه به ازاي هر 5/1 درجه سانتيگراد خنك كردن هواي ورودي، قدرت خروجي توربين بين 7/0 تا 1 درصد مي‌تواند افزايش يابد؛ لذا در شرايط آب و هوايي گرم و خشک کشورمان، استفاده از اين سيستمها در توربينهاي گازي، باعث افزايش توان توليدي نيروگاه در فصول گرم سال به ميزان 20 درصد خواهد شد. از اين رو اگر فرض کنيم در کشور، 10 هزار مگاوات نيروگاه گازي نصب شده در اقليمهاي گرم و خشک داشته باشيم، طبيعتا استفاده از سيستم فاگ، باعث بازگشت 2 هزار مگاوات برق از دست رفته به شبکه برق کشور خواهد شد.
الهامي به مساله اقتصادي اين طرح اشاره و تصريح كرد: اگر در نظر داشته باشيم که در مدت پنج ماه و به صورت 10 ساعت در شبانه روز از اين سيستم در روي 10 هزار مگاوات نيروگاه گازي استفاده كنيم، ميزان انرژي بازگردانده شده به شبکه برق کشور سه هزار و 100 ميليون کيلووات ساعت خواهد بود. با احتساب هر کيلوات ساعت معادل 77 تومان، ارزش افزوده اقتصادي اجراي چنين طرحي حدود 240 ميليارد تومان درآمد براي نيروگاههاي کشور است.
وي اظهار داشت: با اجراي چنين طرحي، راندمان هر واحد گازي حدود پنج درصد افزايش مي يابد كه اگر به عنوان مثال فرض شود نيروگاههاي گازي کشور داراي راندمان 25 درصد باشند، 10 هزار مگاوات نيروگاه گازي، در هر ثانيه 40 هزار مگاوات انرژي سوختي، يا معادل 800 متر مکعب گاز طبيعي در هر ثانيه را مصرف مي نمايند که برابر 5/4 ميليارد متر مکعب گاز طبيعي در طول 5 ماه (10 ساعت کار در شبانه روز) مي باشد.
الهامي اميري در گفت‌و‌گو با ايسنا افزود: 5 درصد افزايش راندمان نيروگاهها در اثر استفاده از سيستم خنک کن فاگ، معادل صرفه جويي 223 ميليون مترمکعب گاز در طول 5 ماه (با احتساب 10 ساعت کار سيستم در شبانه روز) براي 10 هزار مگاوات نيروگاه ذکر شده است. با احتساب نرخ هر متر مکعب گاز، بر مبناي واردات آن معادل 150 تومان، صرفه جويي ريالي معادل 335 ميليارد ريال يا 5/33 ميليون دلار صرفه جويي ارزي را در پي خواهد داشت. طبيعتا صرف اين ميزان صرفه جويي در مسايلي از جمله اشتغال زايي، تبعات مثبت اجتماعي چشمگيري را در پي خواهد داشت. از سوي ديگر صرفه جويي در مصرف گاز يا سوخت، در واقع حفظ منابع فسيلي ارزشمند کشور براي آينده‌گان است.
مجري اين طرح همچنين درخصوص مزيت هاي زيست محيطي استفاده از سيستم فاگ افزود: استفاده از سيستم فاگ، توليد آلاينده‌هاي زيست محيطي توسط توربينهاي گازي را به ميزان چشمگيري کاهش مي‌دهد که اين مساله در ديد کلان کشوري، مي تواند تامين کننده بخشي از سلامت جسماني و رواني اقشار جامعه را در پي داشته باشد.
الهامي اميري با تاكيد بر انجام اين‌گونه طرح ها که با هدف افزايش توليد در کنار کاهش مصرف انرژي در نيروگاههاي گازي کشور است، اظهار كرد: پيش از اين بهره گيري از اين روش در اختيار چند شرکت خارجي بود، در حالي که دانش آن در حال حاضر بومي شده و حتي بهينه سازي صورت گرفته در آن، مزيت هاي بيشتري را نسبت به نمونه هاي مشابه خارجي موجب شده است.
وي در پايان ابراز اميدواري کرد که استفاده از اين سيستمها در صنايع نفت و گاز و صنعت نيروگاهي کشور از سوي مسوولان کشور با جديت دنبال شود.
