بازیافت انرژی سیستم lng در زمان تبدیل دوباره آن به گاز
Abstract
بازیافت انرژی¬های اتلافی نقش مهمی در مدیریت منابع انرژی ایفا می کند. یکی از انرژی¬های در حال اتلاف باارزش، انرژی موجود در گاز طبیعی مایع شده (lng) در زمان تبدیل مجدد آن به شکل گاز است. روش¬های سنتی برای تبدیل lng به شکل گاز باعث ایجاد آلودگی¬های زیست¬محیطی شده و مقداری انرژی نیز مصرف می¬کنند؛ به¬علاوه مقدار قابل توجهی انرژی باارزش نیز به هدر می¬رود.¬ اخیراً روش¬های متعددی برای بهره¬مندی از این انرژی پیشنهادشده است. در تحقیق حاضر همه روش¬های بازیافت این انرژی باارزش معرفی شده است که ازجمله روش¬های متداولی که در این پژوهش نیز به شبیه¬سازی پرداخته شده عبارت¬اند از: فرآیند مایع سازی هوا (air separation unit)، تولید توان الکتریکی؛ و ترکیبی از این روش ها. باید توجه داشت که این روش ها باید در یک پایانه lng مورداستفاده قرار گیرند. به منظور بهبود عملکرد فرآیند مایع¬سازی هوا و سیکل تولید توان، تحلیل انرژی و اگزرژی بر روی آن¬ها انجام گرفته و تأثیرات استفاده از انرژی موجود در lng در زمان تبخیر مجدد آن بر روی عملکرد فرآیند¬ها بررسی و نتایج آن ارائه شده است. در این پژوهش شبیه-سازی¬ها باهدف کاهش مصرف انرژی فرآیندها و با استفاده از نرم¬افزارهای اسپن هایسیس و پلاس انجام شده است. در فرآیند مایع¬سازی هوا دو فرآیند برای تولید نیتروژن و اکسیژن با خلوص بالا پیشنهادشده فرآیند پیشنهادی اول یک فرآیند مایع¬سازی هوا با دو برج تقطیر است که در آن با استفاده از انتگراسیون حرارتی مناسب بر روی فرآیند، تنها تجهیزات مصرف کننده انرژی در فرآیند کمپرسورهای موجود در آن هستند و در قسمت¬های چگالنده و جوش¬آور دو برج¬تقطیر، انرژی خارجی مانند انرژی الکتریکی مصرف نمی¬شود. فرآیند دوم فرآیندی ترکیبی و متشکل از قسمت های مایع سازی هوا، تبدیل مجدد lng به شکل گاز و تولید توان الکتریکی است. در این فرآیند از انرژی موجود در lng در زمان تبخیر مجدد آن جهت پیش سرد کردن هوای ورودی به فرآیند استفاده شده و باعث کاهش مصرف انرژی فرآیند تا بیش از 58% نسبت به فرآیند پیشنهادی اول شده است؛ بدون آنکه تغییر زیادی در مقدار درصد خلوص محصولات فرآیند ایجاد شود. نتایج شبیه سازی¬ها نشان می دهد که مقدار انرژی مصرفی برای فرآیند پیشنهادی اول و دوم) قسمت¬های فرآیند ترکیبی مایع¬سازی تبریدی هوا و تبدیل مجدد lng به شکل گاز) نسبت به فرآیندهای مقالات گذشته بسیار کمتر است که دلایل اصلی این صرفه جویی انرژی عبارت اند از: 1. انتگراسیون حرارتی مناسب در شبیه سازی فرآیندها. 2. ترکیب چگالنده برج تقطیر فشار بالا با جوش¬آور برج تقطیر فشار پایین. 3. استفاده از تفکیک کننده قبل از ورود جریان های دوفازی به برج های تقطیر.4. پیش سرد کردن هوای ورودی قبل از ورود به کمپرسورها (در فرآیند پیشنهادی دوم). در قسمت مربوط به تولید توان فرآیند پیشنهادی دوم، یک سیکل تولید توان رانکین با سیال¬عامل co2 و دو سیکل برایتون با سیال عامل های نیتروژن و هلیوم پیشنهادشده که انرژی سرد آن ها را فرآیند تبدیل مجدد lng به شکل گاز تأمین می کند و آنالیزهای انرژتیک و اگزرژتیک بر روی آن ها صورت گرفته که نتایج نشان می دهد سیکل های برایتون باوجود دمای حداکثر (دمای منبع گرم) و دمای منبع سرد یکسان دارای راندمان بیشتری نسبت به سیکل های رانکین در همان بازه دمایی هستند.