دانشگاه رازی

افت شدید فشار گاز طبیعی در ایستگاه‌های تقلیل فشار نیروگاه‌ها توسط شیرهای فشارشکن سنتی، موجب اتلاف گسترده اگزرژی فشاری و انرژی پتانسیل جریان گاز به‌صورت فرآیندی هم‌آنتالپی و بدون تولید کار مفید می‌شود. به‌منظور بازیابی این انرژی هدررفته، کاهش شدت مصرف سوخت و ارتقای بهره‌وری در نیروگاه حرارتی بیستون، در این پژوهش امکان‌سنجی فنی، ترمودینامیکی، اگزرژی و اگزرژواقتصادی جایگزینی شیر فشارشکن با مجموعه توربین منبسط‌کننده (توربواکسپندر) و پیش‌گرم‌کن مورد ارزیابی قرار گرفت. شبیه‌سازی ترمودینامیکی سیستم بر پایه معادلات بقای جرم و انرژی و با استفاده از نرم‌افزار EES برای شرایط عملیاتی ایستگاه شامل دبی جرمی متوسط ??.?? کیلوگرم بر ثانیه، فشار ورودی ?? بار و فشار خروجی ?? بار انجام پذیرفت. همچنین برای جلوگیری از پدیده یخ‌زدگی و تشکیل هیدرات در خروجی توربین، پیش‌گرم‌کردن گاز تا دمای ?? درجه سلسیوس مدلسازی شد و تحلیل حساسیت پارامتریک نسبت به تغییرات فشار، دما و دبی جرمی ورودی صورت گرفت. نتایج حاصل از ارزیابی ترمودینامیکی نشان داد که با مصرف بار حرارتی ???? کیلووات در پیش‌گرم‌کن، توان الکتریکی خالص خروجی از توربواکسپندر به ???? کیلووات (?.?? مگاوات) می‌رسد که معادل ضریب عملکرد الکتریکی ?.???? است. تحلیل اگزرژی موکد آن است که بازده اگزرژیک کل ایستگاه از صفر درصد در حالت شیر فشارشکن به ??.?? درصد افزایش یافته و توربواکسپندر به بازده اگزرژیک ??.?? درصد دست می‌یابد. در بخش تحلیل اگزرژواقتصادی، هزینه تمام‌شده تولید هر کیلووات‌ساعت برق برابر با ?.????? دلار برآورد گردید. ارزیابی مالی پروژه با سرمایه‌گذاری اولیه کل ?.??? میلیون دلار و درآمد سالانه حاصل از فروش برق نشان داد که جریان نقدی خالص سالانه به ?.??? میلیون دلار رسیده و دوره بازگشت سرمایه ساده برابر ?.??? سال (حدود ?? ماه) خواهد بود. علاوه بر این، ارزش فعلی خالص در طول عمر ?? ساله طرح ??.?? میلیون دلار و نرخ بازده داخلی برابر با ??.?? درصد به دست آمد که پایداری مالی، ریسک پایین و جذابیت فوق‌العاده سرمایه‌گذاری در این طرح بومی را تایید می‌کند.