امکان سنجی راه اندازی توربین انبساطی در مسیر جریان اصلی خط لوله گاز

توربین‌های انبساطی (Expansion Turbines) یا همان توربواکسپندر‌ها (Turbo Expanders) ماشین‌های چرخشی مدرن می‌باشند که انرژی فشار گاز یا جریان بخار را به کار مکانیکی تبدیل می‌کند. بطوریکه گاز یا بخار در توربین انبساط پیدا کرده و انرژی آزاد می نماید، انرژی آزاد شده توسط توربین انبساطی استحصال شده و به برق تبدیل می گردد.

معمولاً کاهش فشار گاز طبیعی در ایستگاه های تقلیل فشار توسط شیرهای اختناق و در یک فرآیند آنتالپی ثابت و بدون تولید انرژی صورت می گیرد. بنابراین گاز در اثر فرآیند انبساط شدیداً سرد می شود. دمای گاز در شیرهای فشارشکن (ژول-تامسون) بسته به ترکیب گاز و سایر شرایط به ازای هر یک مگاپاسکال افت فشار حدود 4.5 تا 6 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. به همین دلیل به منظور حصول اطمینان از عدم تشکیل مایع در خروجی ایستگاه تقلیل فشار گازی ورودی با ایستگاه پیش گرم می شود. با استفاده از توربین انبساطی به منظور تقلیل فشار و اتصال آن به ژنراتور می توان انرژی نهفته در گاز پرفشار را به منظور تولید توان الکتریکی استفاده نمود. در توربین های انبساطی به ازای هر مگاپاسکال افت فشار، دمای گاز طبیعی بسته به ترکیب گاز و سایر شرایط در حدود 15 تا 20 درجه کاهش می یابد. توربین های انبساطی نسبتاً کم حجم بوده و معمولاً به همراه ژنراتور در یک پکیج ارائه می گردند. توان خروجی آنها بین صد کیلووات تا چندین مگاوات متغیر است. آنالیز فنی سیستم باید از طریق نرم افزارهایی نظیر Aspen HYSYS  انجام گرفته و آنالیز اقتصادی، ریسک و قابلیت اطمینان آن در تأمین انرژی برق و همچنین تحلیل حساسیت نسبت به قیمت گاز و برق و توربین انبساطی انجام پذیرد تا امکان پذیری اجرای آن  آزموده شده و موفقیت پروژه تضمین گردد.

اجرای پروژه هیچگونه اختلالی در سیستم ایجاد نمی کند و همچنین از نظر حفظ شرایط ایمنی مشکلی ندارد. از جمله طرح های در حال بهره برداری توربین انبساطی می توان می توان به نیروگاه 13 مگاواتی نیروگاه رامین اهواز و نیروگاه حدود 10 مگاواتی مجتمع چوب و کاغذ نکا اشاره کرد. مهمترین موانع اجرای این پروژه ها احتمال وجود ناخالصی در گاز طبیعی و افت ارزش پول ملی به دلیل قیمت بالا نرخ ارز می باشد که توجیه پذیری طرح های این چنینی را تقلیل داده است. هزینه بالای خرید و نصب (حدود 600 دلار بر کیلووات) آن همچنان یکی از موانع اصلی بکارگیری آن در ایران می باشد. بنابراین باید آنالیز دقیق اقتصادی و فنی در هنگام بکارگیری آن انجام پذیرد.

1)- امکان سنجی فنی و اقتصادی بهره گیری از توربین انبساطی

1-1- انجام مطالعات اولیه در مورد ماهیت، ساختار و کاربردهای توربین های نبساطی

1-2- بررسی تجربیات ایران و کشورهای دیگر در زمینه بکارگیری توربین های انبساطی جهت تقلیل فشار گاز در خطوط لوله و تولید برق

1-3-گردآوری اطلاعات و داده ها و انجام اندازه گیری های میدانی بکارگیری توربین انبساطی در خط لوله اصلی گاز مجتمع آلومینای ایران

1-4-  شبیه سازی فرآیندی برای پتانسیل سنجی و تعیین اندازه (ظرفیت توانی ) توربین بر اساس پتانسیل موجود از طریق ابزارهای نرم افزایری نظیر Aspen HYSYS

1-5- برآورد هزینه سرمایه گذاری برای آپشن های مختلف شامل خرید، حمل، نصب و راه اندازی با استعلام های میدانی

1-6- اجرای امکان سنجی فنی- اقتنصادی بهره گیری از توربین انبساطی و استخراج شاخص های بازگشت سرمایه گذاری، نرخ بهره داخلی و خالص ارزش فعلی

1-8- تحلیل حساسیت نتایج نسبت به رانه های قیمت خرید برق از توربین انبساطی، قیمت برق خریداری شده توسط کارخانه، نرخ بهره و نرخ تسعیر ارز

1-9- ارزیابی دانش فنی و توانمندی برای نصب، راه اندازی، بهره برداری و تعمیرات – نگهداشت سیستم

2) طراحی پایه توربین انبساطی

2-1- طراحی ابعاد توربین انبساطی با در نظر گرفتن محدودیت های محیطی مجتمع و محل نصب

2-2- تعیین دقیق اندازه (ظرفیت توانی) توربین انبساطی و مشخص کردن ویژگی های فنی کلیدی نظیر راندمان، تولید برق سالانه و غیره

2-3- تهیه نقشه ها و دستورالعمل های کلی طراحی

2-4- شبیه سازی عملکرد سیستم طراحی شده در وضعیت نزدیک با واقعیت با نرم افزارهای ویژه

3)-  تأمین و نصب و راه اندازی توربین انبساطی

3-1- انجام بررسی های میدانی و شناسایی سازندگان داخلی و سازندگان خارجی در دسترس

3-2- انتخاب شرکت های تأمین کننده و نصب کننده با صلاحیت

3-3- تهیه اسناد مناقصه خرید با در نظر گرفتن معیارهایی همانند گارانتی، خدمات پس از فروش و نگهداشت بلند مدت

3-4- برگزاری مناقصه تأمین و انتخاب تأمین کننده نهایی

3-5- تحویل توربین انبساطی در محل و انجام تست های قبل از تحویل شامل بازرسی عمومی، اندازه گیری های فنی و غیره

3-6- آماده سازی محل برای نصب با هماهنگی شرکت گاز

3-7- نصب و راه اندازی آزمایشی تا رسیدنم به ظرفیت بهره برداری کامل

3-8- تدوین پروتکل های بهره برداری و تعمیرات و نگهداشت توربین انبساطی

3-9- راه اندازی سیستم و تولید برق

3-10- اخذ تعهدات بلند مدت از تأمین کننده برای گارانتی و خدمات تعمیرات و نگهداشت