آناليز حساسيت چرخه هاي مايع سازي گاز طبيعي با كاربري قله سايي نسبت به متغيرهاي محيطي و عملياتي

Sensitivity analysis of peak-shaving natural gas liquefaction cycles to environmental and operational parameters

وجود منابع عظيم گاز طبيعي در كشور و گستردگي خطوط توزيع آن سبب شده است كه استفاده از گاز بعنوان يكي از حامل هاي اصلي انرژي، مدنظر دولتمردان قرار گيرد. نوسانات شديد فصلي مصرف گاز در بخش خانگي و اولويت دهي به اين بخش سبب شده است كه تامين گاز ساير بخش ها نظير نيروگاه‌ها در فصول سرد سال، با مشكلات عديده‌اي مواجه ‌گردد. ذخيره سازي گاز طبيعي بصورت مايع در فصول گرم سال و استفاده از آن در فصول سرد به جهت تامين سوخت موردنياز نيروگاه ها، يكي از راهكارهاي مطرح در اين حوزه مي باشد. در اين تحقيق دو فرايند اكسپاندري-نيتروژني و مبرد چندجزيي ساده كه از جمله فرايندهاي مطرح مايع‌سازي گاز طبيعي در حوزه قله‌سايي مي‌باشند، مورد ارزيابي قرار گرفته اند. تغييرات شرايط محيطي و عملياتي (نظير تغييرات دبي، فشار، دما و درصد تركيب اجزا گاز خوراك و مبرد چرخه) از جمله مشكلاتي است كه واحدهاي قله‌سايي بطور دايم با آن مواجه خواهند شد؛ در نتيجه، حساسيت كم به تغييرات شرايط، يكي از ملاك‌هاي مهم در انتخاب فرايند مناسب مي باشد. در اين تحقيق، از روش آناليز حساسيت بي بعد جهت مطالعه رفتار چرخه هاي مايع ساز استفاده شده است. نتايج تحقيق بيانگر اين موضوع است كه چرخه مبرد چند جزيي علي رغم توان مصرفي كم تر، در اغلب موارد نسبت به تغييرات محيطي و عملياتي حساس تر بوده و حتي در برخي موارد، اغتشاش اعمالي در محدوده مجاز خطاي احتمالي وسايل اندازه گيري (نظير 20 كيلو پاسكال عدم قطعيت يا نوسان در فشار مكش كمپرسور) سبب اختلال در عملكرد كل فرايند مايع سازي (ورود مايع به كمپرسور) مي شود.

Existence of huge reserves of natural gas in the country and also the extent of its distribution lines has caused the use of natural gas to become the main energy carrier. Seasonal fluctuations in gas consumption in domestic sector and giving priority to this sector has led to many problems in the gas supply to other sectors in the cold season such as thermal power plants. One way to deal with this issue (shortage of natural gas) is the liquefaction and storage of surplus natural gas in the summer, using peak-shaving gas liquefaction plants. In this study, SMR and N2-expander processes have been evaluated. Changes in operational and environmental parameters (such as changes in flow rate, pressure, temperature and composition of the feed gas and working fluid of the cycle) are the main problems that peak-shaving plants permanently encounter, thus low sensitivity to changing conditions is one of the important criteria in the selection of suitable process for peak-shaving. In this study, the sensitivity of liquefaction processes has been investigated using normalized sensitivity analysis. The results indicate that SMR process, despite lower power consumption is more sensitive to changes of the environmental and operational parameters and even, in some cases, the applied perturbation in the probable error range of measurement devices (such as 20 kPa uncertainty or fluctuation in compressor suction pressure) causes malfunction of the liquefaction process (wet entering the compressor).