بررسي اثر افزايش خنك كاري گاز در ايستگاه هاي تقويت فشار بر پارامترهاي عملياتي

خط اول سراسري گاز كشور

علي خواجه مباركهسمانه شريعت نسب اميرعباس رضايي

خطوط انتقال گاز خطوط انتقال گاز

شـهري يـا بـه خطوط انتقال، گاز را از منابع و پااليشگاهها به سيسـتمهاي توزيـع گـاز ر مـي دهنـد، مصرف كننده هايي مثل نيروگاهها كه حجم بااليي گاز مورد استفاده قـرا

.حمل مي كنند

آذربايجان در حال حاضر خطوط سراسري اول، دوم، سوم، چهارم، و خطوط خانگيران و .و خوزستان به بهره برداري رسيده اند

آتش پنجه

كاوه پيشه

(C2) دوراهون

(C3) اصفهان

(C5) قم

(C6) ساوه

(C7) قزوين

(C8) رشت

(C1) پتاوه

(C4) دهق

شماتيك يك ايستگاه تقويت فشار گاز شماتيك يك ايستگاه تقويت فشار گاز

Burn Pit

S-4

S-3

S-2

S-1

S-5

G.T. - A

Comp.-A

Comp.-B

G.T. -B

G.T. -C

Comp.-C

G.T. -D

Comp.-D

G.T. -E

Comp.-E

from

Staion by Passto Gas Conditioning

to Gas Conditioning

Station by Pass

Recycle

Recycle

Vent Stack

Vent Stack

Coolers by Pass

Coolers by Pass

Compressors Antisurege Header

Compressors Antisurege Header

E-601AGas Cooler

E-601BGas Cooler

E-601DGas Cooler

E-601EGas Cooler

E-601CGas Cooler

1

REV.

DWG :Process Flow Diagram

DATE : 1385/10/4

SOURCE : V-002-PR-227098

DWG No. :DEA- P0102

CLIENT :

CHECKED BY :A.K

UNIT :

( مبنا(مشاوران بهسازي، نوسازي انرژي

SUPERVISOR : MABNA

DRAWN BY : M.A.M

مراحل انجام طرح مراحل انجام طرح و تعيين پروفايل فشار و دماPIPEPHASEشبيه سازي خط انتقال اول با نرم افزار

و تعيين پروفايل فشار و دماHYSYSشبيه سازي خط انتقال اول با استفاده از نرم افزار

مقايسه نتايج شبيه سازي با اطالعات طراحي خط انتقال گاز

بررسي اثر افزايش خنك كاري بر افت فشار خط

مراحل انجام طرح مراحل انجام طرح بررسي اثر افزايش خنك كاري بر توان مصرفي كمپرسور

بررسي اثر افزايش خنك كاري بر توان مصرفي كولر

بررسي اثر افزايش خنك كاري بر امكان تشكيل هيدرات

يزان صرفه مقايسه تغييرات توان مصرفي كمپرسور و توان الكتريكي كولر و تعيين م جويي اقتصادي

شبيه سازي خط لوله اول سراسري انتقال گاز شبيه سازي خط لوله اول سراسري انتقال گاز ::ورودي نرم افزار ورودي نرم افزار اطالعاتاطالعات

دبي جريان گاز موجود در خط، فشار و دماي گاز ورودي و چگالي :خواص گاز

نسبي گاز جهت محاسبه افت فشار

، قطر داخلي )تغييرات ارتفاع بر حسب طول خط ( پروفايل خط لوله :مدل خط لوله لوله، زبري خط لوله و خواص مربوط به انتقال حرارت

:معادالت افت فشار

General Flow AGA ،Weymouth، Panhandle،

PIPEPHASEPIPEPHASEشبيه سازي خط لوله اول سراسري انتقال گاز با شبيه سازي خط لوله اول سراسري انتقال گاز با

HYSYSHYSYSشبيه سازي خط لوله انتقال گاز با استفاده از شبيه سازي خط لوله انتقال گاز با استفاده از

مقايسه نتايج شبيه سازي با اطالعات طراحي مقايسه نتايج شبيه سازي با اطالعات طراحي

درصد خطاي فشار شبيه سازي از فشار طراحي AGA معادله 7,3

General flow معادله 7,6Weymouth معادله 7Panhandle معادله 5,5

براي محاسبه افت فشار خط Panhandleكمترين خطاي شبيه سازي مربوط به معادله

مقايسه نتايج شبيه سازي با اطالعات طراحي مقايسه نتايج شبيه سازي با اطالعات طراحي

. مي باشد% 2,3قم -به طور مثال خطاي دماي شبيه سازي از دماي طراحي در خط دهق

خط لوله واحد قم -دهقدماي ورودي °C 46,3

دماي خروجي شبيه سازي °C 35,7دماي خروجي طراحي °C 34,9

درصد خطا % 2,3

سرمايش گاز در طول خط لوله انتقال گاز سرمايش گاز در طول خط لوله انتقال گاز

دستاوردهاي سرمايش گازدستاوردهاي سرمايش گاز كاهش افت فشار در خطوط

كاهش توان كمپرسورها

حفاظت از عايق خطوط انتقال

كاهش افت فشار و توان كمپرسورهاي ايستگاه بعد در اثر افزايش كاهش افت فشار و توان كمپرسورهاي ايستگاه بعد در اثر افزايش خنك كاري خنك كاري

كاهش دماي خط لوله

كاهش دماي خط لوله كاهش افت

فشار كاهش افت

فشار

كاهش توان كمپرسورهاي ايستگاه بعد در اثر افزايش خنك كاري كاهش توان كمپرسورهاي ايستگاه بعد در اثر افزايش خنك كاري

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=

−

11

28.531

1

21

γγ

γγ

P

PT

GWa

كاهش توان كمپرسور

كاهش توان كمپرسور

كاهش دماي خط لوله

كاهش دماي خط لوله

سرمايش گاز در طول خط لوله انتقال گاز سرمايش گاز در طول خط لوله انتقال گاز

بروز خطر تشكيل هيدرات افزايش توان مصرفي كولرها مشكالت سرمايش گازمشكالت سرمايش گاز

بحث و بررسي نتايج

بر افت فشار خط لوله بر افت فشار خط لوله اثر افزايش خنك كاري اثر افزايش خنك كاري آناليز آناليز . بررسي شد C˚20 و C˚5 ،C˚10 ،C˚15افزايش خنك كاري در كولرها به مقدار

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

1050

1100

0 200 400 600 800 1000 1200

Total Length (km)

Pres

sure

(psia

)

خط لوله سراسري اول 5C خنك كاري به اندازه

10C خنك كاري به اندازه 15C خنك كاري به اندازه20C خنك كاري به اندازه

آتش پنجهپتاوه

رشت

ساوهقزويندهققم

كاوه پيشهدوراهوناصفهان

قم قم-- بر افت فشار خط لوله دهق بر افت فشار خط لوله دهق اثر افزايش خنك كاري اثر افزايش خنك كاري آناليزآناليز

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

0 20 40 60 80 100 120 140

Lenght (km)

Pres

sure

(psi

a)

دماي خروجي كولر در شرايط طراحي

كاهش دماي خروجي كولر به اندازه 5 درجه

كاهش دماي خروجي كولر به اندازه 10 درجه

كاهش دماي خروجي كولر به اندازه 15 درجه

كاهش دماي خروجي كولر به اندازه 20 درجه

. بررسي شد C˚20 و C˚5 ،C˚10 ،C˚15افزايش خنك كاري در كولرها به مقدار

اثر خنك كاري بر پروفايل دماي خط اول انتقال گاز كشور اثر خنك كاري بر پروفايل دماي خط اول انتقال گاز كشور آناليزآناليز

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 20 40 60 80 100 120 140

Total Length (km)

Tem

pera

ture

(C)

دمای خروجی کولر در شرايط طراحی

کاهش دمای خروجی کولر به اندازه ۵ درجه کاهش دمای خروجی کولر به اندازه ١٠ درجه

کاهش دمای خروجی کولر به اندازه ١۵ دجه

کاهش دمای خروجی کولر به اندازه ٢٠ درجه

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 200 400 600 800 1000 1200Total Length (km)

Tem

pera

ture

(C)

دما در خط لوله سراسري اول5C خنك كاري به اندازه10C خنك كاري به اندازه15C خنك كاري به اندازه20C خنك كاري به اندازهدماي خاك

آتش پنجه

دوراهون

اصفهانقمساوه

دهق

رشت

قزوينپتاوه

بر ميزان انرژي مصرفي كمپرسورها بر ميزان انرژي مصرفي كمپرسورها اثر افزايش خنك كاري اثر افزايش خنك كاري

قم سبب كـاهش تـوان مصـرفي -كاهش دماي خروجي كولر بين دو ايستگاه دهق . مگا وات مي شود2معادل حدود % 10كمپرسورها به ميزان حدود

18076,4 توان كمپرسور;

17127,7 توان كمپرسور;

17594,2 توان كمپرسور;

توان كمپرسور; 18575

19091,4 توان كمپرسور;

2,7 درصد كاهش توان كمپرسور;

10,3 درصد كاهش توان كمپرسور;

5,3 درصد كاهش توان كمپرسور;

7,8 درصد كاهش توان كمپرسور;

17000

17500

18000

18500

19000

19500

25 30 35 40 45

Decreasing Temperature(C)

Com

pres

sor

Pow

er(k

W)

0

2

4

6

8

10

12

Dec

reas

ng c

ompr

esso

r po

wer

(%)

كولرها كولرها در در بر ميزان انرژي مصرفي بر ميزان انرژي مصرفي اثر افزايش خنك كاري اثر افزايش خنك كاري

قـم بـه -افزايش خنك كاري سبب افزايش توان مصرفي كولرها بـين دو ايسـتگاه دهـق . كيلو وات مي يابد120معادل حدود % 61ميزان حدود

درصد افزايش توان27,8 موتور كولر;

درصد افزايش توان44,3 موتور كولر;

درصد افزايش توان 61,4 موتور كولر;

درصد افزايش توان 54,3 موتور كولر;

توان موتور كولر ; 140

توان موتور كولر ; 108

170,5 توان موتور كولر ;

201,8 توان موتور كولر ;

77,92 توان موتور كولر ;

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

25 30 35 40 45

Temperature Cooler(C)

Incr

ease

ang

cool

er e

lect

ric

pow

er(%

)

0

50

100

150

200

250

Coo

ler'

s E

lect

ric

pow

er(k

W)

هزينه صرفه جويي شده در ايستگاههاي تقويت فشار هزينه صرفه جويي شده در ايستگاههاي تقويت فشار

تومـان بـرق بـه 12 تومان بر استاندارد متر مكعب گاز و 6محاسبات اقتصادي بر اساس افـزايش خنـك C˚20بين اين دو ايسـتگاه در اثـر . ازاي هر كيلووات ساعت انجام شد

. ميليون تومان در سال صرفه جويي مي شود35كاري بيش از

12

25

37

48

3

9

18

35

13

9

6

27

0

10

20

30

40

50

20 25 30 35 40 45

Temperature (C)

Mill

ion

Tom

an/y

ear

صرفه جويي گاز (تومان در سال )افزايش هزينه برق (تومان در سال )صرفه جويي هزينه ها

انتقال انتقالوط وط تشكيل هيدرات در خط تشكيل هيدرات در خط بر امكان بر امكان اثر افزايش خنك كاري اثر افزايش خنك كاري

. مي باشدC° 10اختالف دماي گاز و دماي تشكيل هيدرات همواره بيش از

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

-180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40

Temperature [C]

Pres

sure

[psia

]

نقطه حباب

نقطه شبنم

هيدرات

خط دهق-قم

در خطوط انتقال در خطوط انتقال زمستان زمستان فصل فصل تشكيل هيدرات در تشكيل هيدرات در امكانامكانبررسي بررسي

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

-180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40

Temperature [C]

Pres

sure

[psia

]

نقطه حباب

نقطه شبنم

هيدرات

خط دهق-قم

C°5زاختالف دماي گاز و دماي تشكيل هيدرات در فصول سرد نيز همواره بيش ا . مي باشد

نتيجه گيري نتيجه گيري °C20 ميزان خنك كاري در ايستگاهها نسبت به حالت طراحي افزايش

13,5(C°)متوسط كاهش دما

8,6

13,7

59,6

(%)متوسط درصد كاهش افت فشار

(%)توان كمپرسور ايستگاه بعد متوسط درصد كاهش مصرف

(%)متوسط درصد افزايش انرژي الكتريكي كولر

نتيجه گيري نتيجه گيري كاهش دماي گاز نسبت به دماي طراحي حتي در ماههاي سرد سال C20°با وجود

.هيدرات در طول خط تشكيل نمي شود

افزايش ميزان خنك كاري كاهش توان مورد نياز كمپرسورها معادل C° 20به ازاي . ميليون تومان در سال مي باشد 560حدود

ميليون تومان 130هاي برق مورد نياز كولرهاي هوايي حدود ميزان افزايش هزينه

.در سال مي باشد

ميليون تومان در سال در 430 افزايش خنك كاري حدود ٢٠°C بنابراين به ازاي . هزينه هاي خط انتقال اول سراسري صرفه جويي خواهيم داشت