Doğalgaz basınç düşürme istasyonlarında gaz genleşme motoru kullanılarak elektrik enerjisi üretilmesi

Abstract

Doğalgaz uzun mesafeler boyunca 50-70 bar gibi yüksek basınçlarda taşınmaktadır. Kullanım alanlarının olduğu yerlerde ya da daha düşük basıçlı hatlara geçiş noktalarında, gaz basıncı düşürülmektedir. İletim istasyonlarında basınç 50-70 bar'dan, yüksek basınçlı ülke içi iletim hatlarında 15-40 bar'a (genellikle 25 bar) daha sonrasında ise orta basınclı ülke içi iletim hattında yaklaşık olarak 3 bar basıncına düşürülür. Basınç düşürme işlemi kısılma vanaları ile yapılmaktadır. Bu nedenle, genişleme ile açığa çıkan adyabatik iş faydalı enerjiye dönüştürülemez. Çoğu gaz genişleme esnasında Joule-Thompson etkisinden dolayı soğumaktadır. Basınç düşümü esnasında gaz sıcaklığı, gazın bileşimi ve durumuyla değişim gösterecek şekilde, 1 bar basınç düşüşü ile 0,45-0,6 oC azalmaktadır. Basınç düşürülmesinde, sıvı ya da katı fazda yoğuşma oluşmaması için mutlak suretle ön ısıtma yapılması gerekmektedir. Kısılma vanaları yerine gaz genleşme motorları kullanıldığı taktirde, genleşme esnasındaki açığa çıkan enerji elektrik üretiminde kullanılabilir. Gazın yaptığı iş, sahip olduğu entalpi değerinden gelmektedir ve gaz, türbine girdiğinde hızlıca soğumaktadır. Gaz genleşme motoru kullanıdığı taktirde gazın sıcaklığı, türbinin izantropik verimine, gazın içeriğine ve durumuna bağlı olarak, 1 bar basınç düşüşü ile yaklaşık 1,5-2 oC azalmaktadır. Genleşme türbini kullanıldığı taktirde, gaz çıkışındaki sıcaklık hidrat bölgesi sıcaklığı ve çiğlenme noktası sıcaklığının üstünde kalmalıdır. Buradan anlaşılan, kısılma vanasına 55-85 oC arası sıcaklık ile giren gaz, genleşme motoru kullanıldığı taktirde bu sıcaklık değerlerinin üstünde bir sıcaklığa ön ısıtma ile getirilmelidir. Bu sayede istasyonun ve gaz genleşme motoru ile beraberinde kurulacak ekipmanın güvenilirliği garanti altına alınmalıdır. Gaz genleşme motoru ve beraberinde kurulan jeneratör sistemi ile basınç düşürme istasyonlarına giren gazın genleşme enerjisinden faydalanarak elektrik üretimi yapılmaktadır. Bu uygulamanın ülkemizde ve dünyada çeşitli örnekleri bulunmaktadır. Bu kurulan sistem sayesinde basınç düşürme istasyonlarında gaz genleşme esnasında kaybolan enerji verimli olarak dönüştürülmektedir.