تحلیل ترمودینامیکی - اقتصادی سامانه چندمنظوره بازیافت گاز فلر همراه با پیش گرمایش نفت خام

چکیده مقاله

گاز فلر، محصول جانبی استخراج نفت، معمولاً بدون استفاده مفید سوزانده می‌شود درحالی که ظرفیت بالایی برای بازیافت انرژی دارد. در این پژوهش به طراحی و تحلیل یک سامانه چندمنظوره برای استفاده از گاز فلر در تولید هم‌زمان توان، آب شیرین، هیدروژن و حرارت پرداخته شده است. سامانه پیشنهادی شامل چرخه توان کربن‌دی‌اکسید فوق‌بحرانی، مولد ترموالکتریک، پیش‌گرمایش نفت خام، واحد نمک‌زدایی اسمز معکوس و تولید هیدروژن در الکترولایزر غشای تبادل پروتون است. مدل‌سازی با نرم‌افزار حلگر معادلات مهندسی انجام و با تحلیل‌های انرژی، اگزرژی و اگزرژی-اقتصادی ارزیابی شده است. نوآوری پژوهش ارائه سامانه‌ای یکپارچه بوده که با استفاده از گاز فلر تولید چند محصول را بهینه کرده و نیازهای صنعتی و خانگی را تأمین می‌کند. نتایج طراحی پایه نشان می‌دهد بازده انرژی و اگزرژی به‌ترتیب 83/24% و 23/56%، توان خالص خروجی 12/23مگاوات و ظرفیت بار حرارتی 13/39 مگاوات است. تولید هیدروژن 60/93کیلوگرم در روز، آب شیرین 7/106 کیلوگرم بر ثانیه، نرخ کل هزینه‌های تولید اگزرژی، تخریب اگزرژی و سرمایه‌گذاری به‌ترتیب 96/2982، 347/58 و 645/84 دلار بر ساعت و دوره بازگشت سرمایه 1/172 سال محاسبه شده است. در نهایت، تأثیر متغیرهای کلیدی بر عملکرد سامانه به کمک تحلیل حساسیت بررسی شده است.