گاز طبیعی منبع انرژی تقریباًً پاکیزه، فراوان و ارزان قیمتی است که هم اکنون نیز به مقیاس وسیع برای مصارف صنعتی و خانگی به کار رفته و در طی دهه‌های آینده بهره‌برداری از آن گسترش خواهد یافت. در توسعه اقتصادی جهان، مناطق و کشورهای مختلف، به دلیل منابع و ذخایر عظیم در دسترس و توسعه تکنولوژی‌های خلاق، باعث کاهش هزینه‌ها و زمان اجرای پروژه‌ها و در نتیجه بهبود اقتصاد پروژه‌های توسعه و انتقال گاز شده است. همچنین تلاش جهانی برای کاهش گازهای گلخانه‌ای و گاز CO2 مزیت استفاده از گاز طبیعی در مقایسه با سایر سوخت‌ها را نشان میدهد.
دولت‌ها و صاحبان صنایع امروزه به دنبال آن دسته از حامل‌های انرژی هستند که آلاینده‌های کمتری تولید می‌کنند. به همین دلیل جهان به گاز طبیعی روی آورده است. در واقع گاز طبیعی در هر واحد انرژی حدود ۲۴ درصد نسبت به نفت خام و ۴۲ درصد نسبت به زغال‌سنگ گازهای آلاینده کمتری تولید میکند و این بیان‌گر آن است که میتوان انرژی بیشتری مصرف و در مقایسه با نفت خام و زغال‌سنگ، آلاینده‌های کمتری تولید کرد.
مصرف گاز طبیعی در دهه ۱۹۹۰ در اروپا به شدت افزایش یافته، به طوری که در آلمان ۳۰ درصد، در ایتالیا ۵۰ درصد و در انگلیس ۱۰۰ درصد رشد داشته است و در مقابل تولید گاز آلایندهCO2 ، به همین نسبت کاهش یافته. هر چند انتشار CO2و ذرات معلق در مقایسه با زغال‌سنگ و نفت قابل چشم‌پوشی است. لیکن مقادیر متنابهی از NOx انتشار می‌یابد که نیازمند بررسی و مطالعات بیشتر آثار و تبعات آن در محیط زیست می‌باشد.
3-3-1 بررسی گاز طبیعی از لحاظ ارزش سوختی و انرژی:
قابلیت اشتعال گاز طبیعی فقط در محدوده خاصی از نسبتهای اختلاط با هوا اتفاق می‌افتد که این محدوده را محدوده «قابلیت اشتعال »می نامند.
مرز پائین این محدوده را اشتعالLELو مقدار بالای این محدوده را ، حد بالای اشتعالLHL می‌نامند.
حد پائین اشتعال گاز طبیعی ۵ درصد و حد بالای آن ۱۵ درصد می‌باشد . بهترین حالت برای اشتعال گاز طبیعی نسبت ۱۰ درصد گاز با هواست که همان نسبتی است در فرمول ترکیب متان و اکسیژن (هوا) دیده میشود .
همانطور که واکنش فوق نشان میدهد یک حجم متان برای سوخت کامل نیاز به ۲ حجم اکسیژن دارد و با توجه به اینکه یک حجم اکسیژن تا حدودی در ۵ حجم هوا موجود است . بنا بر این میتوان گفت که یک حجم متان نیاز به ۱۰حجم هوا دارد که تا حدودی همان نسبت یک به ۱۰ و یا ده درصد است .
البته برای سوختن کامل نیاز به ۲۰ الی ۳۰ درصد هوای اضافی داریم ولی در انفجارها هر چه به نسبت ۱۰ درصد گاز در هوا نزدیک تر باشیم انرژی حاصل از انفجار بیشتر است .
مطالعه موردی 4
4-1 بررسی سیستم خنک کاری توربین ها و کمپرسورها درپالایشگاه گاز سرخون.
در حال حاضر برای خنک کاری توربوکمپرسورها از Hot Oilاستفاده می شود که این ماده مورد تحریم واقع شده وبرای خرید آن باید هزینه زیادی کرد،یک راه حل پیشنهادی جهت جایگذینی این ماده روی اوردن به فناوری نانو است که کشور ما دراین زمینه پیشرفت های خوبی داشته.
4-1-1 بررسی نانو سیالات
خواص استثنايي نانوسيالات:
الف) هدايت حرارتي بيشتر نسبت به سوسپانسيون‌هاي معمولي.
ب) رابطه غيرخطي بين هدايت وغلظت مواد جامد و بستگي شديد هدايت به دما.
ج) پايداري.
د) روش تهيه نسبتاً آسان
ه) ويسکوزيته یا گرانروی قابل قبول
این خواص باعث شده تا اين سيالات به عنوان يکي از مناسب‌ترين و قوي‌ترين انتخاب‌ها در زمينه سيالات خنک کننده مطرح شوند. بيشترين تحقيقات روي هدايت حرارتي نانوسيالات، در زمينه سيالات حاوي نانوذرات اکسيد فلزي انجام شده است یکی از اين پژوهش ها افزايش 30 درصدي هدايت حرارتي را با اضافه کردن 3/4 درصد حجمي آلومينا به آب نشان میدهد. البته در يک پژوهش مشابه ديگر، محققان به افزايش 15 درصدي هدايت گرمایی را براي همين نوع نانوسيال با همين درصد حجمي دست یافتند که مشخص شد تفاوت اين نتايج ناشي از تفاوت در اندازه نانوذرات به‌کار رفته در اين دو تحقيق بوده است.
قطر متوسط ذرات آلوميناي بکاررفته در آزمايش اول 13نانومتر و در آزمايش دوم 33 نانومتر بوده است.
بنابراین درصورت جایگزین کردن نانوسیالات برای مثال اکسید آلومینیوم درآب بعنوان سیال کاری جهت سیستم خنک کاری علاوه بر صرفه جویی اقتصادی میتوان به افزایش بازده پالایشگاه نیز یاری کرد.
مطالعه موردی 5
3-5 بررسی اثرات جایگزینی سیستم های کنترلی مبتنی برشبکه های رایانه ای باسیستم مونیتورینگ موجود درپالایشگاه گاز سرخون
سیستم های کنترلی در پالایشگاه گازسرخون بصورتی است که برای جمع آوری اطلاعات اندازه گیری شده توسط ابزارهای دقیق نصب شده روی تجهیزات بطورمجزا برای هریک ازاین ابزارها از سایت به اتاق کنترل سیم کشی صورت گرفته و برای برخی دیگر ازابزارها مانند فشار سنج های آنالوگ اطلاعات فقط به صورت محلی قابل خواندن است.
دراتاق کنترل برای هریک ازقسمت های پالایشگاه تابلوهایPLC بزرگی قرار داده شده است که اطلاعات بصورت پراکنده نمایش داده میشود باوجودی که اخیرا مهندسین کنترل پالایشگاه اقدام به تهیه نرم افزاری برای فقط نمایش اطلاعات روی PLC در رایانه کرده اند اما همانطور که گفته شد این نرم افزار فقط قادر به نمایش اطلاعات بوده و تجهیزات کمافی السابق همان تجهیزات قبلی می باشند واین نرم افزار قدرت تحلیل وتشخیص شرایط بحرانی را ندارد.
این شرایط باعث می شود تا مهندسین کنترل پالایشگاه نتوانند بطورمنسجم همه اطلاعات را یکجا در اختیار داشته باشند وجمع آوری اطلاعات مستلزم حضور فیزیکی و دوره ای از سایت پالایشگاه وادوات پالایش می باشد.
امروزه باگسترش علوم رایانه وشبکه های رایانه ای تمامی ابزارهای جدید به گونه ای ساخته می شوند که قابلیت تبادل اطلاعات با این سیستم ها را داشته باشند ابزارهای دقیق صنعتی نیز از این قاعده مستثنی نبوده وبرای همه موارد نیاز ازجمله دماسنج ها(ترموکوپل ها)وفشارسنج ها وارتعاش نگارها ودیگر ابزارهای کنترل اتوماتیک وهشداری مدل های طراحی شده است.
روال کلی عملکرد این ابزارها مانند ابزارهای دقیق معمولی است، با این تفاوت که نسبت تبدیل مقدار اندازه گیری شده به ولتاژ تولیدی مدارهای الکتریکی برحسب استانداردهای جدید مطابق با شبکه های دیتا وقابل فهم رایانه خواهد بودو این ولتاژها بگونه ایست که باخود اعداد دودویی را روی سیم ها حمل میکند.
بااستفاده از این سیستم دیگر نیازی به سیم کشی های جداگانه برای انتقال هر اطلاعاتی به اتاق کنترل ونصب تابلوهای کنترلی وجود نخواهد بود.همچنین درمورد بهینه سازی هزینه ها شاهد کاهش چشم گیری درمنابع مالی وانسانی برای راه اندازی،تعمیرو نگهداری آن درمقایسه با سیستم فعلی خواهیم بود.
وابستگی مکانی برای کنترل شرایط کمتر میشود وبه سهولت میتوان لایه های کنترلی را افزایش داد.
روی این بسترقابلیت برنامه نویسی وایجاد نرم افزارهای تحلیل گر،سیستم های گزارش گیری،رسم دیاگرام های وضعیت وبسیاری امکانات دیگر وجود خواهد داشت.
فصل چهارم
نتیجه گیری