سوخت های گازسنتزی
سوختهای گازسنتزی در یک فرایند گازسازی از سوختهای جامع و مایع حاصل می‌شوند. این سوختها می‌توانند فسیلی یا تجدیدپذیر باشند. یکی از این سوختهای فسیلی مرسوم زغالسنگ میباشد. تلاشهای زیادی برای استفاده از زغالسنگ در توربین گاز صورت گرفته است. برای تبدیل زغالسنگ به سوخت گازی مناسب برای توربین گاز فرایند مشخصی طی میشود که حاصل آن، تولید گاز ترکیبی است و اجزای آن عبارتند از هیدروژن وکربن‌منوکسید به همراه مقادیر کمی کربن‌دی‌اکسید، متان و سولفور.
گاز سنتزی را نیز می‌توان از سوخت نفت کوره سنگین نیز استخراج کرد. امروزه این موضوع کاملا مورد قبول قرار گرفته است که نفت خام در دسترس پالایشگاهها در حال سنگینتر شدن میباشد. به علاوه تقاضا برای محصولات با ارزش بالا مانند بنزین و فراورد های تقطیر میانی نیز افزایش یافته است.
سنگینتر شدن مواد خام و نیاز مبرم به محصولات با کیفیت بالا و همچنین مقررات سفت و سخت در مورد سوخت، پالایشگاهها را با چالشهای جدیدی مواجه کرده است. برای مقابله با این چالشها، تلاشهای بسیاری انجام شده است و فناوریهای متعددی جهت بهبود و ارتقاء نفت سنگین توسط مؤسسات تحقیقاتی توسعه یافته‌اند، مانند آسفالت گیری با استفاده از حلال، تصفیه هیدروژنی و شکست کاتالیستی. اما این فنآوریهای تبدیل پر هزینه نیز یک محصول تهمانده برجای میگذارند که علیرغم کاهش حجم، حاوی مقادیر قابل توجهی گوگرد و فلزات سنگین میباشد.
با این حال راه حل دیگری برای مسئله نفت سنگین وجود دارد که پالایشگاهها و صنایع در نقاط مختلف جهان با علاقه بسیار زیاد به دنبال آن میباشند؛ فنآوری تبدیل به گاز. تبدیل به گاز فرایندی است که در آن یک ماده خام حاوی کربن توسط عامل گازساز (ترکیب دیگر گازی) به صورت ترموشیمیایی تبدیل به گاز سنتز که به طور عمده شامل هیدروژن و منوکسیدکربن است، میشود. گاز سنتز حاصل میتواند برای تولید انرژی و یا به عنوان ماده اولیه برای سایر فرآیندهای تولید مواد شیمیایی استفاده شود. در مورد پالایشگاهها، بسته به پیکربندی خاص فرایند و ارزش محصول، تبدیل به گاز میتواند روشی مقرون به صرفه برای کاهش محصولات سنگین پایین برج تا مقادیر نزدیک به صفر باشد .
بررسی انواع سوخت های گاز سنتزی
پوژه AFTUR به منظور جایگزین کردن سوختهایی جدید برای توربین گازهای صنعتی، ایجاد شد. در این راستا این پروژه قصد رسیدن به سوختهایی را داشت که در عین ارزش حرارتی کم (حدود 25 درصد ارزش حرارتی گاز طبیعی) بتوانند در توربین گاز استفاده شوند.
این پروژه در سال 2003 کلید خورد و قصد دارد محدوده بیشتری از سوختها را وارد چرخه اقتصادی توربین گازهای صنعتی کند، سوختهایی از قبیل سوختهای بیو و سوختهای گازی که از ضایعات، فرآوری شدهاند. این سوختها ارزش حرارتی کم تا متوسط خواهند داشت، پروژه AFTUR قصد دارد سوختهای جدید را طوری انتخاب کند که ملاحظات لازم برای تطبیق آنها را در توربین گاز را ببیند. این ملاحظات از قبیل، خواص اتمیزاسیون و پاشش سوختهای مایع، خواص احتراق و انتشار گازهای گلخانهای برای سوختهای جایگزین، میزان دوده گرفتن و انتشار NOx در شرایط مختلف علمکردی توربین گاز و تطبیق پذیری محفظه‌های احتراق کنونی برای استفاده از سوختهای جایگزین است.
در فاز اول باید طیفی از سوختهای جایگزین به منظور استفاده در توربین گازهای صنعتی را انتخاب کرد. انتخاب سوخت بر اساس پارامترهای زیر خواهد بود:
- در دسترس بودن
- ترکیبات
- ویژگی‌های فیزیکی
- قیمت سوخت
در زیر لیستی از گازهایی که پتانسیل به کار رفتن در توربین گازهای صنعتی را دارند، و در این پروژه روی آنها تمرکز شده، نشان داده شده است:
– روغن گیاهی
– استر (ester)
– سوختهای گرماکافت شده (Flash pyrolysis oils )
– اتانول (ethanol)
– متانول (methanol)
– سوختهای مصنوعی
– دی متیل اتر
– بیوگاز ناشی از گازسازی
– بیوگاز ناشی از متانیزاسیون
– بیوگاز ناشی از گرماکافت آرام
– گازهای فراوری صنعتی، غنی شده با هیدروژن
توضیحات در مورد برخی از سوخت های فوق در زیر آمده است:
اسید چرب متیل استر (Fatty acid methyl esters – FAME): از منابع تجدیدپذیری مثل روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی تامین میشود. در اتحادیه اروپا، FAME بیشتر از روغنهای گیاهی است که از گلهای آفتابگردان بدست میآید. از آنجایی که FAME خواص نزدیکی به سوخت دیزل دارند، این سوختها می‌توانند به طور مستقیم در توربین گاز استفاده شوند و هم چنین با سوخت دیزل ترکیب شوند (از 5 تا 30 درصد).
گرماکافت: فرایندی است که با گرما دادن منابع جامد بیومس (ضایعات و چوب) در نبود اکسیژن، سوختهای جامد، مایع و گاز تولید میکند.
بیوگاز از متانیزاسیون: در فرایند متانیزاسیون می توان از مواد ارگانیک در نبود اکسیژن، گازهای کربن دیاکسید و متان استخراج کرد که بعنوان سوخت کاربرد دارد.
گازهای صنعتی غنی شده با هیدروژن: گازهای صنعتی معمولا از پسماند پالایشگاهها و صنایع شیمیایی برجا میمانند. به جای سوختن این گازها در کورها یا دیگهای بخار، می‌توان این گازها را با غنی‌سازی هیدروژن، به عنوان سوخت توربینگازهای صنعتی به کار برد. در شکل زیر نمودار ستونی ارزش حرارتی سوختهای گازی فوق آمده است:
میزان ارزش حرارتی سوختهای گازی