Application of Waste Heat Recovery Unit for CGS Heater

Document Type : Original Article

Authors

1 Faculty of Engineering, Kharazmi University, Tehran, Iran

2 Faculty of Engineering. Kharazmi University, Tehran, Iran.

20.1001.1.25885596.2019.4.1.2.5

Abstract

A waste heat recovery unit is a heat exchanger that transfers the high temperature waste heat of a process to another part of that usually increases efficiency. In this paper, the effect of using waste heat recovery unit for preheating of water/glycol mixture of city gate station bath heater is thermodynamically investigated. Water bath heaters are common heating systems used in city gate stations which heats high pressure gas before passing regulators. Governing equations (mass and energy conservation equations) on the heater performance is solved using EES software and the results are compared with/without using waste heat recovery unit. As a case study, a city gate station located in cold climate of Iran (Shahrekord) with nominal capacity of 120000 SCMH has been considered. Comparison of the results show that the energy consumption of heaters is decreased by about 50% using heat recovery unit during a year which results in approximately 82200$ cost saving. The heater efficiency is also increased by about 20%.

Keywords

Main Subjects

Article Title [فارسی]

کاربرد واحد بازیافت گرمای اتلافی در گرمکن ایستگاه تقلیل فشار گاز شهری

Authors [فارسی]

  • مریم کرمی 1
  • علی نوروزی 2

1 دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

Abstract [فارسی]

واحد بازیافت گرمای اتلافی یک مبدل گرمایی است که گرمای اتلافی دما بالای ناشی از یک فرایند را به قسمتی از یک فرایند دیگر معمولا با هدف افزایش بازده منتقل می‌­کنند. در این مقاله، تاثیر استفاده از واحد بازیافت گرمای اتلافی برای پیش گرمایش مخلوط آب/گلیکول گرمکن ایستگاه تقلیل فشار گاز شهری (CGS) به صورت ترمودینامیکی بررسی شده است. گرمکن­‌های حمام آبی سیستم­‌های گرمایی رایج بکار رفته در ایستگاه تقلیل فشار گاز شهری هستند که گاز فشار بالا را قبل عبور از رگلاتورها گرم می‌­کنند. معادلات حاکم (معادلات بقای جرم و انرژی) بر عملکرد گرمکن با استفاده از نرم افزار EES حل شده و نتایج در حالت با/بدون استفاده از واحد بازیافت مقایسه شده است. به عنوان مطالعه موردی، ایستگاه تقلیل فشار گاز شهری واقع در منطقه سردسیر ایران (شهرکرد) با ظرفیت اسمی 120000 SCMH انتخاب شده است. مقاسه نتایج نشان داد که مصرف انرژی گرمکن­‌ها در طول یک سال با استفاده از واحد بازیافت گرما حدود 50% کاهش می‌­یابد که منجر به صرفه‌جویی 82200 دلار شده است. بازده گرمکن نیز حدود 20% افزایش می­‌یابد.

Keywords [فارسی]

  • ایستگاه تقلیل فشار گاز (CGS)
  • گرمکن حمام آبی
  • مبدل بازیاب گرما
  • اقلیم سرد
  1. Ashouri E., Veysi F., Shojaeizadeh E., Asadi M.,2014. The minimum gas temperature at the inlet of regulators in natural gas pressure reduction stations (CGS) for energy saving in water bath heaters. Journal of Natural Gas Science and Engineering 21, pp. 230-240.
  2. Bayat A., Abbaspour Sani K., Heidari F., Vosugh M.,2016. Thermodynamic analysis of CGS heater of Zanjan. Journal of Applied Mechanical Researches, Vol. 8, No. 1, pp. 27-32.
  3. Cengel Y. A. and Boles M.A., 2015. Thermodynamics, an engineering approach, 8th ed., McGraw-Hill Education. 2 Penn Plaza, New York.
  4. Hashemi S.A., Ashrafi R.. Sheykhzadeh G., Nikfar M.,2012. Numerical investigation of equivalence ratio on thermal flux and combustion efficiency of burner of CGS heater. 4th Iran Fuel and Combustion Conference, Kashan, University of Kashan.
  5. http://www.iea. org/; OECD/IEA, 2005).
  6. Incropera FP, DeWitt DP, Fundamentals of heat and mass transfer, 5th ed, New York, John Wiley, 2002.
  7. Khalili E., Hoseinalipour S. M., Heybatian E., 2012. Efficiency and heat losses of indirect water bath heater installed in natural gas pressure reduction station, evaluating a case study in Iran, 8th National Energy Congress.
  8. Kianifar A., Kazemi A., Sheykhani S., Pishbin S. I., 2014. Modeling of heat loss from stack of CGS heater. First national conference of energy and environment.
  9. NIGC public relation. An Overview of the Iranian Gas Industry. OECD/IEA, 2005. 
  10. Riahi M., Yazdirad B., Jadidi M., Berenjkar F., Khoshnevisan S., Jamali M., Safary M.,2011. Optimization of Combustion Efficiency in Indirect Water Bath Heaters of Ardabil City Gate Stations. Chia Laguna, Cagliari, Sardinia, Italy, September 11-15.
  11. Specification for Indirect Type Oilfield Heaters; API Specification, 12K, 8th Edition, October 2008.
  12. Taherian N., Alimardani A., Hamzehee M.,2015. Analysis and simulation of CGS heaters. 3rd national conference of mechanical systems and industrial novelties, Ahwaz.