زیست آنلاین: بر اساس آمار و ارقام بانك جهاني، سهم كشورهاي در حال توسعه از كل گازهاي فلر شده در دنيا بيش از ۸۵ درصد مي‌باشد. این درحالی است که گازهاي حاصل از احتراق در فلر يكي از مهمترين عوامل آلودگي هوا محسوب شده و پيامدهاي زيست‌محيطي را در پي خواهد داشت.
تاریخ انتشار :چهارشنبه ۲۲ خرداد ۱۳۹۸ ساعت ۰۳:۰۰
کد مطلب : 81003
اهمیت آشنایی با فلر
عباس عبدلی، کارشناس ارشد انرژی و کربن در صنعت نفت
علاوه بر بحث زيست‌محيطي، سوزاندن گازهاي ارسالي به فلر از لحاظ اقتصادي نيز خسارات بسيار زيادي به اقتصاد جوامع جهاني وارد مي‌کند.
بر اساس تخمين بانك جهاني سالانه ۱۱۰ ميليارد متر مكعب از گازهاي طبيعي در فلرها سوزانده شده يا مستقيماً به محيط تخليه ميشود. اين ميزان گاز تلف شده مي‌تواند نياز سالانه سوخت آمريكاي مركزي و جنوبي يا آلمان و يا ايتاليا را مرتفع سازد. به علاوه حجم گازهاي فلر در آفريقا به تنهايي ۳۷ ميليارد متر مكعب است كه مي‌تواند ۲۰۰ تراوات ساعت الكتريسيته توليد کند.
بر اساس آمار و ارقام بانك جهاني، سهم كشورهاي در حال توسعه از كل گازهاي فلر شده در دنيا بيش از ۸۵ درصد مي‌باشد. چرا که اين كشورها عمده‌ترين توليد كنندگان نفت و گاز جهان براي صادرات مي‌باشند.
فلر چيست؟ لغت فلر براي توصيف يك شعله بي‌حفاظ كه گازهاي مازاد را مي‌سوزاند، به كار می‌رود. اين پديده اغلب در تأسيسات نفتي نظير بالادستي نفت، پالايشگاه‌ها و صنايع پتروشيمي و همچنين در واحدهاي شيميايي به منظور حفظ ايمني كاركنان و تجهيزات موجود در محل اتفاق مي افتد.
مهمترين مشكلات فلر چيست؟ فلرها حجم بسيار زيادي از گاز را در مدت كوتاهي به سوي اتمسفر رها مي‌سازند. اين امر زمينه را براي ايجاد اغتشاشات جوي فراهم مي‌سازد. از طرفي به دليل عدم وجود زمان كافي در فرآيند احتراق، گازهاي نسوخته زيادي از فلر وارد محيط زيست ميشود و نا‌مشخص بودن بازده فلرها از جمله مهمترين مشكلات است و تحقيقات انجام شده تا به حال نشان مي‌دهد حجم تركيبات بالقوه سمي آزاد شده از احتراق ناقص بسيار بيش از حد انتظار است. همچنين از مشكلات بسيار مهم و قابل توجه فلر، ايجاد مسايل زيست‌محيطي مانند اتلاف منابع، ايجاد گرمايش جهاني و باران‌هاي اسيدي است.
چرا كارخانه‌ها فلر دارند؟ فلرها براي حفاظت از تجهيزات و شاغلان حاضر در كارخانه و دور کردن گازهاي مضر از محيط صنعتي طراحي شده‌اند. همچنين فلرها در تأسيسات نفتي و پالايشگاه‌ها همانند سوپاپ اطمينان عمل كرده و به عنوان يك وسيله كنترل فشار از فشارهاي ناگهاني و ناخواسته حاصل از گازها و مايعات داغ كاسته و خطر انفجار را از بين مي‌برد. در واقع فلر يك وسيله ايمني است كه كارخانه را از عواقب گازهاي مازاد نجات مي‌دهد.
چرا برخي از فلرها دود مي‌كنند؟ علت دود كردن فلرها آن است كه فرآيند احتراق به خوبي انجام نگرفته و يا به عبارت ديگر احتراق ناقص بوده است. چنين فلرهايي مناسب نبوده و در صورت مشاهده دود يا شعله غير عادي، مراتب حتماً بايد گزارش شود. يكي از عوامل ايجاد دود در فلرها ارسال حجم زياد گاز (بيش از ظرفيت طراحي) به آن‌هاست. همچنين احتراق كامل‌تر و بهتر فلر بستگي به تركيب گاز و هوا و عدم وجود مايعات دارد.
چرا از فلرها بوي نامطبوع متصاعد ميشود؟ گازهاي متنوعي از فرآيند فلر آزاد ميشود. اگر احتراق در فلر كامل باشد، فقط بخار آب، دي‌اكسيد كربن و دي‌اكسيد گوگرد به عنوان محصولات احتراق توليد خواهد شد. اما واقعيت آن است كه كنترل احتراق گازها در نوك فلر امكان پذير نبوده، از اين‌رو غير از تركيبات مذكور، گازهاي ديگري نيز توليد ميشود. گازهاي دي‌اكسيد گوگرد (SO۲) و سولفيد هيدروژن (H۲S) عامل اصلي ايجاد بوي نامطبوع در فلرها هستند.
SO۲ گازي بي رنگ با بوي بد است. اين گاز سيستم تنفسي را تحريك كرده و حتي مي‌تواند منجر به برونشيت و آسم شود.
H۲S ماده شيميايي بسيار خطرناك با بوي تخم مرغ فاسد است. مهمترين آسيب H۲S توانايي اين گاز در ايجاد مرگ ناگهاني براي كسي است كه مدت طولاني در معرض غلظت بالايي از اين گاز، قرار گيرد. نكته مهم ديگر آن است كه تماس مداوم با غلظت پايين آن باعث كاهش حس بويايي در شخص خواهد شد. بديهي است در غلظت‌هاي بالا از اين گاز، حس بويايي به صورت كامل مختل ميشود.
گازهاي خروجي از فلر كارخانه‌ها شامل چه تركيباتي هستند؟ براساس تحقيقات صورت گرفته در جهان، در حدود ۲۵۰ ماده سمي شناخته شده مختلف طي فرآيند فلر به هوا تخليه مي‌شوند كه برخي از آن‌ها عبارتند از: دوده، بنزن، جيوه، اكسيدهاي نيتروژن، دي‌اكسيد كربن، آرسنيك، دي‌سولفيد كربن، كروم، متان، تولوئن، گازهاي اسيدي و هيدروكربن‌هاي آروماتيك چند حلقه‌اي
آيا فلر بر سلامتي انسان تأثير ميگذارد؟
برخي از تركيبات آزاد شده از فرآيند فلر مي‌توانند باعث تشديد بيماري‌هاي تنفسي از جمله آسم شوند. مطابق گزارش سال ۲۰۰۰ سازمان حفاظت محيط زيست آمريكا (EPA) فلر مي‌تواند غلظت بالايي از گاز سولفيد هيدروژن را كه مشابه سيانور سمي است، در محيط ايجاد کند. قرار گرفتن كوتاه مدت در معرض اين گاز ممكن است منجر به كاهش عملكرد شُش‌ها همراه با برخي از نشانه‌ها مانند خس‌خس كردن، تنگي نفس و فشار بر قفسه سينه شود.
آيا فلر بر كيفيت هوا تأثير ميگذارد؟ به دليل آنكه احتراق در فلر اغلب ناقص انجام ميشود، از اين‌رو فلرها در كيفيت هوا تأثير قابل توجهي دارند. بررسي‌هاي به عمل آمده از ايستگاه‌هاي كنترل كيفيت هوا نشان‌دهنده افزايش ميزان غلظت برخي از مواد از جمله غلظت سولفيد هيدروژن در فرآيند فلر است. همچنين در اين بررسي‌ها مشخص گرديده فلرها همواره مقدار گاز دي‌اكسيد كربن را در هوا افزايش مي‌دهند.
چگونه توقف كارخانه (Shut down) بر فلر اثر ميگذارد؟ توقف در دو حالت نرمال و اضطراري ممكن است رخ دهد. توقف نرمال به منظور تميز کردن تجهيزات و توقف اضطراري با هدف رفع خطراتي است كه تجهيزات موجود در فرآيند را تهديد مي‌کند. به طور كلي هنگامي كه واحد فرآيندي متوقف ميشود، ميزان گازهاي ارسالي به فلر به بالاترين مقدار خود مي‌رسد.
اثرات فلر الف) فلرهاي فعال در ميادين نفت و گاز و يا موجود در عمليات پالايش به طور مستقيم ايجاد گازهاي گلخانه‌اي كرده كه گرم شدن كره زمين نتيجة حتمی آن است.
ب) گازهاي ارسالي به فلر در شرايط مختلف عملكرد آن، باعث نشر گازهاي متفاوتي نظير دوده، تركيبات آلي فرار نسوخته، منوكسيد كربن، گازهاي اكسيد نيتروژن، دي‌اكسيد گوگرد، مركاپتان‌ها و دي‌اكسيد گوگرد ميشود. نشر گازهاي مذكور، سلامت انسان‌هايي را كه در محيط اطراف، مشغول كار هستند، به خطر مي‌اندازد.
فلر در پالايشگاه‌ها هدف اصلي يك پالايشگاه، تبديل نفت خام به محصولات مفيد و با ارزش همانند بنزين، ديزل، نفت سفيد و غيره است. اين امر از طريق فرآيندهاي مختلف جداسازي (تقطير، جذب، تبلور و غيره) و فرآيندهاي تبديل شيميايي (كراكينگ كاتاليستي، آلكيلاسيون، ايزومريزاسيون و غيره) انجام ميشود. تمامي اين فرآيندها به گونه‌اي طراحي شده‌اند كه در شرايط مشخصي از دبي، دما، فشار و تركيب انجام پذير باشند. انحراف از شرايط طراحي باعث ايجاد وضعيت نامناسب در فرآيند شده تا حدي كه جريانات گازي فرآيندها (به دليل عمل کردن شيرهاي اطمينان) به سيستم فلر پالايشگاه تخليه مي‌شوند.
سيستم فلر از قسمت‌هاي ضروري در پالايشگاه است كه در داشتن فرآيند قابل اطمينان نقش اساسي دارد. زيرا فلرها مي‌توانند از بروز خطرات، آتش‌سوزي‌ها، انفجار و صدمه ديدن كاركنان جلوگيري کنند. فلرها به منظور كنترل ايمن و مطمئن مواد تخليه شده به محيط زيست، نظير مواد قابل احتراق مازاد حاصل از فرآيندها و همچنين گازهاي به وجود آمده در شرايط اضطراري استفاده مي‌شوند. در واقع فلر، مواد قابل اشتعال و سمي و بخارات خورنده را به تركيبات كم ضرر تبديل مي‌کند. فلرها اغلب به سهولت قابل مشاهده بوده و همواره حين فعاليت گرما و صدا توليد مي‌كنند. ميزان و نوع گازهاي انتشار يافته از فلر به محيط زيست تابع بازده احتراق و نوع گازهاي ارسالي به فلر است. بازده احتراق پايين در فلر به معناي وجود مقدار قابل توجهي تركيبات آلي فرار در گازهاي ارسالي به فلر بوده و بازده بالا نيازمند اختلاط كامل سوخت با هوا و فقدان فاز مايع در حين احتراق است. بازده احتراق براي فلري كه به خوبي طراحي شده است معمولاً بالاي ۹۰ درصد و گاهي بيش از ۹۸ درصد است.
سيستم فلر در سه حالت مختلف از شرايط عملياتي تأسیسات، گازهاي دريافتي را مي‌سوزاند: الف ) شرايط عادي در اين حالت گازهاي آزاد شده از برخي فرآيندها به همراه گازهاي Purge شده در فلر سوزانده می‌شوند و معمولاً احتراقي بدون دود، صدا و نور به دنبال دارد. محصولات احتراق در اين شرايط اغلب بخار آب، دي‌اكسيد كربن و دي‌اكسيد گوگرد است. در اين شرايط امكان بازيافت برخي از گازها پس از فشرده سازي دوباره به عنوان سوخت وجود دارد.
ب ) شرايط آشفتگي واحد اين شرايط در هنگام راه اندازي يا توقف كامل كارخانه به وجود آمده و حجم گازهاي ارسالي به فلر بيش از شرايط عادي است.
ج) شرايط اضطراري واحد در مواقعي كه حوادثي نظير نقص فني دستگاه يا قطع جريان برق اتفاق مي‌افتد، مقداري از گازها به صورت ناخواسته به فلر ارسال ميشود. از آنجا كه در اين حالت تنظيم نسبت سوخت و هوا نامناسب است، لذا شعله‌اي سياه و پر دود ايجاد ميشود. شرايط اضطراري ممكن است به دلايل مختلفي اتفاق افتد كه برخي از آن‌ها عبارتند از:
۱. تغيير در خوراك ورودي
۲. نقص فني تجهيزات
۳. تعمير و نگهداري نامناسب
۴. اشتباهات انساني
۵. انحراف از رويه بهره برداري
۶. قطع جريان برق
۷. بهره برداري بيش از ظرفيت طراحي
بسياري از پالايشگاه‌ها داراي چندين سيستم فلر بوده و برخي از واحدهاي فرآيندي نيز سيستم فلر اختصاصي دارند. علت اين امر جلوگيري از اختلاط جريان گازهاي اسيدي از ساير جريانات گازي در مسير انتقال به فلر مي‌باشد. فلر مربوط به گازهاي اسيدي به مشعل‌هاي خاص مجهز شده تا بازده احتراق در آن‌ها بالاترين حد ممكن باشد.
حالت ايده‌ال آن است كه هيچ گونه فلري در پالايشگاه وجود نداشته باشد، زيرا آن‌ها باعث اتلاف هيدروكربن‌ها و گازهايي مي‌شوند كه ارزش اقتصادي بالايي دارند. اما واقعيت آن است كه نصب تجهيزات بازيافت در شرايطي كه حجم گازهاي ارسالي به فلر مقدار قابل توجهي افزايش مي‌يابد (شرايط اضطراري) امكان‌‌پذير نیست. بازيافت گازهاي فلر در شرايط عادی عملياتي در بسياري از پالايشگاه‌هاي دنيا انجام پذيرفته و يا در حال بررسي است. به منظور حفاظت از محيط زيست و حفظ منابع اوليه، به حداقل رساندن گازهاي ارسالي به فلر امري ضروري و قابل ملاحظه است.
شکل زیر، شماتیکی از اجزای یک سیستم بازیافت گاز فلر را نشان می‌دهد.
شماتيكي از اجزاي يك سيستم بازيافت گاز فلر طبقه بندي فلرها بر اساس ارتفاع به طور كلي فلرهاي مورد استفاده در پالايشگاه‌ها را مي‌توان به دو دسته مرتفع و زميني (كم ارتفاع) تقسيم کرد. فلرهاي زميني معمولاً براي سوزاندن مقادير كم گازها مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه در اين نوع فلر نيازي به آب و هواي كمكي نداشته و عمل احتراق در محفظه احتراق اتفاق افتاده و شعله در داخل محفظه قرار دارد. اما طراحي فلرهاي مرتفع بر اساس حداكثر جريان مواد قابل احتراق و حداكثر ميزان مجاز تشعشعات حاصله از احتراق است. در برخي از موارد پالايشگاه ممكن است هر دو نوع فلر را دارا باشد.
طبقه بندي فلرها بر اساس اختلاط مبناي دوم دسته بندي فلرها، استفاده از يك عامل بيروني براي ايجاد اختلاط در نوك فلر است كه بر اين اساس فلرها به فلر با عامل اختلاط كننده بخار، فلر با عامل اختلاط كننده هوا، فلر با عامل اختلاط كننده فشار و فلر بدون عامل اختلاط كننده طبقه بندي مي‌شوند.
الف) فلر با عامل اختلاط كننده بخار اين نوع فلر داراي آتشخان با يك نوك بوده و گازهاي قابل اشتعال در آن به صورت شعله پيش‌رو مي‌سوزد. در ميان ساير فلرها، اين نوع فلر از فراواني بیشتری برخوردار بوده و در اكثر پالايشگاه‌ها و صنايع شيميايي از اين نمونه نصب ميشود. در اين فلر برای اطمينان از تأمين هواي كافي و اختلاط خوب هوا با گازهاي سوختي يك جريان بخار به ناحيه احتراق تزريق ميشود. تزريق بخار موجب افزايش آشفتگي براي اختلاط بهتر و وارد كردن هوا به شعله ميشود.
اختلاط خوب، موجب كاهش توليد دود ميشود. بخار مانند كاتاليست عمل كرده و دماي ناحيه احتراق را به واسطه رقيق كردن و ايجاد آشفتگي پايين مي‌آورد. همچنين تزريق بخار موجب ميشود عمل اكسيداسيون زمان بيشتري طول بكشد و تجزيه مواد هيدروكربني حداقل شود در شكل زیر نمونه‌اي از اين نوع فلر نشان داده شده است.
شماتيكي از فلر با عامل اختلاط كننده بخار ب) فلر با عامل اختلاط كننده هوا در اين نوع فلر از جريان هوا براي تأمين هواي مورد نياز و نيز عامل اختلاط استفاده ميشود. آتشخان اين فلر به شكل تار عنكبوت با روزنه‌هاي كوچك است كه در قسمت داخلي و بالاي يك لوله فولادي قرار مي‌گيرد. حداقل قطر لازم براي اين لوله فولادي دو فوت است. هوا از انتهاي لوله توسط يك دمنده تأمين ميشود و ميزان هوا توسط سرعت دمنده تنظيم ميشود. مهمترين مزيت اين فلر، عدم نياز به بخار در مكان‌هايي است كه بخار در دسترس نيست. از عيوب اصلي اين نوع فلر اين است كه براي حجم زياد گاز، مقرون به صرفه نیست. در ادامه، شكل نمونه‌اي از اين نوع فلر نشان داده شده است.
شماتيكي از فلر با عامل اختلاط كننده هوا ج) فلر با عامل اختلاط كننده فشار در اين فلر از فشار جريان گازهاي سوختني به عنوان عامل اختلاط‌كننده در نوك آتشخان استفاده ميشود. در صورتي كه فشار گاز سوختني بيش از ۱۰ تا ۱۵ پوند بر اينچ مربع باشد، اين نوع فلر بر فلرهاي قبلي ارجحيت دارد. معمولاً آتشخان اين نوع فلر در نزديكي سطح زمين قرار مي‌گيرد و بايد در ناحيه‌اي دور از تأسيسات نصب شود. اين فلرها معمولاً در جایي كه فضاي زيادي در دسترس باشد قرار داده مي‌شوند. اين نوع فلرها داراي چندين سرآتشخان هستند كه بسته به مقدار گاز سوختني استفاده می‌شوند. در ادامه، شكل نمونه‌اي از اين نوع فلر نشان داده شده است.
شماتيكي از فلر با عامل اختلاط كننده فشار د) فلر بدون عامل اختلاط همچنانكه از نام اين فلر مشخص است ، از عامل اختلاط كننده هوا و سوخت در آن استفاده نمي‌شود. استفاده از اين فلر براي گازهايي است كه آنتالپي كمي دارند و نسبت كربن به هيدروژن آن‌ها كوچك باشد. اين گازها به آساني و بدن دود مي‌سوزند و براي احتراق كامل نياز به هواي كمي دارند. همچنين دماي حاصل از احتراق آن‌ها پايين و واكنش‌هاي كراكينگ در آن‌ها حداقل است.
انواع فلر از نظر گازهاي سوختني الف) فلر گازهاي معمولي در اين نوع فلرها كه برای سوزاندن گازهاي معمولي استفاده قرار مي‌شوند، يك محفظه براي گرفتن مايعات همراه گاز وجود داردكه از برگشت شعله به داخل سيستم جلوگيري مي‌كند. برگشت شعله مي‌تواند ناشي از تركيب هوا و گازهاي قابل اشتعال اتفاق بيافتد. اين ظروف داراي سيفون آب‌بندي بوده و پس از تأمين سطح مورد نياز آب در Seal Drum مازاد آن به حوضچه‌اي سر ريز شده و از آنجا برای تصفيه به واحد آب ترش ارسال ميشود.
جهت جلوگيري از سوختن تاج مشعل‌ها همواره بايستي مقداري بخار آب ثابت به هر دو مسير بخار آب تزريق شود كه اين مقدار ثابت از طريق يك مسير جانبي در كنار شيرهاي كنترل كه مقدار جريان آن‌ها به وسيله اوریفیس‌های محدود‌كننده به طور مجزا كنترل و تزريق ميشود ،تأمين ميشود.
هر كدام از ستون‌هاي مشعل داراي يك مجموعه شمعك براي روشن نگهداشتن مشعل است كه به موازات آن‌ها يك لوله انتقال از دستگاه جرقه‌زن براي روشن كردن آن‌ها نصب شده است.
همچنين داخل نوك هر كدام از ستون‌هاي مشعل، حلقه‌هاي مسدود کننده مكانيكي براي جلوگيري از نفوذ باد به داخل ستون نصب شده و علاوه بر آن نوك مشعل‌ها داراي بادگير مناسب است تا از خاموش شدن شعله توسط باد جلوگيري شود.
ب) فلر گازهاي اسيدي قسمت اعظم مايعات و گازهايي كه در واحدهاي آب ترش تصفيه آمين و بازيافت گوگرد به مشعل پالايشگاه مي‌روند، داراي گاز H۲S هستند و نبايد به مشعل‌هاي عادي پالايشگاه هدايت شوند. به همين دليل براي اين گازها يك هدر مخصوص ۱۲ اينچ طراحي شده كه گازها و مايعات حاوي هيدروژن سولفوره را از واحدهاي فوق‌الذكر جمع‌آوري كرده و به ظرف مايع‌گيرKnock out drum) (H۲S منتقل مي‌كند. گازهاي اسيدي از بالاي اين ظرف به مشعل اسيدی كه براي همين منظور ساخته شده است منتقل ميشود.
چون اين گازها معمولاً مقادير زيادي H۲S دارند، احتراق آن‌ها مشكل انجام ميشود، بنابراين در روي لوله اين مسير يك فلو سوئيچ نصب شده و هنگامي كه مقدار گازهاي اسيدي از حد تعيين شده بيشتر باشد براي جلوگيري از بد سوختن اين گاز در مشعل، رله شير كنترل را باز كرده، مقدار مناسب سوخت گاز كمكي از شبكه Fuel Gas پالايشگاه به آن تزريق ميشود. مايعات جمع شده در ظرف مايع‌گير مستقيماً به شبكه فاضلاب روغني ارسال ميشود.
فلرهاي متحرك در مواقع اضطراري در پالايشگاه‌ها هنگامي كه نياز فوري به سوختن گازهاي اضافي باشد، از فلرهاي متحرك استفاده ميشود.
تصويري از يك فلر متحرك
انواع فلرها از نظر نوع سازه فلرها را از نظر نوع سازه مي‌توان به سه نوع فلزي، كابلي و خود ايستا تقسيم کرد كه شماتيك و تصاوير انواع اين فلرها در زیر نشان داده شده است.
تصاویر انواع فلرها از نظر نوع سازه
انواع فلرها: سازه فلزي
انواع فلرها: سازه كابلي
انواع فلرها: سازه خود ایستا
اجزای فلر در اين قسمت، با توجه به فراواني فلرهاي مرتفع با عامل اختلاط كننده بخار در صنايع پالايشگاهي، اجزاي تشكيل دهنده اين نوع فلر تشريح مي‌شوند. اين اجزا معمولاً شامل سيستم جمع‌آوري و انتقال گازها از واحدهاي فرآيندي، سيستم سوخت كمكي، سيستم تزريق بخار و هوا براي ايجاد شعله مناسب و كم دود، آب‌بند مايع برای جلوگيري از برگشت شعله، دودكش با يك يا چند مشعل (Burner)، شمعك و سيستم گازرساني به مشعل و ايجاد جرقه و سيستم و تجهيزات كنترلي و نظارتي براي بهينه‌سازی سيستم فلر و كنترل شعله هستند.
در شکل زیر، شماتیکی از اجزای مختلف فلر مرتفع با عامل اختلاط کننده بخار دیده می‌شود
https://zistonline.com/vdcbfgbw.rhb8gpiuur.html
zistonline.com/vdcbfgbw.rhb8gpiuur.html
تگ ها
آخرین عناوین
پربيننده ترين
تمام حقوق محفوظ بوده و استفاده از مطالب
سایت با ذکر منبع بلامانع است.