معرفی فلر و وظیفه آن در صنعت

معرفی فلر (Flare)

• معرفی فلر (Flare) و وظیفه آن در صنعت
• بررسی مزایا و مشکلات فلر
• اهداف و قوانین جهانی پیرامون فلرینگ (Flaring)

فلر

کلمه فلر برای توصیف یک شعله بیحفاظ (باز) که گازهای مازاد را می‌سوزاند به کار برده می‌شود. این فرآیند در تاسیسات بالادستی نفت و گاز، پالایشگاه‌های نفتی و گازی، صنایع پتروشیمیایی و برخی از صنایع معدنی اتفاق میافتد مشعل‌ها در یک زمان کوتاه مقدار زیادی گاز در هوا منتشر میکنند.

میزان سوختن گاز در مشعل به بازدهی آن، زمان فرآیند احتراق و…  بستگی دارد که معمولا به دلیل عدم وجود زمان کافی برای احتراق و بازدهی نامناسب مشعل‌ها ، میزانی از گاز به صورت نسوخته وارد اتمسفر می‌شود.

براساس 2000 مقاله رسمی چاپ شده در کانادا، طی فرآیند سوزاندن گاز 250 ماده سمی شناخته شده مختلف به هوا تخلیه می‌شود که این امر آثار زبانبار فراوانی برای محیط زیست خواهد داشت.

تجهیزات اندازه‌گیری گاز در سیستم فلر مهم‌ترین عامل در نظارت و کنترل سیستم فلر، که پر اهمیت‌ترین آنها دبی‌سنج جریان گاز و آنالیز جریان گاز است در بعضی از کشورها مانند کشور نروژ همه فلر مجهز به دبی سنج‌ها یا کنتورهای استاندارد می‌باشند استاندارد نروژی NORSOK مهم‌ترین استانداردی است که در زمینه اندازهگیری دبی گازهای فلر تدوین گردیده و مورد تایید صنایع نروژ نیز می‌باشد. ارزش گازهای فلر، درآمد حاصل از فروش گازهای بازیابی شده را تعیین می‌کند که در بررسی اقتصادی کل طرح اهمیت دارد.

فلر گازی (gas flare) که به آن فلر استک یا برج فلر (flare stack) نیز می‌گویند، در کارخانجات صنعتی مانند پالایشگاه نفت (petroleum refineries)، کارخانجات شیمیایی (chemical plants)، کارخانجات فرآوری گاز طبیعی و نیز سایت‌های تولید نفت و گاز دارای چاه نفت (oil well)، چاه گاز (gas well)، اسکله‌های نفت و گاز فراساحلی (offshore oil and gas rigs) و مکان‌های دفن زباله به کار می‌رود.

اجزا، انواع و سیستم های فلر

• اجزای فلر

سه مشخصه اصلی فلرها

• • همیشه آماده به کار باشد. (Available)
  • از لحاظ کارکرد، برای چندین سال دوام داشته باشد. (Reliable)
  • در بدترین شرایط عملیاتی و جوی عملکرد آن مختل نشود.

 

• معرفی انواع سیستم های فلر

سیستم فلربطور کلی شامل سه قسمت اصلی می باشد:

الف- فرآیند (Process) به عنوان منشاء تولید کننده گازھای فلر
ب- شبکه جمع آوری به عنوان واسط انتقال گازھا به فلر
ج- سیستم فلربه عنوان مصرف کننده نھایی گازھا

• دسته بندی فلر از نقطه نظرات مختلف
  • موقعیت مکانی
  • ارتفاع
  • نوع سازه
  • جهت
  • براساس عامل اختلاط

• • • فلر با عامل اختلاط کننده بخار

این نوع فلر دارای آتشخان با یک نوک بوده و گازهای قابل اشتعال در آن بصورت شعله پیش رو می‌سوزد. درمیان سایرفلرها این نوع فلر از فراوانی بیشتری برخوردار بوده و در اکثر پالایشگاه‌ها و صنایع شیمیایی از این نمونه نصب می شود. در این فلر برای اطمینان از تأمین هوای کافی و اختلاط خوب هوا با گازهای سوختی یک جریان بخار به ناحیه احتراق تزریق می‌شود. تزریق بخار موجب افزایش آشفتگی برای اختلاط بهتر و وارد کردن هوا به شعله می‌شود.

اختلاط خوب، موجب کاهش تولید دود می‌شود. بخار مانند کاتالیست عمل کرده و دمای ناحیه احتراق را به واسطه رقیق کردن و ایجاد آشفتگی پایین می آورد. همچنین تزریق بخار موجب می‌شود عمل اکسیداسیون زمان بیشتری طول بکشد و تجزیه مواد هیدروکربنی حداقل شود در شکل زیر نمونه ای از این نوع فلر نشان داده شده است.

• • • فلر با عامل اختلاط کننده هوا

این نوع فلر از جریان هوا برای تأمین هوای مورد نیاز و نیز عامل اختلاط استفاده می‌شود. آتشخان این فلر به شکل تار عنکبوت با روزنه های کوچک است که در قسمت داخلی و بالای یک لوله فولادی قرار می گیرد. حداقل قطر لازم برای این لوله فولادی دو فوت است. هوا از انتهای لوله توسط یک دمنده تأمین می‌شود و میزان هوا توسط سرعت دمنده تنظیم می‌شود. مهمترین مزیت این فلر، عدم نیاز به بخار در مکان‌هایی است که بخار در دسترس نیست. از عیوب اصلی این نوع فلر این است که برای حجم زیاد گاز، مقرون به صرفه نیست. در ادامه، شکل نمونه ای از این نوع فلر نشان داده شده است.

• • • فلر با عامل اختلاط کننده فشار

این فلر از فشار جریان گازهای سوختنی به عنوان عامل اختلاط کننده در نوک آتشخان استفاده می‌شود. در صورتی که فشار گاز سوختنی بیش از ۱۰ تا ۱۵ پوند بر اینچ مربع باشد، این نوع فلر بر فلرهای قبلی ارجحیت دارد. معمولا آتشخان این نوع فلر در نزدیکی سطح زمین قرار می گیرد و باید در ناحیه ای دور از تأسیسات نصب شود. این فلرها معمولا در جایی که فضای زیادی در دسترس باشد قرار داده می شوند. این نوع فلرها دارای چندین سر آتشخان هستند که بسته به مقدار گاز سوختنی استفاده می‌شوند.

• • • فلر بدون عامل اختلاط

این فلر از عامل اختلاط کننده هوا و سوخت در آن استفاده نمی‌شود. استفاده از این فلر برای گازهایی است که آنتالپی کمی دارند و نسبت کربن به هیدروژن آنها کوچک باشد. این گازها به آسانی و بدن دود می‌سوزند و برای احتراق کامل نیاز به هوای کمی دارند. همچنین دمای حاصل از احتراق آنها پایین و واکنش های کراکینگ در آنها حداقل است.

• • براساس گازهای احتراق
    • فلر گازهای معمولی

دراین نوع فلرها که برای سوزاندن گازهای معمولی استفاده می‌شوند، یک محفظه برای گرفتن مایعات همراه گازوجود داردکه ازبرگشت شعله به داخل سیستم جلوگیری می کند.

جهت جلوگیری ازسوختن تاج مشعل ها همواره بایستی مقداری بخار آب ثابت به هر دو مسیر بخار آب تزریق شود که این مقدار ثابت از طریق یک مسیر جانبی در کنار شیرهای کنترل که مقدار جریان آنها به وسیله اوریفیس‌های محدود کننده به طور مجزا کنترل و تزریق می‌شود، تأمین می‌شود.

• • • فلر گازهای اسیدی

قسمت اعظم مایعات و گازهایی که در واحدهای آب ترش تصفیه آمین و بازیافت گوگرد به مشعل پالایشگاه می‌روند، دارای گاز I2S هستند و نباید به مشعل‌های عادی پالایشگاه هدایت شوند. به همین دلیل برای این گازها یک هدر مخصوص ۱۲ اینچ طراحی شده که گازها و مایعات حاوی هیدروژن سولفوره را از واحدهای فوق الذکر جمع آوری کرده و به ظرف مایع گیر Knock (12S out drum) منتقل می کند. گازهای اسیدی از بالای این ظرف به مشعل اسیدی که برای همین منظور ساخته شده است منتقل می شود.
چون این گازها معمولا مقادیر زیادی H2S دارند، احتراق آنها مشکل انجام می‌شود، بنابراین در روی لوله این مسیر یک فلو سوئیچ نصب شده و هنگامی که مقدار گازهای اسیدی از حد تعیین شده بیشتر باشد برای جلوگیری از بد سوختن این گاز در مشعل، رله شیر کنترل را باز کرده، مقدار مناسب سوخت گاز کمکی از شبکه Fuel Gas پالایشگاه به آن تزریق می شود. مایعات جمع شده در ظرف مایع گیر مستقیما به شبکه فاضلاب روغنی ارسال می‌شود.

آثار محیط زیستی و تاثیر مواد انتشار یافته

سوزاندن گاز فلر، پیامدهای زیست محیطی متعددی دارد که درصورتی که به درستی لحاظ نشوند، می‌تواند درآینده تأثیرات منفی عمده‌ای برانسان، گیاهان و جانوران و محیط اطراف داشته باشد. آلودگی هوا از مهمترین تبعات منفی سوزاندن گاز در فلرها می‌باشد.