فلر یا مشعل Flare
مشعل یا فلر یا مشعل Flare تجهیزی است که جهت سوزاندن گازهای زائد سمی و قابل اشتعال بکار گرفته می‌شود. همواره گازهای مازاد سیستم وارد شبکه مشعل می‌شوند تا با سوزانده شدن در آنجا، یک کنترل ایمن برای عملکرد واحدهای بهره برداری برقرار گردد.
در یک فلر یا مشعل Flare به منظور جداسازی مایعات از گازها از ظرف مایع گیر (Knock Out Drum) استفاده می‌شود. گازها قبل از ارسال به مشعل وارد این ظرف شده و مایعات از آنها جدا می‌گردد. همچنین به منظور جلوگیری از برگشت شعله، از ظرف آب بندی (Seal Drum) استفاده می‌شود، گازها در ظرف آب بندی توسط آب شسته شده و ذرات احتمالی درون آنها حذف می‌گردد و سپس به بالای مشعل فرستاده شده و در تاج (Tip) مشعل می‌سوزند.
از جمله سیستم‌های مورد استفاده در فلر یا مشعل Flare می‌توان به سیستم تزریق بخار، سیستم هوای کمکی، سیستم پایلوت گاز رسانی و جرقه زنی، سیستم بازیافت گاز جایگزین برای استفاده در زمان راه اندازی و یا خاموش شدن اشاره کرد. طراحی فلر و اجزاء آن بر اساس استانداردAPI ۵۲۱ و ۵۳۷ API صورت می‌گیرد.
انواع فلر یا مشعل Flare
بطور کلی فلر یا مشعل Flare از نظر نوع عملکرد در دو گروه سرد و گرم وجود دارند. اگر نوع سرد باشد بدین معناست که گازهای خروجی از آن برای محیط زیست مشکلی ایجاد نمی‌کنند و نیازی به سوزانده شدن ندارند، اما در نوع گرم، گازها می‌بایست قبل از ورود به اتمسفر تحت عمل احتراق سوزانده شوند.
از نظر شکل انواع فلر یا مشعل Flare را در دو گروه عمودی و افقی قرار می‌دهند. فلرهای افقی از نوع سرد می‌باشند که در آنها گازها و مایعات با لوله کشی افقی در گودالی تخلیه می‌شوند. فلرهای عمودی شامل نوع گرم می‌شوند که در ادامه معرفی می‌گردند.
بطور کلی طبقه بندی نوع فلر یا مشعل Flare گرم بر دو اساس زیر صورت می‌پذیرد:
· ارتفاع از سطح زمین
· عامل اختلاط
طبقه بندی فلر یا مشعل Flare بر اساس ارتفاع از سطح زمین؛
بر این اساس در دو نوع زیر قرار می‌گیرند:
• فلر یا مشعل Flare مرتفع
• فلر یا مشعل Flare زمینی یا محفظه‌ای
نوع مرتفع بصورت عمودی و با ارتفاع زیاد ساخته می‌شوند. طراحی آنها بر اساس حداکثر جریان مواد قابل احتراق و حداکثر میزان مجاز تشعشعات حاصل از احتراق می‌باشد. در این نوع به منظور جلوگیری از احتراق ناقص و دود کردن، از هوای کمکی و یا تزریق بخار آب کمک گرفته می‌شود. همواره در تعیین ارتفاع فلر عواملی نظیر انتشار گازهای حاصل از احتراق، شدت تشعشعات حرارتی، گرما و صدای حاصل شده، محدودیتهای سطح زمین و سایر عوامل مربوطه مانند قرارگیری نفرات در زیر فلر، در نظر گرفته می‌شوند.
نوع مرتفع از لحاظ سازه و قرارگیری و محکم شدن بر روی زمین به سه صورت زیر می‌باشند:
• خود نگه دارنده (Self Supported Structure)
• مهار شده با کابل (Guyed Supported Structure)
• مهار شده با دکل ثابت (Fixed Derrick Supported Structure)
در فلر یا مشعل Flare خود نگه دارنده، طراحی سازه‌ای و مکانیکی به عنوان تکیه گاه نگهداری فلر یا مشعل Flare مد نظر قرار داده می‌شود.
در نوع مهار شده با کابل، از تعدادی سیم بکسل که یک سر آنها به نقاط مختلف در ارتفاع و سر دیگر آنها به پایه ی ساخته شده بر روی زمین متصل هستند استفاده می‌شود.
در نوع مهار شده با دکل ثابت، فلر در وسط یک سازه خرپایی شکل قرار می‌گیرد و توسط آن نگهداری می‌شود. به این حالت، تکیه گاه برجی نیز می‌گویند.
در فلر یا مشعل Flare زمینی یا محفظه‌ای عمل احتراق درون محفظه احتراق صورت می‌گیرد بنابراین شعله داخل محفظه می‌باشد و تشعشعات به خارج سراین نمی‌کنند. این نوع به بخار آب و هوای کمکی نیازی ندارد و می‌توان آنرا داخل واحد عملیاتی نصب کرد. نوع زمینی بسیار گران قیمت می‌باشند و گاها قیمت آنها تا ۱۰ برابر نوع مرتفع با ظرفیت یکسان نیز می‌رسد.
طبقه بندی فلر یا مشعل Flare بر اساس عامل اختلاط
بر این اساس فلرها در چهار نوع زیر قرار می‌گیرند:
· با عامل اختلاط بخار
· با عامل اختلاط هوا
· با عامل اختلاط فشار
· بدون عامل اختلاط
در انواع فلر یا مشعل Flare با عامل اختلاط بخار، جهت اطمینان از احتراق کامل، یک جریان بخار به ناحیه اختلاط تزریق می‌شود.
در فلر یا مشعل Flare با عامل اختلاط هوا از هوای کمکی به منظور تأمین اکسیژن کافی و احتراق بهتر استفاده می‌شود. در این فلر طول دودکش کوچکتر بوده و شعله عمودی ۵۰ درصد کوتاهتر می‌باشد. در انوع با عامل اختلاط فشار از فشار جریان گازهای سوختنی که بیشتر از psi ۱۰ است استفاده می‌شود. برنر این نوع فلر در نزدیکی سطح زمین قرار می‌گیرد و دارای چندین تیپ می‌باشد.
فلر یا مشعل Flare بدون عامل اختلاط برای گازهایی که آنتالپی کمی دارند و نسبت کربن به هیدروژن آنها کم است استفاده می‌شود.
فلر یا مشعل Flare و محیط زیست
می دانیم که در اغلب فرایندهای شیمیایی نظیر پالایشگاه‌های نفت و گاز و مجتمع‌های پتروشیمی، یکی از ابزارهای ایمنی و کنترل فشار، شبکه رها سازی گاز است که در آن گازهای اضافی پس از جمع آوری از واحدهای مختلف به سمت فلر یا مشعل Flare ارسال و در آنجا سوزانده می‌شود.
سوزاندن گازها در فلر یا مشعل Flare باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی نظیر انتشار گازهای گلخانه‌ای انتشار آلاینده‌های هوا، ایجاد گرما، صدا، و بوی نامطبوع می‌شود. به علاوه بخشی از منابع اقتصادی نیز از این طریق به هدر می‌رود. گازهای انتشار یافته حاصل از احتراق شامل دوده، منواکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، اکسیدهای گوگرد، سولفید هیدروژن، و مرکاپتان‌ها می‌شوند. این ترکیبات سبب ایجاد مشکلات زیست محیطی نظیر گرمایش جهانی، باران‌های اسیدی، و نابودی منابع طبیعی می‌گردند.
در طراحی مشعل فرض بر این است که احتراق بصورت کامل انجام می‌گیرد اما در حقیقت احتراق با راندمان صددرصد برقرار نمی‌گردد. بنابراین احتراق ناقص و سوزاندن نامناسب و به دنبال آن تشکیل دود از دودکش‌های مشعل موجب افزایش مخاطرات ناشی از انتشار مواد شیمیایی به طبیعت می‌گردد. از جمله این آلاینده‌ها می‌توان به دی اکسید کربن (CO2)، اکسیدهای نیتروژن (NOx)، دی اکسید گوگرد (SO2)، هیدرو کرینهای سوخته نظیر مونوکسید کربن (CO) و ذرات کربنی (Soot)، فلزات مانند جیوه، آرسنیک و کروم، و مواد آلی فرار شامل بیش از ۲۵۰ ماده سمی و سرطان زا نظیر دی سولفید کربن (CS2)، کربونیل سولفید (COS)، بنزو پیرن، تولوئن، و بنزن اشاره کرد.
میزان و نوع گازهای انتشار یافته به محیط زیست تابع راندمان احتراق و نوع گازهای ارسالی می‌باشد. راندمان به عنوان یک شاخص فرایندی عبارت است از نسبت هیدروکربن‌های سوخته شده در احتراق به كل جریان هیدروکربن‌های ارسالی .
باید توجه داشت که عواملی نظیر دمای شعله، میزان اکسیژن، شدت اختلاط اجزای جریان گاز، و زمان اقامت در منطقه احتراق، در کامل بودن احتراق موثر هستند.
اگر تأمین میزان اکسیژن برای احتراق با کمبود مواجه شود و یا ذرات کربن شرکت کننده در احتراق تا دمای پایین تر از اشتعال خنک شوند، فلر دود غلیظی را به محیط آزاد می‌کند. بنابراین می‌بایست دمای نقطه احتراق در مقدار واقعی آن نگه داشته شود. عدم وجود هوای کافی برای احتراق سبب رها شدن هیدروکربن‌های نسوخته به محیط می‌شود. از طرفی اجزای گازها و مقدار آنها نیز در دود کردن فلر یا مشعل Flare تاثیر گذار هستند. معمولا ترکیبات گازی سنگین تر مانند آروماتیک ها، الفين ها، و پارافین‌ها خاصیت دود کنندگی بیشتری نسبت به هیدروکربن‌های سبک تر دارند. همچنین بدلیل عدم وجود زمان کافی در فرایند احتراق، همواره گازهای نسوخته شامل گازهای حاصل از احتراق ناقص به محیط زیست وارد می‌شوند. تاکنون تحقیقات انجام شده نشان داده است که حجم ترکیبات سمی آزاد شده از احتراق ناقص بسیار بیشتر از حد انتظار می‌باشد.
در سال‌های اخیر با شدت یافتن فعالیت‌های مجامع بین المللی و دولتی در راستای حفاظت از محیط زیست، کاهش گازهای ارسالی به فلر یا مشعل Flare و یا بازیابی آنها از اهمیت بسزایی برخوردار شده است. تاکنون روشهای گوناگونی برای کاهش یا بازیابی گازهای ارسالی ارائه شده است که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
· اصلاح فرایند واحدهای تولید کننده گازهای ارسالی نظیر واحد آب ترش
· بررسی وضعیت سر مشعل بعلت خرابی و سوزاندن گاز اضافی
· اصلاح پایلوت‌های مشعل و سیستم جرقه زنی
· جمع آوری و فشرده سازی گازها و سپس استفاده مجدد از آنها
· استفاده به عنوان خوراک واحدهای مختلف
· تزریق گازها به چاه‌های نفتی جهت ازدیاد برداشت نفت
· استفاده از نیتروژن بجای هیدروکربن به عنوان گاز استریپ کننده
· استفاده از نیتروژن بجای هیدروکربن پوشاننده در مخازن
· بازیابی آمونیاک و گوگرد از گازهای ارسالی
· تبدیل گازهای اضافی به گاز مایع طبیعی LNG (Liquefied Natural Gas)
· تولید گاز مایع LPG (Liquified Petroleum Gas)
· تولید سوخت مایع GTL توسط فناوری میکرو راکتور (Gas to Liquid)
· تولید برق توسط فناوری موتور گاز سوز، یا توربو ژنراتور، یا میکرو توربین
· تولید متانول
· استفاده در شیرین سازی آب دریا توسط فناوری تقطیر موثر چند گانه یا MED (Multiple Effect Distillation)
· استفاده در اجکتور به عنوان سیال محرک (Motive Gas)
· استفاده در شبکه سراسری انتقال گاز
· استفاده در پیل‌های سوختی به منظور تولید آب و حرارت و برق
· استفاده در مولدهای بخار به عنوان سوخت کوره و تولید آب گرم و بخار
با توجه به مطالب ارائه شده در بالا می‌توان دریافت که گازهای ارسالی به فلر یا مشعل Flare قابلیت بکارگیری گسترده‌ای را دارا هستند. لزوم کاهش و یا استفاده مجدد از گازهای فلر علاوه بر بهره وری اقتصادی موجب کاهش آلودگی‌های زیست محیطی نیز می‌شود که به این امر در جامعه جهانی توجه ویژه‌ای شده است و مطالعات و تحقیقات گسترده‌ای در این خصوص انجام پذیرفته است. بررسی این موضوع در قالب مدیریت پسماند (Waste Management) مطرح می‌گردد.
امید است که با استفاده و بهره برداری صحیح از منابع طبیعی و انرژی‌های موجود، همواره حفظ طبیعت و محیط زیست را مد نظر قرار داده و زمین را برای ساکنین آن ایمن نگه داریم. لازم است این نکته را همیشه در ذهن خود داشته باشیم که زمین تنها متعلق به ما انسان‌ها نیست و سایر موجودات نیز در آن حق زندگی دارند.
معرفی شرکت GBA ایتالیا
شرکت GBA ایتالیا، یکی از چند شرکت برتر طراحی و ساخت انواع فلر بوده که مدرن ترین انواع فلر را به صنایع نفت، گاز و پتروشیمی ارائه داده است.
جهت تامین تجهیزات فلر از شرکت GBA با این شرکت تماس بگیرید.
