موقع النفط والغاز الطبيعي العربي

 

 

 
  الصفحة الرئيسية > قسم المقالات > المعدات

 

منظومات المشاعل Flare Systems

 

تعمل منظومات المشاعل بالضغط الجوي
Atmospheric Pressure بشكل عام وتستخدم لحرق الغازات بأية كمية ،  وتستخدم في وحدات أنتاج ومعالجة النفط والغاز الطبيعي وفي المصافي وفي معامل المعالجة الكيمياوية بأنواعها.
تكون منظومات المشاعل أمراً أساسياً في هذه الوحدات وتستلم عادة ً الغازات المتحررة من صمامات الأمان
Safety Valves وصمامات Blow Down - خطوط تصريف الغازات والتي لا يمكن تصريفها الى الجو بسبب تأثيراتها البيئية لذا يتم حرقها في هذه المشاعل.
وتعتبر هذه المنظومات طريقة آمنة لحرق الأبخرة المُنتجة من هذه الوحدات بعد عزل السوائل منها من خلال الحرق المُسيطر عليه للحفاظ على سلامة العاملين والمعدات.

أنواع المشاعل وأستخداماتها Flare Types & Application :
هناك ثلاثة أنواع من المشاعل:
1. المشعل البرجي
Elevated Flare.
2. المشعل الأرضي
Ground Flare .
3. مشعل حفرة الحرق
Burn Pit Flare.

ويعتمد أختيار هذه المشاعل على الظروف التشغيلية - الكلفة - أعتبارات التلوث البيئي (الأشعاع - التلوث البيئي - تلوث الهواء - الضوضاء) - بالأضافة الى المساحة المطلوبة للعمل Available Space.

 


المشاعل البرجية Elevated Flares:
وهي من أكثر الأنواع شيوعاً وأبسطها ، حيث توفّر حرقاً كافياً وآمناً للغازات وبدرجات مختلفة من اللهب ويمكن معها أستخدام وسائل حقن البخار ، ويكون هذا النوع الأفضل في حرق الغازات السامة والحل الأفضل في تصريف الغازات ذوات التركيز العالي في وحدات معالجة النفط والغاز الطبيعي وخاصة غاز كبريتيد الهيدروجين.

المشاعل الأرضية Ground Flares:
وعي عبارة عن خط مستقيم من المشاعل التي تنصب على الأرض لا يزيد أرتفاعها عن 1,5 م لتحقيق الأحتراق الكامل وتتميز بقلة أشعاعها وقلة الضوضاء الناتجة عنها ، ويجب مراعاة أنتشار الغازات المحترقة بشكل صحيح وبالنظر لقربها من الأرض وهذا النوع مناسب للغازات النظيفة (في الأماكن التي يُحظر فيها حرق الغازات غير الكامل) كما أنها تسبب القليل من الضوضاء ومن تأثيراتها المرئية الى الحد الأدنى.
ويفضّل عدم إنشاء مشاعل أرضية كبيرة لحرق كل الغازات المتحررة ، ويفضّل في هذه الحالات أن تعمل مع
Relief Flare. حيث يجب أن يتكون المشاعل الأرضية ملحقة بمشعل برجي أضافي لحرق الغازات الزائدة عن طاقتها.
ويجب أن يتم بناء جدار قريب من المشاعل الأرضية لحمايتها من تأثيرات الهواء ، حيث أن تيارات الهواء الشديدة يمكن أن تؤثر سلباً على هذا النوع من المشاعل من خلال عمل دوامات هوائية خلال هذه المشاعل. ووجود هذا الجدار يؤدي الى توزيع الهواء بشكل صحيح ويمنع تكون غازات
NOx.

مشعل حفرة الحرق Burn Pit Flares: وهو تركيب على شكل حفرة مربعة ، بسيط الصنع ، قليل التكلفة ، يستعمل للتعامل مع كميات كبيرة من السوائل بدون الحاجة الى عازلة سوائل Knock Out Drum ، ويجب أن يكون المشعل بزاوية ميل لضمان نزول كل السوائل وأحتراقها في الحفرة وعدم بقاءها في الأنبوب ، بالأضافة الى تصميم جدران الحفرة بشكل مائل يسمح بنزول السوائل الى الأسف وأحتراقها في قعر الغرفة ، كما يمنع الهواء من التأثير على الأحتراق.
من الضروري جداً تزويد هذا النوع من المشاعل بلوحة إشعال عن بعد
Remotely Ignited Pilot Burners  لحماية المشغلين من أحتمالية اشتعال أية سوائل هيدركاربونية داخل الحفرة. ولا توجد طريقة للسيطرة على الأشعاع من المشعل واطيء الضغط LP-Flare .

الأعتبارات التصميمية Design Considerations :
يتم تصميم المشاعل عادة ً للتعامل مع أكبر كمية ممكنة من الغازات الخارجة من صمامات الأمان ، صمامات
Blow Down ، وصمامات Relief Valves ، ويتم تصميمه للتعامل مع الحد الأقصى للسيطرة على الحالات الخطرة التي قد تحدث في المعمل ، مع الأخذ بنظر الأعتبار أقصى ضغط معاكس Maximum Allowable Backpressure على صمامات الأمان أو مناطق تصريف الغاز الى المشاعل.
كما يجب أخذ فرق الضغط
Pressure Drop بنظر الأعتبار بالنسبة لعازلة KO Drum وأنبوب تجميع المشعل Flare Header ورأس المشعل Flare Tip. كما يجب تحديد السرعة في بعض التصاميم بسبب سرعة الأشتعال العالية للهيدروجين ، أو الغازات ذات القيمة الحرارية المنخفضة مثل الأمونيا والغازات الخاملة.
أما موقع وأرتفاع المشعل فيتم تحديده أعتماداً على كمية الأشعاع
Radiation ، وأنتشار الغازات السامة ومدى السيطرة عليها. وتعتبر كمية الأشعاع المقبولة دولياً:

500 Btu/h.ft2 للتشغيل المستمر - 1500 Btu/h.ft2 للحالات الأضطرارية فقط

 ويتم في بعض الحالات حقن البخار في المشعل لغرض تقليل الدخان وتقليل الضوضاء المتأتية منه ، حيث يتم حقنه بمعدل مسيطر عليه منعاً لأنطفاء اللهب ، أما طريقة قياس كثافة الغازات المحترقة للتحكم بكمية البخار المحقون فهي غير عملية بسبب السرع الواطئة للغاز ، وقابليتها على إحداث التآكل ، لذلك يتم حقنه بأستعمال صمام يدوي.
ويمكن تركيب كاميرا تلفزيونية تعمل بنظام
Closed Circuit Television CCT لمراقبة المشعل وحقن البخار ، حيث تسلّط كاميرا على المشعل وتوضع شاشة مراقبة في غرفة السيطرة لغرض المراقبة ، حيث يتوجب على المشغل مراقبة الشاشة بين الحين والآخر للتحكم في كمية البخار المحقون.

منظومات الإشعال عن بعد Pilot Ignition System:
وهي عبارة عن منظومة أيقاد تُنصب على بعد عن المشاعل للتحكم في كمية الهواء وغاز الوقود ، بالأضافة الى قداحة Igniter ليتم إحداث شعلة في هذه المنظومة ونقلها الى رأس المشعل Flare Tip مع خليط من المواد المشتعلة (هواء+وقود) أي بأختصار أحداث شعلة صغيرة بعيداً عن المشعل ونقلها بواسطة أنبوب الى راس المشعل.
وهذه التقنية معروفة في العديد من الدول ، ويتأثر أداءها بالعديد من العوامل وهي:
- أن خطوط المشاعل غالباً ما تكون مملوءة بكميات كبيرة من الماء مما يتطلب إجراء عمليات تصريف
Drain مستمرة قبل عملية الإشعال.
- أن أي تغيير في مكونات غاز الوقود أو استعمال الغاز الرطب سيؤدي الى أحداث مشاكل في المشاعل.
- أن مشاكل التآكل وقلة الصيانة قد تؤدي الى مشاكل جدية في المشاعل.

 س: ما سبب حقن البخار في بعض المشاعل؟
 
ج: أن أغلب الغازات الهيدروكاربونية تميل الى إحداث الدخان عند أحتراقها ما لم تتوفر كمية مناسبة من الأوكسجين في منطقة الأحتراق ، حيث أن الغازات ذات الضغوط
     الواطئة والتي تحتوي على غازات غير مشبعة تميل الى إحداث الدخان ، وهناك العديد من التصاميم التي يتم أعتمادها في حقن البخار للحصول على أحتراق بغير دخان
    إعتماداً على المكونات الهيدروكاربونية ، ويتم حقن البخار بواسطة فوهات
Nozzles وبضغط عال موجه الى فوهة المشعل .

وعاء KO-Drum :
ويستعمل لغرض إزالة السوائل الهيدروكاربونية من خط الغازات التي سيتم حرقها لتجنب حدوث حالة الحمل الأضافي
Carryover أو المطر المشتعل من فوهة المشعل. ويتم تصميم هذه الأوعية أعتماداً على زمن المكوث Residence Time - وسرعة قطرات السائل في الغاز ، وبما أن المشاعل يمكنها التعامل مع كمية صغيرة من السوائل فأن قطر القطرات التي يتم فصلها في هذا الوعاء يتراوح بين 300-600 micron ، وتصمم هذه الأوعية لتجنب تجمع السوائل من خلال منظومة سيطرة على السوائل تؤدي الى تصريفها خارج الوعاء. لأن السوائل تسبب أنسدادات في خط الغاز.

تعاريف عامة:
- مصطلح
MAWP وهو أختصار لجملة Maximum Allowable Working Pressure والمقصود به أقصى ضغط تشغيلي مسموح به ، حيث يجب مراعاة هذه القيمة أثناء
   العمليات التشغيلية على الوعاء.
- مصطلح
Set Pressure وهو الضغط الذي يضبط عليه صمام الأمان Safety Valve والذي يبدأ عنده بالعمل ويكون مساوياً للضغط التصميمي Design Pressure أو يكون
   مساوياً لـ
MAWP . ويجب أن لا يزيد عن MAWP للمعدة أو الوعاء في درجة الحرارة التشغيلية.
- مصطلح الضغط المعاكس
Back Pressure : وهو الضغط الذي يكون على خط الخروج من منظومة الأمان Safety Device .
- صمامات
Blow Down : وهي صمامات من نوع On-Off تربط المعمل الى أنبوب تجميع المشعل Flare Header ويمكن أن تعمل أوتوماتيكياً عند حالات التوقف الأضطراري    Emergency Shut Down أو يدوياً manually.

لقد زاد الأهتمام بالمشاعل في السنين الأخيرة بسبب الضرائب التي بدأت تفرضها الدول الصناعية على المعامل والمصانع عن أنبعاثات CO2 ، مما أدى الى تزايد الأهتمام بهذه المشاعل وتقليل الأنبعاثات الى الحد الأدنى.

 
 

      اطبع هذه الصفحة    

         

 

المقالات والمواضيع المنشورة في الموقع تعبر عن وجهة نظر أصحابها - أتفاقية الأستخدام
كل الحقوق محفوظة ®2012 لموقع النفط والغاز الطبيعي العربي