بخشی از مقاله
پیامدهاي زیست محیطی کاربردِفلرها و سوزاندن گاز درآنها
چکیده
سوزاندن گاز در واحدهاي شیمیایی، پالایشگاهها، خاکچال ها و ... امري است که هم بـه دلایـل ایمنـی
(کنترل افزایش فشار ناخواسته در واحدهاي مختلف و ...) و هم به دلایل زیست محیطی (کاهش اثـرات گلخانه اي و ...) اجتناب ناپذیر است. پیشتازان فرایند سـوزاندن گـاز (gas flaring) بـه ترتیـب نزولـی عبارتند از نیجریه، روسیه، ایران، الجزایر، مکزیک، ونزوئلا، اندونزي و ایالات متحده. بانک جهانی تخمین می زند که سالانه، تنها 100 بیلیون متر مکعب گاز طبیعی، مقداري برابر با مصرف سالانه گـاز آلمـان و فرانسه، سوزانده (flaring) یا مستقیماً به محیط زیست تخلیه (venting) می شـود. یکـی از کـاربردي ترین وسایلی که امروزه بدین منظور بکار می رود، فلر (flare) ها می باشند. فلرها، عمـدتاً دودکـشهاي مرتفعی هستند که گاز در آنها سوزانده می شود و به دو نوع باز و بسته موجود می باشند. احداث فلـر و سوزاندن گاز در آن، پیامدهاي زیست محیطی مختلفی دارد که در صورتیکه به درسـتی لحـاظ نـشوند، می تواند در آینده تأثیرات منفی عمده اي بر انسان، گیاهان و جانوران، و محیط اطـراف داشـته باشـد.
آلودگی هوا از مهمترین تبعات منفی سوزاندن گاز در فلر ها می باشد. انتشار استانداردهاي سـختگیرانه نشر و پخش گاز و کاهش میزان flaring، گامی مؤثر در کنترل آلودگی هاي هواي ناشی از فلـر کـردن گاز می باشد. همچنین یک فلرِ گاز، با توجه به ویژگی هاي گازي که در آن سوزانده می شود، می تواند آلایندگی حرارتی، صوتی، بصري و ... نیز داشته باشد.
کلمات کلیدي
گــاز ســوز (Gas Flare)، پیامــد زیــست محیطــی (Environmental Impact)، آلــودگی هــوا
(Air Pollution)، گاز گلخانه اي (Greenhouse Gas)، خاکچال (Landfill)
.0 مقدمه
یک گاز سوز (gas flare)، یک دودکش عمودي مرتفع است که در چاههاي نفت یـا تجهیـزات حفـر چاههـاي نفت (سکوهاي نفتی)((oil rigs، در پالایشگاهها و واحدهاي شیمیایی و خاکچال ها (landfills) به کار می رود .[1]
هدف اصلی کاربرد فلر گاز (gas flare)، در لندفیل ها، سوزاندن گاز لندفیل و در سکوهاي نفتی و در واحدهاي شیمیایی، این است که به عنوان دستگاه ضامن به منظور حفاظت مخازن یا لوله ها در برابر افزایش فشار ناشی از برهم خوردگی هاي برنامه ریزي نشده عمل می کند (شکل .[3] (1
شکل :1 نمایی از سوزاندن گاز در فلر پالایشگاهی در منطقه .[10] Durban
سوزاندن (flaring) و تهویه ( venting یا تخلیه مستقیم به اتمسفر) گاز طبیعی در چاههاي نفت، منبع اصـلی انتشار گاز گلخانه اي است. بانک جهانی تخمین می زند که سالانه 100 بیلیون متر مکعب گاز طبیعی، مقداري برابر با مصرف سالانه گاز آلمان و فرانسه، سوزانده یا تهویه می شود. این سوزاندن بسیار متمرکز است: 10 کشور بـراي %75 و 20 کشور براي %90 انتشار.[2] گازهاي فلر شده در افریقا به تنهایی 37 بیلیون متر مکعب می باشد .[9]
بزرگترین عملیات سوزاندن گاز در منطقه Niger Delta در نیجریه انجام می گیرد. پیشتازان فرایند سـوزاندن گاز (gas flaring) (به ترتیب نزولی) عبارتند از نیجریه، روسیه، ایـران، الجزایـر، مکزیـک، ونـزوئلا، انـدونزي و ایـالات متحده .[2] در شکل 2 سهم منطقه اي flaring و venting در دنیا مشخص شده است .[9]
شکل :2 سهم منطقه اي flaring و venting در دنیا .[9]
گازي که فلر می شود هیچ ارزش اقتصادي خاصی ندارد و معمولاً انجام این کار در واحدهاي صنعتی، به دلایـل ایمنی صورت می پذیرد. یکی دیگر از دلایل فلر کردن گاز در واحدهاي صنعتی و ارجح دانستن آن بر venting، اثرات کمتر گلخانه اي گاز است. در حدود 5 تریلیون فوت مکعب گاز طبیعی در جهان به طور سالانه به دو روش اخیر در هوا منتشر می شود که این رقم تقریباً یک چهارم مصرف سالیانه گاز در کشور ایالات متحده است. از لحاظ وزنی، گاز متان
21 برابر بیش از گاز دي اکسیدکربن اثرات گلخانه اي دارد. با توجه به این که در هنگام احتراق فقـط 2/75 پونـد گـاز دي اکسیدکربن به ازاي هر پوند گاز متان فلر شده تولید می شود، لذا از نقطه نظر اثـرات گلخانـه اي، فلـر کـردن 7/6
برابر ارجح تر از تخلیه مستقیم گاز به اتمسفر است. البته آن چه مسلم است این است که تمام تلاش ها باید در راستاي جلوگیري و کاهش Venting یا Flaring گاز طبیعی یا سایر گازها در تمام جهان به کار گرفته شود. در کشورهایی که گازِ همراه زیادي به هنگام استخراج ذخایر نفت خام حاصل می شود، لزوم جمـع آوري و اسـتفاده از آن هـا در توسـعه اقتصادي و بازارهاي جدید محسوس تر است.[7]
با این تفاصیل اگر چه فلر ها به نوعی، وسایل کنترل آلودگی خصوصاً آلودگی هوا محسوب می شوند، ولی بایـد توجه کرد که خود، آلایندگی دارند. انتشار استانداردهاي سختگیرانه نشر و پخش گاز و کاهش میـزان flaring، گـامی مؤثر در کنترل آلودگی هاي هواي ناشی از فلر کردن گاز می باشد. همچنین یک فلرِ گاز آلایندگی حرارتی، صوتی و ...
نیز دارد که باید در انتخاب محل و اجزاي سیستم فلر، مد نظر قرار بگیرند.
0. فلر و انواع آن
معمولاً از دو عبارت open (باز) و enclosed (بسته) براي مشخص کـردن دو نـوع اصـلی فلرهـا اسـتفاده مـی
شود.[3]
.1 .2 فلر هاي باز : (open flares)
شناخته شده ترین فلرها، فلر باز یا مرتفع (elevated) می باشد (شکل .(1 فلرهاي مرتفع باز، به صورت بـالقوه از شرایط خطرناك در سطح زمین با ارتفاع دادن به شعله باز بر فراز مناطق کاري جلوگیري کرده و اثرات صـدا، گرمـا، دود و بوهاي قابل اعتراض را کاهش میدهد.شعله مرتفع به صورت آزاد در هواي باز می سـوزد. یـک تـصویر شـماتیک ساده شده از یک سیستم فلر مرتفع باز در شکل 3 نشان داده شده است .[8]
فلرهاي باز فوایدي نظیر ارزان و نسبتاً ساده بودن را دارند که فاکتورهاي مهمی در زمان عدم وجـود اسـتاندارد انتشار می باشند. اگرچه فلرهاي باز ناکارا هستند، ولی در مقایسه با فلرهاي بسته، انتشارهاي ضعیف تري دارند. کاربرها به داشتن تجهیزاتی که می تواند در زمینه استمرار عملکرد با کمترین مراقبت و توجه، مورد وثوق باشند، علاقـه دارنـد
.[3]
شکل :3 تصویر شماتیک فلر ساده شده .[8]
اگر چه احتراق خوب به نگهداري دماي بالاي کافی براي مدت زمـانی ویـژه و همچنـین اخـتلاط کامـل هـوا و سوخت بستگی دارد، به چند علت، فلر هاي باز نمی توانند به منظور تضمین سوختن و همچنین انتشارهاي پایین مورد اعتماد باشند:
یک فلر باز با شعله نامحدود، نمی تواند به صورت عادي به دماهاي بالا برسد.
شعله هاي نورانی؛ بویژه، گرما تابش می کنند و وسیله اي براي کاهش افت هاي حرارتی آنها نیست.
هواي محیط، محیط شعله را سرد می کند و به سردکردن (quench) فرایند ها می انجامد.
بدون بعضی از روش هاي شامل گازها، زمان هاي ماند، خیلی کوتاه است و نمی تواند تعریف شود.
تابش گرما از فلر باز، یک عیب بهداشتی و ایمنی، علاوه بر اثر آن بر بازدهی احتراق می باشد.
انتشارها از یک فلر باز، به سادگی قابل اندازه گیري و تفسیر نیستند. بدست آوردن یک نمونه معرف از گازهـاي احتراق، خیلی مشکل است و براي پایش هاي معمولی، غیر عملی است 3] و .[4
1. .2 فلر هاي بسته : (enclosed flares)
فلر هاي بسته به فلرهاي زمینی (ground flare) نیز مشهورند (شکل .(4 بستن نـوك فلـر بـا یـک پوشـش و پایین آوردن آن به سطح زمین امکان پذیر است. در یک فلر بسته، برنر ها با یک پوسته ایزوله شده احاطه شده اند. این پوشش (shell) سر و صدا، روشنایی، تابش حرارتی را کاسته و حفاظت در مقابل باد را بهبود می بخـشد. ایـن وسـایل همچنین به عنوان اکسید کننده هاي حرارتی بدون بازیابی انرژي شناخته می شوند .[8]
شکل :4 یک فلر زمینی (بسته) .[10]
فلرهاي زمینی بسته، شرایط احتراق پایدارتري (دما، زمان ماند و اختلاط) نسبت به فلرهاي باز تاًمین می کنند، چرا که اضافه هواي احتراق و اختلاط بهتر کنترل می شود.
نگهداري ساده تر است چرا که نوك فلر در دسترس است. اما یک عیب آن این است که فلرهـاي زمینـی نمـی توانند در یک منطقه طبقه بندي شده از نظر الکتریکی، مورد استفاده قرار گیرند، چون این یک منبع احتراقی در سطح زمین ایجاد می کند .[8]
فلرها از اجزاء مختلفی تشکیل شده اند. بعضی از آنها که نقش عمـده اي در افـزایش بـازدهی و کـاهش اثـرات زیست محیطی دارند، ذیلاً بیان میشود.
استوانه هاي آب بند (seal drums) یک عایق مایع فیزیکی به منظـور جلـوگیري از امکـان برگـشت جریـان (back flash) از فلر به خطوط خروج گازمی باشد .[6] آنها همچنین نصب یک سیستم استقرار موقت براي برنر هـا را ممکن می کنند .[5]
