بررسی عملکرد فلر با فشار متوسط پالایشگاه گازی پارس جنوبی در شرایط طراحی و عملیاتی با استفاده از شبیه سازی CFD

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی پژوهشگاه صنعت نفت

2 پژوهشگاه صنعت نفت

چکیده

در این مقاله، شبیه ­سازی CFD فلر با فشار متوسط (MP) پالایشگاه پنجم پارس جنوبی (فاز 9 و10) در ابعاد صنعتی به منظور بررسی اثر هندسه تیپ فلر بر مشخصه‌های احتراقی فلر (شکل و موقعیت شعله) انجام شده است. به منظور جلوگیری از خطاهای عددی،  شبکه بندی مناسب انجام گرفت. اجزاء گاز ارسالی به فلر به محض رسیدن به شعله به محصولات تبدیل شده و احتراق تقریبا کامل می‌باشد نتایج شبیه سازی CFD نشان می­دهد در فلر MP در شرایط عملیاتی افزایش دمای بدنه تیپ فلر براثر برخورد شعله قابل اغماض (320 درجه سانتی گراد) است متوسط گازهای ارسالی به فلر در حالت عملیاتی برابر با 5611 کیلوگرم بر ساعت می‌باشد که نسبت به حالت طراحی، دبی بسیار کمی می‌باشد. بنابراین کاهش بیشتر گاز ارسالی به فلر MP توجیه پذیر نمی‌باشد چرا که ممکن است شعله به داخل شبکه فلر کشیده شود و یا اینکه بعلت ارتفاع بسیار کم شعله تشکیل شده و سرعت باد محیطی، دمای سطح تیپ فلر و سپر باد افزایش یابد که در دراز مدت سبب تخریب سطح تیپ فلر و تعویض کلی آن گردد. بنابراین  عملکرد فلر MP آن با مقدار گاز جاروبی فعلی مناسب است. در صورتیکه سرعت باد بیشتر از حد معمول باشد (تند بادهای موضعی) باید با مقدار گاز سوختی برگشت شعله به داخل تیپ فلر را کنترل کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the Medium Pressure Flare Performance of South Pars Gas Refinery in Design and Operational Conditions Using CFD Simulation

نویسندگان [English]

  • Mohammad Irani 1
  • Yaghoob Bahjat 2
1 Project Manager, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
2 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
چکیده [English]

In this article, the CFD simulation of the medium pressure flare of South Pars 5th Refinery has been carried out in industrial dimensions in order to investigate the effect of the flare tip geometry on the flare combustion characteristics. CFD model was developed. In order to avoid numerical errors proper meshing was done. The results of CFD simulation show that in the operational conditions, the increase in the temperature of the Flare type body due to the impact of the flame is negligible, so its performance is suitable with the current amount of sweeping gas. Therefore, it is not possible to further reduce the gas sent to the MP flare because the flame may be drawn into the flare network, the temperature of the flare tip surface and the wind shield may increase, which in the long run will cause the flare tip surface to be destroyed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combustion
  • Flame
  • MP Flare
  • CFD

مراجع

[1] آشنایی با فلر، مدیریت بهداشت و ایمنی محیط زیست شرکت ملی پالایش و پخش، 1391.
[2] D. K. Stone, S. K. Lynch, R. F. Pandullo, L. B. Evans, W. M. Vatavuk, Flares. Part i: Flaring technologies for controlling voc-containing waste streams, J. Air Waste Manag. Assoc., vol. 42, no. 3, pp. 333–340, 1992.
[3] D. K. Stone, S. K. Lynch, R. F. Pandullo, R. Corporation, FLARES, 1995.
[4] A. Bahadori, "Blow-Down and Flare Systems", Natural Gas Processing, Elsevier, pp. 275–312, 2014.
[5] B. Karthikeyan, "Manage Change to Flare Systems", https://www.aiche.org/resources /publications/cep/2020/January.
[6] Y. AKTAŞ, Ö. ÖZARIK, "Dynamics of operation for flare systems", Digital Refining, Combustion Systems and Engineering, Apr 2014.
[7] A. Kumar, S. Phadatare, P. Deore, "A guide on smokeless flaring: air/system assisted and high pressure flaring", International Journal of Engineering Applied Sciences and Technology, Vol. 4, Issue 12, 2020.  
[8] R. F. Huang, J. M. Chang, "The stability and visualized flame and flow structures of a combusting jet in cross flow", Combust. Flame, vol. 98, no. 3, pp. 267–278, Aug 1994.
[9] E. Bourguignon, M. R. Johnson, L. W. Kostiuk, "The use of a closed-loop wind tunnel for measuring the combustion efficiency of flames in a cross flow", Combust. Flame, vol. 119, no. 3, pp. 319–334, Nov 1999.
[10] M. R. Johnson, D. J. Wilson, L. W. Kostiuk, "A fuel stripping mechanism forwake-stabilized  jet diffusion flames in crossflow", Combust. Sci. Technol., vol. 169, no. 1, pp. 155–174, Aug 2001.
[11] L. Kostiuk, M. Johnson, G. Thomas, "University of Alberta Flare Research Project Final Report", November 1996–September 2004”, 2004.
[12] D. Castiñeira and T. F. Edgar, "CFD for Simulation of Steam-Assisted and Air-Assisted Flare Combustion Systems", Energy & Fuels, vol. 20, no. 3, pp. 1044–1056, May 2006.
[13] D. Castiñeira and T. F. Edgar, "Computational Fluid Dynamics for Simulation of Wind-Tunnel Experiments on Flare Combustion Systems", Energy & Fuels, vol. 22, no. 3, pp. 1698–1706, May 2008.
[14] D. Castiñeira, T. F. Edgar, "CFD for Simulation of Crosswind on the Efficiency of High Momentum Jet Turbulent Combustion Flames", J. Environ. Eng., vol. 134, no. 7, pp. 561–571, 2008.
[15] M. S. Lawal, M. Fairweather, D. B. Ingham, L. Ma, M. Pourkashanian, A. Williams, "Computational Study of a Lifted Turbulent Jet Flame in a Cross-flow: Flame Length and Emissions", Proc. 2nd Annu. Gas Process. Symp., pp. 237–245, 2010.
[16] A. S. Langman , G. J. Nathan, "Influence of a combustion-driven oscillation on global mixing in the flame from a refinery flare", Exp. Therm. Fluid Sci., vol. 35, no. 1, pp. 199–210, Jan 2011.
[17] K. D. Singh et al., "Computational fluid dynamics modeling of industrial flares operated in stand-by mode", Ind. Eng. Chem. Res., vol. 51, no. 39, pp. 12611–12620, 2012.
[18] K. D. Singh, P. Gangadharan, D. H. Chen, H. H. Lou, X. Li, and P. Richmond, "Computational fluid dynamics modeling of laboratory flames and an industrial flare", J. Air Waste Manag. Assoc., vol. 64, no. 11, pp. 1328–1340, 2014.
[19] س. جوادی، م. عنبرسوز، ع. قبادی، م. کهرم، "بررسی عددی اثر باد بر شکل شعله در مشعل بلند پالایشگاه سرخون و قشم"، نشریة علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک، جلد 28، شماره دو، 1393.
[20] ر. صباغ، ن. رهبر، "بررسی تاثیر شکل هندسی بر بیشینه دمای جداره ی نوک فلر و توزیع آلاینده‌های خروجی آن"، مجله مدل سازی در مهندسی، جلد 4، شماره 4، 1394.
[21] M. Javadi et al., "Numerical Investigation of Wind Effects on the Flame Shape of Sarkhoon and Qeshm’s Refinery Flares", vol. 28, no. 2, 2017.
[22] F. S. Marra, G. Continillo, "Dynamic Numerical Simulation of an Enclosed Flare", in Combustion Colloquia, XXXII Event of The Italian Section of The Combustion, pp. 1–6., 2009.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار