Pizhūhish-i Naft (Oct 2023)
آنالیز مشخصه‌های احتراق و بررسی علت ایجاد تنش حرارتی در فلر پالایشگاه گاز با استفاده از تحلیل CFD
Abstract
در این پژوهش، شبیه‌سازی CFD فلر کم فشار (LP) یکی از پالایشگاه‌های گازی کشور در ابعاد صنعتی به‌منظور ارزیابی اثرات پارامترهای هندسی تیپ فلر و اثر تزریق بخار بر مشخصه‌های احتراقی فلر (شکل و موقعیت شعله)، همچنین عدم پس کشیده شدن شعله به‌داخل تیپ فلر انجام پذیرفته است. مدل محاسباتی با در نظر گرفتن پدیده‌های انتقال مرتبط (انتقال مومنتوم، حرارت، جرم، تابش، آشفتگی و واکنش‌های شیمیایی) توسعه یافت. به‌منظور ایجاد شبکه محاسباتی مناسب، در اطراف نازل‌های تزریق بخار و بخش‌های داخلی تیپ فلر مش‌ها ریزتر انتخاب شدند و در بقیه نقاط دامنه محاسباتی و به دور از تیپ فلر، از شبکه محاسباتی منظم برای کاهش خطاهای عددی استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل محاسباتی توسعه یافته شامل پروفایل دمایی و سرعت (شکل و ماهیت شعله)، پروفایل غلظت اجزاء گازهای ارسالی به فلر، ردیابی مسیر بخار آب تزریق شده و همچنین پروفایل غلظت اجزاء محصولات حاصل از احتراق می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی CFD نشان می‌دهد که به‌علت تزریق بخار آب از نازل‌ها در مرکز تیپ فلر و سرعت بسیار بالای آن هیدوردینامیک بسیار پیچیده‌ای در دهانه تیپ فلر ایجاد می‌گردد که منجر به تشکیل گردابه می‌شود. به‌علت تشکیل گردابه در دهانه تیپ فلر، مقداری از هوای اطراف به‌داخل تیپ فلر کشیده می‌شود که منجر به تشکیل شعله در محدوده صفحات گازبند تا صفحه سوراخ‌دار نوک تیپ فلر می‌گردد. به همین دلیل دمای بدنه تیپ فلر در برخی از نقاط صفحه سوراخ دار و صفحات صفحات گازبند افزایش پیدا می‌کند. نتایج حاصل از شبیه‌سازی درخصوص برگشت شعله به‌داخل تیپ فلر و افزایش دما تا K 2200 در داخل تیپ فلر منطبق با مشاهدات تجربی در واحد صنعتی می‌باشد. به‌طوری‌که بدنه داخلی تیپ فلر LP در واحد صنعتی با توجه به کشیده شدن شعله به‌داخل تیپ فلر دچار تنش‌های حرارتی و در نتیجه موجب تخریب سریع آن می‌گردد.
Keywords
