آنالیز مشخصه های احتراق و بررسی علت ایجاد تنش حرارتی در فلر پالایشگاه گاز با استفاده از تحلیل CFD

در این پژوهش، شبیه سازی CFD فلر کم فشار (LP) یکی از پالایشگاه های گازی کشور در ابعاد صنعتی به منظور ارزیابی اثرات پارامترهای هندسی تیپ فلر و اثر تزریق بخار بر مشخصه های احتراقی فلر (شکل و موقعیت شعله)، همچنین عدم پس کشیده شدن شعله به داخل تیپ فلر انجام پذیرفته است. مدل محاسباتی با در نظر گرفتن پدیده های انتقال مرتبط (انتقال مومنتوم، حرارت، جرم، تابش، آشفتگی و واکنش های شیمیایی) توسعه یافت. به منظور ایجاد شبکه محاسباتی مناسب، در اطراف نازل های تزریق بخار و بخش های داخلی تیپ فلر مش ها 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 می باشد. نتایج شبیه سازی CFD نشان می دهد که به علت تزریق بخار آب از نازل ها در مرکز تیپ فلر و سرعت بسیار بالای آن هیدوردینامیک بسیار پیچیده ای در دهانه تیپ فلر ایجاد می گردد که منجر به تشکیل گردابه می شود. به علت تشکیل گردابه در دهانه تیپ فلر، مقداری از هوای اطراف به داخل تیپ فلر کشیده می شود که منجر به تشکیل شعله در محدوده صفحات گازبند تا صفحه سوراخ دار نوک تیپ فلر می گردد. به همین دلیل دمای بدنه تیپ فلر در برخی از نقاط صفحه سوراخ دار و صفحات صفحات گازبند افزایش پیدا می کند. نتایج حاصل از شبیه سازی درخصوص برگشت شعله به داخل تیپ فلر و افزایش دما تا K ۲۲۰۰ در داخل تیپ فلر منطبق با مشاهدات تجربی در واحد صنعتی می باشد. به طوری که بدنه داخلی تیپ فلر LP در واحد صنعتی با توجه به کشیده شدن شعله به داخل تیپ فلر دچار تنش های حرارتی و در نتیجه موجب تخریب سریع آن می گردد.

Keywords:

شبیه سازی , CFD , مشخصه های احتراق , فلر LP , تیپ فلر