آناليز مشخصه‌هاي احتراق و بررسي علت ايجاد تنش حرارتي در فلر پالايشگاه گاز با استفاده از تحليل CFD

در اين پژوهش، شبيه‌سازي CFD فلر كم فشار (LP) يكي از پالايشگاه‌هاي گازي كشور در ابعاد صنعتي به‌منظور ارزيابي اثرات پارامترهاي هندسي تيپ فلر و اثر تزريق بخار بر مشخصه‌هاي احتراقي فلر (شكل و موقعيت شعله)، همچنين عدم پس كشيده شدن شعله به‌داخل تيپ فلر انجام پذيرفته است. مدل محاسباتي با در نظر گرفتن پديده‌هاي انتقال مرتبط (انتقال مومنتوم، حرارت، جرم، تابش، آشفتگي و واكنش‌هاي شيميايي) توسعه يافت. به‌منظور ايجاد شبكه محاسباتي مناسب، در اطراف نازل‌هاي تزريق بخار و بخش‌هاي داخلي تيپ فلر مش‌ها ريزتر انتخاب شدند و در بقيه نقاط دامنه محاسباتي و به دور از تيپ فلر، از شبكه محاسباتي منظم براي كاهش خطاهاي عددي استفاده شده است. نتايج حاصل از مدل محاسباتي توسعه يافته شامل پروفايل دمايي و سرعت (شكل و ماهيت شعله)، پروفايل غلظت اجزاء گازهاي ارسالي به فلر، رديابي مسير بخار آب تزريق شده و همچنين پروفايل غلظت اجزاء محصولات حاصل از احتراق مي‌باشد. نتايج شبيه‌سازي CFD نشان مي‌دهد كه به‌علت تزريق بخار آب از نازل‌ها در مركز تيپ فلر و سرعت بسيار بالاي آن هيدورديناميك بسيار پيچيده‌اي در دهانه تيپ فلر ايجاد مي‌گردد كه منجر به تشكيل گردابه مي‌شود. به‌علت تشكيل گردابه در دهانه تيپ فلر، مقداري از هواي اطراف به‌داخل تيپ فلر كشيده مي‌شود كه منجر به تشكيل شعله در محدوده صفحات گازبند تا صفحه سوراخ‌دار نوك تيپ فلر مي‌گردد. به همين دليل دماي بدنه تيپ فلر در برخي از نقاط صفحه سوراخ دار و صفحات صفحات گازبند افزايش پيدا مي‌كند. نتايج حاصل از شبيه‌سازي درخصوص برگشت شعله به‌داخل تيپ فلر و افزايش دما تا K 2200 در داخل تيپ فلر منطبق با مشاهدات تجربي در واحد صنعتي مي‌باشد. به‌طوري‌كه بدنه داخلي تيپ فلر LP در واحد صنعتي با توجه به كشيده شدن شعله به‌داخل تيپ فلر دچار تنش‌هاي حرارتي و در نتيجه موجب تخريب سريع آن مي‌گردد.