اجکتورهای گازی (Steam Ejector) یک فن‌آوری قابل اعتماد برای بازیابی گازهای هدر رفته و یا مازاد به منظور جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه‌ای است. یک اجکتور بر اساس اصل برنولی عمل میکند: “وقتی سرعت یک سیال افزایش پیدا کند فشار آن کاهش مییابد و بالعکس”. اجکتور از یک نازل همگرا برای افزایش سرعت سیال استفاده میکند تا بتواند فشار استاتیکی بالا را به فشار دینامیکی تبدیل کند. به کمک شبیه سازی اجکتورها در نرم افزارهایی مانند فلوئنت (Fluent) میتوان به اطلاعات مهمی در خصوص رفتار جریان سیال و همچنین بهبود عملکرد آن از طریق تغییر پارامترهای هندسی یا مشخصات جریان سیال در شرایط مرزی دست یافت. در نرم افزار انسیس فلوئنت جریان داخل اجکتورها (به ویژه اجکتورهای گازی) غالباً به صورت تراکم پذیر و پایا درنظر گرفته میشود.
معرفی اجکتورها
اجکتور، تجهیزی که قادر است با ایجاد خلا، جریان گاز، مایع و یا جامد مانند پودر، گرانول و لجن را انتقال دهد و اساس کار آن بر پایه تبدیل انرژی سرعتی و فشاری به یکدیگر است. اجکتورها یکی از دستگاه های مهم مورد استفاده در صنایع می باشند. این دستگاهها دو وظیفه عمده بر عهده دارند که ایجاد خط و تخلیه گازها و دیگر مخلوط کردن سیالات می باشند. در بکارگیری و طراحی اجکتور هر یک از وظایف فوق و یا هر دو با هم می تواند مد نظر قرار گیرد. به عنوان مثال در صنایع غذایی برای بهبود کیفیت کنسانتره میوه ها و همچنین افزایش ظرفیت واحد از شرایط تحت خط استفاده می شود و همچنین در پالایشگاهها برای جدا کردن مواد نفتی سنگین که دمای جوش بالا دارند از تقطیر تحت خط استفاده می کنند که برای ایجاد خلا می توان از اجکتور استفاده کرد.
اجکتورهای گازی یک فن‌آوری قابل اعتماد برای بازیابی گاز هدر رفته و یا مازاد به منظور جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه‌ای هستند؛ در حالی که به طور همزمان انرژی را نیز حفظ می‌کنند. اجکتورهای گاز برای اینکه بتوانند به صورت ایمن و اقتصادی شعله، گاز اضافی تخلیه شده یا فشار پایین (LP) را متراکم کنند، از گازهای فشار بالا (HP) استفاده می کنند. هنگام استفاده از گاز محرک HP از منابع موجود، اجکتورها (که به آن‌ها اداکتور یا جت پمپ نیز گفته میشود) هیچ هزینه اجرایی ندارند.
یک اجکتور بر اساس اصل برنولی است که بیان میکند : “وقتی سرعت یک سیال افزایش پیدا کند فشار آن کاهش مییابد و بالعکس”. اجکتور از یک نازل همگرا برای افزایش سرعت سیال استفاده میکند تا بتواند فشار استاتیکی بالا را به فشار سرعتی تبدیل کند. این تبدیل فشار استاتیک به فشار دینامیکی منجر به ایجاد یک ناحیه کم فشار میشود که نیروی محرکه را برای وارد کردن یک سیال جانبی فراهم میکند. سیال مخلوط سپس از طریق یک پخش کننده یا دیفیوزر (Diffuser) که شامل یک نازل واگرا است، جریان مییابد که منجر به کاهش سرعت شده و فشار را افزایش میدهد و بدین ترتیب سیال مخلوط را دوباره فشرده میکند.
یک اجکتور گاز سه نقطه اتصال دارد : یکی برای گاز فشار بالا؛ دیگری برای گاز فشار پایین؛ و دیگری برای تخلیه. یک نازل هم طراحی شده است تا بتواند دو جریان ورودی را با هم مخلوط کند و برای این منظور انرژی فشار سیال فشار بالا را به انرژی جنبشی تبدیل میکند. دیفیوزر در بخش انتهایی قسمت تخلیه قرار دارد که سرعت مخلوط را کاهش میدهد و در نتیجه فشار آن را افزایش میدهد. این امر اجکتور را قادر می‌سازد تا در فشاری بالاتر از فشار شاخه مکش تخلیه شود. بنابراین، اجکتور قادر است سیال وارد شده را فشرده یا فشارش را افزایش دهد.
برای آموزش و انجام شبیه سازی اجکتورها در نرم افزار فلوئنت با ما در تماس باشید.
کاربردهای اجکتور در صنعت
این تجهیزات کاربردهای مختلفی دارد که در ادامه به معرفی برخی از آن‌ها پرداخته‌ایم.
سیستم بازیابی گازهای ارسالی به مشعل (فِلِر Flare)
از آنجایی که عمده‌ترین راه اتلاف انرژی و انتشار آلاینده‌ها در تمامی واحدهای فرآیندی، سیستم فلرینگ است، توجه به بهینه سازی عملکرد این بخش از تجهیزات دارای اهمیت بسزایی خواهد بود. بخش قابل توجه گازهای ارسالی به فلرها، ترکیباتی مانند: گاز طبیعی، اتیلن، پروپیلن و هیدروژن بوده که از لحاظ اقتصادی بسیار ارزشمند هستند. علی‌رغم مزایای اقتصادی فراوان، استفاده از سیستم‌های بازیافت گاز فلر و عملیاتی کردن این ایده با پیچیدگی‌های خاصی در رابطه با فناوری‌های مورد نیاز نظیر سیستم‌های متراکم سازی و عدم صرفه اقتصادی به کارگیری این فناوری‌های گران قیمت، مواجه است.
سیستم اجکتور باید طوری طراحی شود که از ایجاد خلاء در خط گاز مشعل جلوگیری کند تا از عملکرد ایمن دستگاه اطمینان حاصل شود.
مزیت
- گاز هدر رفته شده بازیافت میشود و به تولید اضافه میشود.
راه اندازی مجدد چاه های غیرفعال
این تجهیزات را می توان برای راه‌اندازی مجدد تولید چاه‌های فشار پایین موجود که سال‌ها به دلیل فشار پشت بالا (High Back-Pressure) بسته شده‌اند، مورد استفاده قرار داد. اگر یک چاه HP مناسب در آن نزدیکی در دسترس باشد، انرژی فشاری که به طور معمول در طول یک خفگی به هدر می‌رود می‌تواند برای به دام انداختن گاز از چاه LP مورد استفاده قرار گیرد، در نتیجه آن را حتی در زمان تقاضای بالا نیز میتوان به تولید باز گرداند. بنابراین تولید گاز افزایش پیدا میکند.
تقویت و افزایش تولید
از فناوری اجکتور گاز میتوان برای افزایش تولید هم استفاده کرد. در واقع، در برخی موارد افزایش تولید بدون افزودن کمپرسور دیگری امکان پذیر نیست. با این وجود، با استفاده از یک اژکتور در خط بازیافت کمپرسور موجود، فشار منیفولد (Manifold) چاه‌ها کاهش مییابد و در نتیجه تولید افزایش مییابد. افزایش در تولید می‌تواند تا ۱۵ % به عنوان تابعی از عملکرد چاه برسد.
مزایا
- صرفه‌جویی در هزینه نسبت به گزینه فشرده‌سازی مرحله دوم
- محلول اجکتور گاز بسیار سریع است و تا از قبل از فشرده سازی مرحله دوم در سیستم قرار نمیگیرد.
- برای به حداکثر رساندن تولید در طول عمر میدان (کاهش مداوم فشار چاه) میتوان قطعات داخلی اجکتور را به راحتی تعویض کرد.
بازیابی گاز از مخازن ذخیره سازی
اجکتورها را میتوان برای بازیابی گازی که به دلیل تلفات کاری از مخازن ذخیره بخار میشود (که زمانی رخ میدهد که سطح نفت خام در مخازن متغیر باشد یا هنگامی که نفت خام در مخازن همزده باشد) استفاده کرد. از اجکتورها برای بازیابی گازها در زمانهایی که یک سری تلفات ثابت مثل تغییرات فشار و دما که با تغییرات روزانه و فصلی همراه است نیز میتوان استفاده کرد.
برای آموزش انسیس فلوئنت و یادگیری اصولی و صحیح در این زمینه می‌توانید دوره های مرتبط را از این سایت تهیه فرمایید.
