في شبكة تجميع المركبات العضوية المتطايرة الجديدة (VOC) ، سيتم توصيل كل ورشة مباشرة بجامع يسمى “الكلارينيت” ، يقع قبل خزان الصيد مباشرة. سيسمح ذلك لنقطة الضغط المحايدة بأن تكون قريبة من كلارينيت جمع المركبات العضوية المتطايرة ، مما سيسهل التوازن الهوائي للشبكة.

عند الخروج من الكلارينيت وقبل دخول خزان الصيد ، سيكون هناك تركيب مجهز بذيول الموقد. سيسمح هذا الاتصال بمعالجة تدفق المركبات العضوية المتطايرة ليتم توجيهها إلى منشأة معالجة المركبات العضوية المتطايرة الحالية ، وهي غرفة مرجل ، كحل احتياطي في حالة عدم استخدام المؤكسد الحراري.

سيؤدي مدخل الهواء التعويضي في الكلارينيت إلى زيادة معدل التدفق الكلي إلى معدل التدفق المطلوب ، والذي يتوافق مع معدل تدفق التشغيل الاسمي للمؤكسد الحراري الذي تم النظر فيه في هذه المرحلة من الدراسة. سيتم استخدام مدخل الهواء إلى خزان الصيد للحفاظ على الحد الأدنى للانفجار (LEL) أقل من القيمة القصوى المسموح بها من قبل مورد المؤكسد الحراري.

سيتم وضع خزان صيد ثان قبل المؤكسد الحراري مباشرة لجمع المكثفات من الجزء الأخير من مشعب المركبات العضوية المتطايرة.

جميع بيانات المركبات العضوية المتطايرة ، ما لم ينص على خلاف ذلك ، مستمدة من استخدام القياسات التي أجريت على مدى 7 أسابيع.

خلال دراسة الجدوى ، تم إجراء تحليل لتقنيات معالجة المركبات العضوية المتطايرة الأكثر فعالية ، وتم اختيار المؤكسد الحراري المتجدد (RTO). RTO هي تقنية تستخدم لمعالجة المركبات العضوية المتطايرة عن طريق حرقها في درجات حرارة عالية. يظهر مبدأ عمل RTO في الشكل أدناه.

المركبات العضوية المتطايرة (VOCs)

المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) هي مواد كيميائية قائمة على الكربون يمكن أن تتبخر بسهولة في درجة حرارة الغرفة. وعادة ما تكون مشتقة من العمليات الصناعية ، واحتراق الوقود الأحفوري ، والمذيبات ، ومنتجات التنظيف ، والدهانات ، ومنتجات التجميل.

يمكن أن تتفاعل المركبات العضوية المتطايرة مع المواد الأخرى في الغلاف الجوي لتشكيل الأوزون والجسيمات الدقيقة ، مما يؤدي إلى مشاكل في جودة الهواء والصحة العامة. تعتبر بعض المركبات العضوية المتطايرة أيضا ملوثات عضوية ثابتة (POPs) بسبب طبيعتها الثابتة وقدرتها على التراكم الأحيائي في البيئة.

المخاطر المتفجرة و LELs

تعاريف الشروط الحدودية

ترتبط المخاطر المتفجرة المرتبطة بالمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) بشكل أساسي بقابليتها للاشتعال. وذلك لأن المركبات العضوية المتطايرة لها درجة حرارة غليان منخفضة ، مما يعني أنها تتبخر بسهولة ويمكن أن تشكل مخاليط قابلة للاشتعال في الهواء. عندما تصل هذه الخلائط إلى تركيز عال بما فيه الكفاية ويوجد مصدر اشتعال ، يمكن أن يحدث انفجار.

بعض المركبات العضوية المتطايرة ، مثل الإيثان أو البروبان أو البيوتان ، قابلة للاشتعال بشكل خاص ويمكن أن تشكل مخاليط متفجرة حتى بتركيزات منخفضة في الهواء. يمكن أن تشكل المركبات العضوية المتطايرة الأخرى ، مثل المذيبات العضوية ، خطرا متفجرا إذا كانت موجودة بكميات كبيرة وإذا كانت الظروف مواتية لتشكيل خليط قابل للاشتعال.

يمكن أن تشكل المركبات العضوية المتطايرة أيضا خطر تجاوز الحدود المتفجرة المنخفضة (LELs). LELs هي الحد الأدنى من تركيزات المركبات العضوية المتطايرة في الغلاف الجوي اللازمة لتشكيل خليط متفجر. إذا تجاوز تركيز المركبات العضوية المتطايرة في الهواء LEL ، فإن خطر الانفجار يزداد بشكل كبير.

تخفيف المركبات العضوية المتطايرة

يمكن النظر في تخفيف تدفق المركبات العضوية المتطايرة (VOC) باستخدام الهواء النقي عندما يتم الكشف عن قمم النسبة المئوية للانفجار الأدنى (LEL) بواسطة مستشعرات LIL. تم إجراء تقدير أولي للتدفق المطلوب لتقليل النسبة المئوية ل LEL.

تم إعادة حساب التركيزات وقيم LEL المقدرة ل N = 10 لمعدلات التدفق المختلفة. يوضح الشكل التالي تأثير التخفيف على النسبة المئوية للحالات التي يتجاوز فيها LEL 17٪ و 25٪.

من خلال زيادة معدل التدفق من 10,000 Nm3 / h إلى 11,000 Nm3 / h ، تنخفض الحالات التي تتجاوز فيها نسبة LEL 25٪ من 0.5٪ إلى 0.3٪. وبالمثل ، من 10,000 Nm3 / ساعة إلى 13,000 Nm3 / ساعة ، ينخفض عدد الحالات التي يتجاوز فيها LEL 25٪ من 0.5٪ إلى 0.1٪. في حالة تجاوز LEL 17٪ ، يمكن أن يقلل معدل التدفق البالغ 13000 نيوتن متر 3 / ساعة من عدد التجاوزات بحوالي 5٪ إلى 1٪.

نمذجة CFD لتخفيف المركبات العضوية المتطايرة

تعاريف الشروط الحدودية

لحل المعادلات التفاضلية الجزئية ، يجب تحديد الشروط الحدودية للحساب. سيتم تحديد شروط الحدود بمساعدة المعلومات التي تم جمعها من مدير المشروع. سيتم تصميم نقاط الدخول للنظام بدقة. سيتم نمذجة كل نقطة نفخ على حدة (مع مراعاة تقارب النموذج ، انظر طريقة الحساب).

عند تحديد شروط الحدود ، يجب مراعاة استقرار الحساب: يتم حل المعادلات بطريقة تقريبية ، في عدة خطوات ، ومن المهم أن تكون كل خطوة أقرب إلى الحل (انظر طريقة الحساب).

بالنسبة للأنظمة ، فإن شروط الحدود التي تعطي الحساب الأكثر استقرارا هي:

المدخلات التي تفرض عليها سرعة أو تدفق ؛
منفذ يفرض عليه الضغط أو التدفق.

هذه هي شروط الحدود الأكثر شيوعا المطبقة على حل الدراسات. وسيتعين أن يكون تنفيذ الشروط الحدودية المحددة للمشروع موضوع دراسة مفصلة في بداية البعثة. في حالة عدم تقارب النموذج ، ستقوم EOLIOS بتكييف / تقليل الهندسة لضمان أخذ جميع الجوانب الهوائية التي تؤثر على الدراسة في الاعتبار.

مبدأ الربط

بالنسبة للأنظمة ، فإن شروط الحدود التي تعطي الحساب الأكثر استقرارا هي:

المدخلات التي تفرض عليها سرعة أو تدفق ؛
منفذ يفرض عليه الضغط أو التدفق.

يتم إنشاء الشبكة تلقائيا من هندسة النموذج ومن ظروف الحدود باستخدام الخوارزميات التي تحدد حل التقارب الأمثل.

الشبكة من النوع الهجين. يتم إنشاء عناصر هذا النوع من الشبكات بشكل تعسفي دون أي قيود على تخطيطها ، مما يسمح بتوليد هندسة معقدة مع الحفاظ على جودة جيدة للعناصر. تجمع الشبكة المتولدة بين مزيج من العناصر من أنواع مختلفة ، رباعي السطوح ، المنشورية ، أو الهرمية في 3D. فهو يجمع بين مزايا الشبكات المنظمة وغير المنظمة.

في كل من هذه المجلدات ، يتم التعبير عن معادلات الحفظ كمعادلات جبرية. يشار إلى هذه المجموعة من الأحجام المحدودة باسم الشبكة.

نمذجة المركبات المتطايرة

يصف هذا القسم طريقة دراسة انتشار المركبات المتطايرة من أجل دراسة تجانس الخليط عند المخرج.

عندما يختلف تركيز الجسيمات في وسط ما من نقطة إلى أخرى ، تنتقل هذه الجسيمات من مناطق ذات تركيزات عالية إلى مناطق ذات تركيزات منخفضة: يقال إن الجسيمات تنتشر في الوسط.

لدراسة ظاهرة انتشار المركبات العضوية المتطايرة ، نستخدم نموذج CFD الذي يعطينا نتائج تقريبية للمناطق الأكثر تضررا.

يعتمد نموذج الانتشار على قانون فيك وتوصيف انتشار الغازات في الهواء بواسطة المعامل D. يعتمد معامل الانتشار D على طبيعة تشتت الجسيمات وطبيعة الوسط الذي تتحرك فيه هذه الجسيمات. في الهواء ، لا تتبع الغازات مسار الهواء بالضبط ، ولكنها تنتشر من المصدر إلى الهواء وفقا للميول الهوائية.

محاكاة CFD لخزان الصيد (VOC)

دراسة سرعات الهواء

تظهر الأشكال طائرات السرعة في مواقع مختلفة (عند مدخل خزان الصيد ، عند مخرج خزان الصيد ، عند نقطة القياس ، وطائرتين داخل خزان الصيد). توضح هذه الطائرات توزيعا للسرعة غير منتظم ، خاصة عند مدخل خزان الصيد وأقل وضوحا عند نقطة القياس.

تعزى هذه الاختلافات غير المتجانسة في السرعة إلى الانحناءات في القنوات ، والتي تخلق مناطق إعادة تدوير تمتد على مسافة طويلة. تعزز حلقات إعادة التدوير التي أنشأتها هذه الأكواع خلط التدفق.

تكشف طائرات السرعة داخل خزان الصيد عن وجود ثلاث مناطق رئيسية لإعادة التدوير (محاطة بدائرة باللون الأسود). منطقة إعادة التدوير الأولى ، الواقعة على طول محور نصف الأنبوب ، هي الأكبر من بين المناطق الثلاث المحددة. يحدث الخلط بشكل رئيسي في هذا المجال. بشكل عام ، تكون سعة السرعة داخل خزان الصيد منخفضة نسبيا ، وهو أمر مفيد لتعزيز الخلط الفعال.

دراسة تخفيف المركبات العضوية المتطايرة

تظهر الخطط توزيع المركبات العضوية المتطايرة في مواقع مختلفة ، بما في ذلك عند مدخل ومخرج خزان الصيد ، وعند مخرج المنعطف الأول في اتجاه مجرى خزان الصيد ، وعند نقطة القياس.

Graphique illustrant l'évolution extrême de la variable scalaire dans un catch tank, montrant les fluctuations et les tendances au cours du temps.

تكشف هذه الخطط أن توزيع المركبات العضوية المتطايرة عند مخرج خزان الصيد أكثر اتساقا منه عند المدخل. يؤدي تغيير معامل الانتشار عند درجة حرارة 10 درجات مئوية إلى تحسين تجانس الخليط عند مخرج خزان الصيد. في البداية ، يكون التفاوت في التركيز عند الدخول 0.03 على الأقل (أي 3٪) ، لكنه ينخفض إلى 0.016 (أي 1.6٪) بمجرد خروج خزان الصيد.

بالمرور عبر المنعطفين ، يضيق هذا التباين أكثر إلى 0.00035 (أي 0.035٪) عند نقطة القياس ، كما هو موضح في الشكل التالي.