اختراع يمنع دخان حرق غاز الشعلات

حصلت أرامكو السعودية قبل عقدين من الزمان على براءة اختراع جديدة لتقنية الحرق عديم الدخان في الشعلات تضمن وجود شعلات أكثر استدامة ويمكن تزويد شبكات متطورة بها. وقد أمضى الموظف مازن مشهور عدة أعوام في تطوير هذه التقنية واختبار النماذج الأولية وتحسينها قبل البدء بتطبيقها. وكان الاختراع الجديد هو نظام الهواء عالي الضغط (HPAAS).

ولكن هذه القصة تتعلق بما هو أكثر من مجرد تقنية. وبعد مرور عشرين عامًا على هذا الاختراع، أصبح قصة نجاح من خلال برنامج تعزيز القيمة المضافة الإجمالية لقطاع التوريد (اكتفاء)، الذي يهدف إلى تطوير قطاع التصنيع المحلي وزيادة التنافسية العالمية من خلال دعم البيئة الاقتصادية المتنوعة وتحفيز الازدهار في المملكة في المستقبل.

الحاجة للكفاءة في حرق الغاز في الشعلات
سيعتاد الكثيرون على الصورة التقليدية للشعلة التي تعلو أجهزة حفر آبار النفط، فأثناء عملية إنتاج النفط، يتم إنتاج الغاز المصاحب من المكمن إلى جانب النفط ويتم إخراجه إلى السطح، حيث كان هذا الغاز يُحرق في السابق كمنتج عديم القيمة.

بدأت أرامكو السعودية في عام 1977 باحتجاز الغاز المصاحب ومعالجته ضمن شبكة الغاز الرئيسة، لاستخدامه في توليد الطاقة المحلية وفي قطاعات أخرى. نتيجةً لذلك، فإن الشركة قد وصلت بالفعل إلى تقليص معدلات حرق الغاز في الشعلات "إلى ما يقارب الصفر"، ومعدل كثافة الانبعاثات الكربونية فيها يعد من أقل المعدلات في هذا القطاع. ولكن هناك حاجة للإبقاء على جزء من الحرق الروتيني للغاز في الشعلات لدواعي السلامة، فهو يمثل "صمام تخفيف الضغط" للغاز القابل للاشتعال الذي يتراكم أثناء هذه العملية، وبالتالي فإن مداخن الشعلات يجب أن تكون نظيفة ويستفاد من كفاءتها لأقصى قدر ممكن.

وفي إطار التزام أرامكو السعودية المستمر بكفاءة الطاقة، أدخلت الشركة تقنية الشعلات عديمة الدخان في المنشآت الجديدة، مع وجود خطط أخرى لتطوير الشعلات الموجودة. وجرى تقييم شامل لجميع تقنيات الحرق عديم الدخان المتوفرة في ذلك الوقت، بما في ذلك أطراف أبراج الشعلات التي يندفع منها الغاز بسرعة الصوت بفعل الضغط ، لضمان الجدوى والكفاءة في عملية التطوير. ولكن هذه التقنيات كانت غير مجدية من حيث الكلفة أو معقدة لدرجة كبيرة أو غير قابلة للتطبيق على المعدات الحالية أو غير ملائمة لبعض المرافق التي لا يتوفر فيها البخار على سبيل المثال.

ومع تشغيل أرامكو السعودية لمئات من أنظمة حرق الشعلات كان من الواضح لها أن هناك حاجة لحل أفضل.

حل عبقري للتقليل من الانبعاثات
تولى أحد مهندسي أرامكو السعودية، مازن مشهور، مهمة تطوير تصميم جديد، وانتهى إلى اختراع نظام الهواء عالي الضغط وحصل على براءة اختراعه. وتستخدم هذه التقنية الهواء تحت ضغط عالي الذي تستمده من نظام الهواء في المعمل أو من ضاغط الهواء المخصص في كل موقع. ويجري إدخال الهواء عالي الضغط إلى حلقة توزيع الهواء ومن ثم تقوم النفاثات - الموجودة في حاجز الرياح - بإحداث الاضطراب المطلوب للبدء بالتشغيل عديم الدخان. ويؤدي تدفق الهواء الكبير لإحداث شعلة أكثر سخونة، تحرق الشوائب بدلًا من إطلاقها في الهواء.

وأثبتت هذه التقنية أنها سريعة ومنخفضة الكلفة وسهلة التطبيق، حيث يستغرق تركيبها ثلاثة أيام في المتوسط - وهو عامل مهم عند الحاجة لإغلاق المعمل بأكمله لأسباب تتعلق بالسلامة، وهي عملية مكلفة. وكان هذه التصميم القوي مقصودًا أيضًا، لأن معظم أبراج شعلات حرق الغاز في أرامكو السعودية موجودة في أماكن نائية، حيث يتعين تشغيل المعدات لفترات طويلة بدون الحاجة لأعمال صيانة كبيرة. وحاز هذا الاختراع على جائزة ذهبية في المؤتمر الدولي للمخترعين في جنيف 2006 تكريمًا للحل العبقري الذي وفره للحد من الانبعاثات.