أجهزة خلط الغاز الطبيعي المسال (غاز البترول المسال + الهواء) وأنظمة تخصيب الميثان الحيوي (غاز البترول المسال + غاز البترول المسال)

خلاطات الغاز الطبيعي المسال وأنظمة تخصيب الميثان الحيوي: صيغة لمستقبل الطاقة المستدامة

يتزايد دور مناهج معالجة الغاز في قطاع الطاقة العالمي الذي يتجه بسرعة نحو مصادر الطاقة النظيفة والمستدامة. في ظل هذه الخلفية، تحتل أنظمة خلاطات الغاز بشكل عام، وخلاطات الغاز الطبيعي المسال مع أنظمة تخصيب الميثان الحيوي بشكل خاص، مركز الصدارة كمكونات مهمة للاستفادة من جودة الغاز، وضمان التوافق مع البنية التحتية الحديثة، وتسهيل الاعتماد الأكبر على الطاقة المتجددة. علاوة على ذلك، سنستعرض هذه التقنيات ودورها وتأثيرها على أنظمة الطاقة الحالية.

أنظمة خلاطات الغاز

صُمِّمت خلاطات الغاز لخلط الغازات المختلفة بنسب دقيقة لتوليد خليط غاز موحد يتوافق مع مواصفات جودة معينة. تُستخدم أنظمة خلاطات الغاز الصناعية في صناعات مختلفة تشمل الإنتاج الكيميائي وتوليد الطاقة الكهربائية وتطبيقات الطاقة المستدامة.

أحد الأهداف ذات الأولوية العالية لمعدات خلط الغاز هو إنتاج تركيبة غاز متوافقة مع مرافق خطوط الأنابيب الحالية وأنظمة توصيل الوقود. على سبيل المثال، في المناطق التي يتم فيها استكمال الغاز الطبيعي أو استبداله بالهيدروجين أو الغاز الحيوي، يضمن نظام خلط الغاز أن يحافظ الخليط النهائي على قيمة الاحتراق وخصائصه في حدود معقولة.

وتستخدم تقنيات المزج الحديثة أجهزة استشعار ووحدات تحكم متطورة للإشراف على معلمات مثل الضغط وسرعة الغاز وتكوينه ودرجة الحرارة في وضع الوقت الحقيقي. وهذا يسمح بالتعديل الذاتي لنسب الخليط، مما يوفر جودة الغاز ذات الصلة حتى في الحالات التي تكون فيها خصائص الغاز الخام غير ثابتة. في كثير من الحالات، قد يتكامل خلاط الغاز مع نظام SCADA (التحكم الإشرافي والحصول على البيانات) للتشخيص والإشراف عن بُعد، مما يحسن الكفاءة التشغيلية والأمان.

خلاطات SNG (غاز البترول المسال + الهواء)

SNG (الغاز الطبيعي الاصطناعي) هو بديل للغاز الطبيعي التقليدي، وعادةً ما يتم توليده من الكتلة الحيوية أو الفحم أو الكهرباء المستدامة عن طريق عمليات الميثان. خلاط هواء الغاز الطبيعي، أي خلاط الغاز الطبيعي الاصطناعي، هو نظام خلط غاز معقد تم تطويره لخلط تيارات الغاز المختلفة، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين، مع الهيدروكربونات الأخرى، لتوليد خليط غاز بمواصفات مماثلة للغاز الطبيعي.

تزداد أهمية استخدام خلاطات الغاز الطبيعي المسال بسبب قدرتها على إزالة الكربون من نظام تدوير الغاز. فعلى سبيل المثال، يمكن مزج الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي، الذي يشغّل الكهرباء المستدامة، مع ثاني أكسيد الكربون الحيوي المنشأ في مفاعلات الميثان لإنتاج غاز الميثان المتجدد. وتعد هذه العملية، التي يشار إليها باسم P2G (تحويل الطاقة إلى غاز)، نهجًا ناجحًا لتخزين الكهرباء المستدامة واعتمادها في منشأة الغاز.

يجب أن تكون خلاطات الغاز الطبيعي المسال دقيقة للغاية لأن أي انحراف ضئيل في خصائص الغاز يمكن أن يكون له تأثير على أداء المعدات والانبعاثات المرتبطة بها. تتميز خلاطات الغاز الطبيعي المسال الطليعية بأنظمة حقن وقود إلكترونية متسلسلة وتنظيم متحكم فيه بالتغذية المرتدة لدعم التفاوتات الصارمة. وعلاوة على ذلك، يجب أن تكون مصنوعة من مواد ملائمة للهيدروجين، والتي يمكن أن تؤدي إلى تقصف بعض المعادن.

أنظمة تخصيب الميثان الحيوي (BioCH4 + غاز البترول المسال)

الميثان الحيوي هو شكل فائق النقاء والنظافة من الغاز الحيوي الذي تمت معالجته ليتوافق مع معايير الغاز الطبيعي. وعادةً ما يتكون الغاز الحيوي اللقيم من 50-70% من الميثان، ويحتوي الباقي في الغالب على ثاني أكسيد الكربون وملوثات ضئيلة مثل بخار الماء وكبريتيد الهيدروجين والسيلوكسانات. ويجب إثراء هذا الغاز الحيوي قبل حقنه في شبكة الغاز.

يطبق نظام تخصيب الميثان الحيوي تقنيات مختلفة للتخلص من الشوائب وتحسين تركيز الميثان إلى أكثر من 95%. وتشمل التقنيات التقليدية تقنية PSA (الامتزاز المتأرجح بالضغط)، وتنقية المياه والامتزاز الكيميائي والفصل بالغشاء. ولكل تقنية فوائدها عندما يتعلق الأمر بالكفاءة والتكلفة والملاءمة لمختلف تركيبات الغاز الحيوي ومعدلات التدفق.

على سبيل المثال، الفصل الغشائي هو تقنية شائعة الاستخدام مع الأخذ في الاعتبار نمطيته واستهلاكه المنخفض للطاقة الكهربائية. وتستخدم هذه الطريقة أغشية شبه نفاذة لفصل ثاني أكسيد الكربون₂ عن الميثان₄ بناءً على الانتشارية والحجم الجزيئي. وفي الوقت نفسه، تشترك طريقة PSA في الامتزاز الانتقائي لثاني أكسيد الكربون₂ والملوثات الأخرى على المواد الممتزة تحت ضغط مرتفع، وبالتالي إطلاق الميثان المكرر خلال مرحلة الامتزاز.

وبعد أن يتم إثراء الميثان الحيوي، يمكن خلطه مع الغاز الطبيعي باستخدام تقنية خلاط الغاز أو حقنه مباشرة في خط الأنابيب. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تسييله لإنتاج الغاز الطبيعي الحيوي المسال أو ضغطه لإنتاج الغاز الطبيعي الحيوي المضغوط. وقد يكون كلاهما مكملاً وخياراً بديلاً للوقود الأحفوري في قطاع الشحن.

التكامل والتطبيقات

إن تكامل الأنظمة والتقنيات المذكورة أعلاه مهم لإنشاء بنى تحتية موثوقة ومتجددة للطاقة. وفي مراكز الطاقة المستدامة، يتم الجمع بين هذه التكنولوجيات معًا للحفاظ على تدفقات الغاز التي تتماشى مع المعايير التنظيمية ومتطلبات المستهلكين وتقديمها.

فعلى سبيل المثال، يمكن لمصنع الغاز الحيوي المجهز بنظام إثراء الميثان الحيوي أن يوفر غاز الميثان المستدام في شبكة توزيع الغاز. في حالة اختلاف محتوى الميثان اختلافًا طفيفًا أو الحاجة إلى تعديله حسب قيمة الاحتراق، يقوم نظام خلط الغاز بإجراء تصحيحات دقيقة. وفي سياق متصل، في منشآت تحويل الطاقة إلى غاز، يتم تحويل الهيدروجين الوارد من طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية الزائدة إلى غاز طبيعي مسال باستخدام الخلاطات ومفاعلات الميثان لدعم توازن الشبكة الكهربائية وتخزين الطاقة في شكل سليم وقابل للنقل.

وإلى جانب المزايا البيئية، تقدم هذه التقنيات فوائد اقتصادية. فهي تتيح فرصًا لمنتجي الطاقة لتحقيق أرباح من النفايات وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والمشاركة في سوق الغاز المستدام.

خلاصة القول

تُعد خلاطات الغاز الطبيعي المسال وتقنيات تخصيب الميثان الحيوي عناصر حاسمة عندما يتعلق الأمر بالانتقال إلى نظام طاقة نظيف ومرن. في الوقت الحاضر، عندما تبحث البلدان عن طرق للتوافق مع متطلبات الأمن المناخي وإزالة الكربون من مرافق الغاز الخاصة بها، تقدم هذه التقنيات حلولاً موثوقة. وستكون الاستثمارات والابتكارات المتواصلة في هذا المجال هي المحور الذي يساعد على تحقيق الاستدامة على المدى الطويل في قطاع الطاقة في جميع أنحاء العالم.