Jaki jest charakterystyczny płomień nad rafinerią lub miejscem wiercenia? Do czego służy pochodnia? W jakich sytuacjach jest to konieczne? Czy stosowanie spalania płomienia gazowego jest powszechne w skali globalnej? Jakie są środowiskowe skutki spalania gazu ziemnego w pochodni? Pochodnia, pochodnia, świeca są terminami używanymi zamiennie w przypadku używania urządzenia do spalania gazu ziemnego wydobywanego olejem. Stosuje się go, gdy operator nie ma instalacji przesyłu gazu lub dalszy rozwój wydobytego surowca jest ekonomicznie nieopłacalny.
Pochodnia jest stosowana w zakładach przemysłowych, rafineriach ropy naftowej, zakładach chemicznych i zakładach przetwórstwa gazu ziemnego, gdzie produktem ubocznym jest uwalnianie gazu ziemnego, którym nie można zarządzać inaczej niż poprzez spalanie w powietrzu. Pochodnia umieszczana jest również w miejscach wydobywania węglowodorów – zarówno gazu ziemnego, jak i ropy naftowej – lub w miejscach wiercenia. Pochodnie, oprócz instalacji związanych z produkcją i przetwarzaniem węglowodorów, są również stosowane w biogazowniach i składowiskach odpadów, gdzie w wyniku przemian powstaje łatwopalny gaz.
Spalanie gazu w zakładach przemysłowych wiąże się głównie z technologią produkcji i jej bezpieczeństwem. Spalanie gazu w pochodniach służy bezpieczeństwu środowiska, ponieważ zapobiega przeciążeniu instalacji gazowej w rafinerii, chroni środowisko przed skutkami niekontrolowanej migracji gazu lub eksplozji, szczególnie na platformach wiertniczych. Nadmiar łatwopalnego gazu przepływa przez układ rur świecowych, gdy ciśnienie gazu w instalacji jest zbyt wysokie, nie można go wykorzystać w procesie produkcyjnym lub gdy jest to produkt uboczny, którego składowanie jest nieopłacalne.
Wielkość i jasność płomienia zależy od natężenia przepływu gazu palnego w przypadku spalania. Często do instalacji wprowadza się parę wodną, która zapobiega spalaniu gazu przez czarny dym. Jednak zbyt duża ilość pary jest również niekorzystna, ponieważ zmniejsza wydajność spalania i wyższą emisję gazów do atmosfery. Aby utrzymać zrównoważony poziom spalania w instalacji, niewielka ilość gazu jest spalana w sposób ciągły, a płomień staje się jaśniejszy, gdy konieczne jest utrzymanie bezpiecznego ciśnienia w instalacji.
W zakładach produkcyjnych niezwiązanych z wydobyciem ropy naftowej (np. Biogazownie) nadmiar gazów palnych odprowadzanych do spalania pochodzi z procesów naturalnego rozkładu roślin zgromadzonych w zbiornikach lub na stosach. W takim przypadku spalanie jest zwykle krótkie, nie jest to proces ciągły, a głównym produktem spalania jest metan.
Świeca, która stoi w miejscu wiercenia otworu poszukiwawczego, wskazuje na obecność gazu ziemnego w złożu. Często gaz ziemny jest produktem ubocznym towarzyszącym złożom ropy naftowej. Gaz ziemny, ze względu na swoją gęstość i ciężar właściwy, występuje w złożu ropy naftowej i wchodzi w mieszaninę oleju i gazu na granicy faz.
Budowa pochodni nad rafinerią
Pochodnia ma postać wysokiej, pionowej kolumny. Ma dość prostą strukturę. Dolna część jest podłączona do instalacji przemysłowej lub do wylotu otworu. Na wylocie pochodni znajduje się zawór, który umożliwia pompowanie m.in. pary wodnej. Istnieje również układ zapłonowy, który kontroluje spalanie i utrzymuje płomień spalania gazu.
Pochodnie są podzielone w zależności od sposobu spalania gazu. W otwartym gazie następuje spalanie na wylocie kolumny. Jednak w zamkniętych pochodniach spalanie gazu odbywa się w dolnej części.
Podczas spalania gazu wytwarzanego podczas wydobywania złóż ropy naftowej na obszarach morskich stosuje się również silne konstrukcje pochodni, specjalnie przystosowane do budowy platformy naftowej.
Spalanie gazu na świecie
Każdego roku na całym świecie pali się około 150 miliardów m3 gazu ziemnego w postaci pochodni. Jest to równoważne z 25% zużyciem gazu w Stanach Zjednoczonych lub 30% zużyciem gazu w Unii Europejskiej (UE) (źródło: web.Wordbank.org 2011). Ze względu na duże ilości gazu spalanego w ten sposób dąży się do ograniczenia takiej procedury i zwrócenia większej uwagi na kwestie związane z ochroną środowiska oraz stworzenie przepisów dotyczących stosowanej praktyki.
W 2011 r. Ilość gazu spalonego w pochodni była warta 29,8 mld USD (o wartości nominalnej 5,62 USD na 1000 m3). Pod koniec 2011 r. 10 krajów na świecie spaliło niewykorzystany gaz w świecy w ilości 72% całkowitej produkcji, a 20 krajów w ilości 86%.
Natomiast dane satelitarne pokazują, że w latach 2005–2010 płomień gazu spalanego w skali globalnej zmniejszył się o około 20%. Najbardziej znaczące ograniczenia ilościowe wskazano w Rosji (o 40%) i Nigerii (o 29%).
Z kolei według danych Banku Światowego ilość gazu spalanego w pochodniach w USA gwałtownie rośnie. Jest to związane z poszukiwaniem i eksploatacją złóż gazu ziemnego z formacji łupkowych (źródło: web.Wordbank.org 2013).
Kraje o najwyższym odsetku nierozwiniętego spalania gazu to Rosja, Nigeria, Iran, Irak i USA. Firmy naftowe w USA często nie oddzielają gazu od ropy z powodu niskiej ceny ropy i gazu ziemnego, co powoduje nieopłacalną budowę nowych instalacji, rurociągów i systemów separacji węglowodorów.
Spalanie gazu a środowisko
Spalanie gazu ziemnego może mieć wpływ na środowisko, a w szczególności na jakość otaczającego powietrza. Podczas spalania emitowany jest dwutlenek węgla, a także metan, lotne związki organiczne i związki siarki. Szacuje się, że emisja dwutlenku węgla ze spalania gazu ziemnego w pochodniach stanowi 1,2% całkowitej emisji dwutlenku węgla na świecie (emituje około 350 milionów ton CO2 rocznie). W rezultacie potrzebne są bardziej precyzyjne przepisy dotyczące tej metody spalania gazu.
W danym ekosystemie płonąca pochodnia stanowi zagrożenie dla światłolubnych owadów i ptaków. Przykładem wpływu na środowisko może być sytuacja, która miała miejsce w Kanadzie we wrześniu 2013 r. Następnie około 7500 migrujących ptaków śpiewających zmarło podczas kontaktu z pochodnią.
W skali globalnej spalanie gazu ziemnego w postaci świecy powinno być ograniczone ze względu na zmiany klimatu. W krajach rozwiniętych procedura spalania nierozwiniętego gazu jest znacznie rzadziej stosowana niż w krajach rozwijających się. Niewątpliwie, oprócz czynników środowiskowych, niewykorzystany gaz ziemny powoduje również straty finansowe dla państwa. Oprócz braku zysku pieniężnego wyczerpują się również zasoby geologiczne surowca energetycznego.
