حامل غاز

حامل الغاز أو خزان الغاز (ويُعرف أيضًا باسم غازومتر) هو حاوية كبيرة يُخزَّن فيها الغاز الطبيعي أو غاز المدن (غاز الفحم أو سابقًا أيضًا غاز الماء) ضمن تخزين قريبًا من الضغط الجوي وفي درجات حرارة محيطة. ويتغيّر حجم الحاوية تبعًا لكمية الغاز المخزّن، بينما يأتي الضغط من وزن غطاء متحرك. وتبلغ السعات النمطية لحوامل الغاز الكبيرة نحو ، مع هياكل قطرها نحو .

تميل حوامل الغاز اليوم إلى استخدامها لأغراض الموازنة لضمان تشغيل أنابيب الغاز ضمن نطاق آمن من الضغوط، بدلًا من تخزين الغاز فعليًا لاستخدامه لاحقًا.

 أصل التسمية 
ابتكر أنطوان لافوازييه أول حامل غاز، وأسماه  (gazomètre) لمساندة عمله في . وقد مكّنه ذلك من وزن الغاز في  بالدقة التي احتاجها. ونشر مؤلفه Traité Élémentaire de Chimie سنة 1789. وتعاون  مع توماس بيدوز في بناء ، وهو جهاز طبي قصير العمر تضمّن «غازومتر». ثم عدّل واط «الغازومتر» لملاءمة تخزين غاز الفحم.

اعتمد المخترع ويليام مردوخ—مبتكر إضاءة الغاز—التهجئة الإنجليزية «gasometer» سنة 1782 بوصفها اسمًا لحوامل الغاز التي استخدمها. واعترض رفاق مردوخ لأن «غازومتره» ليس عدادًا بل حاوية، غير أن الاسم استقرّ وشاع استعماله. وقد وُسِمت حوامل الغاز في الخرائط كبيرة المقياس التي أصدرتها مساحة الذخائر البريطانية باسم «Gasometers»، وأصبح المصطلح يُستعمل كذلك للدلالة على معامل الغاز حتى لو كان في الموقع عدة حوامل. ومع ذلك لا يزال مصطلح «gasometer» غير مُفضّل في الأوساط التقنية حيث يُستحسن «gas holder».

تستخدم هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) تهجئة «gas holder»، بينما تُستعمل صيغة «gasholder» على نحو أشيع.

 التاريخ 
تصغير|يسار|حامل غاز ذو رافعتين في  بشرق لندن

قبل منتصف القرن العشرين كان غاز الفحم يُنتج في أفران الرتورت بتسخين الفحم في غياب الهواء، وتُعرف العملية باسم تغويز الفحم. استُخدم غاز الفحم أولًا لإضاءة المدن، إذ كان الغاز يُنقل عبر أنابيب خشبية أو معدنية من الرتورت إلى الفوانيس. وأول تزويد عمومي بالغاز عبر الأنابيب كان لثلاثة عشر مصباح غاز على امتداد  سنة 1807، ويُنسب الفضل في ذلك إلى المخترع ورجل الأعمال الألماني فريدريك ألبرت وينزور. وكان شق الشوارع لمد الأنابيب يتطلب ، مما أخّر التوسع في إنارة الشوارع وكذلك إدخال الغاز للإنارة المنزلية والتدفئة والطبخ.

جرّب كثيرون تقطير الفحم لإنتاج غاز قابل للاشتعال، منهم Jean Tardin (1618) وClayton (1684) و في لوفن (1785) وPickel (D) (1786). ونجح ويليام مردوخ؛ إذ التحق بشركة  في مصنع سوهو بـبرمنغهام سنة 1777، وفي 1792 بنى رتورتًا لتسخين الفحم وإنتاج الغاز الذي أنار منزله ومكتبه في . ولم يكن لنظامه وسيلة تخزين حتى عدّل  «غازومتر» لافوازييه لهذا الغرض. وأُدمج «غازومتر» في أول معمل غاز صغير بُني لمصنع سوهو سنة 1798.

ثم مضى مردوخ وتلميذه  في تركيب رتوترات في المصانع وأماكن العمل. وكان أقدمها سنة 1805 في Lee & Phillips، سالفورد (Salford Twist Mill)، حيث رُكّبت ثمانية حوامل غاز. وتبع ذلك بعد وقت قصير واحد في Sowerby Bridge بناه كليغ لصالح Henry Lodge.

بُنيت أول معامل غاز تجارية مستقلة من قبل  في Great Peter Street بـوستمنستر سنة 1812، مع أنابيب خشبية تُغذي مصابيح الغاز على جسر وستمنستر ليلة رأس السنة 1813. وكان يُنظر إلى إنارة الغاز العمومية كوسيلة لتقليل الجريمة، وحتى أربعينيات القرن التاسع عشر كانت خاضعة لتنظيم سلطات الشرطة.

وبسبب مخاوف السلامة التي عبّرت عنها الجمعية الملكية، حُدِّد حجم حوامل الغاز عند  وكانت تُحاط بمبانٍ خاصة (بيوت الغازومتر). غير أن أي تسرب صغير داخل مبنى مغلق كان قد يُحدث تراكمًا انفجاريًا من الهواء والغاز، وهو ما مثّل خطرًا أكبر من التسرب نفسه؛ لذلك أُلغي هذا الأسلوب في المملكة المتحدة. أما في الولايات المتحدة—حيث احتاج الغاز إلى حماية من طقس أشد قسوة—فاستمر بناء بيوت الغازومتر وكانت ذات طابع معماري زخرفي.

اختُرع حامل الغاز التلسكوبي أول مرة سنة 1824. وسُجلت براءة ختم «الكأس والغمس» (cup and dip) باسم Hutchinson سنة 1833، وبُني أول نموذج عامل في ليدز. ثم شُيدت حوامل الغاز في أنحاء المملكة المتحدة بأعداد كبيرة ابتداءً من خمسينيات القرن التاسع عشر. وكانت البدايات من نوع «مدعوم بالأعمدة» برفعتين؛ ثم أصبحت لاحقًا بأربع رفعات مع توجيه بإطار، كما أمكن تعديل بعضها بإضافة «رفعة طائرة». وشُيدت حوامل الغاز الكبيرة في كينغز كروس في ستينيات القرن التاسع عشر.

اخترع William Gadd من شركة Gadd & Mason في مانشستر حامل الغاز الموجّه حلزونيًا سنة 1890. فبدل الأعمدة الخارجية أو إطارات التوجيه، يعمل التصميم عبر قضبان حلزونية. وأُنجز أول تطبيق تجاري في  في العام نفسه. وبحلول نهاية القرن التاسع عشر كانت معظم مدن بريطانيا تمتلك معامل غاز وحوامل غاز.

شهدت الفترة بين الحربين العالميتين تحسينات في التخزين—وخاصة حامل الغاز «بلا ماء»—وفي التوزيع، مع ظهور أنابيب فولاذية بقطر  لنقل الغاز حتى  بوصفها خطوط تغذية للأنابيب التقليدية من . وأصبحت معامل الغاز البلدية غير ذات جدوى في أواخر القرن العشرين، غير أن حوامل الغاز ومحطات الإنتاج ظلت مستخدمة في أعمال الصلب حتى 2016.

 الوظيفة 
يوفّر حامل الغاز تخزينًا للغاز المنقّى والمقاس. ويعمل كعازل (buffer) يلغي الحاجة إلى إنتاج الغاز بصورة مستمرة. كما يتحكم وزن رافعة/غطاء حامل الغاز في ضغط الغاز داخل الشبكة الرئيسية ويؤمّن ضغطًا معاكسًا لمنشأة تصنيع الغاز.

وهو طريقة التخزين الوحيدة التي تُبقي الغاز عند ضغط التوزيع (الضغط المطلوب في شبكات الغاز المحلية).

 الأنواع 
يوجد نوعان أساسيان من حوامل الغاز: حوامل مُحكَمة بالماء، وحوامل صلبة «بلا ماء».

يتكوّن حامل الغاز المُحكم بالماء من خزان ماء يرتفع وينخفض مع حجم الغاز. ويتألف حامل الماء من جزأين: خزان ماء عميق لتأمين الإحكام، ووعاء مغلق (الرافعة/الرفعـة) يرتفع فوق الماء كلما زاد حجم الغاز.

أما الحوامل الصلبة «بلا ماء» فهي تصميم مبكر لا يتمدد ولا ينكمش. وتوجد نسخ حديثة من الحوامل «بلا ماء»، مثل الأنواع المحكَمة بالزيت أو الشحم وأنواع «الختم الجاف» (الغشائي). وهي تتكون من أسطوانة ثابتة ذات مكبس متحرك.

 حوامل الغاز المُحكَمة بالماء 
تصغير|مخطط حامل غاز
تصغير|الخزان مع مخروط داخلي («dumpling»)

كانت أقدم حوامل الغاز لدى بولتون وواط ذات رفعة واحدة. وكان الخزان فوق سطح الأرض ومبطنًا بالخشب، وكانت الرافعة تُوجَّه بحوامل ثلاثية وكوابل. واستُخدمت بكرات وأثقال لتنظيم ضغط الغاز. وأُدخلت خزانات الطوب سنة 1818، حيث يمكن أن تبلغ سعة حامل الغاز . ووضع المهندس  خزانًا بنظام توجيه مركزي بالقضيب والأنبوب.

تنقسم الحوامل التلسكوبية إلى فئتين فرعيتين. فالأقدم منها كانت فئة «موجّهة بالأعمدة» وبدأ بناؤها سنة 1824. ولتوجيه الجدران التلسكوبية (الرفعات) يوجد إطار خارجي يبقى ظاهرًا على ارتفاع ثابت. ثم جاء تطوير «حامل بإطار توجيه» حيث استُبدلت الأعمدة الثقيلة بإطار أخف وأكثر امتدادًا. وكانت الجسور الرأسية تتقاطع مع جسور أفقية وتُدعّم بتشابك متقاطع. ويمكن تثبيت ذلك على خزانات تحت الأرض أو فوقها. أما إطار Cutler المُسجّل ببراءة فاستغنى عن الجسور الأفقية باستخدام تدعيم قطري مُثلث. واخترع Pease حوامل غاز موجّهة بالكوابل سنة 1880، وكان استخدامها محدودًا لكنها مفيدة على الأراضي غير المستقرة حيث قد تنثني الأنظمة الصلبة وتتعطل الرافعة.

بُنيت الحوامل الموجّهة حلزونيًا في المملكة المتحدة من 1890 حتى 1983. ولا تحتوي على إطار، وتُوجَّه كل رفعة بواسطة الرفعة التي أسفلها وتدور عند الارتفاع تبعًا للممرات الحلزونية.

يعتمد كلا النوعين التلسكوبيين على الخاصية المانومترية للماء لتوفير إحكام. إذ يطفو الخزان بأكمله داخل خزان ماء دائري أو حلقي، ويثبته ضغط شبه ثابت لحجم غاز متغير؛ ويُحدّد الضغط بوزن البنية، بينما يوفر الماء الإحكام. وإلى جانب التخزين، يحدد تصميم الخزان ضغط نظام الغاز. وفي الخزانات التلسكوبية (متعددة الرفعات)، تمتلك الرفعة الداخلية شفة صغيرة قرب الحافة السفلية تُسمى «الكأس» تلتقط الماء عند ارتفاعها فوق مستوى الخزان. ثم تتشابك مباشرة مع شفة متجهة إلى الأسفل في الرفعة التالية تُسمى «الغمس/القبضة»، وبغوصها داخل «الكأس» تحفظ ختم الماء بينما تواصل الرفعة الداخلية ارتفاعها حتى تستقر «القبضة» على «الكأس»؛ وعندها يبدأ ضخ الغاز برفع الرفعة التالية. وقد بُنيت حوامل حتى أربع رفعات. كما أمكن إضافة «رفعة طائرة» داخلية لبعض الحوامل الموجهة بالأعمدة أو الإطارات، لتمتد فوق الدعامات عندما تسمح البنية بذلك؛ وغالبًا ما استُخدمت الأدلة الحلزونية في هذا السياق.

 حامل غاز من نوع الختم الجاف 
تصغير|يسار|upright=1.35|حامل غاز بختم جاف من نوع ويغنز

تمتلك حوامل الغاز ذات الختم الجاف هيكلًا أسطوانيًا ثابتًا، يرتفع داخله مكبس وينخفض. ومع الحركة، يمنع ختم من الشحم أو القطران/الزيت أو غشاء إحكام الغاز من التسرب. قُدّم نوع MAN (من MAN SE) سنة 1915: وكان مضلع الشكل ويستخدم ختمًا من القطران/الزيت. وكان حامل Klonne دائريًا ويستخدم ختمًا شحميًا. أما حامل ويغنز ذو الختم الجاف فقد سُجل ببراءة سنة 1952: إذ استخدم ستارة مرنة معلّقة من المكبس. وكان أكبر حامل غاز منخفض الضغط بُني هو حامل Klonne الذي شُيِّد سنة 1938 في غيلسنكيرشن: بلغ ارتفاعه 147 مترًا (482 قدمًا) وقطره 80 مترًا (260 قدمًا)، بسعة 594.000 م³. كما بُني نوع MAN سنة 1934 في شيكاغو بسعة 566.000 م³.

 حسب الموقع 

 أوروبا 
تصغير|يسار|حامل غاز من عام 1912 يقع في توركو، فنلندا

في الماضي كان لمحطات الحوامل مُشغّل يقيم في الموقع للتحكم في حركتها. إلا أن أنظمة التحكم بالعمليات المستخدمة حاليًا جعلت هذا الدور غير ضروري. أطول غازومتر في أوروبا يبلغ  ويقع في أوبرهاوزن.

يجعل التلوث المرتبط بـ وتخزين الغاز استصلاح الأرض لأغراض أخرى أمرًا صعبًا، غير أن بعض حوامل الغاز—مثل —حُوّلت إلى استعمالات أخرى كالسكن ومركز تسوق وأرشيفات تاريخية للمدينة. بيد أن مواقع كثيرة لم تُستخدم أصلًا لإنتاج غاز المدن، لذا تكون ملوثات الأرض أقل نسبيًا.

حُوِّل معمل غاز في  في دبلن، أيرلندا، إلى شقق.

استضاف حامل الغاز في  بـأمستردام حفلات Awakenings techno.

 بريطانيا العظمى 
كانت حوامل الغاز جزءًا بارزًا من أفق مدن بريطانية منخفضة الارتفاع لما يصل إلى 200 سنة، بسبب شكلها المميز ومواقعها المركزية. واستُخدمت أصلًا لموازنة الطلب اليومي وتوليد غاز المدن. ومع الانتقال إلى الغاز الطبيعي وبناء ، تراجع دورها تدريجيًا لأن شبكة الأنابيب باتت قادرة على تخزين الغاز تحت ضغط وتلبية ذروة الطلب مباشرة. وتُذكر لندن ومانشستر وشيفيلد وبرمنغهام وليدز ونيوكاسل وسالزبري وغلاسكو (التي تضم  في المملكة المتحدة) بوصفها مدنًا معروفة بكثرة حوامل الغاز فيها.

بعض هذه الحوامل أصبح مباني مُدرجة. وقد فُككت حوامل الغاز خلف محطة كينغز كروس خصيصًا عند إنشاء ، ثم أُعيد نصب حامل الغاز رقم 8 في موقع قريب خلف محطة سانت بانكراس ضمن مشروع إسكان، وتم تشكيله كحديقة. ومعظم الحوامل لم تعد مستخدمة، وتجري حملة تفكيك لتحرير الأراضي لإعادة استخدامها.

توجد إحدى أكبر مجموعات حوامل الغاز المتبقية في  بشرق لندن، ويُعتقد أنها الأكبر في أوروبا.

 الولايات المتحدة 
تصغير|بيت حامل غاز نادر من القرن التاسع عشر في  بـساراتوغا سبرينغز

أصبحت «الغازومترات» نادرة نسبيًا في الولايات المتحدة (حيث كان يُطلق عليها غالبًا «gas holders»)؛ فعلى الرغم من بناء المئات منها بين سبعينيات القرن التاسع عشر وخمسينيات القرن العشرين، فقد هُدم الكثير منها لاحقًا. وكان أكبر مُصنّع أمريكي لحوامل الغاز شركة Bartlett-Hayward في بالتيمور (ومنذ 1927 أصبحت قسمًا من كوبرز).

 أنظمة تخزين أخرى 
يُخزّن معظم الغاز ضمن خزانات جوفية كبيرة مثل كهوف الملح. أما للتخزين المحلي قصير الأجل فإن تعبئة الأنابيب (line-packing) هي الطريقة المفضلة.

خلال الستينيات والسبعينيات اعتُقد أنه يمكن استبدال حوامل الغاز بـأوعية ضغط «رصاصية» عالية الضغط (أسطوانة بنهايتين نصف كرويتين). لكن لوائح جديدة اشترطت أن تُبنى هذه الأوعية على بعد عدة أميال من البلدات والمدن، كما جعلت مخاوف السلامة تخزين كميات كبيرة من الغاز الطبيعي عالي الضغط فوق سطح الأرض أمرًا غير مرحّب به محليًا من قبل المجالس والسكان. وتُزال هذه الأوعية تدريجيًا من الخدمة. ويمكن أيضًا تخزين الغاز الطبيعي في صورة سائل ضمن الغاز الطبيعي المسال، وهو أمر شائع عالميًا.

 انظر أيضًا 


 تخزين الغاز الطبيعي
 برج مياه، هياكل تخزين مرافق مشابهة
  – مسرح في كوبنهاغن كان سابقًا حامل غاز ضخمًا

 المراجع 
 ملاحظات

 بيبليوغرافيا




 قراءة إضافية 


 وصلات خارجية 
 استخدام الغازومترات في صناعة النفط والغاز
 Condemned: The great gasometer من BBC News، 28 يناير 1999
 Gasometer Augsburg in Germany and a list of many Gasometers in Europe
 Gasometer Schlieren, Switzerland
 "The rise and fall of gasometers" Extrageographic
 Gasholders and their tanks
 Early London Gas Industry
 Visits_to_Works 1894_Institution_of_Mechanical_Engineers: including Manchester and Salford Gas Works

تصنيف:إنتاج النفط
تصنيف:تقنيات الغازات