Các kỹ sư tạo ra đầu đốt hiệu quả hơn để giảm lượng khí thải mê-tan
của Viện nghiên cứu Tây Nam
Các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Tây Nam và Đại học Michigan đã phát triển và thử nghiệm đầu đốt mê-tan tiên tiến bằng cách sử dụng công nghệ sản xuất phụ gia và máy học. Một nghiên cứu mới phát hiện ra rằng thiết kế mới đã loại bỏ 98% khí mê-tan thoát ra trong quá trình sản xuất dầu. Tín dụng: Viện nghiên cứu Tây Nam
Các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Tây Nam (SwRI) và Đại học Michigan (U-M) đã công bố một nghiên cứu mới cho thấy đầu đốt mê-tan mới tiên tiến, được tạo ra bằng công nghệ sản xuất phụ gia và máy học, có thể loại bỏ 98% khí mê-tan thoát ra trong quá trình sản xuất dầu. Đầu đốt được thiết kế bởi các nhà nghiên cứu kỹ thuật của U-M và được thử nghiệm tại SwRI.
Bài báo "Nghiên cứu thực nghiệm về tác động của thành phần khí thải và gió ngang đối với ngọn lửa không được hỗ trợ bằng cách sử dụng phương pháp thử nghiệm trong nhà mới" đã được công bố trên Tạp chí Nghiên cứu kỹ thuật công nghiệp và hóa học.
Các nhà sản xuất dầu có thể tạo ra mê-tan trong quá trình sản xuất dầu và thường sử dụng ống khói để đốt loại khí này. Tuy nhiên, gió thổi qua các đầu đốt ngọn lửa hở thông thường làm giảm hiệu quả của chúng, giải phóng 40% hoặc hơn khí mê-tan vào khí quyển. Trong hơn 100 năm, khí mê-tan có tiềm năng làm nóng toàn cầu lớn hơn 28 lần so với carbon dioxide và mạnh hơn 84 lần trong thang thời gian 20 năm. Đốt cháy làm giảm tiềm năng làm nóng toàn cầu nói chung, nhưng đốt cháy không hiệu quả sẽ làm giảm chiến lược này.
SwRI đã hợp tác với các kỹ sư của U-M để tận dụng máy học, động lực học chất lỏng tính toán và sản xuất phụ gia để tạo ra và thử nghiệm một đầu đốt có hiệu suất phá hủy khí mê-tan cao và độ ổn định của quá trình đốt cháy trong các điều kiện đầy thách thức hiện có tại hiện trường.
"Chúng tôi đã thử nghiệm đầu đốt tại một cơ sở trong nhà tại SwRI, nơi chúng tôi có thể kiểm soát gió ngang và đo hiệu suất của đầu đốt trong các điều kiện khác nhau", Kỹ sư chính của SwRI Alex Schluneker, một trong những đồng tác giả của bài báo cho biết.
"Ngay cả một lượng gió ngang nhỏ nhất cũng làm giảm đáng kể hiệu quả của hầu hết các đầu đốt. Chúng tôi thấy rằng cấu trúc và chuyển động của các cánh tản nhiệt bên trong đầu đốt là yếu tố cần thiết để duy trì hiệu quả. Nhóm U-M đã thiết kế nó để cải thiện đáng kể hiệu suất."
Đầu đốt có đế vòi phun phức tạp chia luồng khí mê-tan theo ba hướng khác nhau. Thiết kế cánh quạt hướng khí về phía ngọn lửa. Thiết kế mới lạ này cho phép trộn đều oxy và mê-tan và cung cấp thời gian để quá trình đốt cháy diễn ra trước khi gió ngang có thể ảnh hưởng đến nó. Thiết kế này là chìa khóa cho hiệu quả của đầu đốt.
"Tỷ lệ oxy so với mê-tan tốt là chìa khóa cho quá trình đốt cháy", Kỹ sư nghiên cứu cấp cao của SwRI Justin Long cho biết. "Không khí xung quanh cần được thu lại và kết hợp để trộn với mê-tan, nhưng quá nhiều có thể làm loãng nó. Các nhà nghiên cứu của U-M đã tiến hành rất nhiều công việc về động lực học chất lưu tính toán để tìm ra thiết kế có sự cân bằng không khí-mê-tan tối ưu, ngay cả khi chịu điều kiện gió ngang mạnh."
Các nhóm SwRI và U-M đang tiếp tục hợp tác để tạo ra và thử nghiệm các thiết kế đầu đốt mới, với mục tiêu tạo ra nguyên mẫu hiệu quả hơn và tiết kiệm chi phí hơn vào năm 2025.
