Революционная горелка уничтожает 98% выбросов метана

Ученые из Юго-западного исследовательского института (SwRI) и Мичиганского университета (U-M) опубликовали результаты нового исследования, демонстрирующего, что усовершенствованная горелка для сжигания метана, созданная с использованием аддитивного производства и машинного обучения, устраняет 98% метана, выбрасываемого при добыче нефти. Горелка разработана инженерами-исследователями U-M и протестирована в SwRI.

Производители нефти могут производить метан во время добычи нефти и обычно используют факельные установки для сжигания этого газа. Однако ветер, дующий над обычными горелками с открытым пламенем, снижает их эффективность, выбрасывая в атмосферу 40% или более метана. Ученые напоминают, что в течение 100 лет метан обладает в 28 раз большим потенциалом глобального потепления, чем углекислый газ, и в 84 раза более сильным действием в 20-летнем масштабе времени. Сжигание в факелах снижает общий потенциал глобального потепления, но неэффективное сжигание ослабляет эту стратегию.

Специалисты SwRI в сотрудничестве с инженерами U-M использовали машинное обучение, вычислительную гидродинамику и аддитивное производство, чтобы создать и протестировать горелку с высокой эффективностью уничтожения метана и стабильностью горения в сложных условиях, существующих на месторождениях.

Один из соавторов статьи, главный инженер SwRI Алекс Шлунекер, сообщает, что они протестировали горелку в закрытом помещении SwRI, где смогли контролировать поперечный ветер и измерять эффективность горелки в различных условиях. Он отмечает, что даже незначительный поперечный ветер существенно снижал эффективность большинства горелок. Исследователи обнаружили, что структура и движение ребер внутри горелки имеют решающее значение для поддержания эффективности. Команда U-M спроектировала ее так, чтобы значительно повысить производительность.

Горелка имеет сложную основу сопла, которая разделяет поток метана в трех разных направлениях. Конструкция крыльчатки направляет газ к пламени. Эта новая конструкция обеспечивает равномерное смешивание кислорода и метана и дает время для сжигания, прежде чем поперечные ветры смогут повлиять на него. Эта конструкция является ключом к эффективности горелки.

Старший инженер-исследователь SwRI Джастин Лонг сообщает, что хорошее соотношение кислорода и метана является ключом к горению. Он поясняет, что окружающий воздух необходимо захватывать и включать в смесь с метаном, но слишком большое его количество может разбавить его. Исследователи U-M провели большую работу по вычислительной гидродинамике, чтобы найти конструкцию с оптимальным балансом воздуха и метана, даже в условиях сильного поперечного ветра.

Команды SwRI и U-M продолжают сотрудничать в создании и тестировании новых конструкций горелок, стремясь создать еще более эффективный и экономичный прототип в 2025 году.