مهندسون يبتكرون موقدًا أكثر فعالية لتقليل انبعاثات الميثان
نشر باحثون في معهد ساوث ويست للأبحاث وجامعة ميشيغان دراسة جديدة تظهر أن موقدًا جديدًا ومتطورًا لحرق غاز الميثان، تم إنشاؤه باستخدام التصنيع الإضافي والتعلم الآلي، يقضي على 98% من غاز الميثان المنبعث أثناء إنتاج النفط.
تم تصميم الموقد بواسطة باحثين في الهندسة في جامعة ميشيغان وتم اختباره في معهد ساوث ويست للأبحاث.
نُشرت الورقة البحثية بعنوان “دراسة تجريبية لتأثيرات تركيبة الغاز العادم والرياح العرضية على الشعلات غير المساعدة باستخدام نهج اختبار داخلي جديد” في مجلة Industrial & Chemical Engineering Research .
إن منتجي النفط قادرون على توليد غاز الميثان أثناء إنتاج النفط ، وعادة ما يستخدمون مداخن الشعلات لحرق هذا الغاز. ومع ذلك، فإن الرياح التي تهب عبر مواقد اللهب المكشوف التقليدية تقلل من فعاليتها، فتطلق 40% أو أكثر من غاز الميثان في الغلاف الجوي. وعلى مدى 100 عام، كان غاز الميثان أكثر قدرة على التسبب في الاحتباس الحراري العالمي بنحو 28 مرة من ثاني أكسيد الكربون، كما أنه أكثر قوة بنحو 84 مرة على مدى 20 عاماً.
إن الحرق يقلل من إمكانية التسبب في الاحتباس الحراري العالمي بشكل عام، ولكن الحرق غير الفعال يضعف هذه الاستراتيجية.
تعاون معهد البحوث الجنوبي الغربي مع مهندسي جامعة ميشيغان للاستفادة من التعلم الآلي وديناميكيات السوائل الحسابية والتصنيع الإضافي لإنشاء واختبار موقد يتمتع بكفاءة عالية في تدمير الميثان واستقرار الاحتراق في الظروف الصعبة الموجودة في الميدان.
تقسيم تدفق الميثان في ثلاثة اتجاهات مختلفة
وقال أليكس شلونيكر، كبير المهندسين في معهد ساوث ويست للأبحاث، وأحد المشاركين في البحث: “لقد قمنا باختبار الموقد في منشأة داخلية في معهد ساوث ويست للأبحاث، حيث تمكنا من التحكم في الرياح العرضية وقياس كفاءة الموقد في ظل ظروف مختلفة”.
“حتى أدنى قدر من الرياح الجانبية يقلل بشكل كبير من فعالية معظم الشعلات، لقد وجدنا أن بنية وحركات الزعانف داخل الشعل كانت ضرورية للحفاظ على الكفاءة. وقد صمم فريق UM ذلك لتحسين الأداء بشكل كبير.”
يحتوي الموقد على قاعدة فوهة معقدة تقسم تدفق الميثان في ثلاثة اتجاهات مختلفة.
يوجه تصميم المروحة الغاز نحو اللهب. يسمح هذا التصميم الجديد بخلط الأكسجين والميثان بالتساوي ويوفر الوقت لحدوث الاحتراق قبل أن تؤثر عليه الرياح المعاكسة. هذا التصميم هو مفتاح كفاءة الموقد.
قال كبير مهندسي الأبحاث في معهد ساوث ويست للأبحاث جوستين لونج: “إن النسبة الجيدة بين الأكسجين والميثان تشكل مفتاح الاحتراق. ويجب التقاط الهواء المحيط ودمجه مع الميثان، ولكن الإفراط في ذلك قد يؤدي إلى تخفيفه.
وقد أجرى باحثو جامعة ميشيغان الكثير من أعمال ديناميكيات السوائل الحسابية لإيجاد تصميم يحقق التوازن الأمثل بين الهواء والميثان، حتى عند التعرض لظروف الرياح العاتية”.
يستمر فريقا معهد البحوث الجنوبي الغربي وجامعة ميشيجان في التعاون في إنشاء واختبار تصميمات جديدة للموقد، بهدف إنشاء نموذج أولي أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة في عام 2025.
