その場で燃焼の実験的研究のための実験: 燃焼と原油の燃焼効率

サマリー

同時に燃焼しその場で燃焼海の操作をシミュレートする条件の下で新鮮なと風化の原油の燃焼効率を研究するためのプロトコルを紹介します。

要約

同時燃焼研究と 2 つの実験室のセットアップを通じて新鮮で風化の原油の燃焼効率のための新しい方法を提示します。実験は、まだ非常に現実的な場で燃焼水に原油の条件を搭載しながら運用実験 (プール直径 ≥2 m)、に比べて簡単に再現。実験条件は、流れる水のサブレイヤーは、油膜と事業規模原油プール火災の燃料表面に高い熱フィードバックをシミュレートする外部の熱フラックス (最大 50 kW/m²) を冷却を含まれます。これらの条件は、運用実験に相当する原油プール火災の燃焼効率の制御実験を有効にします。メソッドは、限界熱流束の面で原油を点火、着火遅れ時間入射熱流束、点火、時に表面温度と熱慣性の関数としての要件に関する定量的なデータを提供します。この種類のデータは、必要な強度と発火源が特定の種類の新鮮なまたは風化原油を点火するための期間を判断する使用できます。メソッドの主な制限は、流れる水の冷却効果サブ層の燃焼の原油の外部の熱流束の機能を完全に定量化されていません。流れる水の副層をどのように代表的なこのセットアップはその場で燃焼条件の改善はどの程度この表現は正確には現在あるが実験の結果を示した。それにもかかわらず、最も現実的なその場で燃焼燃焼を同時に勉強と水の原油の効率を焼くのため現在利用可能な実験条件特徴方式。

概要

その場で水で流出原油の燃焼は燃焼およびすす、ガス燃焼生成物に変換することによって水表面から流出油を除去する海洋石油流出応答法です。この応答メソッド エクソンバルディーズ号¹とディープウォーターホライゾン²油流出の中に正常に適用され、北極^{3,4,5 の潜在的な石油流出応答法として定期的に記載されて ,6}。その場でオイルの燃焼が流出応答法として成功するかどうかを決定する主要なパラメーターは、燃焼とオイルの燃焼効率です。可燃性、最初のパラメーターでは、どのように簡単に燃料の発火できるし、完全に開発された火のための燃料表面上拡散炎につながることができますをについて説明します。燃焼効率を計算、2 番目のパラメーターは、火で水表面から効果的に削除される (wt %) で油の量を表しています。つまり、燃焼とその場で燃焼条件の下で別の原油の燃焼効率が期待される理解に関連します。

その場で燃焼の目的は通常、点火システム⁵

プロトコル

このプロトコルでは、4-8 の手順で使用される 2 つの異なった実験組み立て付属の回路図に示すように。最初のセットアップは、原油燃焼装置 (COFA) (図 1および図 4) 1.0 × 1.0 × 0.50 m³金属水盆地の例に示すように、原油実験の場で小規模に燃焼するように設計・ ヴァン ・ Gelderen、Brogaard、ら。²² 2 番目のセットアップはカスタムメイドのサンプル ホルダー、O₂CO₂を測定するガス分析計火花点火とコーン ヒーター²³と排気ガス中の CO 濃度ダクト²⁴ (図 2図 3)。これらのセットアップの技術的な仕様、またセットアップの写真を含む補足文書で詳しく説明します。指定がなければ、データ測定 (例えば温度、熱流束、またはガス濃度) は、マルチプレクサーおよびデータ ロガーを通じてデジタル測定されます。データ ロガーは、デジタル データ集録プログラムで運営されています。プロトコルでは....

結果

手順 2 で説明したメソッドを使用して 30 wt % の損失に複数日にわたる蒸着された軽質原油の蒸発曲線を図 5に示します。蒸発風化の最初の日 (19 h) 後、蒸発速度が低下する大幅にプロトコルで説明したように一時停止ができる明確に図であります。

図 6は新鮮なグラネ (重質原油油) の円錐形ヒーター (ステップ 7、図 2-3) から入射熱流束の関数として着火遅れ時間を示し 7 wt % の損失とグラネを蒸着します。結果は、蒸着原油の高められた発火遅延時間の例を与えます。さらに、垂直方向の漸近線で表される、限界熱流束は、蒸発損失の関数としても増加します。全体的にみて、これらの結果は、点火源を持つさまざまな種類の原油を発火させるために必要.......

ディスカッション

本稿で説明した 2 つの風化メソッドは、水の流出油は¹⁷に服従すること風化過程の比較的単純な近似です。他のより洗練された風化方法は、³⁵Brandvik と Faksness によって記述される循環水路などの風化した原油のサンプルを提供するためにも使用できます。提示方法の利点は、シンプルな機器を必要とし、ラボ環境で簡単に実施することができることです。代表結果] セクションに示されているように、結果風化原油は可燃性・燃焼効率研究このプロトコルの目的のために機能されます。

プロトコルの主な制限の 1 つは円錐セットアップ (手順 5) 冷却水の校正です。問題は、その場で燃焼実験と同様の条件で同じ規模でコーン セットアップとしての利用可能な参照データがないことです。さらに、燃える原油とその流れる水のサブ層の熱バランスを決定する実際に使用することができます容易に利用可能な熱伝達モデルがないです。したがって校正を冷却水は、COFA セットアップ (ステップ 4) からの実験データ.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
DUC 原油	マースク	N/A	r = 0.853 g/ml および h = 6.750 mPa*s の軽質原油。
Grane Crude Oil	Statoil	N/A	r = 0.925 g/ml、h = 133.6 mPa*sの重質原油。
SVM 3000 スタビンガー粘度計	アントンパール	C18IP007EN-P	生原油および耐候性原油用の粘度および密度計です。
Laboshake RO500	Gerhardt	11-0002	水と油の混合物を乳化するためのロータリー振とうテーブル。
Jebao Wave Maker RW-4	Jebao	N/A	プロペラ(500-4000 L/hの流量)は、COFAのセットアップで電流を生成するために使用されます。
アクアビー UP 3000	アクアビー	UP 3000	熱流束計の冷却用アクアリウムポンプです。
アドベンチャー プレシジョン電子天秤	OHAUS	AX5205	COFA実験用のオイルの計量と、コーンセットアップ用のカスタムメイドのコーンサンプルホルダーの重量測定に使用されるロードスケールです。
3Mオイル吸着剤パッド	VWR	MMMAHP156	疎水性吸収パッドは、油の残留物を収集して火災の燃焼効率を決定するために使用されます。
質量損失熱量計	火災試験技術(FTT)	B11325-650-1-1608	原油の試験には、標準的な正方形のサンプルホルダーではなく、カスタムメイドの円形ホルダーが使用されました。最大100kW/m2の範囲の熱流束計が含まれています。
34972A データ集録・データロガー スイッチユニット	RSコンポーネンツ(株)	702-7958	Keysight Technologies製。Keysight benchLink Data Logger 3ソフトウェアで操作し、20チャンネルマルチプレクサを装備
キーサイトテクノロジーズ 34901A 20チャンネルマルチプレクサ	RS Components Ltd.	702-7939	Keysight Technologies製。
ベローズシールバルブ	Swagelok	SS-1GS6MM	カスタムメイドのコーン・サンプル・ホルダーの水の出し入れを開閉するトグル・バルブです。
Kronos 50 蠕動ポンプ	SEKO	KRFM0210M6000	蠕動ポンプは、コーンセットアップ用のカスタムメイドのコーンサンプルホルダーを冷却するために使用されます。
ARCTIC A28 冷蔵サーキュレーター	サーモフィッシャーサイエンティフィック	152-5281	コーンセットアップ用のカスタムメイドのコーンサンプルホルダーを流れる冷却水を冷却するために使用される水冷リザーバーです。SC 100 イマージョンサーキュレーターコントローラーが含まれています。
ダクトインサート付きガス分析計装コンソール	火災試験技術(FTT)	B11328-650-1-1609	O2、CO2およびCO.用のガス分析器は、34972Aデータ収集/データロガースイッチユニットを使用します。
セラミック&質量損失熱量計からのステンレス鋼2.5mm電極	火災試験技術(FTT)	M015-4	スパークイグナイター。COFAセットアップで使用され、点火時の表面温度を測定します。
赤外線エミッター-モジュールM110/348	ヘレウス	80046199	オリジナルの赤外線ヒーターで、発熱体用の水冷ホルダーを備えた新しいデザインのベースとなっています。短波ツインチューブエミッター(09751751)2個付属。タイプCB1x25Pパワーコントローラーで操作します。
パワーコントローラー ヘラトロン	ヘレウス	80055836	タイプCB1x25 P赤外線ヒーター用パワーコントローラー。