نقدم هنا، بروتوكولا للدراسة في نفس الوقت بالقابلية للاشتعال وكفاءة حرق النفط الخام الطازجة وتعرضت للتجوية تحت ظروف تحاكي في الموقع حرق عمليات في البحر.
ويقدم أسلوب جديد لدراسة متزامنة القابلية للاشتعال وكفاءة حرق النفط الخام الطازجة ونجا من خلال اثنين من الأجهزة المختبرية التجريبية. هذه التجارب قابلة للتكرار بسهولة مقارنة بتجارب على المستوى التشغيلي (تجمع القطر إيه تو m)، بينما لا تزال تتميز بواقعية تماما في الموقع حرق الظروف للنفط الخام في المياه. وتشمل الظروف التجريبية طبقة فرعية مياه المتدفقة يبرد البقعة النفطية وتدفق حرارة خارجية (تصل إلى 50 كيلو واط/م2) يحاكي أعلى ردود فعل الحرارة على سطح الوقود في حرائق تجمع النفط الخام حجم العمليات. تمكين هذه الظروف مختبرية التي تسيطر عليها دراسة كفاءة حرق النفط الخام تجمع الحرائق التي مماثلة لتجارب على المستوى التشغيلي. كما يوفر الطريقة البيانات الكمية عن الاحتياجات ليشعل الزيوت الخام من حيث تدفق الحرارة الحرجة، والوقت تأخير الاشتعال كدالة للتمويه الحادث الحرارة ودرجة الحرارة السطحية على الاشتعال والقصور الحراري. يمكن استخدام هذا النوع من البيانات لتحديد القوة المطلوبة والمدة من مصدر الإشعال إشعال نوع معين من النفط الخام الطازجة أو التعرية. تحديد الأسلوب الرئيسي هو أن تأثير تبريد المياه المتدفقة الطبقة الفرعية في حرق النفط الخام كما لم تحدد دالة لتدفق الحرارة الخارجية تماما. النتائج التجريبية تبين بوضوح أن تتدفق مياه الطبقة الفرعية تحسين مدى تمثيل هذا الإعداد ظروف الحرق في الموقع ، ولكن إلى أي مدى هذا التمثيل دقيق غير مؤكد حاليا. الأسلوب مع ذلك يتميز الأكثر واقعية في الموقع حرق الظروف المختبرية المتاحة حاليا للدراسة في نفس الوقت القابلية للاشتعال وحرق كفاءة نفط الخام في المياه.
حرق النفط المسكوب في المياه في الموقع هو أسلوب استجابة انسكاب نفط البحرية إزالة النفط المسكوب من سطح الماء بالحرق وتحويله إلى منتجات الاحتراق الغازي والسناج. هذا الأسلوب استجابة طبق بنجاح خلال إكسون فالديز1 والانسكابات النفطية2 الأفق المياه العميقة، وهو مذكور بانتظام كأسلوب استجابة انسكاب نفط محتملة ل القطب الشمالي3،4،5 ،6. البارامترات الرئيسية التي تحدد سواء في الموقع حرق النفط ستكون ناجحة كأسلوب استجابة انسكاب هما القابلية للاشتعال وكفاءة حرق النفط. المعلمة الأولى، القابلية للاشتعال، توضح مدى سهولة يمكن إشعالها وقود ويمكن أن يؤدي للهب المنتشرة على سطح الوقود يسفر عن حريق نمواً كاملا. المعلمة الثانية، حرق الكفاءة، وتعرب عن كمية النفط (في wt %) فعالية تمت إزالته من على سطح الماء بسبب الحريق. وهكذا أنها ذات صلة بفهم القابلية للاشتعال وكفاءة حرق المتوقعة من الزيوت الخام المختلفة تحت في الموقع حرق الظروف.
بقع اشتعال النفط في المياه في الموقع حرق أغراض يتم تناولها عادة كمشكلة عملية، مع المناقشات النوعية في الإشعال نظم5،7،،من89. النهج العملي للاشتعال من انسكاب النفط كمشكلة ثنائية، ووضع العلامات والزيوت “إيجنيتابل” أو “لا إيجنيتابل” (مثل براندفيك، بري-راسموسين, et al. 10) غير أن ذلك غير صحيح من وجهة نظر أساسية. ومن الناحية النظرية، يمكن أن أشعلت أي الوقود نظراً لمصدر إشعال مناسبة. ولذلك ذات الصلة لتحديد متطلبات الإشعال لمجموعة واسعة من أنواع مختلفة من النفط الخام فهم أفضل لخصائص النفط الخام التي سوف تسميته ك “لا إيجنيتابل”. ولهذا الغرض، يمكن استخدام الأسلوب المتقدمة لدراسة وقت تأخير اشتعال النفط كدالة لتدفق الحرارة الحادثة، تدفق النفط والقصور الحراري، أي مدى صعوبة تسخين الزيت الحرارة الحرجة.
في دراسة سابقة، ونحن افترض أن المعلمة الرئيسي الذي يحكم كفاءة حرق هو ردود فعل الحرارة على سطح الوقود11، ودالة لقطر تجمع. يشرح النظرية التبعية حجم تجمع الظاهر من كفاءة حرق استناداً إلى الدراسات المختبرية للإبلاغ عن انخفاض حرق الكفاءة (32-80 ٪)8،12،13 ودراسات واسعة النطاق (تجمع القطر إيه تو m) الإبلاغ عالية حرق الكفاءة (90-99%)14،،من1516. الطريقة التي تناقش هذه الوثيقة صممت لاختبار النظرية المقترحة. بإخضاع التجارب المختبرية صغيرة الحجم لتدفق ثابت من حرارة خارجية، يمكن محاكاة ردود فعل الحرارة أعلى لحرائق بركة واسعة النطاق تحت الظروف المختبرية التي تسيطر عليها. على هذا النحو، يسمح الأسلوب المتقدمة دراسة كفاءة حرق فعلياً كدالة للقطر باختلاف تدفق الحرارة الخارجية.
وبالإضافة إلى التمويه حرارة خارجية لمحاكاة أكبر حجم في الموقع حرق العمليات، ميزة الأجهزة التجريبية التبريد من بقعة النفط بتدفق المياه الباردة، ومحاكاة تأثير التبريد البحار الحالية. أسلوب بحث علاوة على ذلك متوافقة مع الزيوت الخام الطازجة وتعرضت للتجوية على حد سواء. ويصف التجوية النفط الخام العملية الفيزيائية والكيميائية التي تؤثر على نفط الخام بمجرد أنه هو تسرب في المياه، مثل الخسائر في مكوناته متقلبة وخلط مع الماء على شكل مستحلبات المياه في النفط (مثل AMAP17). التبخر واستحلاب وهما عمليات التجوية الرئيسية التي تؤثر القابلية للاشتعال من الزيوت الخام18 والبروتوكولات لمحاكاة عمليات التجوية هذه ولذلك ترد في أسلوب بحث.
وهنا، نقدم أسلوب مختبر رواية التي تحدد القابلية للاشتعال وكفاءة حرق النفط الخام تحت ظروف تحاكي في الموقع حرق عمليات في البحر. الدراسات السابقة المتعلقة بالقابلية للاشتعال وكفاءة حرق الزيوت الخام ظهرت أساليب مختلفة وقابلة للمقارنة. ودرس القابلية لاشتعال الزيوت الخام الطازجة والتعرية كدالة للتمويه الحرارة الخارجية في المياه19 وتحت درجات حرارة القطب الشمالي20. حرق كفاءة الدراسات عادة ما تركز على أنواع مختلفة من جديد ونجا من الزيوت الخام والظروف البيئية في جدول ثابت (مثلاً بري راسموسين, et al. 8بيخ، سفيوم، وآخرون. 21)-هو دراسة أجريت مؤخرا على حرق الزيوت الخام الوارد من الرعاة الكيميائية، إلى معرفة المؤلفين، الأولى لدراسة كفاءة حرق للصغيرة، المتوسطة، وتجارب واسعة النطاق تحت ظروف مماثلة13. تجارب واسعة النطاق، ومع ذلك، لا تتوفر دراسات بارامتريه نظراً لكمية كبيرة من الوقت والموارد اللازمة لإجراء مثل هذه التجارب. والميزة الرئيسية لطريقة عرض على الدراسات المذكورة آنفا أنه يتيح في نفس الوقت دراسة كلا الاشتعال وحرق كفاءة نفط الخام تحت ظروف شبه واقعية. وكان الجمع بين دراسة هذين المعيارين للزيوت الخام كدالة لكل من أنواع مختلفة من النفط والقطر (محاكاة) تجمع من خلال تجارب قابلة للتكرار بسهولة سابقا غير مجد من الناحية العملية.
طريقتين التجوية تناقش في هذه الورقة تقريب بسيطة نسبيا من عمليات التجوية إخضاع من نفط المسكوب في المياه إلى17. يمكن أيضا استخدام أساليب متطورة التجوية الأخرى، أكثر تقديم عينات النفط الخام المجوَّى، مثل المسايل تعميم وصف ب براندفيك وفاكسنيس35. استفادة الأساليب الم?…
The authors have nothing to disclose.
المؤلف يود أن يشكر “المجلس الدانمركي” لأبحاث مستقلة لتمويل المشروع (منحة DDF-1335-00282). كوويفوندين تمويل بناء “جهاز اشتعال النفط الخام”، ومحلل الغاز، بما في ذلك إدراج لاصق. توفير النفط شركة ميرسك وستات أويل الزيوت الخام التي تم استخدامها للحصول على النتائج الممثلة. أي من مقدمي مشروع القرار قد شاركت في البروتوكول أو نتائج هذه الورقة. الكتاب أيضا يود أن يشكر أوليسيس روخاس ألفا للمساعدة في تشييد صاحب العينة مخروط معدلة.
DUC Crude Oil | Maersk | N/A | Light crude oil with r = 0.853 g/ml and h = 6.750 mPa*s. |
Grane Crude Oil | Statoil | N/A | Heavy crude oil with r = 0.925 g/ml and h = 133.6 mPa*s. |
SVM 3000 Stabinger Viscometer | Anton Paar | C18IP007EN-P | Viscosity and density meter for the fresh and weathered crude oils. |
Laboshake RO500 | Gerhardt | 11-0002 | Rotary shaking table for emulsifying water and oil mixtures. |
Jebao Wave Maker RW-4 | Jebao | N/A | Propeller (flow of 500-4000 L/h) used in the COFA setup to generate a current. |
Aquabee UP 3000 | Aquabee | UP 3000 | Aquarium pump for cooling of heat flux gauge. |
Adventurer Precision Electronic Balance | OHAUS | AX5205 | Load scale used to weigh the oil for the COFA experiments and in the custom-made cone sample holder for the cone setup. |
3M Oil Sorbent Pads | VWR | MMMAHP156 | Hydrophobic absorption pads used to collect oil residues to determine the burning efficiency of the fire. |
Mass Loss Calorimeter | Fire Testing Technology (FTT) | B11325-650-1-1608 | A custom-made, circular holder was used for the testing of crude oil rather than the standard square sample holder. Includes a heat flux gauge with a range up to 100 kW/m2. |
34972A Data Acquisition / Data Logger Switch Unit | RS Components Ltd. | 702-7958 | Produced by Keysight Technologies. Operated by Keysight benchLink data logger 3 software and equipped with a 20-channel multiplexer. |
Keysight Technologies 34901A 20-channel multiplexer | RS Components Ltd. | 702-7939 | Produced by Keysight Technologies. |
Bellows-Sealed Valve | Swagelok | SS-1GS6MM | Toggle valve to open/close the water in- and outlet of the custom-made cone sample holder for the cone setup. |
Kronos 50 Peristaltic Pump | SEKO | KRFM0210M6000 | Peristaltic pump used to cool the custom-made cone sample holder for the cone setup. |
ARCTIC A28 Refrigerated Circulater | ThermoFisher Scientific | 152-5281 | Water cooling reservoir used to cool the cooling water that flows through the custom-made cone sample holder for the cone setup. Includes a SC 100 Immersion Circulator controller. |
Gas Analysis Instrumentation Console with Duct Insert | Fire Testing Technology (FTT) | B11328-650-1-1609 | Gas analyzer for O2, CO2 and CO. Uses a 34972A Data Acquisition / Data Logger Switch Unit. |
Ceramic & Stainless Steel 2.5mm Electrode | Fire Testing Technology (FTT) | M015-4 | Spark igniter from the Mass Loss Calorimeter. Used in the COFA setup to measure the surface temperature upon ignition. |
Infrared Emitter-Module M110/348 | Heraeus | 80046199 | Original Infrared heaters on which the new design with a water-cooled holder for the heating elements was based. Includes two short wave twin tube emitters (09751751). Operated by a type CB1x25 P power controller. |
Power Controller Heratron | Heraeus | 80055836 | Type CB1x25 P power controller for the infrared heaters. |