創新燃燒器技術大幅降低甲烷排放

西南研究院（SwRI）與密西根大學（U-M）的研究團隊近日發表一項突破性研究，展示了一款利用3D列印與機器學習技術開發的先進甲烷燃燒器。這款燃燒器在石油生產過程中能消除98%的甲烷排放，為環境保護帶來重大突破。該燃燒器由U-M工程團隊設計，並在SwRI進行測試。

這篇名為《利用新型室內測試方法研究廢氣成分與側風對非輔助燃燒器影響的實驗研究》的論文，已發表於《工業化學工程研究》期刊。石油生產過程中常會產生甲烷，業界通常使用燃燒塔將其燃燒處理。然而，傳統的開放式火焰燃燒器在側風影響下效率大減，導致超過40%的甲烷直接排放至大氣中。

甲烷的溫室效應不容小覷，在100年時間尺度下，其全球暖化潛勢是二氧化碳的28倍；若以20年為基準，更高達84倍。雖然燃燒處理能降低整體暖化潛勢，但低效的燃燒方式卻削弱了這項策略的效果。

SwRI與U-M工程團隊合作，運用機器學習、計算流體力學與3D列印技術，開發並測試了一款在嚴苛環境下仍能保持高甲烷破壞效率與燃燒穩定性的燃燒器。SwRI首席工程師Alex Schluneker表示：「我們在SwRI的室內設施中進行測試，能精確控制側風條件並測量不同情況下的燃燒效率。即使是微小的側風，也會顯著降低多數燃燒器的效能。我們發現燃燒器內部葉片的結構與運動對維持效率至關重要，U-M團隊的設計大幅提升了效能。」

這款燃燒器採用複雜的噴嘴底座設計，將甲烷氣流分為三個不同方向。葉輪設計則引導氣體流向火焰。這種創新設計確保氧氣與甲烷能均勻混合，並在側風影響前提供足夠的燃燒時間，這是燃燒器高效能的關鍵。SwRI資深研究工程師Justin Long指出：「氧氣與甲烷的良好比例是燃燒的關鍵。周圍空氣需要被捕捉並與甲烷混合，但過多空氣會稀釋甲烷濃度。U-M研究人員進行了大量計算流體力學工作，找到了即使在強側風條件下仍能保持最佳空氣-甲烷平衡的設計。」

SwRI與U-M團隊正持續合作開發與測試新型燃燒器設計，目標在2025年推出更高效且更具成本效益的原型機。這項創新技術將為石油產業的環境保護工作帶來革命性突破，為全球減碳目標貢獻重要力量。