美国得克萨斯农工大学首创大尺度火龙卷

说到海上溢油,那真是头疼,每次原油泄漏,救援人员真是两难。以前那种就地燃烧,虽然能拦住油污不漂走,但那浓烟、黑碳还有没烧尽的残渣,对大气和海洋环境伤害太大。这回美国得克萨斯农工大学的科研团队搞了个大动作,在2010年“深水地平线”事故中那11名工人遇难、破坏墨西哥湾生态系统的惨痛教训下,他们搞了个首创的大尺度试验。这个试验提出了个新思路:用巨型“火龙卷”——那种垂直升起、像龙卷风一样旋转的火焰柱——来烧海面油污。 实验结果显示,这种受控的火焰旋涡燃烧效率高多了,烟尘也少了很多。比起常规的火池燃烧,火龙卷因为旋转强烈把氧气卷进去,温度更高,反应更充分。数据也很猛:速度提高约40%,几乎能烧尽95%的油料,有害颗粒物和有毒残余显著减少;烟尘排放也少了40%。这项研究由美国内政部下属海上安全与环境执法局(BSEE)资助,得克萨斯农工大学的伊莱恩·奥兰(Elaine Oran)教授、王庆生教授还有迈克尔·戈尔纳(Michael Gollner)等人一起弄的。 奥兰说这是头一回有人想到用火龙卷治理溢油,“我们想把原本乱来的火龙卷变成守护环境的利器”。她觉得掌握这门技术能开启一种更快速、更“绿色”的应急模式。 效率这块儿确实牛。研究说它烧原油的速度几乎是普通火池的两倍,能给救援争取关键时间窗口。空气质量也变好了,像工业焚烧炉那样分解大颗粒黑烟。 为了做实验,团队搭了个约4.9米高的三壁结构引导空气流动。在得克萨斯农工大学工程拓展服务(TEEX)布雷顿消防训练场的水面上铺上直径约1.5米的原油池点燃后,一个近5.2米高的火焰龙卷就出现了。 这些成果发在了学术期刊《Fuel》上,速度提高40%、烟尘少40%、燃料燃尽率95%。 不过应用起来也有难处。火龙卷对环境条件很敏感,风速大了就乱了套;气流不够强就变回普通火池;油层太厚也会熄灭。 未来打算开发可移动装置部署在事故现场引导气流形成可控的火焰旋涡。奥兰觉得这不仅是实验更是对未来的预览——火可以变成守护海洋的工具。 现在成功在实地控制大尺度火龙卷已经是个科学里程碑了。很多看似极端的自然现象只要理解了物理规律就有可能被人类“驯化”。