RU2499191C2 - Method of environmentally clean burning of hydrocarbon fluids and device for its realisation - Google Patents

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: device of environmentally clean burning of polluted hydrocarbon fluids produced in the process of hydrodynamic tests of wells, comprises the following: an inlet for fuel 15, where polluted hydrocarbon fluids are supplied, as well as spare hydrocarbon fuel; a fuel distributing device 11, connected with the inlet for fuel; a gas turbine engine 1, connected with the fuel distributing device and operating on the spare hydrocarbon fuel or on polluted hydrocarbon fluids, or on their combination; an air screw 3, fixed on the shaft and driven by the gas turbine engine; a chamber of pre-mixing 7; an ignition device 6, connected with the chamber of pre-mixing; a set of nozzles 8 of the pre-mixing chamber, connected with the fuel distributing device, to spray polluted hydrocarbon fluids into air, injected with the gas turbine engine in direction towards the ignition device; a burner nozzle 5, connected with the chamber of pre-mixing, forms and directs the created flame; a control unit 12, connected with the fuel distributing device, control elements of the gas turbine engine and sensors of feedback to control the system.EFFECT: invention makes it possible to increase efficiency of burning of well fluids and to reduce pollution of environment.24 cl, 5 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[0001] Настоящее изобретение в основном относится к подготовке скважинных флюидов к их утилизации, более конкретно - к устройству и способу экологически чистого горения с нагнетанием воздуха газотурбинным двигателем для сжигания скважинных флюидов с целью их утилизации.[0001] The present invention generally relates to the preparation of wellbore fluids for their disposal, and more particularly, to a device and method for environmentally friendly combustion with air injection by a gas turbine engine for burning wellbore fluids for disposal.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] В настоящее время при проведении гидродинамических испытаний скважин образуется значительное количество загрязненного скважинного флюида, который подлежит утилизации. Такой загрязненный скважинный флюид обычно включает смесь нефти, углеводородного газа и воды, при этом он может содержать мелкие частицы, токсичные газы, такие как сероводород, а также присадки к буровому раствору и жидкости для очистки скважин. Основной метод обработки такого флюида с целью его последующей утилизации состоит в сепарации его водного компонента от жидкости и последующей раздельной утилизации его компонентов - углеводородного газа и нефти. Инфраструктура на морских буровых платформах часто является недостаточно развитой для переработки и транспортировки нефти и других углеводородных компонентов, полученных из загрязненного флюида, с целью его дальнейшего использования. В связи с этим нефть и углеводородный газ, сепарированные из загрязненного флюида, часто утилизируют путем сжигания. Однако вследствие того, что выделенные нефть и газ после сепарации все еще могут содержать значительное количество воды, мелких частиц, невоспламеняющихся химических добавок и токсичных газов, то сжигание таких нефтяных и газовых компонентов сложно обеспечить, поскольку их горение сопровождается выделением значительного количества опасных химических веществ, сильным шумом, а также выделением большого количеств тепла, что негативно влияет на окружающую среду и условия труда персонала. Таким образом, уровень загрязнения окружающей среды непосредственно связан с эффективностью и полнотой протекания процессов сжигания, применяемых для утилизации сепарированных нефти и газа.[0002] Currently, when conducting hydrodynamic testing of wells, a significant amount of contaminated well fluid is generated, which must be disposed of. Such a contaminated well fluid typically includes a mixture of oil, hydrocarbon gas and water, while it may contain fine particles, toxic gases such as hydrogen sulfide, as well as drilling fluid additives and well cleaning fluids. The main method for treating such a fluid with a view to its subsequent disposal is to separate its aqueous component from the liquid and to subsequently separate utilize its components - hydrocarbon gas and oil. The infrastructure on offshore drilling platforms is often underdeveloped for the processing and transportation of oil and other hydrocarbon components derived from contaminated fluid with a view to its further use. In this regard, oil and hydrocarbon gas separated from contaminated fluid are often disposed of by burning. However, due to the fact that the separated oil and gas after separation can still contain a significant amount of water, small particles, non-flammable chemical additives and toxic gases, it is difficult to burn such oil and gas components, since their combustion is accompanied by the release of a significant amount of hazardous chemicals, loud noise, as well as the release of large amounts of heat, which negatively affects the environment and working conditions of personnel. Thus, the level of environmental pollution is directly related to the efficiency and completeness of the combustion processes used for the disposal of separated oil and gas.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0003] Изобретение, иллюстрированное различными примерами осуществления, предназначено для решения приведенных выше, а также прочих потребностей и проблем, представляет собой горелочную систему и метод эффективного сжигания загрязненных углеводородов (например, сухого газа, влажного или ретроградного газа, водонефтяных смесей и т.д.), образующихся в процессе гидродинамических испытаний скважин, при этом эффективное и чистое горение достигается путем принудительного нагнетания воздуха. Новая система обеспечивает интенсивную подачу воздуха с его предварительным смешиванием с газообразными или распыленными углеводородными отходами, эжекцию данной обогащенной топливом смеси в атмосферу через форсунку и ее сгорание в открытом пламени. Приток воздуха обеспечивается воздушным винтом, который приводится в движение газотурбинным двигателем, при этом двигатель может работать за счет топлива, полученного в процессе сепарации лучшей части скважинного флюида в процессе гидродинамического испытания скважины. Преимущество заключается в том, что в большинстве случаев снабжение топливом и приведение в движение системы осуществляется за счет скважинного флюида (например, которое служит в этом случае в качестве загрязненного топлива). Предварительное смешивание воздуха с таким загрязненным топливом обеспечивает лучшее качество пламени (например, малое выделение дыма и низкое тепловое излучение). Дополнительным преимуществом является то, что новая система объединяет двигатель, воздушный винт и камеру сгорания в единую установку, установленную на стреле или платформе, причем в системе легко может быть использован существующий газотурбинный агрегат, произведенный авиационной промышленностью. Кроме того, применяемый авиационный двигатель (например, российский турбовинтовой двигатель российского облегченного самолета АН-24, мощность которого составляет приблизительно 2000 л.с., а вес приблизительно 600 кг; российский турбовальный двигатель ТУ-2117ТГ популярного российского вертолета Ми-8 мощностью приблизительно 1000 л.с. и весом приблизительно 300 кг и т.д.) обладает достаточной мощностью для создания интенсивного потока воздуха, необходимого для чистого горения особо загрязненного топлива.[0003] The invention, illustrated by various embodiments, is intended to solve the above, as well as other needs and problems, is a burner system and method for efficiently burning contaminated hydrocarbons (eg, dry gas, wet or retrograde gas, oil-water mixtures, etc. .) formed during the hydrodynamic testing of wells, while efficient and clean combustion is achieved by forced air injection. The new system provides an intensive air supply with its preliminary mixing with gaseous or atomized hydrocarbon waste, ejection of this fuel-rich mixture into the atmosphere through the nozzle and its combustion in an open flame. The air flow is provided by the propeller, which is driven by a gas turbine engine, while the engine can operate due to the fuel obtained during the separation of the best part of the borehole fluid during the hydrodynamic testing of the well. The advantage is that in most cases, the fuel supply and propulsion of the system is carried out by the well fluid (for example, which serves as contaminated fuel in this case). Pre-mixing the air with such contaminated fuels provides the best flame quality (for example, low smoke emission and low thermal radiation). An additional advantage is that the new system combines the engine, propeller and combustion chamber into a single installation mounted on a boom or platform, and the existing gas turbine unit manufactured by the aviation industry can easily be used in the system. In addition, the aircraft engine used (for example, the Russian turboprop engine of the Russian light aircraft AN-24, whose power is approximately 2000 hp and weight is approximately 600 kg; the Russian turbo-propulsion engine TU-2117TG of the popular Russian Mi-8 helicopter with a capacity of approximately 1000 hp and weighing approximately 300 kg, etc.) has sufficient power to create the intense air flow necessary for the clean burning of particularly contaminated fuel.

[0004] Соответственно, в качестве примера осуществления настоящего изобретения здесь представлена система и метод чистого сжигания загрязненных углеводородных флюидов, включающих газообразные, жидкие или газожидкостные потоки, образующиеся в процессе гидродинамических испытаний скважин; включающая подачу топлива, которая поставляет загрязненные углеводородные флюиды и запасное углеводородное топливо; соединенное с ним топливораспределительному устройство, и подключенный к топливораспределительному устройству газотурбинный двигатель, работающий на запасном углеводородном топливе или на загрязненных углеводородных флюидах, либо на их комбинации. Воздушный винт, установленный на валу, нагнетает воздух в камеру предварительного смешения. Набор форсунок камеры предварительного смешения соединен с топливораспределительным устройством и обеспечивает распыление загрязненных углеводородных флюидов в поток нагнетаемого воздушным винтом воздуха, направленного к укрепленному в камере ниже по потоку запальному устройству. Горелочная насадка, соединенная с нижним по потоку концом камеры предварительного смешения, формирует и направляет образующееся пламя. Блок управления соединен с топливораспределительным устройством, регулирующими элементами газотурбинного двигателя и датчиками обратной связи для управления системой.[0004] Accordingly, as an embodiment of the present invention, a system and method for cleanly burning contaminated hydrocarbon fluids comprising gaseous, liquid, or gas-liquid streams generated during hydrodynamic testing of wells is provided; comprising a fuel supply that supplies contaminated hydrocarbon fluids and spare hydrocarbon fuel; a fuel distribution device connected to it, and a gas turbine engine connected to the fuel distribution device, operating on reserve hydrocarbon fuel or on contaminated hydrocarbon fluids, or a combination thereof. A propeller mounted on the shaft pumps air into the premixing chamber. The set of nozzles of the preliminary mixing chamber is connected to the fuel distribution device and ensures the spraying of contaminated hydrocarbon fluids into the flow of air blown by the propeller directed to the ignition device fixed in the chamber downstream. The burner nozzle connected to the downstream end of the pre-mixing chamber forms and directs the resulting flame. The control unit is connected to a fuel distribution device, regulating elements of a gas turbine engine and feedback sensors for controlling the system.

[0005] Кроме того, другие аспекты, особенности и преимущества настоящего изобретения явно и без труда вытекают из приведенного в настоящем документе описания, включая фигуры, которые иллюстрируют ряд возможных примеров его осуществления и внедрения. Настоящее изобретение также может быть воплощено в других вариантах осуществления, а некоторые из его характеристик могут быть изменены, но без отступления от объема и сущности настоящего изобретения. Соответственно, фигуры и описания должны рассматриваться исключительно как приведенные для иллюстрации, а не как ограничения.[0005] In addition, other aspects, features and advantages of the present invention clearly and without difficulty follow from the description provided herein, including figures, which illustrate a number of possible examples of its implementation and implementation. The present invention can also be embodied in other embodiments, and some of its characteristics can be changed, but without departing from the scope and essence of the present invention. Accordingly, the figures and descriptions are to be considered solely as illustrative and not limiting.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0006] Варианты осуществления настоящего изобретения представлены на прилагаемых фигурах исключительно в качестве примера, а не в ограничение, при этом на фигурах номера позиций соответствуют аналогичным элементам, в которых:[0006] Embodiments of the present invention are presented in the accompanying figures by way of example only, and not by way of limitation, while in the figures, reference numbers correspond to similar elements in which:

[0007] Фиг.1 иллюстрирует пример экологически чистого горелочного устройства с нагнетанием воздуха газотурбинным двигателем;[0007] Figure 1 illustrates an example of an environmentally friendly burner device with air injection of a gas turbine engine;

[0008] Фиг.2 иллюстрирует еще один пример экологически чистого горелочного устройства с нагнетанием воздуха газотурбинным двигателем;[0008] Figure 2 illustrates another example of an environmentally friendly burner device with air injection by a gas turbine engine;

[0009] Фиг.3 иллюстрирует пример экологически чистого горелочного устройства с нагнетанием воздуха турбовальным двигателем;[0009] FIG. 3 illustrates an example of an environmentally friendly turboshaft burner;

[0010] Фиг.4 иллюстрирует пример экологически чистого горелочного устройства с нагнетанием воздуха и имеющего камеру предварительного смешения с воздушными заслонками;[0010] Figure 4 illustrates an example of an environmentally friendly burner with air injection and having a premixing chamber with air dampers;

[0011] Фиг.5 иллюстрирует пример экологически чистого горелочного устройства с нагнетанием воздуха и имеющего многотрубную камеру предварительного смешения и сопло;[0011] FIG. 5 illustrates an example of an environmentally friendly burner with air injection and having a multi-tube pre-mixing chamber and nozzle;

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0012] Настоящее описание изобретения включает в себя признание того, что при проведении работ по гидродинамическому испытанию скважин возникает серьезная проблема утилизации флюида, образующегося в ходе данных тестировочных работ. Эти флюиды могут содержать нефть, газ, воду, мелкодисперсные частицы, присадки к буровому раствору или жидкости для очистки скважин и т.д. Часто на морских платформах на стадии поисково-разведочных работ отсутствует необходимая трубопроводная инфраструктура, предназначенная для обработки и транспортировки загрязненных углеводородов и тому подобного для последующего использования. Преимуществом примеров осуществления настоящего изобретения является простая и эффективная система и метод утилизации углеводородов на объекте посредством их сжигания экологически чистым способом.[0012] The present description of the invention includes the recognition that when conducting work on hydrodynamic testing of wells, there is a serious problem of utilizing the fluid generated during these testing operations. These fluids may contain oil, gas, water, fine particles, additives to the drilling fluid or drilling fluids, etc. Often, offshore platforms at the stage of prospecting and exploration do not have the necessary pipeline infrastructure designed for the processing and transportation of contaminated hydrocarbons and the like for subsequent use. An advantage of the embodiments of the present invention is a simple and effective system and method for utilizing hydrocarbons at the facility by burning them in an environmentally friendly way.

[0013] Настоящее описание изобретения дальше включает признание того, что продолжительность присутствия углеводородов во время их сжигания на объекте составляет от нескольких часов до нескольких дней. Таким образом, проблема чистого сгорания на морских платформах отличается от проблемы сжигания отработанного газа на нефтеперерабатывающий завод (НПЗ). Кроме того, при гидродинамических испытаниях нефтегазовых скважин состав загрязненного топлива может сильно варьироваться, что особенно критично, если содержание воды (обводнение) слишком велико для эффективного сгорания (например, без образования дыма и выпадения несгоревших углеводородов). Также в скважинах с преобладанием нефти могут появиться жидкостные и газовые пробки. Более того, расход жидкостей и газов, отводимых из скважины, изначально нестабилен вследствие переходных процессов, имеющих место при гидродинамических испытаниях скважин, что приводит к дальнейшим проблемам с утилизацией. В отличие от НПЗ, содержание газа на морских платформах непредсказуемо, меняется со временем и может включать значительные количества коррозионно-агрессивных газов, например, H2S, CO2, капли воды, капли нефти и т.д.[0013] The present description of the invention further includes the recognition that the duration of the presence of hydrocarbons during their combustion at the facility is from several hours to several days. Thus, the problem of clean combustion on offshore platforms differs from the problem of burning exhaust gas at an oil refinery (refinery). In addition, during hydrodynamic testing of oil and gas wells, the composition of contaminated fuel can vary greatly, which is especially critical if the water content (flooding) is too large for efficient combustion (for example, without the formation of smoke and loss of unburned hydrocarbons). Also in wells with a predominance of oil, liquid and gas plugs may appear. Moreover, the flow rate of liquids and gases discharged from the well is initially unstable due to transients that occur during hydrodynamic testing of wells, which leads to further problems with disposal. Unlike refineries, the gas content on offshore platforms is unpredictable, changes over time and can include significant amounts of corrosive gases, such as H2S, CO2, water drops, oil drops, etc.

[0014] Другой серьезной проблемой эффективного сжигания углеводородов на морских платформах является обеспечение безопасных и чистых условий труда для персонала. Например, большие факелы газа или нефти создают сильный шум, выделение тепла и загрязнение окружающей среды, когда в пламени несбалансированно отношение окислитель/горючее. Для снижения подобных негативных эффектов горелка открытого пламени может быть установлена на длинной стреле для того чтобы удалить ее как можно дальше от платформы. Кроме того, возможно использование системы распыления воды на стреле, для того чтобы создать водяную завесу позади нефтяной/газовой горелки и защитить платформу от избыточного теплового излучения (например, излучение тепла от нефтяного/газового пламени может достигать нескольких десятков кВт/м2).[0014] Another serious problem for the efficient burning of hydrocarbons on offshore platforms is to provide safe and clean working conditions for personnel. For example, large flames of gas or oil create loud noise, heat and environmental pollution when the oxidizer / fuel ratio is unbalanced in the flame. To reduce such negative effects, an open flame burner can be mounted on a long boom to remove it as far away from the platform as possible. In addition, it is possible to use a boom water spray system to create a water curtain behind an oil / gas burner and protect the platform from excessive heat radiation (for example, heat radiation from an oil / gas flame can reach several tens of kW / m2).

[0015] Существует несколько технологий утилизации углеводородных флюидов. Например, первое разработанное и коммерциализованное устройство компании «Шлюмберже» - SeaDragon™ было введено в эксплуатацию в 1971 году. Это был крупный прорыв в оказании услуг по гидродинамическому испытанию скважин, оказавший значительное влияние на экологичность проведения работ.[0015] There are several technologies for utilizing hydrocarbon fluids. For example, Schlumberger's first developed and commercialized device, the SeaDragon ™, was commissioned in 1971. This was a major breakthrough in the provision of hydrodynamic testing of wells, which had a significant impact on the environmental performance of the work.

[0016] Горелка EverGreen™ производства компании «Шлюмберже», разработанная в 1991 году, была предназначена для минимизации экологического ущерба посредством достижения более полного сжигания и расширением номенклатуры скважин, пригодных для испытаний. При этой технологии скважинные жидкость и газ сепарируются друг от друга в трехфазном сепараторе, предназначенном для гидродинамических испытаний скважин, а газ сжигается на факеле с использованием обычного оголовка газовой горелки. Горелка для гидродинамических испытаний скважин EverGreen™ может применяться для сжигания нефти, содержащей остаточную воду.[0016] The Schlumberger EverGreen ™ burner, developed in 1991, was designed to minimize environmental damage by achieving more complete burning and expanding the range of test wells. With this technology, well fluid and gas are separated from each other in a three-phase separator designed for hydrodynamic testing of wells, and gas is flared using a conventional gas burner head. The EverGreen ™ Well Testing Torch can be used to burn residual water oil.

[0017] Также экологически чистые гидродинамические испытания скважин проводились с применением многофазного расходомера (например, PhaseTester™ компании «Шлюмберже»). Поскольку данный тип расходомера работает на малом перепаде давления, его применение не требует газофазного сепаратора. Жидкости и газы, отводимые из скважины на стадиях ее испытания и эксплуатации, могут подаваться в трубопроводную систему. Данный подход позволяет снизить факельное сжигание газа на 60% (см., например, Y. El-Khazindar, M. Ramzi Darwish, A. Tengirsek, "Environmentally Friendly Well Testing," SPE 74106). Однако такой метод полного сокращения факельного сжигания газа не решает проблему утилизации жидкости при гидродинамических испытаниях морских скважин, поскольку информация о составе флюида не используется для управления процессом сжигания нефти.[0017] Also, environmentally friendly hydrodynamic testing of wells was carried out using a multiphase flow meter (for example, PhaseTester ™ from Schlumberger). Since this type of flowmeter operates at a low pressure drop, its use does not require a gas-phase separator. Liquids and gases discharged from the well at the stages of its testing and operation can be supplied to the pipeline system. This approach reduces gas flaring by 60% (see, for example, Y. El-Khazindar, M. Ramzi Darwish, A. Tengirsek, "Environmentally Friendly Well Testing," SPE 74106). However, such a method of completely reducing gas flaring does not solve the problem of liquid utilization during hydrodynamic testing of offshore wells, since information on the composition of the fluid is not used to control the oil combustion process.

[0018] Другой метод для утилизации углеводородов при гидродинамических испытаниях скважин, недавно разработанный компанией «Шлюмберже», предусматривает: (1) сепарацию многофазного потока из скважины на газовый и жидкий компоненты с дальнейшей подачей газового компонента на вход газовой горелки, (2) направление водно-нефтяной смеси в многофазный расходомер, который регистрирует данные фазового состава смеси жидкостей в режиме реального времени и передает итоговую информацию о содержании воды (т.е. обводнении) на программируемый контроллер. На основе информации о составе жидкости, получаемой в режиме реального времени, можно регулировать подачу флюида на сжигание путем добавления дополнительного количества топлива из резерва. Если обводнение слишком велико, контроллер перенаправляет жидкость с нефтяной горелки в отводящий трубопровод. Такая система представляет собой «интеллектуальную горелку», которая оптимизирует сжигание на открытом воздухе с целью минимизации выбросов сажистого дыма и других опасных экологических выбросов. Также данная система расширяет границы функционирования горелки в условиях обводнения «загрязненного топлива». Тем не менее, такая система при гидродинамических испытаниях скважин для сжигания нефти требует наличия отдельного воздушного компрессора, который занимает ценную площадь на морской платформе и потребляет электроэнергию. Хотя воздушный компрессор управляется центральным процессором, инерция компрессора и колебания подачи загрязненного топлива, имеющие место при опробовании скважин, могут препятствовать обеспечению режима бездымного сжигания даже при использовании «интеллектуальной горелки». Более того, «интеллектуальная горелка» предназначена для сжигания в основном жидкофазного загрязненного флюида, в то время как газовый компонент сжигается в типичных оголовках газового факела, и обладает всеми недостатками газовых горелок, работающих на открытом воздухе.[0018] Another method for hydrocarbon recovery in hydrodynamic testing of wells, recently developed by Schlumberger, involves: (1) separating the multiphase flow from the well into gas and liquid components with a further gas component being fed to the gas burner inlet, (2) water direction -oil mixture to a multiphase flow meter, which records the phase composition of the liquid mixture in real time and transmits the final information about the water content (i.e. watering) to the programmable controller . Based on information on the composition of the fluid obtained in real time, it is possible to control the flow of fluid for combustion by adding additional fuel from the reserve. If the water content is too high, the controller redirects fluid from the oil burner to the discharge pipe. Such a system is an “intelligent burner” that optimizes outdoor combustion to minimize soot smoke and other hazardous environmental emissions. Also, this system expands the boundaries of the operation of the burner in conditions of flooding "contaminated fuel". However, such a system for hydrodynamic testing of oil burning wells requires a separate air compressor, which occupies valuable space on the offshore platform and consumes electricity. Although the air compressor is controlled by the central processor, the inertia of the compressor and fluctuations in the supply of contaminated fuel occurring during well testing can prevent smokeless combustion even when using the “smart burner”. Moreover, the “smart burner” is designed to burn mainly liquid-phase contaminated fluid, while the gas component is burned in typical gas flare heads and has all the disadvantages of outdoor gas burners.

[0019] Что касается горелок для сжигания газа в морских условиях, имеется много модификаций «газовых факельных установок» (см., например, серию факельных установок производства John Zink Company, США). Такие горелки, однако, в основном предназначены для промышленного использования. Особая конструкция факельных оголовков, использующее распыление воды и нагнетание водяного пара в пламя, дает изготовителям возможность проектировать данные факельные установки с пониженным уровнем задымления, шума и теплового излучения, значительно снижая, таким образом, длину стрелы. Однако если попутный газ содержит большое количество воды или состав нефтесодержащего флюида меняется значительно и слишком быстро, чистота горения таких факелов значительно снижается. Чистота процесса горения при гидродинамическом испытании скважин требует поддержания отношения воздух/топливо, близкого к оптимальному, и кроме того, расход воздуха для горения должен быть достаточно высоким.[0019] With regard to offshore gas burners, there are many modifications of “gas flare units” (see, for example, a series of flare units manufactured by John Zink Company, USA). Such burners, however, are mainly intended for industrial use. The special design of the flare heads, using water spray and injection of water vapor into the flame, allows manufacturers to design these flare units with a reduced level of smoke, noise and thermal radiation, thus significantly reducing the length of the boom. However, if the associated gas contains a large amount of water or the composition of the oily fluid changes significantly and too quickly, the purity of combustion of such flares is significantly reduced. The purity of the combustion process during hydrodynamic testing of wells requires maintaining an air / fuel ratio close to optimal, and in addition, the air flow for combustion should be quite high.

[0020] Преимуществом примеров осуществления настоящего изобретения является универсальность горелки способной сжигать углеводороды, и газы содержащих некоторое количество жидкости (например, водонефтяные смеси, газ, газовые конденсаты и т.д.), которая надежно функционирует в широком диапазоне уровней расхода и состава загрязненных топлив. Описанная в примерах универсальная горелка также характеризуется малошумной работой, низким уровнем теплового потока на платформу и нечувствительностью к ветру при эксплуатации на морской платформе.[0020] An advantage of embodiments of the present invention is the versatility of a burner capable of burning hydrocarbons and gases containing a certain amount of liquid (for example, oil-water mixtures, gas, gas condensates, etc.), which reliably operates in a wide range of flow rates and composition of contaminated fuels . The universal burner described in the examples is also characterized by low-noise operation, a low level of heat flux to the platform and insensitivity to wind when operating on an offshore platform.

[0021] Идея использования энергии газообразных продуктов сгорания для подачи воздушного потока к другим частям установки получила широкое распространение. Например, в автомобильной промышленности кинетическая энергия горячих выхлопных газов приводит в действие специальную турбину. Такая высокоскоростная турбина устанавливается на одном валу с воздушным компрессором. Вращая вал воздушного компрессора, горячие газы инициируют сильный поток воздуха из воздушного фильтра к входному отверстию системы впуска воздуха (например, это называется «турбонаддувом»). Таким образом, использованная кинетическая энергия выхлопных газов увеличивает подачу воздуха к двигателю внутреннего сгорания.[0021] The idea of using the energy of gaseous products of combustion to supply air flow to other parts of the plant has become widespread. For example, in the automotive industry, the kinetic energy of hot exhaust gases drives a special turbine. Such a high-speed turbine is mounted on the same shaft as an air compressor. By rotating the shaft of the air compressor, hot gases initiate a strong flow of air from the air filter to the inlet of the air intake system (for example, this is called "turbocharging"). Thus, the used kinetic energy of the exhaust gas increases the air supply to the internal combustion engine.

[0022] Система, описанная в заявке на патент РФ RU 2093416, включает безопасную систему генерации тепла для наддува воздушного шара высокоскоростным потоком горячего воздуха. В состав теплогенератора входит вентилятор, камера сгорания с форсунками, подключенными к баллону с топливным газом, и смеситель для заполнения оболочки монгольфьера смесью воздуха и горючих газообразных продуктов. При этом смесь подается с помощью вентилятора, а вентилятор, компрессор и турбина механически связаны между собой. Камера сгорания расположена ниже по потоку компрессора и перед турбиной, при этом турбина установлена на ободе вентилятора и снимает только часть мощности. Компрессор может быть нагнетательного типа. Лопасти компрессора и турбины установлены на едином вращающемся валу. Такая конструкция создает высокоскоростной поток горячего воздуха за счет энергии сжигаемого газового топлива (без негативного влияния на безопасность полета). Тем не менее, такая система не может применяться для сжигания влажного или ретроградного газа.[0022] The system described in RF patent application RU 2093416 includes a safe heat generation system for boosting a balloon with a high-speed stream of hot air. The heat generator includes a fan, a combustion chamber with nozzles connected to a cylinder with fuel gas, and a mixer for filling the hot air balloon shell with a mixture of air and combustible gaseous products. In this case, the mixture is supplied by a fan, and the fan, compressor and turbine are mechanically interconnected. The combustion chamber is located downstream of the compressor and in front of the turbine, while the turbine is mounted on the rim of the fan and removes only part of the power. The compressor may be a discharge type. The compressor blades and turbines are mounted on a single rotating shaft. This design creates a high-speed flow of hot air due to the energy of the burned gas fuel (without negative impact on flight safety). However, such a system cannot be used to burn wet or retrograde gas.

[0023] Соответственно, примерные варианты осуществления настоящего изобретения представляют собой устройство полного сжигания загрязненного топлива в открытом пламени, которое может работать в широком диапазоне составов добываемых газа и нефти, а также сжигать загрязненное топливо, оно нечувствительно к погодным условиям, обеспечивает приемлемые уровни шума и теплового излучения от открытого пламени и адаптировано для применения на морских платформах и т.д. В контексте настоящего описания изобретения, термин «загрязненное топливо» может содержать смесь сложного состава, которая меняется от скважины к скважине, при этом такое загрязненное топливо включает необходимое количество углеводородов для поддержания стабильного пламени на открытом воздухе.[0023] Accordingly, exemplary embodiments of the present invention are a device for the complete burning of contaminated fuel in an open flame, which can operate in a wide range of gas and oil compositions, as well as burn contaminated fuel, it is insensitive to weather conditions, provides acceptable noise levels and heat radiation from an open flame and adapted for use on offshore platforms, etc. In the context of the present description of the invention, the term "contaminated fuel" may contain a mixture of complex composition, which varies from well to well, while such contaminated fuel includes the required amount of hydrocarbons to maintain a stable flame in the open air.

[0024] Обратимся теперь к фигурам, где номера позиций обозначают идентичные или соответствующие части в различных видах, более конкретно - к Фиг.1 самому по себе, на нем показано экологически чистое горелочное устройство 100 с нагнетанием воздуха. На Фиг.1 система 100 включает: газотурбинный двигатель 1 (например, турбовальный, турбовинтовой, турбовентиляторный и т.д.), воздухозаборник двигателя 2, воздушный винт 3 (например, вентиляторные лопатки), кожух 4 камеры смешения 7, форсунку в сборе 5, запальное устройство 6, камеру предварительного смешения воздуха и топлива 7, устройство распыления топлива 8 в камере смешения 7, предохранительную сетку 9 воздухозаборника, пламя 10, топливораспределительное устройство 11 для газообразного и жидкого топлива (например, манифольд с набором топливных форсунок), блок управления (БУ) 12, датчик отношения кислород/топливо 13 в камере смешения 7, датчик наличия пламени 14, вход загрязненного топлива 15, трубопровод 16 для подачи топлива к газотурбинному двигателю 1, трубопровод 17 для подачи топлива в камеру предварительного смешения 7, трубопровод 18 для подачи газового топлива на запальное устройство 6, линию связи 19 между блоком управления 12 и топливораспределительным устройством 11, линию связи 20 между блоком управления 12 и регуляторами газотурбинного двигателя, линию связи 21 между блоком управления 12 и запальным устройством 6, линию связи 22 от датчика 13 до блока управления 12, линию связи 23 между датчиком 14 и блоком управления 12, и впуск топлива для двигателя 27.[0024] Turning now to the figures, where the reference numbers indicate identical or corresponding parts in various forms, more specifically to Figure 1 itself, it shows an environmentally friendly burner device 100 with air injection. 1, system 100 includes: a gas turbine engine 1 (e.g., turboshaft, turboprop, turbofan, etc.), an air intake of engine 2, an airscrew 3 (e.g., fan blades), a casing 4 of a mixing chamber 7, an nozzle assembly 5 , igniter 6, air and fuel pre-mixing chamber 7, fuel atomization device 8 in the mixing chamber 7, air intake safety net 9, flame 10, fuel distribution device 11 for gaseous and liquid fuel (for example, a manifold with a set of fuel filters unit), control unit (BU) 12, oxygen / fuel ratio sensor 13 in the mixing chamber 7, flame detector 14, contaminated fuel inlet 15, pipe 16 for supplying fuel to the gas turbine engine 1, pipe 17 for supplying fuel to the preliminary mixing chamber 7, a pipeline 18 for supplying gas fuel to the ignition device 6, a communication line 19 between the control unit 12 and the fuel distribution device 11, a communication line 20 between the control unit 12 and the gas turbine engine regulators, the communication line 21 between the control unit I 12 and the ignition device 6, communication line 22 from the sensor 13 to the control unit 12, communication link 23 between the sensor 14 and control unit 12 and the fuel inlet 27 of the engine.

[0025] Преимуществом примеров горелочного устройства 100 является возможность работы с различными видами топлива, в том числе с загрязненным топливом, используемым для функционирования газотурбинного двигателя 1, который приводит в действие вал и воздушный винт 3. Предпочтительным загрязненным топливом газотурбинного двигателя 1 является метан, бутан или смесь легких газообразных олефинов с низким содержанием сероводорода и т.п., оно может представлять собой фракцию загрязненного топлива, извлеченного из скважины. Такая газообразная смесь может поступать из газового выхода газожидкостного сепаратора в топливораспределительное устройство 11. Это загрязненное газообразное топливо может быть предварительно подготовлено для газотурбинного двигателя 1 снижением содержания воды и сероводорода, например, используя известные технологии по очистке газа от соединений серы. Такой фильтр/реактор может являться составной частью топливораспределительного устройства 11. Приемлемым уровнем понижения концентрации H₂S может быть значение менее 5-7%, например, как это продемонстрировали газовые микротурбины Capstone Turbine Corporation: установка Capstone MicroTurbine™, функционируя в сборе с аккумулятором, работала на сернистом газе свыше 1000 часов без снижения производительности. Сернистый газ - это неочищенный растворенный газ, содержащий высокую концентрацию сероводорода (H₂S). Таким образом Capstone MicroTurbine™ также способна работать на сернистом газе, содержащем 5-7% H₂S в метане.[0025] An advantage of examples of the burner device 100 is the ability to work with various fuels, including the contaminated fuel used to operate the gas turbine engine 1, which drives the shaft and propeller 3. The preferred contaminated fuel of the gas turbine engine 1 is methane, butane or a mixture of light gaseous olefins with a low hydrogen sulfide content and the like, it may be a fraction of contaminated fuel recovered from the well. Such a gaseous mixture can flow from the gas outlet of the gas-liquid separator to the fuel distribution device 11. This contaminated gaseous fuel can be pre-prepared for the gas turbine engine 1 by reducing the content of water and hydrogen sulfide, for example, using known technologies for cleaning gas from sulfur compounds. Such a filter / reactor may be an integral part of the fuel distribution device 11. An acceptable level of H ₂ S concentration reduction may be less than 5-7%, for example, as shown by Capstone Turbine Corporation gas microturbines: Capstone MicroTurbine ™ unit, fully assembled with a battery, worked on sulfur dioxide for over 1000 hours without compromising performance. Sulfur gas is a crude dissolved gas containing a high concentration of hydrogen sulfide (H ₂ S). Thus, Capstone MicroTurbine ™ is also capable of operating on sulfur dioxide containing 5-7% H ₂ S in methane.

[0026] Помимо этого, эксперименты с десульфуризацией сернистого газа с применением металлических и природных цеолитов продемонстрировали техническую возможность снижения концентрации сероводорода до уровня менее 1% при помощи процесса адсорбции (см., например, S.Yasyerli et al., "Removal of hydrogen sulfide by cliptiolite in a fixed bed adsorber," Chemical Engineering and Processing, 41(9), pp.X785-792, 2002; and Brooks, C.S., "Desulfurization over metal zeolites," Separation Science and Technology, 25 (13-15), pp.1817-1828, 1990). Теория сероводородной адсорбции при помощи цеолитов получила дальнейшее развитие в работе Cruz, A.J., "Physical adsorption of H₂S related to the conversion of works of art: The role of the pore structure at low relative pressure," Adsorption, 1195-6, pp.569-576, 2005). Такой уровень сероводорода является достаточным для длительной работы газотурбинных двигателей, описанных в изобретении. Можно использовать и другие варианты десульфуризации подаваемого топлива для газотурбинных двигателей, включая известные химические реакции. Если все же состав газового потока слишком коррозионно агрессивен для случая малообслуживаемой эксплуатации газотурбинного двигателя 1, то можно использовать стандартное топливо (например, бутан, сниженный природный газ (СПГ) или дизельное топливо и т.д.) для обеспечения функционирования многотопливного авиационного газотурбинного двигателя 1.[0026] In addition, experiments with desulfurization of sulfur dioxide using metal and natural zeolites have demonstrated the technical feasibility of lowering the concentration of hydrogen sulfide to less than 1% using an adsorption process (see, for example, S. Yasyerli et al., "Removal of hydrogen sulfide by cliptiolite in a fixed bed adsorber, "Chemical Engineering and Processing, 41 (9), pp. X785-792, 2002; and Brooks, CS," Desulfurization over metal zeolites, "Separation Science and Technology, 25 (13-15) , pp. 1817-1828, 1990). The theory of hydrogen sulfide adsorption using zeolites was further developed in Cruz, AJ, "Physical adsorption of H ₂ S related to the conversion of works of art: The role of the pore structure at low relative pressure," Adsorption, 1195-6, pp .569-576, 2005). This level of hydrogen sulfide is sufficient for continuous operation of the gas turbine engines described in the invention. You can use other options for desulfurization of the supplied fuel for gas turbine engines, including well-known chemical reactions. If, however, the composition of the gas stream is too corrosive for the low-maintenance operation of the gas turbine engine 1, then standard fuel (for example, butane, reduced natural gas (LNG) or diesel fuel, etc.) can be used to ensure the operation of a multi-fuel aircraft gas turbine engine 1 .

[0027] В системе 100, изображенной на Фиг.1, запальное устройство 6 поджигает газ, поступающий с газового выхода газожидкостного сепаратора топливораспределительного устройства 11. В большинстве модификаций количество газа, поступающего с газожидкостного сепаратора, является достаточным для подпитки и газотурбинного двигателя 1, и запального устройства 6. Такое «вспомогательное» хранилище топлива является лишь малой частью общего количества углеводородов, подлежащих сожжению морской горелкой, и представляет собой наиболее экономичный способ функционирования системы 100, поскольку при этом отпадает необходимость во внешних источниках топлива.[0027] In the system 100 of FIG. 1, the ignition device 6 ignites the gas coming from the gas outlet of the gas-liquid separator of the fuel distribution device 11. In most modifications, the amount of gas coming from the gas-liquid separator is sufficient to feed and the gas turbine engine 1, and ignition device 6. Such an “auxiliary” fuel storage is only a small part of the total amount of hydrocarbons to be burned by a marine burner, and represents the most economical way about the functioning of the system 100, since this eliminates the need for external sources of fuel.

[0028] Датчик кислорода 13 может представлять собой λ-датчик (например, производства Bosch, Германия), который, как правило, монтируется на выпускной магистрали для регулирования нагнетания воздуха в автомобильные двигатели. Датчик 13 помогает отслеживать разницу между коэффициентом избытка воздуха в смеси в камере предварительного смешения 7 и требуемым стехиометрическим коэффициентом. Большая часть топлива, поступающего в камеру предварительного смешения 7 через систему распыления топлива 8 (например, топливные форсунки), обозначается термином «загрязненное топливо», который является общим термином для обозначения газов и жидкостей, отводимых из скважины. Например, для газовых скважин такое «загрязненное топливо» может представлять собой сухой газ, влажный или ретроградный газ или газовый конденсат. Для нефтяных скважин такое «загрязненное топливо» представляет собой смесь нефти, воды и незначительного количества попутного газа, растворенного во флюиде (например, поступающего из газового сепаратора).[0028] The oxygen sensor 13 may be a λ-sensor (for example, manufactured by Bosch, Germany), which, as a rule, is mounted on the exhaust line to regulate the injection of air into automobile engines. The sensor 13 helps to track the difference between the coefficient of excess air in the mixture in the pre-mixing chamber 7 and the desired stoichiometric coefficient. Most of the fuel entering the premixing chamber 7 through the fuel atomization system 8 (for example, fuel injectors) is referred to as “contaminated fuel”, which is a generic term for gases and fluids discharged from a well. For gas wells, for example, such “contaminated fuel” may be dry gas, wet or retrograde gas, or gas condensate. For oil wells, this “contaminated fuel” is a mixture of oil, water and a small amount of associated gas dissolved in the fluid (for example, coming from a gas separator).

[0029] В случае газообразного топлива газ просто инжектируется в камеру предварительного смешения 7 через ряд трубок или форсунок. В случае жидкого загрязненного топлива оно подвергается мелкодисперсному распылению в высокоскоростном потоке воздуха, при этом конструкция жидкостных распылителей и их необходимое количество хорошо известны специалистам в данной области. Мелкодисперсное распыление через жидкостные форсунки создает в воздухе дисперсию из жидкого топлива, которая может быть сожжена на выходе горелки. В топливораспределительное устройство 11 могут быть вмонтированы все необходимые клапаны, штуцеры, фильтры, манифольды и другие подобные устройства для регулирования подачи такого топлива.[0029] In the case of gaseous fuels, gas is simply injected into the premixing chamber 7 through a series of tubes or nozzles. In the case of liquid contaminated fuel, it is finely dispersed in a high-speed air stream, and the design of the liquid atomizers and their required amount are well known to those skilled in the art. Fine spraying through liquid nozzles creates a dispersion of liquid fuel in the air, which can be burned at the outlet of the burner. All necessary valves, fittings, filters, manifolds and other similar devices for regulating the supply of such fuel can be mounted in the fuel distribution device 11.

[0030] Газотурбинный двигатель 1 работает на топливе, которое поступает через трубопровод 16, и осуществляет забор воздуха через воздухозаборник 2. Двигатель 1 вращает вал (не показан) с вмонтированным воздушным винтом 3, создающим принудительный поток воздуха 30 в камеру предварительного смешения 7, который регулируется с помощью кожуха 4. Воздух забирается из атмосферы и проходит через предохранительную сетку 9 (например, во избежание неполадок двигателя из-за мусора) в камеру предварительного смешения 7, где воздушный вихревой поток в интенсивном режиме смешивается с загрязненным топливом (например, газом или жидкостью), которое инжектируется через систему распыления топлива 8 (например, топливные форсунки). Образующаяся топливо-воздушная смесь подается за счет тяги через форсунку 5 и далее сгорает на открытом воздухе (например, в пламени 10). Запальное устройство 6 используется для первичного воспламенения пламени 10 и для безопасной эксплуатации при остановке подачи загрязненного топлива. Загрязненное топливо можно направлять от устья скважины через впуск для загрязненного топлива 15 на топливораспределитнльное устройство 11, где осуществляется автоматический мониторинг (например, в режиме онлайн при помощи процессора, блока управления и т.д.) его состава, расхода и прочих параметров (например, давления и температуры). Если данное загрязненное топливо не подходит для нормального функционирования двигателя, то возможно использовать запасное топливо для двигателей и подавать его через впуск топлива для двигателя 27.[0030] The gas turbine engine 1 runs on fuel that enters through line 16 and draws air through the air intake 2. The engine 1 rotates a shaft (not shown) with a mounted propeller 3, which creates a forced air flow 30 into the premix chamber 7, which it is regulated by a casing 4. Air is drawn from the atmosphere and passes through a safety net 9 (for example, to avoid engine malfunctions due to debris) into the premix chamber 7, where the air vortex flow is intense This mode is mixed with contaminated fuel (for example, gas or liquid), which is injected through the fuel atomization system 8 (for example, fuel injectors). The resulting fuel-air mixture is supplied through traction through the nozzle 5 and then burns out in the open air (for example, in flame 10). The ignition device 6 is used for primary ignition of the flame 10 and for safe operation when the supply of contaminated fuel is stopped. Contaminated fuel can be sent from the wellhead through the contaminated fuel inlet 15 to a fuel distribution device 11 where automatic monitoring (for example, online using a processor, control unit, etc.) of its composition, flow rate and other parameters (for example, pressure and temperature). If this contaminated fuel is not suitable for the normal functioning of the engine, it is possible to use spare fuel for the engines and supply it through the fuel inlet for the engine 27.

[0031] Результаты мониторинга потока передаются по линии связи 19 на блок управления 12. Блок управления 12 сохраняет и обрабатывает данные, полученные по: линии связи 19 между блоком управления 12 и топливораспределительным устройством 11, линии связи 20 между блоком управления 12 и регуляторами газотурбинного двигателя (не показаны), линии связи 21 между блоком управления 12 и запальным устройством 6, линии связи 22 от датчика 13 до блока управления 12, и линии связи 23 между датчиком 14 и блоком управления 12. Блок управления 12 обрабатывает входящие сигналы с различных линий связи и вырабатывает сигналы обратной связи (или, например, сигналы тревоги и т.д.) для оптимизации функционирования системы 100. Датчик содержания воздуха в смеси 13 и датчик наличия пламени 14 используются для контроля процессов смешивания и горения, соответственно.[0031] The results of the flow monitoring are transmitted via the communication line 19 to the control unit 12. The control unit 12 stores and processes the data obtained via: the communication line 19 between the control unit 12 and the fuel distribution device 11, the communication line 20 between the control unit 12 and the regulators of the gas turbine engine (not shown), communication lines 21 between the control unit 12 and the ignition device 6, communication lines 22 from the sensor 13 to the control unit 12, and communication lines 23 between the sensor 14 and the control unit 12. The control unit 12 processes the incoming signals from various communication lines and generates feedback signals (or, for example, alarms, etc.) to optimize the functioning of the system 100. The sensor of air content in the mixture 13 and the sensor of the presence of flame 14 are used to monitor the processes of mixing and combustion, respectively.

[0032] Фиг.2 иллюстрирует еще один пример системы экологически чистого горения 200 с нагнетанием воздуха газотурбинным двигателем. Система 200, изображенная на Фиг.2, состоит из: двигателя 1, ориентированного в противоположном направлении по сравнению с двигателем 1 на Фиг.1, так что некоторые рабочие детали газотурбинного двигателя 1 расположены перед камерой предварительного смешения 7. Система 200 функционирует аналогично системе 100, изображенной на Фиг.1, поэтому идентичные элементы ее работы не будут описываться в целях краткости изложения. Преимуществом системы 200 является сокращение габаритов и массы камеры предварительного смешения 7, а также повышение безопасности системы 200 по параметрам пожаро- и взрывобезопасности, поскольку система 200 более открыта окружающей атмосфере благодаря конфигурации двигателя 1. Кроме того, система 200 характеризуется облегченным доступом к внутренним компонентам двигателя 1, например, при ремонте, техническом обслуживании и регулировке газотурбинного двигателя 1. В системе 200 воздухозаборник 2 ориентирован так, чтобы обеспечить поток воздуха с противоположного направления по отношению к направлению потока, генерируемому воздушным винтом 3 (например, лопатками вентилятора). Во всем прочем система 200 функционирует аналогично системе 100, изображенной на Фиг.1, и идентичные элементы ее работы не будут описываться в целях краткости изложения.[0032] FIG. 2 illustrates another example of an environmentally friendly combustion system 200 with air injection from a gas turbine engine. The system 200 shown in FIG. 2 consists of: an engine 1 oriented in the opposite direction compared to the engine 1 in FIG. 1, so that some working parts of the gas turbine engine 1 are located in front of the pre-mixing chamber 7. The system 200 functions similarly to the system 100 1, therefore, identical elements of its operation will not be described for brevity. The advantage of the system 200 is the reduction in the size and weight of the preliminary mixing chamber 7, as well as the increased safety of the system 200 in terms of fire and explosion safety, since the system 200 is more open to the surrounding atmosphere due to the configuration of engine 1. In addition, the system 200 is characterized by easier access to the internal components of the engine 1, for example, in the repair, maintenance and adjustment of a gas turbine engine 1. In system 200, the air intake 2 is oriented so as to provide air flow and from the opposite direction with respect to the direction of flow generated by the propeller 3 (for example, fan blades). In all other respects, the system 200 functions similarly to the system 100 shown in FIG. 1, and identical elements of its operation will not be described for brevity.

[0033] На Фиг.3 изображен пример системы экологически чистого горения 300 с нагнетанием воздуха турбовальным двигателем. Турбовальный двигатель 1, изображенный на Фиг.3, представляет собой лучший вариант по сравнению с газотурбинным двигателем 1 на Фиг.2, поскольку данный тип авиационного двигателя имеет вал и воздухозаборник 2 на противоположных сторонах, что исключает необходимость крупных модификаций двигателя 1 и его оснащения. Тем не менее, примеры осуществления данного изобретения допускают применение любых подходящих двигателей: турбовальных, турбовинтовых и прочих двигателей такого рода. Во всем прочем система 300 функционирует аналогично системам 100 и 200, изображенным на Фиг.1-2, поэтому идентичные элементы ее работы не будут описываться в целях краткости изложения.[0033] Figure 3 shows an example of an environmentally friendly combustion system 300 with air injection by a turboshaft engine. The turbojet engine 1 shown in FIG. 3 is a better option compared to the gas turbine engine 1 in FIG. 2, since this type of aircraft engine has a shaft and an air intake 2 on opposite sides, which eliminates the need for major modifications of engine 1 and its equipment. However, embodiments of the present invention allow the use of any suitable engines: turboshaft, turboprop and other engines of this kind. In all other respects, the system 300 functions similarly to the systems 100 and 200 shown in FIGS. 1-2, therefore, identical elements of its operation will not be described for brevity.

[0034] К преимуществам турбовальных двигателей 1 относится то, что некоторые его типы могут работать на топливах различного качества. Например, турбовальные авиационные двигатели для вертолетов (например, российских вертолетов Ми-8) могут использоваться в качестве двигателя 1 системы 300, так как они способны работать на газе, дизельном топливе и даже минимально очищенной сырой нефти. В этой связи, многотопливный турбовальный двигатель ТВ2-117ТГ (например, изготовляемый ранее в СССР) может использоваться в качестве двигателя 1 системы 300. Преимуществом в этом случае является возможность его адаптации к экстремальным условиям и потреблению различных видов топлива (например, при минимальных модификациях блока впрыска топлива), в том числе жидкого пропан-бутанового газа и газового конденсата, моторного топлива для наземных видов транспорта (например, бензина, керосина и их смесей с СПГ), топлива для водного транспорта (например, дизеля, сырой нефти и их смесей с моторным топливом) и т.д. К преимуществам данного типа двигателя также относится встроенное устройство контроля топлива, обеспечивающее запуск и глушение на керосиновом топливе, заполнение трубопроводов керосином на период холостого хода, автоматический переход с одного типа топлива на другой и т.д.[0034] The advantages of turboshaft engines 1 include the fact that some of its types can operate on fuels of various quality. For example, turboshaft aircraft engines for helicopters (for example, Russian Mi-8 helicopters) can be used as engine 1 of system 300, since they can operate on gas, diesel fuel and even minimally refined crude oil. In this regard, the TV2-117TG multi-fuel turboshaft engine (for example, manufactured earlier in the USSR) can be used as engine 1 of the 300 system. The advantage in this case is the possibility of adapting it to extreme conditions and the consumption of various fuels (for example, with minimal block modifications fuel injection), including liquid propane-butane gas and gas condensate, motor fuels for land vehicles (e.g. gasoline, kerosene and their mixtures with LNG), fuels for water transport (for example measures, diesel, crude oil and mixtures thereof with motor fuel), etc. The advantages of this type of engine also include an integrated fuel control device that provides starting and shutting off on kerosene fuel, filling pipelines with kerosene for the period of idling, automatic transfer from one type of fuel to another, etc.

[0035] Аналогично, все модификации двигателя ТВ3-117 компании «Климов» могут использоваться в качестве двигателя 1, поскольку он спроектирован как газотурбинный привод для передвижных энергоустановок на дизельном и газовом топливе. Реактивная модификация газотурбинного двигателя (например, без свободной турбины) может еще применяться для осушки помещений на фермах и в строящихся зданиях использованием струи отходящих продуктов сгорания. Кроме того, эта же модификация используется для сдува снега и льда с дорог, железнодорожных путей и аэродромов. Этот бренд газотурбинных двигателей известен относительной экономичностью и надежностью при нетрадиционном использовании на суше и может применяться в качестве двигателя 1 в системах примеров осуществления изобретения.[0035] Similarly, all modifications of the Klimov TV3-117 engine can be used as engine 1 because it is designed as a gas turbine drive for mobile diesel and gas power plants. A reactive modification of a gas turbine engine (for example, without a free turbine) can also be used to dry rooms on farms and in buildings under construction using a jet of exhaust combustion products. In addition, this same modification is used to blow snow and ice from roads, railways and airfields. This brand of gas turbine engines is known for relative economy and reliability for non-conventional use on land and can be used as engine 1 in the systems of embodiments of the invention.

[0036] Конструкция камеры предварительного смешения 7 может изменяться в зависимости от технических требований к системе (например, расхода загрязненного топлива, желаемого соотношения воздух/топливо и т.д.). Например, при использовании газового топлива газ поступает в камеру предварительного смешения 7 через ряд круглых отверстий, при этом в случае жидкого загрязненного топлива эти отверстия могут иметь распылительные форсунки или инжекторы для распыления топлива. Кроме того, воздушный винт 3 может быть различной конфигурации, в том числе одноступенчатый и многоступенчатый (например, осевой или центробежной компрессорная система), с однонаправленным или противонаправленным вращением ступеней. Тип и число лопаток воздушного винта 3 зависят от показателей расхода воздуха, потерь давления и мощности двигателя.[0036] The design of the premixing chamber 7 may vary depending on the technical requirements of the system (for example, the consumption of contaminated fuel, the desired air / fuel ratio, etc.). For example, when using gas fuel, the gas enters the pre-mixing chamber 7 through a series of round openings, and in the case of liquid contaminated fuel, these openings may have spray nozzles or injectors for spraying fuel. In addition, the propeller 3 can be of various configurations, including single-stage and multi-stage (for example, axial or centrifugal compressor system), with unidirectional or anti-directional rotation of the stages. The type and number of propeller blades 3 depend on the indicators of air flow, pressure loss and engine power.

[0037] Фиг.4 и 5 иллюстрируют примеры системы 400 и 500, в том числе соответствующие варианты камеры смешения 7, которая может приспосабливаться к работе в условиях переменного расхода загрязненного топлива. Целью проектирования различных конструкций камеры предварительного смешения 7 является поддержание стабильного уровня ниже «богатого предела» воспламенения топливно-воздушной смеси и таким образом предотвращение возникновения риска взрыва присущего стехиометрической смеси воздуха и газового топлива. На Фиг.4, например, заслонки 24 используются для регулирования количества воздуха, поступающего в камеру смешения 7. Преимуществом является то, что при частичном открывании воздушных заслонок 24 обеспечивается снижение подачи воздуха на вход (например, в пространство между кожухами 4 и 26). Данная конструктивная особенность может быть полезна в ситуациях резкого изменения расхода скважинных флюидов, или их состава, позволяя оператору или контроллеру незамедлительно реагировать на изменения показателей расхода. Подобные резкие изменения расхода типичны при работах по очистке скважин в условиях высокой нестабильности потока на устье скважины. Процесс регулирования пламени посредством открывания/закрывания воздушных заслонок 24 контролируется центральным блоком управления 12 (например, посредством линии связи 25). При этом контролируемая порция нагнетаемого воздуха 30 выходит из камеры предварительного смешения 7 через заслонки 24, так что смесь сохраняет постоянное соотношение топливо/воздух без необходимости замедления вращения (например, об./мин) двигателя 1 (например, учитывая то, что двигатель 1 является высоко инертной системой скорость вращения элементов которого высока). Соотношение кислорода и топлива отслеживается датчиком кислорода 13.[0037] Figures 4 and 5 illustrate examples of a system 400 and 500, including corresponding embodiments of a mixing chamber 7, which can be adapted to operate in a variable flow rate of contaminated fuel. The aim of designing various designs of the premix chamber 7 is to maintain a stable level below the “rich limit” of ignition of the air-fuel mixture and thereby prevent the risk of explosion of an inherent stoichiometric mixture of air and gas fuel. In FIG. 4, for example, the dampers 24 are used to control the amount of air entering the mixing chamber 7. An advantage is that by partially opening the air dampers 24, a reduction in the air supply to the inlet is provided (for example, into the space between the housings 4 and 26). This design feature can be useful in situations of abrupt changes in the flow rate of well fluids, or their composition, allowing the operator or controller to immediately respond to changes in flow rates. Such sharp changes in flow rate are typical during well cleaning operations under conditions of high flow instability at the wellhead. The flame control process by opening / closing the air dampers 24 is controlled by the central control unit 12 (for example, via the communication line 25). In this case, a controlled portion of the forced air 30 leaves the preliminary mixing chamber 7 through the shutters 24, so that the mixture maintains a constant fuel / air ratio without the need to slow down the rotation (for example, rpm) of engine 1 (for example, given that engine 1 is highly inert system whose rotation speed is high). The ratio of oxygen to fuel is monitored by an oxygen sensor 13.

[0038] Система 500, изображенная на Фиг.5, может включать кожух 4 с многочисленными встроенными кожухами 26. Преимущество такой конструкции состоит в том, что оператор может выключать нагнетание топлива в отдельные линии 8 и перераспределять подачу загрязненного топлива в другие части камеры предварительного смешения 7. Затем обогащенные топливом смеси из различных частей кожуха 4 смешиваются с воздухом в конечной секции сопла 5, способствуя чистому горению отработанного топлива (например, за счет множественных секций камеры предварительного смешения, что достигается кожухами 26). Система подачи воздуха системы 500 может включать ряд трубок, обеспечивая чередование потоков воздуха и богатой смеси в соседних каналах. Это обеспечивает стадийность горения природного газа, позволяя тем самым снизить уровень образования NO_X, например, как описано в Патенте США 5,846,068, содержание которого включено в настоящий документ только как ссылка. Преимущество описываемой системы состоит только в том, что смешивание потоков с различными коэффициентами избытка воздуха создает режим чистого и стабильного горения. Во всем прочем системы 400 и 500 функционирую аналогично системам 100-300, изображенным на Фиг.1-3, поэтому идентичные элементы ее работы не будут описываться в целях краткости изложения.[0038] The system 500 depicted in FIG. 5 may include a housing 4 with numerous integrated housings 26. An advantage of this design is that the operator can turn off fuel injection into separate lines 8 and redistribute the supply of contaminated fuel to other parts of the premixing chamber 7. Then, the fuel-rich mixtures from various parts of the casing 4 are mixed with air in the final section of the nozzle 5, contributing to the clean burning of spent fuel (for example, due to the multiple sections of the preliminary chamber interferences, which is achieved by casings 26). The air supply system of system 500 may include a number of tubes, providing alternating air and rich mixture flows in adjacent channels. This provides a staged combustion of natural gas, thereby reducing the level of formation of NO _X , for example, as described in US Pat. No. 5,846,068, the contents of which are incorporated herein by reference only. The advantage of the described system consists only in the fact that mixing the flows with different coefficients of excess air creates a regime of clean and stable combustion. In all other respects, the systems 400 and 500 function similarly to the systems 100-300 shown in FIGS. 1-3, therefore, identical elements of its operation will not be described for brevity.

[0039] В примерах осуществления изобретения камера предварительного смешения 7 может включать завихряющие направляющие (не показаны), удлиняющие путь прохождения потока и делающие смешение более интенсивным. Данные завихряющие направляющие изменяют параметр закрутки потока, создаваемого вращением воздушного винта 3. Для краткости завихряющие направляющие не показаны на чертежах, однако они хорошо известны инженерам по системам горения.[0039] In embodiments of the invention, the premixing chamber 7 may include swirling guides (not shown) that extend the flow path and make mixing more intense. These swirl guides change the swirl parameter of the flow created by the rotation of the propeller 3. For brevity, swirl guides are not shown in the drawings, but they are well known to combustion engineers.

[0040] В примерах осуществления изобретения дозвуковое сопло 5 эжектирует топливовоздушную смесь из камеры предварительного смешения 7 в атмосферу для дальнейшего смешивания с атмосферным воздухом и воспламенения запальным устройством 6. Дозвуковое сопло 5 (например, суживающегося или расширяющегося типа) может быть сконфигурировано с учетом номинального расхода смеси (например, газообразного загрязненного топлива воздухом) и оно хорошо знакомо специалистам в области промышленного газового горения. Выбор между серийными конструкциями соплами горелок 5 определяется вариантами использования кинетической энергии потока топливовоздушной смеси для лучшего смешивания основных компонентов и с учетом понижения шумности струи (например, могут использоваться насадки, работающие на эффекте Вентури, завихрители, шевроны, головки сопел лепесткового типа и т.д.).[0040] In embodiments of the invention, the subsonic nozzle 5 ejects the air-fuel mixture from the preliminary mixing chamber 7 into the atmosphere for further mixing with atmospheric air and ignition with the ignition device 6. The subsonic nozzle 5 (for example, tapering or expanding type) can be configured taking into account the nominal flow rate mixtures (for example, gaseous polluted fuel with air) and it is well known to specialists in the field of industrial gas combustion. The choice between serial designs of burner nozzles 5 is determined by the options for using the kinetic energy of the air-fuel mixture flow for better mixing of the main components and taking into account the reduction of jet noise (for example, nozzles operating on the Venturi effect, swirlers, chevrons, petal-type nozzle heads, etc. can be used .).

[0041] Пламя 10 поддерживается постоянным воспламенением работающего на газе запального устройства 6. При добыче газа из скважины с малым дебитом запальное устройство 6, как вариант, может работать как газовый факел. При этом загрязненный газ поступает на запальное устройство 6, а воздух подается за счет вращения газотурбинного двигателя 1 с воздушным винтом 3. Соответственно, при низкой добыче газа система распыления топлива 8 и топливная труба 17 могут быть отключены.[0041] The flame 10 is supported by continuous ignition of the gas-fired ignition device 6. When producing gas from a well with a low flow rate, the ignition device 6, as an option, can act as a gas torch. In this case, the contaminated gas enters the ignition device 6, and the air is supplied by rotating the gas turbine engine 1 with the propeller 3. Accordingly, with low gas production, the fuel atomization system 8 and the fuel pipe 17 can be turned off.

[0042] Положение запального устройства 6 может использоваться для точного регулирования выходного поперечного сечения сопла 5 (например, осевым сдвигом корпуса запального устройства 6). Преимущество состоит в том, что такой вариант может использоваться при низких значениях расхода топлива для газовой горелки (например, для предотвращения возвратного пламени при низких скоростях в камере предварительного смешения 7).[0042] The position of the ignition device 6 can be used to precisely control the output cross section of the nozzle 5 (for example, by axial displacement of the housing of the ignition device 6). The advantage is that this option can be used at low fuel burners for a gas burner (for example, to prevent the return flame at low speeds in the premix chamber 7).

[0043] Далее будет подробно описана последовательность операций пуска и останова примеров систем 100-500 на примере системы 100, изображенной на Фиг.1. Безопасная эксплуатация систем экологически чистого горения 100-500 исключает эффекты срыва и возвратного пламени в процессе функционирования. Это обеспечивается тщательным выбором скоростей воздуха и топлива и безопасной последовательностью проведения работ. Например, рекомендуемая процедура пуска горелочного устройства включает следующие этапы: (этап 1) блок управления 12 переводится в состояние "ВКЛ."; (этап 2) блок управления 12 посылает сигнал, по которому топливораспределительное устройство 11 открывает подачу газа на запальное устройство 6, в результате чего происходит воспламенение факела запального устройства; (этап 3) датчик наличия пламени 14 отслеживает наличие пламени запального устройства 6 (например, при наличии сигнала "НЕТ" блок управления 12 выдает команду на останов системы); (этап 4) если пламя находится в состоянии "ВКЛ.", блок управления 12 посылает команду на топливораспределительное устройство 11 для подачи качественного двигательного топлива для (например, газа или жидкого топлива) на газотурбинный двигатель 1; (этап 5) газотурбинный двигатель 1 в состоянии "ВКЛ."; (этап 6) если газотурбинный двигатель 1 находится в состоянии "ВКЛ.", то блок управления 12 выдает команду на впрыск загрязненного топлива через распределительный топливный трубопровод 8 (например, топливные форсунки), а если двигатель не запускается, блок управления 12 посылает команду на останов системы горения 100 в обратном вышеописанному порядке; (этап 7) при работе двигателя 1 воздушный винт 3 обеспечивает нагнетание воздуха для чистого сжигания загрязненного топлива, при этом стабильность функционирования обеспечивается минимальной регулировкой пламени на основе данных с блока управления 12 (например, чем больше подача отработанного топлива, тем сильнее подача воздуха, т.е. выше мощность газотурбинного двигателя 1); (этап 8) если датчик наличия пламени 14 выдает положительный сигнал "ДА" и датчик кислорода в топливе 13 регистрирует необходимое содержание кислорода в камере предварительного смешения 7 и подает сигнал "ДА", работа системы горения 100 продолжается, а если сигналы о безопасном функционировании горелочного устройства отсутствуют, то блок управления 12 отключает элементы в обратном порядке. Останов системы 100 осуществляется в порядке обратном вышеописанной последовательности этапов. Пуск и останов примеров систем 200-500 выполняется аналогично системе 100, изображенной на Фиг.1, и далее описываться не будет в целях краткости изложения.[0043] Next, a sequence of starting and stopping operations of examples of systems 100-500 will be described in detail with the example of system 100 shown in FIG. Safe operation of environmentally friendly combustion systems 100-500 eliminates the effects of disruption and return flame during operation. This is ensured by a careful selection of air and fuel speeds and a safe work sequence. For example, the recommended start-up procedure for the burner device includes the following steps: (step 1), the control unit 12 is put into the “ON” state; (step 2), the control unit 12 sends a signal through which the fuel distribution device 11 opens the gas supply to the ignition device 6, as a result of which the flame of the ignition device ignites; (step 3) the flame detector 14 monitors the flame of the ignition device 6 (for example, if there is a signal "NO", the control unit 12 issues a command to stop the system); (step 4) if the flame is in the “ON” state, the control unit 12 sends a command to the fuel distribution device 11 to supply high-quality motor fuel for (for example, gas or liquid fuel) to the gas turbine engine 1; (step 5) the gas turbine engine 1 is in the “ON” state; (step 6) if the gas turbine engine 1 is in the “ON” state, then the control unit 12 issues a command to inject contaminated fuel through the fuel distribution pipe 8 (for example, fuel injectors), and if the engine does not start, the control unit 12 sends a command to shutting down the combustion system 100 in the reverse order described above; (step 7) when the engine 1 is operating, the propeller 3 provides air injection for the clean burning of contaminated fuel, while the stability of operation is ensured by the minimum flame adjustment based on data from the control unit 12 (for example, the greater the supply of spent fuel, the stronger the air supply, t .e. higher power of the gas turbine engine 1); (step 8) if the flame detector 14 gives a positive signal "YES" and the oxygen sensor in the fuel 13 detects the necessary oxygen content in the preliminary mixing chamber 7 and gives a signal "YES", the operation of the combustion system 100 continues, and if the signals about the safe functioning of the burner devices are missing, the control unit 12 disables the elements in the reverse order. System 100 is shut down in the reverse order of the above sequence of steps. The start and stop of examples of systems 200-500 is performed similarly to the system 100 shown in FIG. 1, and will not be described further for brevity.

[0044] Далее приводятся расчеты для систем экологически чистого горения 100-500 с турбонаддувом. Нижеследующий пример описывает систему 100, изображенную на Фиг.1, используемую для сжигания газа из газовой скважины.[0044] The following are calculations for 100-500 turbocharged clean combustion systems. The following example describes the system 100 of FIG. 1 used to burn gas from a gas well.

[0045] Согласно теории идеального воздушного винта (см., например, "The Elements of Aerofoil and Airscrew Theory," by H.Glauert, Cambridge University Press, 1983, p.201), формула для определения мощности на валу может быть представлена в следующем виде:[0045] According to the theory of an ideal propeller (see, for example, "The Elements of Aerofoil and Airscrew Theory," by H. Glauert, Cambridge University Press, 1983, p.201), a formula for determining shaft power can be presented in as follows:

Nη=Pv,Nη = Pv,

[0046] где N - мощность двигателя, передаваемая на вал (W), η - КПД воздушного винта, Р - осевое усилие воздушного винта (N), a v (м/с) - скорость потока воздуха ниже по потоку от воздушного винта.[0046] where N is the engine power transmitted to the shaft (W), η is the propeller efficiency, P is the axial force of the propeller (N), and v (m / s) is the air velocity downstream of the propeller.

[0047] С другой стороны, уравнение осевого усилия может быть выражено в следующем виде:[0047] On the other hand, the equation of axial force can be expressed as follows:

Р=2Sρv²,P = 2Sρv ² ,

[0048] где S - площадь, охваченная воздушным винтом в м² (например, площадь поперечного сечения камеры предварительного смешения 7), а ρ - плотность воздуха в кг/м3. Поскольку объемный расход через пропеллер может быть выражен в виде G_V=vS, это дает нам простую зависимость объемного расхода воздуха от мощности, воздействующей на вал, который приводит в действие воздушный винт:[0048] where S is the area covered by the propeller in m ² (for example, the cross-sectional area of the preliminary mixing chamber 7), and ρ is the air density in kg / m3. Since the volumetric flow rate through the propeller can be expressed as G _V = vS, this gives us a simple dependence of the volumetric air flow rate on the power acting on the shaft, which drives the propeller:

$$G_V=\sqrt[3]{\frac{N\eta S^2}{2\rho }}$$

. $$G_V=\sqrt[3]{\frac{N\eta {\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="S"\; filenames="00000007.png,00000008.png"\; state="\{\{state\}\}">S</figure-callout>}}^2}{2\mathrm{<figure-callout\; id="3"\; label="\rho "\; filenames="00000007.png,00000008.png"\; state="\{\{state\}\}">\rho </figure-callout>}}}$$

.

[0049] Давайте выполним расчет для многотопливного газотурбинного двигателя ТВ2 117ТГ вертолета Ми-8 с номинальной мощностью 1000 л.с. (например, на валу) в крейсерском режиме, используя данные технической спецификации. Принимаем КПД воздушного винта равным 0,8 (например, это зависит от конструкции и количества лопаток), а плотность воздуха в атмосферных условиях и температуре 0°C равной 1,2 кг/м3. Размах воздушного винта - 1,5 м, что дает возможность вычислить расход воздуха, нагнетаемого в камеру предварительного смешения 7, по формуле:[0049] Let us perform the calculation for the multi-fuel gas turbine engine TV2 117TG of the Mi-8 helicopter with a rated power of 1000 hp. (for example, on a shaft) in cruising mode, using the data of the technical specification. We take the propeller efficiency equal to 0.8 (for example, it depends on the design and number of blades), and the air density under atmospheric conditions and a temperature of 0 ° C is 1.2 kg / m3. The propeller span is 1.5 m, which makes it possible to calculate the flow rate of air pumped into the preliminary mixing chamber 7, according to the formula:

$$G_V=\sqrt[3]{\frac{1000*\mathrm{745,7}*\mathrm{0,8}}{2*\mathrm{1,2}}*{\left(\frac{\pi *{\mathrm{1,5}}^2}{4}\right)}^2}\cong 92\left[{м}^3/с\right]$$

$$G_V=\sqrt[3]{\frac{1000*745.7*0.8}{2*\mathrm{1,2}}*{\left(\frac{\pi *{\mathrm{1,5}}^2}{\mathrm{four}}\right)}^2}\cong 92\left[{\mathrm{<figure-callout\; id="3"\; label="m"\; filenames="00000007.png,00000008.png"\; state="\{\{state\}\}">m</figure-callout>}}^3/\mathrm{from}\right]$$

..

[0050] Далее рассчитаем количество загрязненного газа, сжигаемого в факеле при атмосферном давлении, в предположении использования предельно обогащенной топливо-воздушной смеси, при этом богатый предел метано-воздушной смеси для воспламенения в воздухе - 15%, пропано-воздушной смеси - 10,1% (см., например, "Industrial Burners Handbook," edited by Charles E. Baukal, Jr., p.26), следующим образом:[0050] Next, we calculate the amount of contaminated gas flared at atmospheric pressure, assuming the use of an extremely enriched fuel-air mixture, with a rich limit of methane-air mixture for ignition in air - 15%, propane-air mixture - 10.1 % (see, for example, "Industrial Burners Handbook," edited by Charles E. Baukal, Jr., p. 26), as follows:

$$G_{C{H}_4}=\frac{15}{100-15}{G}_V\cong \mathrm{16,2}\left[{м}^3/с\right]$$

. $$G_{C{H}_{\mathrm{four}}}=\frac{\mathrm{fifteen}}{\mathrm{one\; hundred}-\mathrm{fifteen}}{G}_V\cong \mathrm{16,2}\left[{\mathrm{<figure-callout\; id="3"\; label="m"\; filenames="00000007.png,00000008.png"\; state="\{\{state\}\}">m</figure-callout>}}^3/\mathrm{from}\right]$$

.

$$G_{C_3{H}_8}=\frac{\mathrm{10,1}}{100-\mathrm{10,1}}{G}_V\cong \mathrm{10,3}\left[{м}^3/с\right]$$

. $$G_{C_3{\mathrm{<figure-callout\; id="8"\; label="H"\; filenames="00000007.png,00000008.png"\; state="\{\{state\}\}">H</figure-callout>}}_8}=\frac{10.1}{\mathrm{one\; hundred}-10.1}{G}_V\cong 10.3\left[{\mathrm{<figure-callout\; id="3"\; label="m"\; filenames="00000007.png,00000008.png"\; state="\{\{state\}\}">m</figure-callout>}}^3/\mathrm{from}\right]$$

.

Далее эти значения пересчитываются в 50 и 32 млн. станд. куб. фут. в день (т.е. в системе измерения величин, применяемой на нефтяных месторождениях), соответственно. Такая расчетная пропорция топливного и окислительного (например, воздуха) компонентов близка к оптимальной для смеси на входе в сопло 5 на Фиг.1 (в которой недостаток подачи газа понизит безопасность системы 100 в отношении взрывоопасности, а более высокое содержание газа по отношению к воздуху приведет к снижению чистоты сжигания метанового топлива).Further, these values are converted to 50 and 32 million std. cube foot. per day (i.e., in the measurement system used in oil fields), respectively. This calculated proportion of fuel and oxidizing (e.g., air) components is close to optimal for the mixture at the inlet to the nozzle 5 in FIG. 1 (in which a lack of gas supply will reduce the safety of the system 100 with respect to explosiveness, and a higher gas content with respect to air will result to reduce the purity of methane fuel combustion).

[0052] Вышеприведенный пример показывает, что двигатель 1 системы 100, изображенной на Фиг.1, при стандартной мощности создает принудительный поток воздуха, соответствующий уровню расхода загрязненного топлива при гидродинамическом испытании скважин. Кроме того, несколько установок системы горения 100 могут работать параллельно для создания увеличенного расхода.[0052] The above example shows that engine 1 of the system 100 shown in FIG. 1 generates a forced air flow at standard power corresponding to the level of contaminated fuel consumption during hydrodynamic well testing. In addition, several installations of the combustion system 100 may operate in parallel to create increased flow rates.

[0053] Для того же значения подачи воздуха через камеру предварительного смешения 7 можно легко рассчитать скорость на выходе из сопла 5 (например, сконструированной в виде круглой трубы) по следующее формуле:[0053] For the same air supply through the premixing chamber 7, the speed at the exit of the nozzle 5 (for example, constructed in the form of a round pipe) can be easily calculated using the following formula:

$$v=\left(G_V+G_{C{H}_4}\right)/S=\left(\text{92}+\text{16}\text{.2}\right)/\left(\frac{\pi *{\mathrm{1,5}}^2}{4}\right)\cong 61м/с$$

. $$v=\left(G_V+G_{C{H}_{\mathrm{four}}}\right)/S=\left(\text{92}+\text{16}\text{.2}\right)/\left(\frac{\pi *{\mathrm{1,5}}^2}{\mathrm{four}}\right)\cong 61m/\mathrm{from}$$

.

[0054] Умеренная величина скорости на выходе показывает, что поток находится в дозвуковом диапазоне. Преимущество такого значения скорости на выходе состоит в том, что обеспечивается стабильность течения при умеренных ветрах без возникновения возвратного пламени.[0054] A moderate output velocity value indicates that the flow is in the subsonic range. The advantage of this output velocity value is that the flow is stable in moderate winds without the occurrence of a return flame.

[0055] Технические условия на двигатель 1 (например, многотопливная модель ТВ2 117ТГ) определяют удельный расход топлива (например, в крейсерском режиме работы двигателя) на уровне 310 г/л.с. (например, в 1 час). Если принять удельную плотность метана при стандартных условиях равной 0,55, то можно рассчитать объемный расход топлива, поступающего в газотурбинный двигатель 1-0,16 м3/с. Преимущество состоит в том, что данный расчет указывает на высокую эффективность нагнетания воздуха в системе 100, здесь расход газового топлива (например, чистого топлива), потребляемого газотурбинным двигателем 1, составляет менее 1% от общего количества сожженного газа (например, загрязненного топлива).[0055] The specifications for engine 1 (for example, the multi-fuel model TV2 117TG) determine the specific fuel consumption (for example, in cruising engine operation) at 310 g / hp. (for example, at 1 hour). If we take the specific gravity of methane under standard conditions equal to 0.55, then we can calculate the volumetric flow rate of fuel entering the gas turbine engine 1-0.16 m3 / s. The advantage is that this calculation indicates the high efficiency of air injection in the system 100, here the consumption of gas fuel (for example, clean fuel) consumed by the gas turbine engine 1 is less than 1% of the total amount of burned gas (for example, contaminated fuel).

[0056] Кроме того, к преимуществам систем экологически чистого горения 100-500 например относятся: их универсальность, способность сжигать сухой газ, влажный или ретроградный газ, водонефтяные смеси и т.п.; пониженный выброс сажи и снижение теплового радиационного потока от сжигания за счет предварительного смешивания с воздухом; стабильное и чистое пламя, даже при умеренных количествах водяных капель и CO₂ в скважинных жидкостях и газах; сравнительно малая масса и габариты таких систем (например, относительно мощности двигателя); функционирование в широком диапазоне расхода топлива; мониторинг и регулирование процессов горения в режиме реального времени при помощи блока управления 12; вихревой и турбулентный поток, создаваемый воздушным винтом 3 и обеспечивающий лучшее смешивание в камере предварительного смешения 7; газообразная или жидкая форма используемого загрязненного топлива (например, используя различные топливные форсунки); возможность применения серийных многотопливных двигателей 1 с интегрированной системой управления; высокоскоростной, турбулентный и вихревой воздушный поток в камере предварительного смешения 7, способствующий мелкодисперсному распылению жидкого загрязненного топлива; а также высокоскоростной, турбулентный и вихревой поток на выходе из сопла 5, способствующий дальнейшему смешиванию с атмосферным воздухом на выходе. Аналогичные расчеты могут быть выполнены для подробного описания систем экологически чистого горения 100-500 с турбонаддувом для различных типов двигателей, топливных газов, загрязненных газов, скважин и т.п., что понятно специалистам в соответствующих области науки и техники.[0056] In addition, the advantages of 100-500 environmentally friendly combustion systems include, for example: their versatility, ability to burn dry gas, wet or retrograde gas, oil-water mixtures, etc .; reduced soot emission and reduction of heat radiation flux from combustion due to preliminary mixing with air; stable and clean flame, even with moderate amounts of water droplets and CO ₂ in well fluids and gases; the relatively small mass and dimensions of such systems (for example, relative to engine power); functioning in a wide range of fuel consumption; monitoring and regulation of combustion processes in real time using the control unit 12; vortex and turbulent flow created by the propeller 3 and providing better mixing in the premix chamber 7; the gaseous or liquid form of the contaminated fuel used (for example, using various fuel nozzles); the possibility of using serial multi-fuel engines 1 with an integrated control system; high-speed, turbulent and vortex air flow in the preliminary mixing chamber 7, contributing to the fine dispersion of liquid contaminated fuel; as well as a high-speed, turbulent and vortex flow at the exit of the nozzle 5, contributing to further mixing with the atmospheric air at the exit. Similar calculations can be performed for a detailed description of 100-500 turbocharged clean combustion systems for various types of engines, fuel gases, polluted gases, wells, etc., which is clear to experts in the relevant field of science and technology.

[0057] Вышеописанные устройства и подсистемы примеров осуществления изобретения могут включать, например, соответствующие серверы, рабочие станции, персональные компьютеры (ПК), ноутбуки, карманные персональные компьютеры (КПК), Интернет-устройства, портативные устройства, сотовые телефоны, беспроводные устройства, прочие электронные устройства и т.п., которые способны выполнять процессы примеров осуществления изобретения. Устройства и подсистемы примеров осуществления изобретения могут быть сконфигурированы соответствующим образом для обеспечения связи с любым другим подходящим протоколом и внедрены при помощи одной или нескольких программируемых компьютерных систем или устройств.[0057] The above devices and subsystems of embodiments of the invention may include, for example, appropriate servers, workstations, personal computers (PCs), laptops, personal digital assistants (PDAs), Internet devices, portable devices, cell phones, wireless devices, etc. electronic devices and the like that are capable of carrying out the processes of exemplary embodiments of the invention. The devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention can be configured appropriately to communicate with any other suitable protocol and implemented using one or more programmable computer systems or devices.

[0058] С примерами осуществления изобретения могут использоваться один или более интерфейсов, например, Интернет-доступ, телекоммуникации в любом виде (например, голосовая связь, модем и т.п.), беспроводная связь и т.п. Например, в состав используемых сетей коммуникации могут входить беспроводные сети связи, сотовые сети, сети связи 3G, коммутируемая телефонная связь общего пользования, сети передачи данных с коммутацией пакетов, Интернет, интранет-сети, их комбинации и т.п.[0058] With the embodiments of the invention, one or more interfaces can be used, for example, Internet access, telecommunications of any kind (for example, voice, modem, etc.), wireless, and the like. For example, the used communication networks may include wireless communication networks, cellular networks, 3G communication networks, public switched telephone communications, packet-switched data networks, the Internet, intranet networks, their combinations, etc.

[0059] Необходимо понимать, что устройства и подсистемы примеров осуществления изобретения приведены только в качестве примера, так как возможны различные варианты применения специального аппаратного и/или программного обеспечения, что понятно специалистам в соответствующих областях науки и техники. Например, функциональность одного или нескольких устройств и подсистем примеров осуществления изобретения может быть достигнута путем внедрения одной или нескольких программируемых компьютерных систем или устройств.[0059] It should be understood that the devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention are given only as an example, since various applications of special hardware and / or software are possible, which is understood by specialists in the relevant fields of science and technology. For example, the functionality of one or more devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention can be achieved by implementing one or more programmable computer systems or devices.

[0060] Для внедрения этих и других вариантов можно запрограммировать единую компьютерную систему на выполнение особых целевых функций одного или нескольких устройств и подсистем примеров осуществления изобретения. С другой стороны, две или более программируемые компьютерные системы или устройства можно заменить любым из устройств и подсистем примеров осуществления изобретения. Соответственно, принципы и преимущества распределенной обработки, например, избыточность, дублирование и т.д., также могут использоваться для повышения надежности и производительности устройств и подсистем примеров осуществления изобретения.[0060] To implement these and other options, you can program a single computer system to perform specific target functions of one or more devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention. On the other hand, two or more programmable computer systems or devices can be replaced by any of the devices and subsystems of the embodiments of the invention. Accordingly, the principles and advantages of distributed processing, for example, redundancy, duplication, etc., can also be used to increase the reliability and performance of the devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention.

[0061] Устройства и подсистемы примеров осуществления изобретения могут хранить данные по различным рабочим процессам, описанным в данном документе. Эта информация может храниться в одном или более устройствах памяти, например, на жестком диске, оптическом диске, магнитно-оптическом диске, RAM и подобных устройств и подсистем примеров осуществления изобретения. Одна или более баз данных устройств и подсистем примеров осуществления изобретения могут хранить информацию, используемую для внедрения примеров осуществления изобретения, описанных в данном документе. База данных может быть организована с использованием структуры данных (например, записей, таблиц, матриц, полей, графиков, деревьев, перечней и т.п.), включенные в один или более блоков памяти или перечисленные здесь устройства хранения информации. Процессы, описанные в отношении примеров осуществления изобретения, могут включать соответствующие структуры данных для хранения информации, собранной и/или сгенерированной в процессе функционирования устройств и подсистем примеров осуществления изобретения, в одной или более баз данных.[0061] Devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention may store data on various workflows described herein. This information may be stored in one or more memory devices, for example, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, RAM, and the like devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention. One or more databases of devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention may store information used to implement the exemplary embodiments of the invention described herein. A database can be organized using a data structure (e.g., records, tables, matrices, fields, graphs, trees, lists, etc.) included in one or more memory blocks or information storage devices listed here. The processes described in relation to embodiments of the invention may include appropriate data structures for storing information collected and / or generated during the operation of the devices and subsystems of embodiments of the invention in one or more databases.

[0062] Все устройства и подсистемы вариантов осуществления изобретения или их части могут без труда внедряться при помощи одной или нескольких компьютерных систем общего назначения, микропроцессоров, цифровых процессоров, микроконтроллеров и т.п., запрограммированных согласно указаниям настоящего описания примеров осуществления изобретения, что понятно специалистам по вычислительной технике и программному обеспечению. Соответствующее ПО может быть легко разработано программистами на основе указаний, приведенных в примерах осуществления изобретения, что понятно специалистам по ПО. Кроме того, устройства и подсистемы примеров осуществления изобретения могут быть внедрены путем подготовки специализированных интегрированных схем или соединением в соответствующую сеть, состоящую из обычных компонентов схем, что понятно специалистам по электротехнике. Таким образом, примеры осуществления изобретения не ограничены специфическими комбинациями аппаратного и/или программного обеспечения.[0062] All devices and subsystems of embodiments of the invention or their parts can be easily implemented using one or more general-purpose computer systems, microprocessors, digital processors, microcontrollers, etc., programmed according to the instructions of the present description of embodiments of the invention, which is understood specialists in computer technology and software. Corresponding software can be easily developed by programmers on the basis of the guidelines given in the embodiments of the invention, which is understood by specialists in software. In addition, devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention can be implemented by preparing specialized integrated circuits or by connecting to an appropriate network consisting of conventional circuit components, which is understood by specialists in electrical engineering. Thus, embodiments of the invention are not limited to specific combinations of hardware and / or software.

[0063] Примеры осуществления изобретения, сохраненные на любых машиночитаемых носителях или их комбинациях, могут включать ПО для контроля за: устройствами и подсистемами примеров осуществления изобретения; для управления устройствами и подсистемами примеров осуществления изобретения; для осуществления их взаимодействия с пользователем-человеком и т.п. Такое ПО может, например, включать драйверы устройств, встроенные программы, операционные системы, средства разработки, прикладные программы и т.п. Такие машиночитаемые носители могут включать компьютерные программные продукты примера настоящего изобретения для выполнения, полностью или частично (если обработка является распределенной), обработки при внедрении примеров осуществления изобретения. Компьютерные кодирующие устройства примеров осуществления настоящего изобретения могут включать любые необходимые интерпретационные механизмы или механизмы загрузочных модулей, например, скрипты, интерпретируемые программы, динамически линкуемые библиотеки, классы и приложения Java, готовые выполняемые программы, объекты архитектуры CORBA и т.д. Более того, части процесса обработки примеров осуществления настоящего изобретения могут быть распределены для лучшей производительности, надежности, рентабельности и т.д.[0063] Embodiments of the invention stored on any computer-readable media or combinations thereof may include software for monitoring: devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention; for controlling devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention; for their interaction with a human user, etc. Such software may, for example, include device drivers, firmware, operating systems, development tools, application programs, and the like. Such computer-readable media may include computer program products of an example of the present invention to perform, in whole or in part (if the processing is distributed), processing when implementing embodiments of the invention. Computer encoders of exemplary embodiments of the present invention may include any necessary interpretation or loading module mechanisms, for example, scripts, interpreted programs, dynamically linked libraries, Java classes and applications, ready-made executable programs, CORBA architecture objects, etc. Moreover, parts of the processing process of the embodiments of the present invention can be distributed for better performance, reliability, cost-effectiveness, etc.

[0064] Как указано выше, устройства и подсистемы примеров осуществления изобретения могут включать машиночитаемые носители или блоки памяти для хранения инструкций, запрограммированных согласно указаниям настоящего описания изобретения, а также баз данных, таблиц, записей и/или других описанных здесь данных. Машиночитаемый носитель может включать любой подходящий носитель, участвующий в передаче процессору указаний для исполнения. Такой носитель может иметь различную форму, например, энергонезависимого и энергозависимого носителя, среды передачи данных и т.п. К числу энергонезависимых носителей относятся, например, оптические и магнитные диски, магнитно-оптические диски и т.п. К числу энергозависимых носителей относится динамическая память и т.п. Среда передачи данных может включать коаксиальные кабели, медные провода, оптико-волоконные кабели и т.п. Среда передачи данных также может иметь вид звуковых, оптических, электромагнитных волн и т.п., например, создающихся во время радиочастотной связи, инфракрасной передачи данных и т.п. К обычным формам машиночитаемых носителей относятся, например, дискеты, гибкие и жесткие диски, магнитная лента, любые другие подходящие магнитные носители, CD-ROM, CDRW, DVD, любые другие подходящие оптические носители, перфокарты, перфоленты, листы с оптическими метками, любые другие подходящие физические носители с перфорацией или иными оптически распознаваемыми знаками, RAM, FROM, EPROM, FLASH-EPROM, любые другие подходящие чипы памяти или картриджи, несущие волны или иные машиночитаемые носители.[0064] As indicated above, devices and subsystems of exemplary embodiments of the invention may include computer-readable media or memory blocks for storing instructions programmed as described in the present description of the invention, as well as databases, tables, records, and / or other data described herein. The computer-readable medium may include any suitable medium involved in transmitting instructions for execution to the processor. Such a medium may take a variety of forms, for example, non-volatile and non-volatile media, data transmission media, and the like. Non-volatile media include, for example, optical and magnetic disks, magneto-optical disks, etc. Volatile media include dynamic memory, etc. The communication medium may include coaxial cables, copper wires, fiber optic cables, and the like. The data transmission medium can also take the form of sound, optical, electromagnetic waves, etc., for example, created during radio frequency communication, infrared data transmission, etc. Typical forms of computer-readable media include, for example, floppy disks, floppy and hard disks, magnetic tape, any other suitable magnetic media, CD-ROM, CDRW, DVD, any other suitable optical media, punched cards, punched tapes, optical mark sheets, any other suitable physical media with perforation or other optically recognizable characters, RAM, FROM, EPROM, FLASH-EPROM, any other suitable memory chips or cartridges, carrier waves, or other computer-readable media.

[0065] Поскольку описание настоящего изобретения представлено несколькими примерами осуществления и их внедрений, настоящее изобретение охватывает различные модификации и эквивалентные конструкции, подпадающие под прилагаемую формулу изобретения, но не ограничивается ими.[0065] Since the description of the present invention is presented by several examples of implementation and their implementations, the present invention covers, but is not limited to, various modifications and equivalent constructions falling within the appended claims.

Claims (24)

1. Устройство экологически чистого горения загрязненных углеводородных флюидов, образующихся в процессе гидродинамических испытаний скважин, включающее:
впуск для топлива, куда подаются загрязненные углеводородные флюиды и запасное углеводородное топливо;
топливораспределительное устройство, соединенное с впуском для топлива;
газотурбинный двигатель, соединенный с топливораспределительным устройством и работающий на запасном углеводородном топливе, или на загрязненных углеводородных флюидах, либо на их комбинации;
воздушный винт, укрепленный на валу и приводимый в действие газотурбинным двигателем;
камера предварительного смешения;
запальное устройство, соединенное с камерой предварительного смешения;
набор форсунок камеры предварительного смешения, соединенный с топливораспределительным устройством, для распыления загрязненных углеводородных флюидов в воздух, нагнетаемый газотурбинным двигателем по направлению к запальному устройству;
горелочное сопло, соединенное с камерой предварительного смешения, формирует и направляет образующееся пламя;
блок управления, соединенный с топливораспределительным устройством, регулирующими элементами газотурбинного двигателя и датчиками обратной связи для управления системой.1. An environmentally friendly burning device for contaminated hydrocarbon fluids generated during hydrodynamic testing of wells, including:
fuel inlet where contaminated hydrocarbon fluids and reserve hydrocarbon fuel are fed;
a fuel distribution device connected to the fuel inlet;
a gas turbine engine connected to a fuel distribution device and operating on reserve hydrocarbon fuel, or on contaminated hydrocarbon fluids, or a combination thereof;
a propeller mounted on a shaft and driven by a gas turbine engine;
premixing chamber;
an ignition device connected to the premixing chamber;
a set of nozzles of the preliminary mixing chamber connected to the fuel distribution device for spraying contaminated hydrocarbon fluids into the air pumped by the gas turbine engine towards the ignition device;
a burner nozzle connected to the pre-mixing chamber forms and directs the resulting flame;
a control unit connected to a fuel distribution device, regulating elements of a gas turbine engine and feedback sensors for controlling the system. 2. Устройство по п.1, в котором газотурбинный двигатель представляет собой авиационный легкий турбовальный двигатель.2. The device according to claim 1, in which the gas turbine engine is an aircraft light turboshaft engine. 3. Устройство по п.1, в котором газотурбинный двигатель представляет собой авиационный легкий турбовинтовой двигатель.3. The device according to claim 1, in which the gas turbine engine is an aircraft light turboprop engine. 4. Устройство по п.1, в котором загрязненный углеводородный флюид представляет собой газ, жидкость или газожидкостную смесь.4. The device according to claim 1, in which the contaminated hydrocarbon fluid is a gas, liquid or gas-liquid mixture. 5. Устройство по п.4, в котором жидкий загрязненный флюид представляет собой смесь нефти, воды и незначительного количества попутного газа, растворенного во флюиде.5. The device according to claim 4, in which the liquid contaminated fluid is a mixture of oil, water and a small amount of associated gas dissolved in the fluid. 6. Устройство по п.1, в котором в состав датчиков входит датчик контроля отношения воздух/топливо, например λ-датчик, расположенный в камере предварительного смешения, используемый для определения соотношения загрязненного флюида и воздуха в камере предварительного смешения.6. The device according to claim 1, in which the sensors include an air / fuel ratio sensor, for example a λ sensor located in the premixing chamber, used to determine the ratio of contaminated fluid and air in the premixing chamber. 7. Устройство по п.1, в котором в состав датчиков входит датчик пламени, расположенный снаружи кожуха, используемый для определения образования пламени загрязненного топлива.7. The device according to claim 1, in which the sensors include a flame sensor located outside the casing, used to determine the formation of a flame of contaminated fuel. 8. Устройство по п.1, в котором горелочное сопло включает завихряющие направляющие для завихрения топливовоздушной смеси в камере предварительного смешения.8. The device according to claim 1, in which the burner nozzle includes swirling guides for swirling the air-fuel mixture in the preliminary mixing chamber. 9. Устройство по п.1, в котором горелочное сопло является дозвуковым.9. The device according to claim 1, in which the burner nozzle is a subsonic. 10. Устройство по п.1, в котором горелочное сопло обеспечивает завихрение топливовоздушной смеси на выходе форсунки.10. The device according to claim 1, in which the burner nozzle provides a swirl of the air-fuel mixture at the outlet of the nozzle. 11. Устройство по п.1, также включающее воздушные заслонки в кожухе для поддержания постоянного топливовоздушного соотношения в камере предварительного смешения за счет открывания/закрывания.11. The device according to claim 1, also including air dampers in the casing to maintain a constant air-fuel ratio in the premixing chamber by opening / closing. 12. Устройство по п.1, также включающее трубки в кожухе, проводящие воздух и загрязненное топливо для стадийного горения и создания областей с различными коэффициентами избытка воздуха для смешивания топлива в камере предварительного смешения.12. The device according to claim 1, also including tubes in the casing, conducting air and contaminated fuel for staged combustion and creating areas with different coefficients of excess air for mixing fuel in the preliminary mixing chamber. 13. Способ экологически чистого горения загрязненных углеводородных флюидов, образующихся в процессе гидродинамических испытаний скважин, включающий:
поступление на впуск для топлива загрязненных углеводородных флюидов и запасного углеводородного топлива, причем топливораспределительное устройство соединено с впуском для топлива, газотурбинный двигатель соединен с топливораспределительным устройством и работает на запасном углеводородном топливе, или на загрязненных углеводородных флюидах, либо на их комбинации, воздушный винт на валу двигателя приводится в действие газотурбинным двигателем, а запальное устройство соединено с камерой предварительного смешения;
распыление загрязненных углеводородных флюидов производится набором форсунок в камере предварительного смешения, соединенной с топливораспределительным устройством, в нагнетаемый газотурбинным двигателем воздух по направлению к запальному устройству;
горелочное сопло, соединенное с камерой предварительного смешения, формирует и направляет образующееся пламя; и
блок управления, соединенный с топливораспределительным устройством с помощью элементов регулирования газотурбинного двигателя и датчиками обратной связи, обеспечивает контроль системы.13. A method of environmentally friendly burning of contaminated hydrocarbon fluids generated during the hydrodynamic testing of wells, including:
receipt of contaminated hydrocarbon fluids and spare hydrocarbon fuel to the fuel inlet, the fuel distribution device being connected to the fuel inlet, the gas turbine engine connected to the fuel distribution device and operating on the reserve hydrocarbon fuel, or on the contaminated hydrocarbon fluids, or a combination thereof, the propeller on the shaft the engine is driven by a gas turbine engine, and the ignition device is connected to the pre-mixing chamber;
spraying of contaminated hydrocarbon fluids is carried out by a set of nozzles in the preliminary mixing chamber connected to the fuel distribution device into the air pumped by the gas turbine engine towards the ignition device;
a burner nozzle connected to the pre-mixing chamber forms and directs the resulting flame; and
a control unit connected to the fuel distribution device by means of gas turbine engine control elements and feedback sensors provides system control. 14. Способ по п.13, в котором газотурбинный двигатель представляет собой легкий авиационный турбовальный двигатель.14. The method according to item 13, in which the gas turbine engine is a light aircraft turboshaft engine. 15. Способ по п.13, в котором газотурбинный двигатель представляет собой легкий авиационный турбовинтовой двигатель.15. The method according to item 13, in which the gas turbine engine is a light aircraft turboprop. 16. Способ по п.13, в котором загрязненный углеводородный флюид представляет собой газ, жидкость или газожидкостную смесь.16. The method according to item 13, in which the contaminated hydrocarbon fluid is a gas, liquid or gas-liquid mixture. 17. Способ по п.16, в котором жидкий загрязненный флюид представляет собой смесь нефти, воды и незначительного количества попутного газа, растворенного во флюиде.17. The method according to clause 16, in which the liquid contaminated fluid is a mixture of oil, water and a small amount of associated gas dissolved in the fluid. 18. Способ по п.13, в котором в состав датчиков входит датчик контроля отношения воздух/топливо, например λ-датчик, расположенный в камере предварительного смешения и используемый для определения соотношения загрязненного флюида и воздуха в камере предварительного смешения.18. The method according to item 13, in which the sensors include an air / fuel ratio monitoring sensor, for example a λ-sensor located in the pre-mixing chamber and used to determine the ratio of contaminated fluid and air in the pre-mixing chamber. 19. Способ по п.13, в котором в состав датчиков входит датчик пламени, расположенный снаружи кожуха, используемый для определения образования пламени загрязненного топлива.19. The method according to item 13, in which the sensors include a flame sensor located outside the casing, used to determine the formation of a flame of contaminated fuel. 20. Способ по п.13, также включающий завихрение топливовоздушной смеси в камере предварительного смешения с помощью завихряющих направляющих в горелочном сопле.20. The method according to item 13, also comprising swirling the air-fuel mixture in the preliminary mixing chamber using swirling guides in the burner nozzle. 21. Способ по п.13, в котором горелочное сопло является дозвуковым.21. The method according to item 13, in which the burner nozzle is a subsonic. 22. Способ по п.13, в котором горелочное сопло обеспечивает завихрение топливовоздушной смеси на выходе форсунки.22. The method according to item 13, in which the burner nozzle provides a turbulence of the air-fuel mixture at the outlet of the nozzle. 23. Способ по п.13, в котором обеспечивается поддержание постоянного топливовоздушного соотношения в камере предварительного смешения за счет открывания/закрывания воздушных заслонок в кожухе.23. The method according to item 13, which provides for maintaining a constant air-fuel ratio in the premixing chamber by opening / closing the air dampers in the casing. 24. Способ по п.13, также включающий трубки в кожухе, проводящие воздух и загрязненное топливо для стадийного горения и создания областей с различными коэффициентами избытка воздуха для смешивания топлива в камере предварительного смешения. 24. The method according to item 13, also comprising tubes in the casing, conducting air and contaminated fuel for staged combustion and creating areas with different coefficients of excess air for mixing fuel in the preliminary mixing chamber.

Images