RU2357792C2 - Method for production of gases inert to hydrocarbon medium and device for its realisation - Google Patents
Method for production of gases inert to hydrocarbon medium and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2357792C2 RU2357792C2 RU2006131216/15A RU2006131216A RU2357792C2 RU 2357792 C2 RU2357792 C2 RU 2357792C2 RU 2006131216/15 A RU2006131216/15 A RU 2006131216/15A RU 2006131216 A RU2006131216 A RU 2006131216A RU 2357792 C2 RU2357792 C2 RU 2357792C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- air
- combustion chamber
- fuel
- gas generator
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 62
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазовой отрасли промышленности, а именно к области осуществления технологических операций с применением нейтральных (инертных) сред для предотвращения воспламенения углеводородных смесей. В частности, может применяться при операциях освоения нефтяных и газовых скважин, вызове и интенсификации притока флюида в нефтяных и газовых скважинах, испытании эксплуатационных колонн на герметичность понижением уровня, вскрытии продуктивных пластов с использованием газожидкостных смесей, промывке скважин после гидроразрыва пласта, пенных и пенокислотных обработках призабойной зоны. Кроме того, изобретение может быть использовано для заполнения и опрессовки полостей, газонефтепромыслового оборудования и трубопроводов и в некоторых других случаях, когда в процессе работы требуется создание взрывобезопасной среды.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to the field of technological operations using neutral (inert) media to prevent ignition of hydrocarbon mixtures. In particular, it can be used in oil and gas well development operations, calling and intensifying fluid inflow in oil and gas wells, testing production casing for leaks by lowering the level, opening productive formations using gas-liquid mixtures, flushing wells after hydraulic fracturing, foam and foam acid treatments bottomhole zone. In addition, the invention can be used to fill and pressure cavities, gas and oilfield equipment and pipelines and in some other cases when in the process of work creation of an explosion-proof environment is required.
Условия эксплуатации подобного технологического оборудования (такие как удаленные и труднодоступные районы, низкие температуры окружающей среды в зимнее время года) предъявляют к нему ряд жестких требований: минимальные габариты и вес, транспортабельность или возможность размещения на стандартном автомобильном шасси повышенной проходимости, простота эксплуатации, повышенная надежность и др.The operating conditions of such technological equipment (such as remote and hard-to-reach areas, low ambient temperatures in the winter season) impose a number of strict requirements on it: minimum dimensions and weight, transportability or the possibility of placement on a standard automobile chassis with increased cross-country ability, ease of operation, and increased reliability and etc.
Из предыдущих уровней техники известна установка (RU 2197649, С2 F15B 1/00, от 20.04.2001 г.) для подачи текучей среды под давлением, преимущественно взрыво- и пожаробезопасных смесей, содержащая винтовой компрессор, блок подготовки газа, выход которого пневмомагистралью подключен к газовому входу газобустерного насоса, выход которого сообщен с сепаратором, имеющим газовый выход, являющийся выходом установки, и жидкостный выход, соединенный с емкостью, и подпорный насос, подключенный своим входом к последней, а выходом - к жидкостному входу газобустерного насоса, дополнительно снабжена газогенератором, вход которого подключен к выходу винтового компрессора, а выход газогенератора подключен к входу блока подготовки газа.A prior art installation is known (RU 2197649, C2 F15B 1/00, dated 04/20/2001) for supplying a fluid under pressure, mainly explosion and fireproof mixtures, containing a screw compressor, a gas preparation unit, the output of which is connected via a pneumatic line to the gas inlet of the gas booster pump, the output of which is connected to a separator having a gas outlet, which is the output of the installation, and a liquid outlet connected to the tank, and a booster pump connected to its last inlet and the outlet to the gas inlet to the gas inlet of the first pump is additionally equipped with a gas generator, the input of which is connected to the output of the screw compressor, and the output of the gas generator is connected to the input of the gas preparation unit.
Одним из недостатков установки является тяжелый запуск газогенератора. Это вызывается следующими причинами:One of the disadvantages of the installation is the difficult start of the gas generator. This is caused by the following reasons:
- воздух после первой ступени компримирования подается в газогенератор при температуре не выше температуры воздуха в нагнетательном коллекторе компрессора;- air after the first stage of compression is supplied to the gas generator at a temperature not higher than the air temperature in the compressor discharge manifold;
- температура внутри камеры сгорания и на входе в теплообменник на момент запуска равна температуре окружающей среды.- the temperature inside the combustion chamber and at the inlet to the heat exchanger at the time of start-up is equal to the ambient temperature.
В результате чего в момент запуска газогенератора (особенно при значительных отрицательных температурах окружающей среды) значительная часть топлива попадает в камеру сгорания в виде мелкодисперсного распыла (жидкостная фаза), оседая при этом на стенках камеры и на входе в теплообменник, не успев испариться для образования паровоздушной горючей смеси. Как следствие, в момент запуска происходит частое заливание камеры сгорания топливом, нарушение стехиометрического соотношения, неустойчивое горение на начальном этапе, срыв пламени. В процессе работы газогенератора в результате нестабильности работы последнего возможны следующие ситуации:As a result, at the time of the start of the gas generator (especially at significant negative ambient temperatures), a significant part of the fuel enters the combustion chamber in the form of a finely dispersed spray (liquid phase), while settling on the walls of the chamber and at the inlet of the heat exchanger before it evaporates to form a vapor-air combustible mixture. As a result, at the moment of start-up, the combustion chamber is frequently flooded with fuel, the stoichiometric ratio is violated, unstable combustion at the initial stage, flame failure. During the operation of the gas generator as a result of the instability of the latter, the following situations are possible:
1) коксование остатков продуктов горения - как следствие нарушения теплоотдачи стенок камеры сгорания и выход из строя последней;1) coking of the remains of the combustion products - as a result of violation of the heat transfer of the walls of the combustion chamber and the failure of the latter;
2) перегрев наружной стенки газогенератора, выход из строя последнего (и как возможный вариант - разогрев последней до температуры самовоспламенения попутного нефтяного газа, выброс которого не исключен в процессе выполнения технологической операции).2) overheating of the outer wall of the gas generator, failure of the latter (and, as a possible option, heating of the latter to the auto-ignition temperature of associated petroleum gas, the release of which is not excluded during the process).
Еще одним недостатком следует считать необходимость затрачивать значительные мощности на рассеивание в окружающую среду большого количества тепла, выделяющегося вследствие работы газогенератора.Another disadvantage should be considered the need to expend significant power on the dissipation into the environment of a large amount of heat released as a result of the gas generator.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков. Для этой цели предлагается использовать неиспользуемый до сих пор ресурс - энергию выхлопных газов теплового двигателя, приводящего установку.An object of the present invention is to remedy these drawbacks. For this purpose, it is proposed to use a still unused resource - the energy of the exhaust gases of a heat engine that drives the installation.
Как известно, температура выхлопных газов дизельного двигателя составляет около 400°С, что вполне достаточно для испарения топлива и образования паровоздушной горючей смеси. Тем самым появляется возможность использовать горячие выхлопные газы для увеличения температуры воздуха на участке между компрессором и камерой сгорания газогенератора. Если учесть, что количество выхлопных газов, «вырабатываемых» двигателем в несколько раз больше количества компримируемого компрессором воздуха, можно ожидать значительного увеличения температуры компримируемого воздуха. Температура воздуха после передачи последнему тепла выхлопных газов двигателя должна превысить температуру воспламенения топлива, которая, например, для дизельного топлива согласно ГОСТу 305-82 находится в пределах 100-119°С, в зависимости от марки топлива. Тем самым будет обеспечиваться такое испарение топлива (а значит, и образование горючей газовоздушной смеси), при котором после его воспламенения от источника зажигания обеспечивается устойчивое горение.As you know, the temperature of the exhaust gases of a diesel engine is about 400 ° C, which is quite enough for the evaporation of fuel and the formation of a vapor-air combustible mixture. This makes it possible to use hot exhaust gases to increase the air temperature in the area between the compressor and the combustion chamber of the gas generator. If we consider that the amount of exhaust gases “produced” by the engine is several times greater than the amount of air compressed by the compressor, we can expect a significant increase in the temperature of the compressed air. The air temperature after the last heat transfer of the engine exhaust gas must exceed the ignition temperature of the fuel, which, for example, for diesel fuel according to GOST 305-82 is in the range of 100-119 ° C, depending on the type of fuel. This will ensure such evaporation of the fuel (and hence the formation of a combustible gas-air mixture), in which, after ignition from the ignition source, stable combustion is ensured.
Вследствие теплообмена температура воздуха возрастет, а температура выхлопных газов двигателя уменьшится. В то же время полученная температура выхлопных газов будет ниже температуры газа, образовавшегося в камере сгорания в результате сгорания топлива и выжигания тем самым кислорода из воздуха (температура сгорания топлива приблизительно 1700°С, варьируясь в зависимости от вида и марки топлива). Поэтому охлажденные выхлопные газы двигателя могут быть использованы для снижения (хотя бы первоначального и частичного) температуры газов, образовавшихся вследствие сгорания топлива в газогенераторе и имеющих поэтому значительную температуру.Due to heat exchange, the air temperature will increase, and the temperature of the exhaust gases of the engine will decrease. At the same time, the resulting temperature of the exhaust gases will be lower than the temperature of the gas formed in the combustion chamber as a result of fuel combustion and thereby burning oxygen from the air (fuel combustion temperature is approximately 1700 ° C, depending on the type and type of fuel). Therefore, the cooled exhaust gases of the engine can be used to reduce (at least the initial and partial) temperature of the gases formed as a result of fuel combustion in the gas generator and therefore having a significant temperature.
Поставленная задача решается в предлагаемом способе работы газогенератора устройством генерации и компрессирования инертного газа.The problem is solved in the proposed method of operation of the gas generator with a device for generating and compressing inert gas.
Способ заключается в сжатии воздуха в компрессоре первой ступени и нагнетании последнего в камеру сгорания газогенератора, сжигании в стехиометрическом соотношении вышеозначенного воздуха с топливом в камере сгорания, охлаждении получившегося в результате выжигания кислорода из воздуха инертного по отношению к углеродной среде газа в теплообменном аппарате системы подготовки газов, направлении последнего на газовый вход газобустерного насоса, дожатии инертного газа при помощи проточного жидкостного поршня в камере газобустерного насоса и направлении последнего к потребителю в составе газожидкостной смеси.The method consists in compressing the air in the compressor of the first stage and forcing the latter into the combustion chamber of the gas generator, burning in the stoichiometric ratio of the above air with fuel in the combustion chamber, cooling resulting from the burning of oxygen from the gas inert gas in relation to the carbon medium in the heat exchanger of the gas preparation system , the direction of the latter to the gas inlet of the gas booster pump, the inert gas is squeezed using a flowing fluid piston in the gas booster chamber pump and the direction of the latter to the consumer in the gas-liquid mixture.
Непосредственно сжигание топлива в камере сгорания происходит следующим образом.Directly burning fuel in the combustion chamber is as follows.
Двигатель внутреннего сгорания приводит в движение компрессор первой ступени, который забирает воздух из атмосферы и через теплообменник, расположенный между компрессором и камерой сгорания газогенератора, нагнетает воздух в вышеозначенную камеру сгорания.The internal combustion engine drives the compressor of the first stage, which takes air from the atmosphere and through the heat exchanger located between the compressor and the combustion chamber of the gas generator, pumps air into the aforementioned combustion chamber.
В газовый контур теплообменника подводятся выхлопные газы вышеуказанного приводного двигателя внутреннего сгорания. В теплообменнике выхлопные газы передают тепловую энергию нагнетаемому воздуху, снижая при этом свою температуру.Exhaust fumes of the aforementioned internal combustion engine are supplied to the gas circuit of the heat exchanger. In the heat exchanger, the exhaust gases transfer thermal energy to the injected air, while lowering their temperature.
В камеру сгорания одновременно с подогретым воздухом подается топливо (преимущественно в виде жидкостного мелкодисперсного распыла). Ввиду того что температура прошедшего через теплообменник воздуха будет выше температуры воспламенения топлива, топливо быстро испарится. Образовавшаяся при этом газовоздушная смесь обеспечит устойчивое сгорание паров топлива (например, дизельного). При этом оптимальный температурный режим на внутренней поверхности стенок камеры сгорания (как результат исключение конденсации паров топлива при запуске и отвод излишков тепла в процессе работы) газогенератора обеспечивается за счет подвода охлажденного выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания в газовый теплообменник, расположенный на корпусе газогенератора.Fuel is simultaneously supplied to the combustion chamber simultaneously with heated air (mainly in the form of a liquid finely dispersed spray). Due to the fact that the temperature of the air passing through the heat exchanger will be higher than the ignition temperature of the fuel, the fuel will quickly evaporate. The resulting air-gas mixture will provide stable combustion of fuel vapor (for example, diesel). At the same time, the optimal temperature regime on the inner surface of the walls of the combustion chamber (as a result of eliminating the condensation of fuel vapor during startup and removal of excess heat during operation) of the gas generator is ensured by supplying cooled exhaust gas of the internal combustion engine to the gas heat exchanger located on the gas generator body.
В результате сгорания топлива в камере сгорания газогенератора произойдет «выжигание» кислорода из воздуха и снижение процентного содержания его в воздухе до безопасного уровня, соответствующего условиям обеспечения взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами.As a result of the combustion of fuel in the combustion chamber of the gas generator, oxygen “burns out” from the air and its percentage in the air decreases to a safe level corresponding to the conditions for ensuring explosion safety when working with combustible gases and vapors.
В результате сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания газогенератора образуется большое количество тепла, которое необходимо погасить - рассеять в окружающей среде. Как было отмечено выше, температура выхлопных газов приводного двигателя будет ниже температуры газа, образовавшегося в камере сгорания в результате сгорания топлива и выжигания тем самым кислорода из воздуха. После того как выхлопные газы частично отдадут свое тепло нагнетаемому воздуху, их температура еще снизится. Появляется возможность использовать выхлопные газы приводного двигателя для снижения (хотя бы первоначального и частичного) температуры газов, образовавшихся вследствие сгорания топлива в газогенераторе и имеющих поэтому значительную температуру.As a result of the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the gas generator, a large amount of heat is generated, which must be extinguished - dissipated in the environment. As noted above, the temperature of the exhaust gases of the drive engine will be lower than the temperature of the gas formed in the combustion chamber as a result of fuel combustion and thereby burning of oxygen from the air. After the exhaust gases partially give up their heat to the injected air, their temperature will still drop. It becomes possible to use the exhaust gases of the drive engine to reduce (at least the initial and partial) temperature of the gases formed as a result of fuel combustion in the gas generator and therefore having a significant temperature.
Дополнительно это дает тот эффект, что наиболее горячие стенки камеры сгорания и газогенератора будут находиться в среде выхлопного газа и контакт этих стенок с возможным горючим газом (например, попутным нефтяным газом в момент выброса) будет исключен.In addition, this gives the effect that the hottest walls of the combustion chamber and the gas generator will be in the environment of the exhaust gas and the contact of these walls with a possible combustible gas (for example, associated petroleum gas at the time of release) will be excluded.
Для дополнительного повышения эффективности использования энергии выхлопных газов после теплообменника газогенератора выхлопной газ, дополнительно разогретый в вышеозначенном теплообменнике, может быть использован в любом устройстве для утилизации их внутренней энергии, известном из предшествующих уровней техники, например в эжекционной системе охлаждения системы подготовки газа, а также дальнейшим направлением горячей смеси выхлопных газов и воздуха для технологических целей, в том числе для подогрева емкостей для жидкости и технологических трубопроводов в зимнее время.To further increase the efficiency of using the energy of exhaust gases after the heat exchanger of the gas generator, the exhaust gas, additionally heated in the aforementioned heat exchanger, can be used in any device for utilization of their internal energy, known from the prior art, for example, in an ejection cooling system of a gas preparation system, as well as further direction of a hot mixture of exhaust gases and air for technological purposes, including for heating tanks for liquids and those biological pipelines in the winter.
В дальнейшем охлажденные инертные газы, выработанные газогенератором, отправляются по технологической цепочке, например на газовый вход газобустерного насоса-компрессора.Subsequently, the cooled inert gases generated by the gas generator are sent through a process chain, for example, to the gas inlet of a gas booster pump-compressor.
Способ реализуется в установке генерации и компрессирования инертного газа. Установка содержит компрессор первой ступени, двигатель внутреннего сгорания, газогенератор с теплообменником, систему поддержания стехиометрического соотношения расходов воздуха и топлива с агрегатами регулирования, блок подготовки газа. Выход блока подготовки газа подключен газовой магистралью к газовому входу газобустерного насоса и далее к потребителю инертного газа высокого давления.The method is implemented in the installation of generation and compression of inert gas. The installation comprises a first stage compressor, an internal combustion engine, a gas generator with a heat exchanger, a system for maintaining a stoichiometric ratio of air and fuel consumption with control units, a gas preparation unit. The output of the gas preparation unit is connected by a gas line to the gas inlet of the gas booster pump and then to the high pressure inert gas consumer.
Дополнительно устройство включает в себя газовоздушный теплообменный аппарат.Additionally, the device includes a gas-air heat exchanger.
При этом воздушный канал (первый контур) вышеозначенного теплообменного аппарата с одной стороны соединен с нагнетательным выходом компрессора первой ступени, а с другой - с воздушной полостью камеры сгорания газогенератора. Газовый канал вышеозначенного теплообменного аппарата (второй контур) с одной стороны соединен с выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания, а с другой - с газовым каналом газового теплообменника газогенератора и далее с атмосферой.In this case, the air channel (first circuit) of the aforementioned heat exchanger is connected, on the one hand, to the discharge outlet of the compressor of the first stage, and on the other, to the air cavity of the combustion chamber of the gas generator. The gas channel of the aforementioned heat exchanger (second circuit) is connected on one side to the exhaust manifold of the internal combustion engine, and on the other, to the gas channel of the gas heat exchanger of the gas generator and further to the atmosphere.
На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a schematic diagram of the proposed device.
Основными элементами являются:The main elements are:
1) компрессор первой ступени;1) compressor of the first stage;
2) двигатель внутреннего сгорания (в транспортном положении - ходовой двигатель транспортного шасси, в рабочем положение - как двигатель привода установки, так и совместно двигатель привода установки + ходовой двигатель);2) an internal combustion engine (in the transport position - the driving engine of the transport chassis, in the working position - both the drive engine of the installation, and together the drive engine of the installation + driving engine);
3) газогенератор;3) gas generator;
4) блок подготовки газа;4) gas preparation unit;
5) газовая магистраль;5) gas main;
6) газобустерный насос;6) gas booster pump;
7) топливный насос;7) fuel pump;
8) линия подачи топлива;8) fuel supply line;
9) нагнетательная воздушная магистраль компрессора первой ступени;9) the discharge air line of the compressor of the first stage;
10) выхлопной коллектор ДВС;10) exhaust manifold ICE;
11) газовоздушный теплообменный аппарат;11) gas-air heat exchanger;
12) газовый теплообменник газогенератора.12) gas heat exchanger of the gas generator.
С целью наиболее полного использования энергии выхлопных газов установка с воздушной системой охлаждения в системе подготовки газа может быть дополнительно оснащена, например, следующими узлами:In order to make the fullest possible use of the energy of exhaust gases, an installation with an air cooling system in a gas preparation system can be additionally equipped with, for example, the following units:
13) воздушным теплообменником блока подготовки инертного газа;13) by an air heat exchanger of the inert gas preparation unit;
14) камерой смешивания;14) a mixing chamber;
15) диффузором;15) a diffuser;
16) эжекторным патрубком с сужающейся насадкой;16) an ejector nozzle with a tapering nozzle;
17) приемной камерой;17) a receiving chamber;
18) центробежным компрессором системы охлаждения.18) centrifugal compressor of the cooling system.
Принцип работы установки заключается в следующем:The principle of operation of the installation is as follows:
Компрессор первой ступени 1 производит нагнетание воздуха с заданным избыточным давлением по нагнетательной воздушной магистрали 9 в камеру сгорания газогенератора 3, при этом воздух на участке между компрессором первой ступени и камерой сгорания газогенератора проходит через газовоздушный теплообменный аппарат 11, газовый канал которого соединен с выхлопным коллектором ДВС 10. При этом в качестве ДВС 2 выступает приводной двигатель установки. Температура воздуха после передачи последнему тепла выхлопных газов двигателя должна превысить температуру воспламенения топлива. Далее охлажденный выхлопной газ поступает в газовый теплообменник газогенератора 12, где в предпусковом режиме разогревает стенки камеры сгорания газогенератора, исключая возможность конденсации топлива на последних, а после выхода газогенератора на рабочий режим (за счет более низкой температуры выхлопных газов по сравнению с температурой газов в газогенераторе) снимает излишки тепла. При этом количество выхлопного газа, проходящее через газовый теплообменник, может регулироваться за счет, например, дросселирования (не показано) с целью обеспечения оптимального режима работы газогенератора (исключения перегрева стенок камеры сгорания с одновременным обеспечением полного выгорания отложений продуктов сгорания на последних). Таким образом в камере сгорания газогенератора будет обеспечиваться такое испарение топлива, при котором после его воспламенения от источника зажигания будет обеспечиваться устойчивое горение. В ту же камеру сгорания газогенератора 3 по линии подвода топлива 8 подается топливным насосом 7 топливо. В камере с помощью смесительных элементов (не показаны) происходит их перемешивание. После этого системами розжига (не показаны) топливо поджигается и происходит его сгорание. Далее инертный газ поступает в блок подготовки газа 4, где его физико-химические свойства доводятся до оптимальных любыми известными из уровней способами. После этого газ поступает в ступень нагнетания сред высокого давления (газобустерный насос 6), где газы окончательно сжимаются и направляются потребителю в составе газожидкостных смесей.The compressor of the first stage 1 pumps air with a predetermined overpressure through the discharge air line 9 into the combustion chamber of the gas generator 3, while the air in the section between the compressor of the first stage and the combustion chamber of the gas generator passes through a gas-air heat exchanger 11, the gas channel of which is connected to the exhaust manifold of the engine 10. In this case, the drive engine of the installation acts as ICE 2. The temperature of the air after the last heat transfer of the engine exhaust gas must exceed the ignition temperature of the fuel. Next, the cooled exhaust gas enters the gas heat exchanger of the gas generator 12, where it preheats the walls of the combustion chamber of the gas generator, eliminating the possibility of condensation of fuel on the latter, and after the gas generator enters the operating mode (due to the lower temperature of the exhaust gases compared to the temperature of the gases in the gas generator ) removes excess heat. In this case, the amount of exhaust gas passing through the gas heat exchanger can be controlled by, for example, throttling (not shown) in order to ensure the optimal operating mode of the gas generator (eliminating overheating of the walls of the combustion chamber while ensuring complete burning of deposits of combustion products on the latter). Thus, in the combustion chamber of the gas generator, such evaporation of the fuel will be ensured that, after ignition from the ignition source, stable combustion is ensured. In the same combustion chamber of the gas generator 3 through the fuel supply line 8, fuel is supplied by the fuel pump 7. In the chamber using mixing elements (not shown) they are mixed. After that, ignition systems (not shown) fuel is ignited and its combustion occurs. Next, the inert gas enters the gas preparation unit 4, where its physicochemical properties are brought to optimum by any methods known from the levels. After that, the gas enters the stage of injection of high pressure media (gas booster pump 6), where the gases are finally compressed and sent to the consumer as part of gas-liquid mixtures.
После выхода из газового теплообменника газогенератора выхлопной газ можно использовать, например, в эжекционной системе охлаждения в случае оборудования блока подготовки инертного газа воздушным теплообменником 13, так как после прохождения вышеозначенного газового теплообменника 12 выхлопной газ будет иметь значительную внутреннюю энергию, что позволит значительно увеличить мощность эжектирующей струи. С этой целью выход воздушного теплообменника блока подготовки инертного газа оборудуется приемной камерой 17, камерой смешивания 14 и диффузором 15. Выхлопной газ поступает в камеру смешивания через эжекторный патрубок с сужающей насадкой 16. При этом в приемной камере образуется разрежение, обеспечивающее подсасывание воздуха из системы охлаждения, что позволит без затрат механической энергии осуществить циркуляцию воздуха. При необходимости подобная система может быть дополнительно оснащена любым известным устройством или системами охлаждения, например центробежным компрессором системы охлаждения (обозначен как 18).After exiting the gas heat exchanger of the gas generator, the exhaust gas can be used, for example, in an ejection cooling system in the case of equipping the inert gas preparation unit with an air heat exchanger 13, since after passing through the aforementioned gas heat exchanger 12, the exhaust gas will have significant internal energy, which will significantly increase the power of the ejector jets. To this end, the output of the air heat exchanger of the inert gas preparation unit is equipped with a receiving chamber 17, a mixing chamber 14 and a diffuser 15. The exhaust gas enters the mixing chamber through an ejector nozzle with a narrowing nozzle 16. In this case, a vacuum is formed in the receiving chamber, which sucks air from the cooling system , which will allow the circulation of air without the expense of mechanical energy. If necessary, such a system can be additionally equipped with any known device or cooling system, for example a centrifugal compressor of the cooling system (designated as 18).
В случае монтажа установки на самоходном шасси целесообразно в зимнее время в выхлопной коллектор подключить выхлопную систему шасси, что позволит по прибытии к месту выполнения технологической операции иметь прогретую систему.In the case of mounting the installation on a self-propelled chassis, it is advisable in winter to connect the exhaust system of the chassis to the exhaust manifold, which will allow having a heated system upon arrival at the place of the technological operation.
Таким образом, реализация предлагаемого способа работы газогенератора и установка для его осуществления позволит создать технологический комплекс оборудования с высоким уровнем эксплуатационных параметров.Thus, the implementation of the proposed method of operation of the gas generator and installation for its implementation will create a technological complex of equipment with a high level of operational parameters.
Предлагаемый способ и устройство позволяют обеспечить упрощенный запуск газогенератора (что особенно критично в зимнее время года), оптимизировать температурный режим на стенках камеры сгорания и обеспечить минимальный расход топлива для подержания стехиометрического выжигания кислорода из воздуха.The proposed method and device allows for simplified start of the gas generator (which is especially critical in the winter season), to optimize the temperature regime on the walls of the combustion chamber and to ensure minimum fuel consumption for maintaining stoichiometric burning of oxygen from the air.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006131216/15A RU2357792C2 (en) | 2006-08-30 | 2006-08-30 | Method for production of gases inert to hydrocarbon medium and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006131216/15A RU2357792C2 (en) | 2006-08-30 | 2006-08-30 | Method for production of gases inert to hydrocarbon medium and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006131216A RU2006131216A (en) | 2008-03-10 |
| RU2357792C2 true RU2357792C2 (en) | 2009-06-10 |
Family
ID=39280441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006131216/15A RU2357792C2 (en) | 2006-08-30 | 2006-08-30 | Method for production of gases inert to hydrocarbon medium and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2357792C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3725012A (en) * | 1971-01-27 | 1973-04-03 | G Gower | Apparatus for manufacturing high pressure inert gas |
| RU2197649C2 (en) * | 2001-04-20 | 2003-01-27 | Открытое акционерное общество "Борец" | Apparatus for feeding fluid medium under pressure |
| RU2256494C2 (en) * | 2003-09-10 | 2005-07-20 | Ооо Хозрасчетный Творческий Центр Уфимского Авиационного Института | Generator of compressed inert gas |
| RU2276619C1 (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью ХОЗРАСЧЕТНЫЙ ТВОРЧЕСКИЙ ЦЕНТР УФИМСКОГО АВИАЦИОННОГО ИНСТИТУТА | Method and device for producing compressed inert gas |
-
2006
- 2006-08-30 RU RU2006131216/15A patent/RU2357792C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3725012A (en) * | 1971-01-27 | 1973-04-03 | G Gower | Apparatus for manufacturing high pressure inert gas |
| RU2197649C2 (en) * | 2001-04-20 | 2003-01-27 | Открытое акционерное общество "Борец" | Apparatus for feeding fluid medium under pressure |
| RU2256494C2 (en) * | 2003-09-10 | 2005-07-20 | Ооо Хозрасчетный Творческий Центр Уфимского Авиационного Института | Generator of compressed inert gas |
| RU2276619C1 (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью ХОЗРАСЧЕТНЫЙ ТВОРЧЕСКИЙ ЦЕНТР УФИМСКОГО АВИАЦИОННОГО ИНСТИТУТА | Method and device for producing compressed inert gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006131216A (en) | 2008-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9228738B2 (en) | Downhole combustor | |
| US2916877A (en) | Pressure fluid generator | |
| JP2007205353A (en) | Device and method for starting ramjet/scramjet engine | |
| CN101675225A (en) | Gas-turbine plant | |
| US7424916B2 (en) | Flameless hot oiler | |
| CN105091328A (en) | Thermoelectric fuel oil fan heater | |
| US1236793A (en) | Power-generator. | |
| JP2018031067A (en) | Generator of "mixture gas containing pressurized water vapor and hho gas" and utilization method thereof | |
| JPS6131290B2 (en) | ||
| RU2357792C2 (en) | Method for production of gases inert to hydrocarbon medium and device for its realisation | |
| CA2437181A1 (en) | Flameless boiler | |
| US20110104620A1 (en) | Combustion system and method | |
| CN115324780A (en) | Reforming hydrogen production engine and vehicle | |
| RU2008124277A (en) | METHOD FOR FORMING FUEL AND AIR MIXTURE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION (OPTIONS) | |
| CN107842430A (en) | It is a kind of for the fuel supplier of vehicle, engine system and vehicle | |
| RU2316648C1 (en) | Downhole steam-gas generator | |
| US2280447A (en) | Jet compressor for power plants | |
| GB190623123A (en) | An Improved Internal Combustion Hot Air Turbine. | |
| CA2893087C (en) | System and method for heating a well treatment fluid | |
| CN2769759Y (en) | Energy-saving water bath heater | |
| RU2149273C1 (en) | Gas turbine plant operating on high-pressure gaseous fuel | |
| RU2650452C1 (en) | Gas turbine plant for processing associated petroleum gas to electric power | |
| RU2795637C1 (en) | Heat generator | |
| CN102878435B (en) | Steam mixing anti-explosion system | |
| RU2544692C1 (en) | Method of fuels combustion and heating of process mediums and device for their implementation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090327 |