(11)	026915 (13) B1	Разделы: A B C E F G H
(21)	201170573
(22)	2009.08.31
(51)	F02C 9/00 (2006.01) F02C 7/057 (2006.01) F02G 3/00 (2006.01) F23R 3/26 (2006.01)
(31)	61/105,331
(32)	2008.10.14
(33)	US
(43)	2011.10.31
(86)	PCT/US2009/055544
(87)	WO 2010/044958 2010.04.22
(71)	(73) ЭКСОНМОБИЛ АПСТРИМ РИСЕРЧ КОМПАНИ (US)
(72)	Миттрикер Франклин Ф., Старчер Лорен К., Расмуссен Чад, Хантингтон Ричард Э., Хершковитц Франк (US)
(74)	Медведев В.Н. (RU)
(54)	СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ

(57) 1. Система сжигания топлива, включающая

средство для подачи высококонцентрированного потока диоксида углерода (СО₂);

по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока СО₂ и его разделения на поток первичного разбавителя и поток вторичного разбавителя, причем это устройство предназначено для регулирования величины расхода потока первичного разбавителя независимо от общей величины расхода высококонцентрированного потока СО₂;

средство для подачи потока подводимого кислорода;

по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока кислорода;

смесительное устройство, предназначенное для объединения потока первичного разбавителя и потока подводимого кислорода с образованием обогащенного кислородом потока;

средство для подачи потока сжигаемого топлива;

камеру сгорания, содержащую, по меньшей мере, зону первичного сгорания и зону прерывания горения;

расширительное устройство для получения потока расширенных продуктов, имеющих более низкую температуру, чем поток продуктов горения;

управляющую систему, включающую

первое управляющее устройство для регулирования величины расхода потока подводимого кислорода пропорционально величине расхода потока сжигаемого топлива таким образом, чтобы создавать близкое к стехиометрическому горение в зоне первичного сгорания; и

второе управляющее устройство для регулирования отношения кислорода к СО₂ в обогащенном кислородом потоке путем регулирования величины расхода потока первичного разбавителя; и

по меньшей мере один температурный датчик, функционально связанный с управляющей системой и устройством для измерения температуры потока продуктов горения и связанный с управляющей системой, для корректирования величины расхода потока вторичного разбавителя на основе температуры потока продуктов горения;

по меньшей мере один кислородный датчик для измерения количества кислорода в потоке расширенных продуктов, размещенный в потоке расширенных продуктов в месте, отдаленном от выхода из расширительного устройства, связанный с управляющей системой, причем управляющая система обеспечивает корректирование отношения кислорода к топливу для кислорода в обогащенном кислородом потоке и для топлива в потоке сжигаемого топлива, для достижения условий горения близких к стехиометрическим;

по меньшей мере один регулятор нагрузки для регулирования величины расхода потока сжигаемого топлива для поддержания рабочих условий нагрузки в расширительном устройстве;

причем камера сгорания сконструирована таким образом, чтобы обеспечивалось смешение и сжигание обогащенного кислородом потока и потока сжигаемого топлива внутри зоны первичного сгорания при температуре пламени и времени первичного пребывания, достаточных для образования потока горячих продуктов при условиях, близких к равновесным; и

для разбавления потока горячих продуктов вторичным разбавителем внутри зоны прекращения горения с образованием потока продуктов горения с более низкой температурой, чем поток горячих продуктов.

2. Система по п.1, в которой камера сгорания предназначена для пассивного регулирования величины расхода потока вторичного разбавителя на основе падения давления по меньшей мере в одном ограничителе потока в проточном канале для высококонцентрированного потока СО₂ и потоке вторичного разбавителя.

3. Система по п.1, дополнительно включающая центральное управляющее устройство, функционально связанное с

по меньшей мере одним температурным датчиком и по меньшей мере одним анализатором кислорода;

первым регулятором расхода потока для регулирования потока первичного разбавителя;

вторым регулятором расхода потока для регулирования величины расхода потока подводимого кислорода;

третьим регулятором расхода потока для регулирования величины расхода потока сжигаемого топлива и

четвертым регулятором расхода потока для регулирования потока вторичного разбавителя.

4. Система по п.1, дополнительно содержащая средство для подачи части диоксида углерода из потока расширенных продуктов в процесс вторичного метода добычи нефти (EOR).

5. Система по п.4, дополнительно включающая устройство для каталитического дожигания, предназначенное для снижения содержания кислорода в потоке продуктов горения.

6. Система по п.1, где средство для подачи потока сжигаемого топлива и/или средство для подачи потока подводимого кислорода скомпонованы для подачи катализатора в зону первичного сгорания, чтобы катализировать реакцию горения.

7. Система по п.3, дополнительно включающая

средство для подачи потока высококачественного газообразного топлива с величиной расхода потока и составом и

средство для подачи потока газообразного топлива с низкой теплотворной способностью, с величиной расхода потока и составом, предназначенное для объединения с потоком высококачественного газообразного топлива с образованием потока сжигаемого топлива.

8. Система сжигания топлива, включающая

средство для подачи высококонцентрированного потока диоксида углерода (СО₂);

по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока СО₂ для корректирования общей величины расхода высококонцентрированного потока СО₂ и разделения высококонцентрированного потока СО₂ на поток первичного разбавителя, имеющий величину расхода потока, и поток вторичного разбавителя, имеющий величину расхода потока, причем по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока предназначено для корректирования величины расхода потока первичного разбавителя независимо от общей величины расхода высококон­центрированного потока СО₂;

средство для подачи потока подводимого кислорода, имеющего величину расхода потока;

по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока подводимого кислорода;

смесительное устройство, предназначенное для объединения потока первичного разбавителя и потока подводимого кислорода с образованием обогащенного кислородом потока, имеющего величину расхода потока и отношение кислорода к СО₂;

средство для подачи потока сжигаемого топлива, имеющего величину расхода потока и состав;

камеру сгорания, содержащую, по меньшей мере, зону первичного сгорания и зону прекращения горения, устройство для каталитического дожигания для снижения содержания кислорода в потоке продуктов горения;

устройство для разделения потока сжигаемого топлива на первую часть, предназначенную для поступления в камеру сгорания, и вторую часть, предназначенную для обхода камеры сгорания и смешения с потоком продуктов выше по потоку относительно устройства для каталитического дожигания, с образованием потока для нагнетания в скважину в режиме вторичного метода добычи нефти,

причем камера сгорания сконструирована таким образом, чтобы обеспечивалось смешение и сжигание обогащенного кислородом потока и потока сжигаемого топлива внутри зоны первичного сгорания при температуре пламени и времени первичного пребывания, достаточных для образования потока горячих продуктов при примерно равновесных условиях; и

для разбавления потока горячих продуктов вторичным разбавителем внутри зоны прекращения горения с образованием потока продуктов горения с более низкой температурой, чем поток горячих продуктов.

9. Система сжигания топлива, включающая

средство для подачи высококонцентрированного потока диоксида углерода (СО₂);

по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока СО₂ для корректирования общей величины расхода высококонцентрированного потока СО₂ и разделения высококонцентрированного потока СО₂ на поток первичного разбавителя, имеющий величину расхода потока, и поток вторичного разбавителя, имеющий величину расхода потока, причем по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока предназначено для корректировки величины расхода потока первичного разбавителя независимо от общей величины расхода высококонцентрированного потока СО₂;

средство для подачи потока подводимого кислорода, имеющего величину расхода потока;

по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока кислорода корректирует величину расхода потока подводимого кислорода;

смесительное устройство, предназначенное для объединения потока первичного разбавителя и потока подводимого кислорода с образованием обогащенного кислородом потока, имеющего величину расхода потока и отношение кислорода к СО₂;

средство для подачи потока сжигаемого топлива, имеющего величину расхода потока и состав;

камеру сгорания, содержащую, по меньшей мере, зону первичного сгорания и зону прекращения горения, причем камера сгорания предназначена для смешения и сжигания обогащенного кислородом потока и потока сжигаемого топлива внутри зоны первичного сгорания при температуре пламени и времени первичного пребывания, достаточных для образования потока горячих продуктов при примерно равновесных условиях;

средство для подачи потока высококачественного газообразного топлива с величиной расхода потока и составом;

средство для подачи потока газообразного топлива с низкой теплотворной способностью с величиной расхода потока и составом, предназначенное для объединения с потоком газообразного топлива с образованием потока сжигаемого топлива; и

центральное управляющее устройство, функционально связанное с

по меньшей мере одним температурным датчиком и по меньшей мере одним кислородным датчиком;

первым регулятором расхода потока для регулирования потока первичного разбавителя;

вторым регулятором расхода потока для регулирования величины расхода потока подводимого кислорода;

третьим регулятором расхода потока для регулирования величины расхода потока сжигаемого топлива;

четвертым регулятором расхода потока для регулирования потока вторичного разбавителя;

пятым регулятором расхода потока для регулирования потока высококачественного газообразного топлива;

шестым регулятором расхода потока для регулирования потока газообразного топлива с низкой теплотворной способностью и

суммирующим управляющим устройством, функционально связанным с пятым и шестым регуляторами расхода потока, скомпонованным для контроля величины расхода потока и состава потока сжигаемого топлива для регулирования температуры горения и во избежание гашения пламени,

причем камера сгорания сконструирована таким образом, чтобы обеспечивалось разбавление потока горячих продуктов вторичным разбавителем внутри зоны прекращения горения с образованием потока продуктов горения с более низкой температурой, чем поток горячих продуктов.

10. Система по п.9, дополнительно включающая по меньшей мере один анализатор углеводородов для измерения количества углеводородов в составе потока продуктов горения и функционально связанный, по меньшей мере, с шестым регулятором расхода потока для регулирования количества газообразного топлива с низкой теплотворной способностью во избежание срыва пламени в камере сгорания.

11. Система сгорания сжигания топлива, включающая

средство для подачи высококонцентрированного потока диоксида углерода (СО₂);

по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока СО₂ для корректирования общей величины расхода высококонцентрированного потока СО₂ и разделения высококонцентрированного потока СО₂ на поток первичного разбавителя, имеющий величину расхода потока, и поток вторичного разбавителя, имеющий величину расхода потока, причем по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока предназначено для корректирования величины расхода потока первичного разбавителя независимо от общей величины расхода высококонцентрированного потока СО₂;

средство для подачи потока подводимого кислорода, имеющего величину расхода потока;

по меньшей мере одно устройство для регулирования величины расхода потока кислорода, скомпонованное для корректирования величины расхода потока подводимого кислорода;

смесительное устройство, предназначенное для объединения потока первичного разбавителя и потока подводимого кислорода с образованием обогащенного кислородом потока, имеющего величину расхода потока и отношение кислорода к СО₂;

средство для подачи потока сжигаемого топлива, имеющего величину расхода потока и состав;

камеру сгорания, содержащую, по меньшей мере, зону первичного сгорания и зону прекращения горения, причем камера сгорания обеспечивает смешение и сжигание обогащенного кислородом потока и потока сжигаемого топлива внутри зоны первичного сгорания при температуре пламени и времени первичного пребывания, достаточных для образования потока горячих продуктов при примерно равновесных условиях;

центральное управляющее устройство, функционально связанное с

по меньшей мере одним температурным датчиком и по меньшей мере одним кислородным датчиком;

первым регулятором расхода потока для регулирования потока первичного разбавителя;

вторым регулятором расхода потока для регулирования величины расхода потока подводимого кислорода;

третьим регулятором расхода потока для регулирования величины расхода потока сжигаемого топлива;

четвертым регулятором расхода потока для регулирования потока вторичного разбавителя;

средство для подачи потока высококачественного газообразного топлива с величиной расхода потока и составом;

средство для подачи потока газообразного топлива с низкой теплотворной способностью с величиной расхода потока и составом, предназначенное для объединения с потоком газообразного топлива с образованием потока сжигаемого топлива; и

средство для подачи пополняющего высококонцентрированного потока СО₂ с величиной расхода потока и составом, предназначенное для объединения потока газообразного топлива с низкой теплотворной способностью и потоком высококачественного газообразного топлива с образованием потока сжигаемого топлива, причем устройство дополнительно содержит седьмой регулятор расхода потока, функционально связанный с гуммирующим управляющим устройством, предназначенным для корректирования величины расхода каждого из потоков, для формирования постоянной величины расхода потока и состава в потоке сжигаемого топлива,

причем камера сгорания обеспечивает разбавление потока горячих продуктов вторичным разбавителем внутри зоны прекращения горения с образованием потока продуктов горения с более низкой температурой, чем поток горячих продуктов.

12. Способ сжигания топлива, включающий стадии, в которых

создают высококонцентрированный поток СО₂, поток подводимого кислорода и поток сжигаемого топлива;

разделяют высококонцентрированный поток СО₂ на поток первичного разбавителя и поток вторичного разбавителя, каждый из которых имеет величину расхода потока;

осуществляют сжигание топлива с использованием системы сжигания по любому из пп.1-11 для выполнения стадий, в которых

корректируют величину расхода потока первичного разбавителя независимо от общей величины расхода высококонцентрированного потока СО₂ с целью поддержания условий горения, близких к стехиометрическим;

объединяют поток первичного разбавителя и поток подводимого кислорода с образованием обогащенного кислородом потока; и

сжигают обогащенный кислородом поток и поток сжигаемого топлива в зоне первичного сгорания камеры сгорания с образованием потока продуктов горения с температурой и составом;

направляют поток вторичного разбавителя в зону прекращения горения для охлаждения продуктов горения.

13. Способ по п.12, дополнительно включающий стадии, в которых детектируют содержание кислорода в потоке продуктов горения и корректируют величину расхода потока подводимого кислорода для достижения состава продуктов горения, близких к стехиометрическим.

14. Способ по п.13, дополнительно включающий стадии, в которых детектируют температуру потока продуктов горения и корректируют величину расхода потока вторичного разбавителя в зоне прекращения горения камеры сгорания для регулирования температуры продуктов горения.

15. Способ по п.14, дополнительно включающий стадии, в которых объединяют поток высококачественного газообразного топлива с потоком газообразного топлива с низкой теплотворной способностью и потоком первичного разбавителя с образованием потока сжигаемого топлива.

16. Способ по п.15, дополнительно включающий стадии, в которых регулируют величину расхода высококонцентрированного потока СО₂, потока подводимого кислорода, потока высококачественного газообразного топлива и потока газообразного топлива с низкой теплотворной способностью с помощью регуляторов расхода потока, причем регуляторы расхода потока функционально связаны с центральным управляющим устройством.

17. Способ по п.12, дополнительно включающий стадии, в которых предварительно смешивают обогащенный кислородом поток и поток сжигаемого топлива в зоне первичного сгорания камеры сгорания.

18. Способ по п.12, в котором осуществляют добавление катализатора в зону первичного сгорания.

19. Способ по п.14, дополнительно включающий стадии, в которых регистрируют количество непрореагировавших углеводородов в потоке продуктов горения и регулируют величину расхода потока газообразного топлива с низкой теплотворной способностью на основе количества непрореагировавших углеводородов в потоке продуктов горения с целью обеспечения условий горения, близких к стехиометрическим.

20. Способ по п.14, дополнительно включающий стадии, в которых поддерживают постоянными величину расхода и состав потока сжигаемого топлива регулированием величины расхода каждого из потоков высококачественного газообразного топлива, потока газообразного топлива с низкой теплотворной способностью и потока первичного разбавителя.