The issue of utilizing associated petroleum gas from low-yield fields in gas turbine power plants has become relevant recently. To develop universal power plants ensuring steady combustion of dissimilar in composition and highly ballast gases from different fields, reliable information on their combustion limits under real operating conditions is required. Composition analysis of associated pe-troleum gases from various fields of the Russian Federation shows that the volume fraction of ballast components can be as high as 90 %, heavy hydrocarbons up to 10 %, hydrogen sulfide-up to 6 %. This work is aimed to theoretical determination and experimental confirmation of combustion concentra-tion limits of associated petroleum gas. Another purpose is to work out recommendations for selection of the excess air ratio in the primary zone of the chamber at the design stage. This is achieved by theo-retical determination of the air access coefficient on the upper and lower combustion limits using phlegmatization methods and experimental substantiation of the computational results. The first exper-imental results were obtained in the process of burning petroleum gases collected directly in the fields with the volume fraction of ballast components 26 % and 40 %. To clearly determine the presence of combustion in the chamber, a synchronous video recording of the process was conducted. Computa-tional and experimental studies into concentration limits of associated alternated composition petrole-um gas combustion resulted in some recommendations on organizing stable diffusion and homogene-ous combustion in one-, two- or three-zone combustion chambers.

În ultimii ani problema utilizării gazelor petroliere asociate în câmpurile cu randament redus, folosind centrale electrice cu turbină este foarte de actualitate. Pentru a elabora camere universale de combustie ale unor astfel de instalații, care să asigure o combustie stabilă a compoziției eterogene și a gazelor puternic balastate pe diferite câmpuri, este necesară informație fiabilă cu privire la limitele combustiei lor în condiții de operare reale. O analiză a compoziției gazelor petroliere asociate din diferite domenii ale Federației Ruse a arătat că conținutul de componente necombustibile (azot, dioxid de carbon, vapori de apă) poate ajunge la 90%, hidrocarburi grele (pentan și mai mari) - până la 10%, hidrogen sulfurat - până la 6%. Scopul acestei lucrări este determinarea teoretică și confirmarea experimentală a limitelor de concentrație ale combustiei gazelor petroliere asociate balastate, precum și elaborarea recomandărilor pentru alegerea coeficientului de aer în exces în zona primară a camerei în faza de proiectare. Obiectivul este realizat prin determinarea teoretică a coeficientului de aer în exces la limitele superioare și inferioare ale combustiei, folosind metode de flegmatizare și confirmarea experimentală a rezultatelor calculate. Pentru prima dată, rezultatele experimentale au fost obținute în procesul de ardere a gazelor petroliere prelevate direct pe câmpuri, cu un conținut de componente de balastare de 26% și 40%. În procesul studiilor experimentale, au fost determinați coeficienții de exces de aer în limitele de combustie superioare și inferioare și profilurile longitudinale de temperatură în flacără de-a lungul axei arzătorului.

Вопрос об утилизации попутных нефтяных газов на малодебитных месторождениях с использованием газотурбинных энергоустановок в последние годы является весьма актуальным. Для разработки универсальных камер сгорания таких установок, которые бы обеспечивали устойчивое горение разнородных по составу и сильно забалластированных газов на разных месторождениях, требуется достоверная информация по пределам их горения в реальных условиях эксплуатации. Анализ составов попутных нефтяных газов различных месторождений Российской Федерации показал, что содержание негорючих компонентов (азот, углекислый газ, пары воды) может достигать 90 %, тяжелых углеводородов (пентан и выше) – до 10 %, сероводорода – до 6 %. Целью данной работы является теоретическое определение и экспериментальное подтверждение концентрационных пределов горения забалластированных попутных нефтяных газов, а также разработка рекомендаций по выбору коэффициента избытка воздуха в первичной зоне камеры на этапе проектирования. Поставленная цель достигается теоретическим определением коэффициента избытка воздуха на верхнем и нижнем пределах горения с использованием методов флегматизации и экспериментальным подтверждением расчетных результатов. Впервые экспериментальные результаты получены в процессе сжигания нефтяных газов, отобранных непосредственно на месторождениях, с содержанием балластирующих компонентов 26 % и 40 %. В процессе экспериментальных исследований определялись коэффициенты избытка воздуха на верхнем и нижнем пределах горения и продольные профили температуры в пламени по оси горелки. О положении фронта пламени в камере можно судить по показаниям термопар в зоне пламени и кадрам видеосъемки внутрикамерного процесса. Расчетно-экспериментальные исследования пределов горения забалластированных разнородных по составу нефтяных газов позволили выработать рекомендации по организации стабильного диффузионного или гомогенного горения в первичных зонах камер сгорания утилизационных микрогазотурбинных энергоустановок.