CN103062802A - 用于涡轮机燃烧室燃料组件的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及并公开一种系统。所述系统包括燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机具有燃烧室；连接到所述燃烧室的液体燃料供应系统；以及连接到所述液体燃料供应系统的供水系统。所述供水系统经配置以在所述液体燃料供应系统不在用于流出液体燃料时，使水流过所述液体燃料供应系统。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧系统，确切地说，涉及将液体燃料供应到燃气涡轮发动机。
背景技术
各种燃烧系统包括燃烧腔，在燃烧腔中，燃料与空气燃烧以产生热气体。例如，燃气涡轮发动机可以包括一个或多个燃烧腔，用以接收来自压缩机的压缩空气、将燃料注入压缩空气中，并且产生热燃烧气体以驱动涡轮发动机。可以向每个燃烧腔供应一种或多种不同的燃料，例如，气体燃料和液体燃料，这些燃料彼此隔开使用。例如，不同燃料可以通过分离的流动通道供应到不同的燃烧腔。遗憾的是，留在未使用流动通道内的燃料可能降解，和/或可能发生泄漏，导致热燃烧气体回流，从而降低燃气涡轮发动机的性能。
发明内容
下文概述了与最初提出权利要求的本发明的范围相符的某些实施例。这些实施例的目的并不在于限制本发明的范围，而仅在于概述本发明的可能形式。实际上，本发明可包括与下述实施例类似或不同的各种形式。
在第一实施例中，一种系统包括燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机具有燃烧室；连接到所述燃烧室的液体燃料供应系统；以及连接到所述液体燃料供应系统的供水系统。所述供水系统经配置以在所述液体燃料供应系统不在用于流出液体燃料时，使水流过所述液体燃料供应系统。
在第二实施例中，一种系统包括：液体燃料歧管，所述液体燃料歧管经配置以连接到燃气涡轮机燃烧室，以按照特定路线将液体燃料输送到所述燃气涡轮机燃烧室；水歧管，所述水歧管经配置以连接到所述燃气涡轮机燃烧室，以按照特定路线将水输送到燃气涡轮机燃烧室；液体燃料供应阀，所述液体燃料供应阀经配置以选择性地将液体燃料供应到所述液体燃料歧管；以及供水阀，所述供水阀经配置以选择性地在所述液体燃料供应阀关闭时将水供应到所述液体燃料歧管，从而将液体燃料从液体燃料歧管中排出。
在第三实施例中，一种系统包括水控制器，所述水控制器经配置以将第一信号传输到水流控制器，以在液体燃料供应系统不在用于流出液体燃料时，使水从供水系统流过连接到燃气涡轮发动机的燃烧室的液体燃料供应系统。
附图说明
在参考附图阅读以下详细说明后，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中：
图1是具有燃烧室的涡轮机系统的实施例的方框图；
图2是涡轮机燃烧室的燃料供应系统的实施例的方框图；
图3是用水清洁液体燃料流动通道的过程的流程图；以及
图4是维持液体燃料流动通道中的水压的过程的流程图。
具体实施方式
下文将介绍本发明的一项或多项具体实施例。为了简要介绍这些实施例，说明书中可能不会介绍实际实施方案的所有特征。应了解，在任意工程或设计项目中开发任意此类实际实施方案时，均应当做出与实施方案特定相关的各种决定，以实现开发人员的具体目标，例如，是否要遵守系统相关和业务相关约束，这些限制可能会因实施方案的不同而有所不同。此外，应了解，此类开发可能非常复杂耗时，但无论如何对受益于本发明的一般技术人员而言，此类开发仍是常规的设计、建造和制造操作。
在介绍本发明各种实施例的元件时，“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示有一个或多个元件。术语“包括”、“包含”以及“具有”旨在表示包括性含义，且表示除了所列元件外，可能还有其他元件。
如下文详细所述，某些实施例提供用于将燃料从燃料通道中排出到燃烧室中的系统。例如，燃烧室可以是设在燃气涡轮发动机中的燃气涡轮机燃烧室。在某些实施例中，燃气涡轮机燃烧室可以燃烧天然气等气体燃料，或柴油燃料等液体燃料。气体燃料可以经由气体燃料通道供应到燃气涡轮机燃烧室，而液体燃料可以经由与气体流动通道分离的液体燃料流动通道供应。燃气涡轮机燃烧室可以首先燃烧气体燃料，然后在气体燃料不可用时燃烧液体燃料。因此，即使气体燃料的供应中断，涡轮机燃烧室也可继续运行。在某些实施例中，当燃气涡轮机燃烧室不在燃烧液体燃料时，控制器可以将信号发送到一个或多个控制元件，以用从水流动通道供应的水将液体燃料从液体燃料流动通道中排出。在进一步实施例中，控制器可以将信号发送到一个或多个控制元件，以有助于在燃气涡轮机燃烧室不在燃烧液体燃料时，维持液体燃料流动通道中的水压。
在不燃烧液体燃料时用水将液体燃料从液体燃料流动通道中排出可以提供若干优点。例如，留在液体燃料流动通道中的水可能有助于防止燃烧气体从燃气涡轮机燃烧室回流到液体燃料供应系统中。换言之，液体燃料流动通道中的水可以用作燃气涡轮机燃烧室与液体燃料供应系统之间的缓冲器或隔离物。相对于燃烧气体与液体燃料之间的接触，燃烧气体与水之间的接触较不可能引起不需要的反应。此外，某些燃气涡轮发动机可能包括多个燃气涡轮机燃烧室，这些燃烧室经由液体燃料流动通道的歧管互连。液体燃料流动通道中存在水可有助于防止燃烧气体经由歧管从一个燃气涡轮机燃烧室回流到另一燃烧室。这种燃烧气体的回流可能导致喷嘴头等燃烧室的多种部件损坏。此外，如果液体燃料流动通道中的任何阀发生泄漏，将水缓冲器维持在特定温度下或以上可能导致水泄漏到燃烧室中，而不是导致燃烧气体回流到液体燃料流动通道中。这种少量水泄漏到燃烧室中可能对燃烧室性能产生最低限度的影响。但是，少量燃烧气体回流就可能损坏喷嘴头。此外，水比气体的密度高，例如，因此可以更有效地将液体燃料从液体燃料流动通道中清除。此外，水可能不含氧气，这可能导致液体燃料在高温下，例如在约120摄氏度与230摄氏度之间，热解成清漆(varnish)和固体碳。这种清漆和碳的沉积物可能被送至下游，并导致喷雾质量不佳、热痕，以及燃气涡轮发动机在再次使用液体燃料时损坏。此外，水可能用作吸热器，有助于在燃烧气体燃料时冷却不使用的燃气涡轮发动机部件。
现参阅附图且先参阅图1，其中图示了具有燃气涡轮发动机11的涡轮机系统10的实施例的方框图。涡轮机系统10可使用液体燃料或天然气和/或合成气等气体燃料来驱动涡轮机系统10。如图所示，一个或多个燃料喷嘴12吸入燃料供应14。例如，一个或多个燃料喷嘴12可用于吸入液体燃料，且一个或多个其他燃料喷嘴12可用于吸入气体燃料。此外，当涡轮机系统10使用液体燃料时，燃料喷嘴12可以吸入供水系统15。供水系统15可能已在具有涡轮系统10的设备中的其他地方使用。例如，供水系统15可用于在设备中产生蒸汽。因此，在某些实施例中，涡轮系统10不将单独的专用供水系统15仅用于涡轮系统10。如下文详细所述，所公开的系统10在燃料喷嘴12上游和/或内部将液体燃料与供水系统15混合。在注入之间将液体燃料与供水系统15混合可以提高副产物(例如，NOx、SOx、CO或特定物质)抑制的效率，从而减少从燃气涡轮发动机11的副产物生产。换言之，减少水15可用于减少在燃气涡轮发动机11的给定运行条件(例如，点火温度)下的副产物生产。燃料喷嘴12随后将燃料或燃料水混合物与空气部分地混合，并将燃料、水(当使用时)、空气混合物输送到燃烧室16中，在该燃烧室中，燃料、水(当使用时)和空气发生进一步混合。尽管示意地图示为在燃烧室16的外部或与燃烧室16分离，但燃料喷嘴12可以设在燃烧室16的内部。燃料、水(当使用时)和空气混合物在燃烧室16内的腔室中燃烧，从而形成热压缩排出气体。燃烧室16可引导排出气体通过涡轮机18流向排出口20。尽管图1中仅图示了一个燃烧室16，但在某些实施例中，多个燃烧室16可以周向布置在燃气涡轮发动机11周围。多个燃烧室16各自可以包括单独的燃料喷嘴12。在排出气体通过涡轮机18时，气体会驱使涡轮机叶片使轴22沿涡轮机系统10的轴旋转。如图所示，轴22连接到涡轮机系统10的多种部件，包括压缩机24。压缩机24还包括连接到轴22的叶片。当轴22旋转时，压缩机24内的叶片也会旋转，从而通过压缩机24压缩来自空气入口26的空气，然后进入燃料喷嘴12和/或燃烧室16中。轴22还可连接到负载28，该负载28可为车辆负载或静负载，例如发电厂中的发电机或飞机上的推进器。负载28可以包括能够由涡轮机系统10的旋转输出供电的任何合适装置。
图2图示了图1所示燃气涡轮发动机11的燃烧室16的涡轮机燃料供应系统40的方框图。在以下讨论中，术语“阀”用于指能够以流控制器运行的任何装置。如图所示，液体燃料42可以供应到燃烧室16。液体燃料42的实例包括，但不限于，烃基液体燃料，例如，柴油燃料、喷气燃料、汽油、石脑油、燃料油等。液体燃料42使用液体燃料泵44沿液体燃料流动通道46输送到燃烧室16，液体燃料流动通道中可包括液体燃料供应阀48。液体燃料流动通道46也可包括液体燃料歧管50，液体燃料歧管可用于将液体燃料42供应到多个燃烧室16(用纵向点表示)，例如，燃烧室可以周向布置在液体燃料歧管50周围。换言之，多个燃烧室16各自可经由多个流动通道连接到液体燃料歧管50。在某些实施例中，液体燃料歧管50可配置成具有圆形或多边形形状的环。液体燃料供应阀48可用于将液体燃料流42调整和/或分离到液体燃料歧管50。在某些实施例中，液体燃料混合阀52可设于液体燃料流动通道46中，位于液体燃料歧管50的下游处。液体燃料混合阀52可用于调整液体燃料42的流速，液体燃料与供水系统15混合，以形成液体燃料和水的混合物54。例如，液体燃料混合阀52可以是双位阀或节流阀。液体燃料和水的混合物54随后按照特定路线输送到燃烧室16的主喷嘴56。主喷嘴56可以构成燃料喷嘴12的一部分，且可以在高流速或正常流速下排出液体燃料42和水15的混合物54。供水系统15可用于在燃气涡轮发动机11燃烧气体燃料而不是液体燃料42时，将液体燃料42从液体燃料流动通道46中排出，如下文详细所述。
在某些实施例中，液体燃料42的一部分可以按照特定路线输送到引燃燃料流动通道58，该通道中可包括引燃燃料供应阀60。引燃燃料流动通道58可用于使用液体燃料42来启动燃烧室16，然后再将液体燃料流动通道46和主喷嘴56投入使用。引燃燃料流动通道58可继续在主喷嘴56投入使用后继续使用。引燃燃料流动通道58可用于启动燃烧室16，因为引燃燃料流动通道58可相对于液体燃料流动通道46使液体燃料42以较小流速流动。在某些实施例中，液体燃料42穿过引燃燃料流动通道58的流速可为正常或常规流速的约5％到50％、10％到35％或15％到25％。因此，可称为引燃燃料的液体燃料42的低流速可用于首先启动燃烧室16。之后，液体燃料流动通道46和引燃燃料流动通道58可一起使用，以将液体燃料42的正常或常规流速提供给燃烧室16。在燃烧室16的启动过程中，来自引燃燃料供应阀60的液体燃料42按特定路线输送到引燃燃料歧管64，该歧管可用于将引燃燃料供应到多个燃烧室16(用纵向点表示)。换言之，多个燃烧室16可各自经由多个流动通道连接到引燃燃料歧管64。在某些实施例中，引燃燃料歧管64可配置成具有圆形或多边形形状的环。引燃燃料供应阀60可用于将液体燃料流42调整和/或分离到引燃燃料歧管64。引燃燃料混合阀66可设于引燃燃料流动通道58中，位于引燃燃料歧管64的下游处。引燃燃料混合阀66可用于调整液体燃料42的流速，液体燃料与供水系统15混合，以形成引燃燃料和水的混合物68。例如，引燃燃料混合阀66可以是双位阀或节流阀。引燃燃料和水的混合物68随后按照特定路线输送到燃烧室16的引燃喷嘴70。引燃喷嘴70可以构成燃料喷嘴12的另一部分，且可以在低流速或启动流速下排出引燃燃料水混合物68。例如，可以在燃烧室16启动期间使用引燃喷嘴70，之后使用主喷嘴56来在正常流速下注入混合物54。因此，引燃喷嘴70可以小于主喷嘴56。引燃喷嘴70的较小尺寸使混合物68在启动流速，或在部分流速或低部分负载率下具有良好的喷雾。因此，引燃喷嘴70可限于形成低于主喷嘴56的较低流速。例如，引燃燃料水混合物68穿过引燃喷嘴70的流速可为穿过主喷嘴56的流速的约5％到50％、10％到35％或15％到25％。在某些实施例中，引燃喷嘴70可与主喷嘴56一起或同时使用。例如，引燃喷嘴70可以继续与主喷嘴56一起使用，因为引燃喷嘴70可以通过引燃燃料水混合物68流过引燃喷嘴70来冷却。当燃烧室16转而燃烧气体燃料72时，可以净化并关闭主喷嘴，然后用气体燃料72净化引燃喷嘴70。此外，燃烧室16可包括额外的燃料喷嘴12，用于在不燃烧通过主喷嘴56和引燃喷嘴70注入的液体燃料42时提供气体燃料72。
当燃烧室16燃烧气体燃料72时，引燃燃料流动通道58可以不再用于将液体燃料42供应到燃烧室16。但是供水系统15可用于将引燃燃料流动通道58中的液体燃料42排出或清除到燃烧室16中。气体燃料72随后可以经由气体燃料流动通道73供应到引燃燃料歧管64，从而用气体燃料72将水和任何残余的液体燃料42从引燃燃料歧管64清除。气体燃料72的实例包括，但不限于，甲烷、天然气、合成气等。气体燃料流动通道73可包括气体燃料供应阀74，该阀可用于调整和/或分离气体燃料流72。用供水系统15和气体燃料72来净化引燃燃料流动通道58可有助于防止液体燃料42在不使用时使引燃燃料流动通道58内发生焦化或氧化。在其他实施例中，氮气、二氧化碳、蒸汽等其他气体可用于在不使用时将水和液体燃料42从引燃燃料流动通道58清除。此外，气体燃料72可继续在燃烧室16燃烧气体燃料72时净化引燃喷嘴70。引燃喷嘴70的尺寸较小可以使引燃喷嘴70更易受结渣的影响，因此更难以冲洗。因此，使用气体燃料72进行连续净化可有助于防止引燃喷嘴70当不在用于注入引燃燃料水混合物68时结渣。此外，基于引燃喷嘴70在燃烧室16中的位置，引燃喷嘴70暴露于热循环燃烧气体中的程度可能更大，且可能不像主喷嘴56一样受到压缩机排出空气的保护。因此，气体燃料72的连续净化还可有助于冷却并保护引燃喷嘴70。主喷嘴56还可受气体燃料72的净化的保护，但这样做的动机不大，且气体燃料72的流速可能大得多。
涡轮机燃料供应系统40中可以使用若干水源，这些水源用于与即将在燃烧室16中燃烧的液体燃料42混合，或者将液体燃料42从液体燃料流通道46和/或引燃燃料流动通道58中排出或清除。换言之，以下任何水源可以与液体燃料42一起注入燃烧室16中，或者用于将液体燃料42从液体燃料流动通道46和/或引燃燃料流动通道58中清除。一种水源可以是软化水76，这种水源可定义成已去除大多数或全部矿物质的水。软化水76也可以是脱氧水，从而有助于防止热液体燃料浸润过的表面形成结渣或积碳。可用于产生软化水76的方法实例包括，但不限于，蒸馏法、反向渗透法、纳米过滤法等。由于软化水76中缺少矿物质，因此可以减少涡轮机燃料供应系统40中的腐蚀。具体地讲，非软化水中存在的矿物质可以形成盐或酸，当与燃烧室16中的燃烧产物混合时，这些盐或酸可能导致下游燃气涡轮发动机11的合金发生腐蚀。软化水76可能不仅用于涡轮机燃料供应系统40。事实上，软化水76可能已用于其他地方，例如，用于蒸汽涡轮机或热回收蒸汽发生器中。用于蒸汽涡轮机中的软化水76的量可以比用于涡轮机燃料供应系统40中的相应量大许多倍。因此，使用已用于其他地方的软化水76可以免去与涡轮机燃料供应系统40的专用系统相关的成本、复杂性和可靠性问题。回到图2，使用软化水泵78沿软化水流动通道80输送软化水76到燃烧室16，该软化水流动通道中可包括软化水供应阀82。软化水流动通道80还可包括软化水歧管84，该歧管可用于将软化水76供应到多个燃烧室16(用纵向点表示)，例如，这些燃烧室可以周向布置在软化水歧管84周围。换言之，多个燃烧室16各自可以经由多个流动通道连接到软化水歧管84。在某些实施例中，软化水歧管84可配置成具有圆形或多边形形状的环。软化水供应阀82可用于将软化水流76调整和/或分离到软化水歧管84中。在某些实施例中，软化水液体燃料混合阀86和软化水引燃燃料混合阀88可以设于软化水流动通道80中，位于软化水歧管84的下游。软化水液体燃料混合阀86和软化水引燃燃料混合阀88可以调整软化水76分别向液体燃料流动通道46和引燃燃料流动通道58流动。例如，软化水液体燃料混合阀86和软化水引燃燃料混合阀88可以是双位阀或节流阀。因此，阀86和88可用于调整在燃烧室16中燃烧的液体燃料42和软化水76的组成。软化水76也可用于在不用于将液体燃料42供应到燃烧室16时将液体燃料从通道46和/或58中排出。此外，相对于非软化水等而言，软化水76可以是用于清洗涡轮机燃料供应系统40的多种部件的较佳溶剂。在某些实施例中，液体燃料混合阀52、引燃燃料混合阀66、软化水液体燃料混合阀86，以及软化水引燃燃料混合阀88可以设于紧密连接的阀组件或歧管中，以有助于将液体燃料歧管50、引燃燃料歧管64、软化水歧管84，以及多个燃烧室16之间各种流动通道的长度降低最小。
用于涡轮机燃料供应系统40的另一种水源是凝结水90，这种水源可以定义为由蒸汽凝结形成的液相。包括涡轮机系统10的设备中可能已备有凝结水90，且凝结水可能包括少量矿物质。凝结水90还可以是脱氧水。此外，凝结水90的温度可以高于软化水76。例如，凝结水90的温度可以在约100到370、150到300或200到250摄氏度之间。凝结水90对含有液体燃料42的流动通道的清洗可能优于冷却水，因为液体燃料42可能更易溶于凝结水90，和/或在凝结水90的较高温度下可能更易于挥发。凝结水90可以在约6,800kPa以上的压力下提供，从而使得凝结水90能够与液体燃料42混合。返回图2，凝结水90使用凝结水泵92沿凝结水流动通道94输送到燃烧室16，该凝结水流动通道中可能包括凝结水供应阀96。在某些实施例中，凝结水90可以经由止回阀98直接流向液体燃料歧管50，以将液体燃料42从液体燃料歧管50、液体燃料流动通道46和/或引燃燃料流动通道58中排出或清除。止回阀98可有助于防止液体燃料42回流到凝结水90中。在其他实施例中，凝结水90可经由止回阀100流向水歧管84，以与液体燃料流动通道46和/或引燃燃料流动通道58中即将在燃烧室16中燃烧的液体燃料42混合。止回阀98可有助于防止水歧管84中的材料回流到凝结水90中。在进一步实施例中，可以使用其他水源或清洗剂来替代软化水76或凝结水90。
在图示的实施例中，液体燃料歧管50、引燃燃料歧管64和水歧管84可以各自包括压力传感器102，该传感器可提供歧管50、64和84中压力的指示。此外，歧管50、64和84可各自包括排气阀104和排水阀106。排气阀104可用于排出或清除歧管50、64和84中的任何气体。因此，排气阀104使得歧管50、64和84能够基本上不含气体，或者完全充满液体(例如，液体充满)。类似地，排水阀106可用于排出或清除歧管50、64和84中的液体。
如图2所示，涡轮机燃料供应系统40的多种部件包括在燃气涡轮机罩壳108中，或燃气涡轮发动机11的高温部分中。燃气涡轮机外壳108可包括燃气涡轮发动机11中因燃气涡轮发动机11内的燃烧而暴露于高温中的部分。因此，设于燃气涡轮机罩壳108中的设备和部件可针对高温服务特别设计。此外，燃气涡轮机罩壳108中任何停滞的液体燃料42可能发生加速降解和/或氧化。具体地讲，燃气涡轮机罩壳108中任何停滞的液体燃料42可以氧化，以形成难以清除的积碳和清漆。因此，涡轮机燃料供应系统40的实施例可以配置成用基本不含矿物质的水源15，例如软化水76或凝结水90来排出燃气涡轮机罩壳108中的停滞液体燃料42。具体地讲，水可以留在图2中燃气涡轮机罩壳108的加粗线中，以用作产生于燃烧室16中的热燃烧室气体的缓冲器。此类不含矿物质的水15还较不可能使燃气涡轮发动机11中发生腐蚀。当液体燃料42再次用于燃烧室16中时，水15可以通过液体燃料42排出到燃烧室16中，以形成帮助冷却燃烧室16中的火焰的水蒸汽。由于排出水15所产生的水蒸汽量较少，因此对燃烧室16的影响可忽略不计。
在某些实施例中，涡轮机燃料供应系统40可包括控制器110，该控制器可沿信号通道112发送和/或接收各种信号。在以下讨论中，沿信号通道112发送或接收的信号还将用参考标号112表示。例如，控制器110可将信号112发送到以下项中的一项或多项，以使相应阀打开或关闭：液体燃料供应阀48、液体燃料混合阀52、引燃燃料供应阀60、引燃燃料混合阀66、气体燃料供应阀74、软化水供应阀82、液体燃料软化水混合阀86、引燃燃料软化水混合阀88、凝结水供应阀96、排气阀104，以及排水阀106。此外，控制器110可从压力传感器102接收信号112。在进一步实施例中，控制器110可接收指示燃烧室16的多种参数的一个或多个信号112。在某些实施例中，控制器110可在压力传感器102所指示的感测水压水平低于水压的阈值水平时，发送信号112来调整歧管50、64或84中的一者或多者的水压15。所述阈值水平可以建立在燃气涡轮发动机11中的工作流体(例如，空气)的压力以上，以帮助防止热燃烧气体回流到涡轮机燃料供应系统40中。例如，所述阈值水平可以大于燃气涡轮发动机11的排出空气压力。在某些实施例中，阈值水平可以在约1700到3500、2000到3000，或2400到2800千帕之间例如，如果压力传感器102感测到歧管50、64或84中的一者或多者中的水压在水压的阈值水平以下，则控制器110可发送信号112来使软化水供应阀84和/或凝结水供应阀96进一步打开，以使额外的水15流向歧管50、64或84中的一者或多者。例如，软化水液体燃料混合阀86和/或软化水引燃燃料混合阀88可能存在泄漏，使得一些软化水76进入燃烧室16中。水歧管84中的压力可能下降到水压的阈值水平以下，使得控制器110向软化水供应阀82发送信号112，以使额外的软化水76流入水歧管84中，直到压力达到阈值水平。类似地，如果压力传感器102感测到歧管50、64或84中的一者或多者的水压高于水压的阈值水平，则控制器110可发送信号112来使一个或多个排水阀106部分地打开，以降低歧管50、64或84中的一者或多者的水15的压力。此外，控制器110可发送信号112来使软化水泵78和/或凝结水泵92关闭，以帮助降低歧管50、64和/或84中的水压。在进一步实施例中，如果所感测的水压水平与燃烧室16的燃烧压力的比值小于阈值，则控制器110可发送信号112来使软化水供应阀82和/或凝结水供应阀96进一步打开。在某些实施例中，阈值比值可在约1.03到4、1.1到3，或1.2到2.5之间。将水压维持在高于燃烧室16的燃烧压力的水平下可帮助防止热燃烧气体回流。热燃烧气体的回流可能损坏喷嘴头12。
图3图示了过程140，该过程可用于将液体燃料42从涡轮机燃料供应系统40中去除或清除。过程140可以是计算机实施的过程，例如设于非临时性有形计算机可读介质上的代码。在第一步骤142中，燃烧室16使用沿液体燃料流动通道46供应的液体燃料42运行。主喷嘴56和引燃喷嘴70均可使用。当燃烧室16不再使用液体燃料42时，在第二步骤144中，控制器110发送信号112来使液体燃料供应阀48关闭，从而阻止液体燃料42通过主喷嘴56流向燃烧室16。接下来，在第三步骤146中，软化水供应阀82或凝结水供应阀96打开以将液体燃料42从液体燃料歧管46和相关通道中排出或清除。具体地讲，软化水76可流过软化水流动通道80、水歧管84、软化水液体燃料混合阀86、液体燃料混合阀52、液体燃料歧管50，并经由排水阀106排出。或者，软化水76可以流过软化水流动通道80、水歧管84、软化水液体燃料混合阀86，并进入燃烧室16中。类似地，凝结水90可以流过凝结水流动通道94、凝结水供应阀96、止回阀98、液体燃料歧管50，并经由排水阀106排出。或者，凝结水90可以流过凝结水流动通道94、凝结水供应阀96、止回阀98、液体燃料歧管50、液体燃料混合阀52，并进入燃烧室16中。在第四步骤148中，控制器110发送信号112来使引燃燃料供应阀60关闭。直到第四步骤148，液体燃料142已流到引燃喷嘴70。在第五步骤150中，引燃燃料歧管64以类似于净化液体燃料歧管50的方式用软化水76或凝结水90净化。在第六步骤152中，引燃燃料歧管64用气体燃料72净化，从而排出软化水76或凝结水90。换言之，控制器110可发送信号112来使气体燃料供应阀74打开，从而使得气体燃料72能够经由引燃燃料歧管64流到燃烧室16中。由于引燃喷嘴70可能小于主喷嘴56，在不用于注入液体燃料42时用气体燃料72来净化引燃喷嘴70可帮助防止引燃喷嘴70结渣；帮助冷却引燃喷嘴70；并且帮助阻断热循环燃烧产物(例如，空气、二氧化碳和水蒸汽)。在其他实施例中，可以使用诸如氮气、二氧化碳、蒸汽等其他气体来替代气体燃料72。如果燃烧室16转而燃烧气体燃料72，则气体燃料72继续在第六步骤152后净化引燃喷嘴70，以帮助保护引燃喷嘴70。在第七步骤154中，液体燃料歧管46通过关闭液体燃料混合阀52而与燃烧室隔离。软化水76或凝结水90可以留在液体燃料流动通道46和液体燃料歧管50中位于液体燃料混合阀52上游的部分中(用图2中的加粗线表示)，从而用作液体燃料42与燃烧室16之间的缓冲器或隔离物。因此，从液体燃料混合阀52泄漏可能导致软化水76的一部分进入燃烧室16中，这比热燃烧气体从燃烧室16回流更为可取。当燃烧室16再次使用液体燃料42时，控制器110可发送信号112来使液体燃料供应阀48打开，从而用液体燃料42将软化水76或凝结水90排出到燃烧室16中。软化水76或凝结水90可以蒸发以在燃烧室16中形成少量蒸汽。尽管上文提及了具体的流动通道，但供水系统15可以流过图2中所述的任何图示的线、流动通道、阀、歧管等，以净化、清除和排出液体燃料42。
图4图示了过程170，该过程可用于维持涡轮机燃料供应系统40的液体燃料流动通道46中的水压。过程170可以是计算机实施的过程，例如设于非临时性有形计算机可读介质上的代码。过程170可在液体燃料流动通道46已使用上述过程140清洗之后使用。在过程170的第一步骤172中，设于液体燃料歧管50上的压力传感器102感测液体燃料歧管50中的水压。在第二步骤174中，控制器110确定由压力传感器102感测的水压是否低于阈值。可以建立所述阈值，以防止热燃烧产物从燃烧室16回流到液体燃料歧管50中。如果所感测的水压不低于阈值，则过程170返回到第一步骤172，以感测液体燃料歧管50中的水压。如果所感测的水压低于阈值，则在第三步骤176中，控制器110发送信号112来使软化水供应阀82或凝结水供应阀96进一步打开，从而增大液体燃料歧管50中的水压。此外，控制器110可以发送信号112来使软化水泵78或凝结水泵92打开或提高软化水76或凝结水90的压力。如果液体燃料歧管50中的水压维持在阈值以下，则控制器110可将消息或警报发送到操作员以进行进一步调查。
如上所述，与燃气涡轮发动机11的燃气涡轮机罩壳108相关的高温可以使任何停滞的液体燃料42降解或氧化。当降解的液体燃料42被供应到燃气涡轮发动机11的燃烧室16时，燃气涡轮发动机11的性能和/或效率可能降低。供水系统15可用于将水与即将在燃气涡轮发动机11中燃烧的液体燃料42混合。供水系统15可能已用于其他工厂设备，例如蒸汽涡轮机。这种水和液体燃料42的混合物可减小不需要副产物的生产。当燃气涡轮发动机11不燃烧液体燃料42时(例如燃烧气体燃料72)，供水系统15可用于将液体燃料42从设于燃气涡轮机罩壳108中的任何流动通道清除，以防止形成降解的液体燃料42。水可以留在燃气涡轮机罩壳108的流动通道中，用作帮助防止热燃烧气体从燃烧室16回流的缓冲器。因此，某些实施例可包括控制器110监视流动通道中的水压，以及通过在必要时添加额外的水来维持水缓冲器的完整性。因此，当燃气涡轮发动机11再次开始燃烧液体燃料42时，流动通道可以准备接收液体燃料42。
本说明书使用了多个实例来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也应在权利要求书的范围内。
Claims (20)
1.一种系统，包括：
燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括燃烧室；
液体燃料供应系统，所述液体燃料供应系统连接到所述燃烧室；
供水系统，所述供水系统连接到所述液体燃料供应系统，其中所述供水系统经配置以在所述液体燃料供应系统不在用于流出液体燃料时，使水流过所述液体燃料供应系统。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述供水系统包括水歧管，所述水歧管经配置以连接到多个燃烧室，且所述液体燃料供应系统包括液体燃料歧管，所述液体燃料歧管经配置以连接到所述多个燃烧室。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述供水系统包括止回阀，所述止回阀经配置以阻止所述液体燃料回流到所述供水系统中。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述供水系统包括排气阀，所述排气阀经配置以将第一气体从所述供水系统中排出，且所述液体燃料供应系统包括来自所述液体燃料供应系统的第二气体。
5.根据权利要求1所述的系统，包括控制器，所述控制器经配置以阻止所述液体燃料流动，且使所述水流过所述液体燃料供应系统以排出所述液体燃料。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述控制器经配置以监视所述液体燃料供应系统的水压，且如果所感测的所述液体燃料供应系统中的水压低于阈值水平，则增大水压。
7.一种系统，包括：
液体燃料歧管，所述液体燃料歧管经配置以连接到燃气涡轮机燃烧室，以将液体燃料输送到所述燃气涡轮机燃烧室；
水歧管，所述水歧管经配置以连接到所述燃气涡轮机燃烧室，以将水输送到所述燃气涡轮机燃烧室；
液体燃料供应阀，所述液体燃料供应阀经配置以选择性地将所述液体燃料供应到所述液体燃料歧管；以及
供水阀，所述供水阀经配置以在所述液体燃料供应阀关闭时，选择性地将水供应到所述液体燃料歧管，以将所述液体燃料从所述液体燃料歧管中排出。
8.根据权利要求7所述的系统，包括：
引燃燃料歧管，所述引燃燃料歧管经配置以连接到燃气涡轮机燃烧室，将引燃燃料输送到所述燃气涡轮机燃烧室；以及
引燃燃料供应阀，所述引燃燃料供应阀经配置以将所述引燃燃料供应到所述引燃燃料歧管，其中所述供水阀经配置以在所述引燃燃料供应阀关闭时，选择性地将水供应到所述引燃燃料歧管，以将所述引燃燃料从所述引燃燃料歧管排出。
9.根据权利要求7所述的系统，包括水控制器，所述水控制器经配置以传输第一信号，以使所述液体燃料供应阀关闭；传输第二信号，以使所述供水阀打开，用水将所述液体燃料从所述液体燃料歧管中排出；以及传输第三信号，以在所感测的所述液体燃料歧管中的水压低于阈值水平时，调整所述供水阀以增大所述液体燃料歧管中的水压。
10.根据权利要求7所述的系统，包括水压传感器，所述水压传感器设于所述液体燃料歧管中，且经配置以将表示所述液体燃料歧管中的所感测水压的输入信号传输到所述水控制器。
11.根据权利要求7所述的系统，包括止回阀，所述止回阀连接到所述水歧管，且经配置以阻止所述液体燃料回流到流向所述水歧管的供水系统。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述水歧管包括排气阀，所述排气阀经配置以将第一气体从所述水歧管中排出，且所述液体燃料歧管包括排气阀，所述排气阀经配置以排出来自所述液体燃料歧管的第二气体。
13.根据权利要求7所述的系统，包括所述燃气涡轮机燃烧室。
14.根据权利要求7所述的系统，其中所述水包括软化水、蒸汽凝结水，或它们的组合。
15.一种系统，包括：
水控制器，所述水控制器经配置以将第一信号传输到水流控制器，以在所述液体燃料供应系统不在用于流出液体燃料时，使水从供水系统流过连接到燃气涡轮发动机的燃烧室的液体燃料供应系统。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述水控制器经配置以在传输所述第一信号之前，将第二信号传输到液体燃料流控制器，以阻止液体燃料流过所述液体燃料供应系统。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述水控制器经配置以在所述液体燃料供应系统中的所感测水压水平低于阈值水平，传输第三信号来使所述水流控制器增大所述液体燃料供应系统中的水压。
18.根据权利要求17所述的系统，包括水压传感器，所述水压传感器设于所述液体燃料供应系统中，且经配置以将表示所述液体燃料供应系统中的所感测水压的输入信号传输到所述水控制器。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述水压的所述阈值水平大于约1700千帕。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述水压控制器经配置以在所述水压的所感测水平与所述燃烧室的燃烧压力的比值小于约1.03时，则将所述第三信号传输到所述水流控制器。
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