CN106062315B - 具有用于改进的燃料管线冲刷的旁通管线的燃气轮机以及用于冲刷燃气轮机的方法 - Google Patents

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Abstract

发明涉及一种具有燃烧器(5)的燃气轮机(1)，该燃气轮机(1)具有至少一个燃料给送管线(11)和至少一个燃料外流管线(12)，其中冲刷水管线(13)被流体连接至燃料给送管线(11)，并且其中泄漏油箱(20)经由排放管线(14)被流体连接至燃料外流管线(12)并且燃料外流管线(12)和排放管线(14)的连接被设置在燃料外流管线(12)中的至少一个关闭阀(16)的下游的点处，其中旁通管线(15)在关闭阀(16)的上游被流体连接至燃料外流管线(12)，该旁通管线(15)将燃料外流管线(12)流体连接至泄漏油箱(20)。

Description

具有用于改进的燃料管线冲刷的旁通管线的燃气轮机以及用 于冲刷燃气轮机的方法
技术领域
本发明涉及具有在来自燃料管线的燃料的置换冲刷期间的改进的冲刷行为的燃气轮机，并且涉及用于操作这样的燃气轮机的方法。
背景技术
利用液体燃料、例如油的燃气轮机的操作要求以定期间隔的燃料管线的水冲刷，以便使留在燃料管线中的油残留不能燃烧或焦化并因此导致对操作造成损害和破坏。根据申请人已知的内部现有技术，燃气轮机典型地经由冲刷水管线供给压力下的冲刷水，使得被加压的冲刷水可以为了清洁而去除燃料管线中存在的燃料。这相当于置换冲刷，其中被置换的燃料可以与冲刷水的一部分一起返回到供给燃气轮机的燃料供给容器内。如果该返回跨越不合适的长时间发生、特别是在燃气轮机的停机期间发生，则燃气轮机的压气机端部压力会变得如此低以至于置换冲刷必须被停止以便防止燃料和/或冲刷水的从燃料管线到燃烧器内并因此到燃气轮机的燃烧室内的不期望的渗透。
为此，从现有技术已知的冲刷过程提供了限制冲刷持续时间、特别是在燃气轮机的停机期间，以便避免这样的缺陷。在上下文中，一般选择小于30秒的冲刷持续时间以便能够确保可靠的操作。
发明内容
然而，该类型的时间限制具有借助于冲刷水进行的燃料管线的冲刷未充分完成并且因此进而不期望的大量液体燃料会留在燃料管线中的缺陷。这就产生了提出准许燃料管线的更好冲刷的燃气轮机的技术要求。还需要提出的是避免从现有技术已知的缺陷并准许燃气轮机的燃料管线的改进且更高效的冲刷的方法。这特别地在燃气轮机的停机期间发生。
发明所基于的这些目的利用如权利要求1中所要求保护的燃气轮机和利用如权利要求5中所要求保护的用于冲刷如上面和下面所描述的这样的燃气轮机的方法来实现。
特别地，发明所基于的目的利用一种具有燃烧器的燃气轮机来实现，其具有至少一个燃料供给管线和至少一个燃料去除管线，其中燃料供给管线被流体连接至冲刷水管线，并且其中燃料去除管线经由排放管线被流体连接至泄漏油箱并且燃料去除管线和排放管线在燃料去除管线中的至少一个关闭阀的下游的点处连接，其中在至少一个关闭阀的上游，旁通管线被流体连接至燃料去除管线，该旁通管线将燃料去除管线流体连接至泄漏油箱。
发明所基于的目的还利用一种用于冲刷燃气轮机、特别是如上面和下面所说明的燃气轮机的方法来实现，该方法具有以下步骤：
-将冲刷水在压力下从冲刷水管线引入燃料供给管线内，使得冲刷水将燃料供给管线中的燃料的至少一部分在燃烧器的方向上置换；
-借助于冲刷水将燃料从燃料去除管线中去除；
-在时间T1处通过使燃料去除管线中的关闭阀关闭而中断燃料去除管线中的燃料的去除的一部分；
-在时间T1之后维持燃料的从燃料去除管线经由旁通管线到泄漏油箱内的去除，其中旁通管线在关闭阀的上游被流体连接至燃料去除管线。
在这一点上，应该首先提到的是，在本发明的上下文中，燃料管线应该被理解为是指燃料供给管线和燃料去除管线和与之一起设置的辅助管线。
在上下文中，根据发明的旁通管线还被设置或设计用于液体燃料的到泄漏油箱内的去除。在上下文中，去除对应于使用置换的原理的输送。
还需要提到的是，根据发明的泄漏油箱被设计成使得它是打开的或者可以被打开、典型地通向环境，用于压力均衡。在这方面，在将燃料和/或冲刷水去除到泄漏油箱内时，能够使压力均衡使得不存在可能在压力上面对燃料管线的冲刷具有负面影响的压力的积聚。
还有，燃料去除管线和燃料供给管线正常情况下被流体连接至燃料供给容器，其可以典型地也准许与环境的压力均衡。在上下文中，燃料去除管线中的压力水平基本上由燃料供给容器中的压力水平并且特别是由后者中的填充水平确定。
在这一点上，还应该提到的是，关闭阀可以准许燃料管线中的流动的完全中断。它因此与传统的控制或致动阀不同，借助于这些传统的控制或致动阀不能中断相关管线中的流动，但其也可以与这些相同，只要关闭位置是可能的。关闭阀特别地被设计为球阀或快速关闭阀。
还需要提到的是，燃料去除管线中的流动方向应该与常规使用期间的流动方向匹配，因此其中来自燃烧器的燃料例如经由燃料去除管线被返回至燃料供给容器。因此，燃料去除管线中的燃料的流动方向被与燃料供给管线中的流动方向反向地定向，因为后者将燃料输送至燃烧器。
根据发明提供了用旁通管线扩展燃气轮机，借助于该旁通管线，即使在燃料去除管线中的至少一个关闭阀的关闭之后，燃料的从燃料去除管线到泄漏油箱内的去除仍然是可能的。因此旁通管线准许燃料供给容器与燃料去除管线的一部分的基于阀的分离，允许使用来自冲刷水管线的冲刷水进行的冲刷过程在时间上仍然持续。鉴于冲刷过程的持续，即使在至少一个关闭阀的关闭之后，燃料管线的充分清洁也是可能的。
凭借改进的冲刷，可以确保一旦燃气轮机被停机，燃料管线就具有显著较少的燃料残留。这一方面降低了关于该燃料残留的不受控的燃烧和由此产生的损害的风险。还改进的是燃料线路中的该燃料残留的焦化现象的降低，作为其结果，可以防止供给有燃料的喷嘴的阻塞和产生的操作约束或在性能上的降低。
在这一点上，应该再一次提到的是，当关闭阀打开时的燃料去除管线中的压力基本上由燃料供给容器的压力确定。相比之下，冲刷水管线中的压力一般基本上较高(近似20bar至30bar)并可以因此可以凭借朝向燃烧器的压力降置换并清洁燃料供给管线中的燃料。然而，用于置换燃料去除管线中的燃料所要求的压力差源自基本上在燃料喷嘴处起作用的压气机端部压力与基本上将其压力赋予燃料去除管线的燃料供给容器的压力水平之间的压力差。由于设置有这样的燃料管线的燃气轮机一般具有返回流动调节的燃料喷嘴，所以只要压气机端部压力高于燃料去除管线中的压力水平，离开燃料去除管线的返回流动就可以被避免。仅当该压力差接近零或者是负的时，存在有燃料和/或冲刷水的从燃料去除管线返回到燃料喷嘴内的返回流动的风险。然而，本发明的目的是要避免这样的返回流动。
根据发明的第一特别优选的实施例，提供的是旁通管线具有至少一个切断阀、特别是两个切断阀。在该上下文中，切断阀再一次以类似于关闭阀的方式准许管线中的流体流动的完全中断。切断阀可以是与关闭阀、例如与快速关闭阀相同设计的，只是根据另一优选实施例被设计为球阀。在该上下文中，两个切断阀的提供可以增加操作可靠性，因为例如在切断阀故障的事件中，第二切断阀可以执行切断任务。为旁通管线提供至少一个切断阀使得能够在冲刷过程期间中断旁通管线，这之后燃料的去除仅经由燃料去除管线至燃料供给容器是可能的，假设关闭阀是打开的。这假定了在该冲刷过程期间排放管线也被中断，如果这甚至被设计用于燃料的到泄漏油箱内的去除的话。然而，这一般不是该情况，因为排放管线仅被设计成输送少量的燃料。
根据发明的另一可能的实施例，提供的是排放管线具有至少一个切断阀。排放管线的切断阀如已经在上面说明的准许排放管线中的流体流动的完全中断。因此，排放管线可以在冲刷过程期间被中断。然而排放管线也可以以有针对性的方式打开，例如以便倒空燃料去除管线的不能用冲刷水进一步冲刷的区段。非常特别优选地提供的是，排放管线被设计为压力释放管线，其横截面特别地小于旁通管线的横截面。在该方面，排放管线不能以如例如利用旁通管线可能的那样与类似于用于相对大量的燃料和冲刷水的方式使用。
这样的倒空或压力释放有利地被提供，特别是如果根据依照发明的燃气轮机的另一实施例，燃料去除管线具有至少两个关闭阀，并且排放管线在两个关闭阀之间被流体连接至燃料去除管线。如果两个关闭阀也就是例如在冲刷过程期间被完全关闭，则在两个关闭阀之间的燃料去除管线中的燃料可以经由排放管线至少部分被去除到泄漏油箱内，或者压力的积聚可以被高效地防止。因此，排放管线可以主要用于操作期间的提高的可靠性。
根据依照发明的方法的第一特别优选的实施例，提供的是特别是只要至少1.5bar的压气机端部压力仍然占优势，在燃气轮机的停机期间的冲刷水从冲刷水管线到燃料供给管线内的引入就发生。特别优选地，在上下文中压气机端部压力高于燃料供给容器的压力水平。由于压气机端部压力与燃料去除管线中的压力之间的合适的压力差，燃料和冲刷水都不能通过燃烧器到燃烧室内。此外，相对高的压气机端部压力确保了待去除的燃料和/或冲刷水可以经由燃料去除管线传递至泄漏油箱或者返回至燃料供给容器。仅当压气机端部压力降到燃料供给容器的压力水平以下时流体可以溢出到燃烧器内并因此到燃烧室内。然而，这样的事件是要避免的。
根据依照发明的方法的另一特别优选的实施例，提供的是在大于第一时间T1的第二时间T2之后，旁通管线中的至少一个切断阀被关闭以便因此中断燃料的从燃料去除管线经由旁通管线到泄漏油箱内的去除。因此，冲刷过程在时间T2之后结束。经由燃料去除管线的持续冲刷通过至少一个关闭的关闭阀防止。在这方面，第二时间T2确定冲刷持续时间的长度并因此确定燃料管线中的冲刷的效率。基于内部测试，申请人发现1分钟至2分钟的时间持续是特别合适的，因为这一方面允许执行在冲刷水方面经济的冲刷过程，另一方面还可以获得令人满意的冲刷效果。在这些测试中，申请人还了解到燃料去除管线中的关闭阀被关闭时的第一时间T1应该优选为30秒至45秒。
在下文中，参照单个附图更详细地说明发明。在上下文中，提供同样的附图标记的技术特征指示出同样的技术效果。
还需要注意的是，下面所说明的发明的实施例应该被理解为仅仅是示意性的，并且不可以从中导出关于发明的实用性的限制。
另外，在以下附图中图示出的单个技术特征以任何期望的彼此组合要求保护，其中组合应该实现发明所基于的目的。
附图说明
附图中：
图1示出根据发明的燃气轮机1的一个实施例的连接的示意性局部视图；
图2示出根据发明的用于冲刷在上面并且还有下面所说明的这样的燃气轮机的方法的一个实施例的呈流程图形式的代表。
具体实施方式
图1示出根据发明的燃气轮机1的一个实施例的连接的示意性局部视图，其除了将燃料供给至燃料分配系统4的燃料供给管线11以外，还提供了燃料可以被从燃料分配系统中再次去除所经由的燃料去除管线12。燃料分配管线4可以例如由包围燃气轮机1并且经由没有更详细示出的支管线将燃料供给至燃烧器5(或多个燃烧器5)的燃料分配环构成。燃料分配系统4优选地具有返回流动调节燃料喷嘴。在本情况中，燃烧器5与燃烧室6一起被示意性地指示出。燃料分配系统4的特定实施例在这里也仅被示意性地指示出。
供给至燃气轮机1的燃料被从流体连接至燃料供给管线和燃料去除管线12两者的燃料供给容器30取得。燃料供给管线和燃料去除管线12两者的冲刷使用来自流体连接至燃料供给管线11的冲刷水管线13的冲刷水来执行。这里，冲刷水管线13具有泵19，其可以将来自容器(未示出)的在压力下的冲刷水输送至燃料供给管线。在燃料供给管线11中，冲刷水通过在那个背景下处于关闭位置的阀(未设置有附图标记)被防止流回至燃料供给容器30。在这方面，冲刷被执行，因为来自冲刷管线13的冲刷水在压力增加时通过泵19被传递到燃料供给管线11内，这置换了燃料供给管线11中的、燃烧器5中的和燃料去除管线中的燃料。
冲刷过程典型地开始于燃气轮机1的停机期间的时间。在上下文中，在压气机的端部有高于由燃料供给容器30赋予燃料去除管线12的压力的压气机端部压力。这防止了燃料和/或冲刷水流到燃烧器5内并因此流到燃烧室6内。另外，燃料在燃料去除管线12的方向上被置换，凭借这个它或者在关闭阀16打开的情况中被引导至燃料供给容器30，或者在切断阀17打开的情况中经由旁通管线15被引导至泄漏油箱。
在本情况中，燃料去除管线12总共具有两个关闭阀16，它们可以基本上执行相同功能，只是使阀的数量翻倍增加了操作可靠性。燃料去除管线在与燃烧器最密切地相关联的那个关闭阀16的上游被流体连接至旁通管线15，使得即使当关闭阀16被关闭时也能够经由该旁通管线15去除燃料。旁通管线15将燃料去除管线12流体连接至泄漏油箱20。此外，旁通管线15具有两个切断阀17，它们以类似于关闭阀16的方式可以中断旁通管线15中的流动。
此外，泄漏油箱20被流体连接至排放管线14，其中排放管线14在两个关闭阀16之间排出到燃料去除管线12内。因此，如果与燃烧器5最密切地相关联的关闭阀16被关闭，则正常情况下对于任何更多燃料和/或冲刷水不可能经由排放管线14被从燃料去除管线16去除至泄漏油箱20。另外，排放管线14正常情况下没有在它可去除的最大流动量方面被设计成在用于燃料和冲刷水的至泄漏油箱20的去除的冲刷过程期间使用。而是，排放管线14往往具有确保燃料去除管线12的在两个关闭阀16之间的管线区段中的压力释放的功能，因为例如当两个关闭阀16都被正确地关闭时燃料中的一些被倒空到泄漏油箱内。
此外，燃料去除管线12在与燃烧器5最远布置的那个关闭阀16的下游区段中被流体连接至倒空管线(未设置有附图标记)。倒空管线具有泵18，借助于该泵泄漏油箱中的冲刷水和/或燃料可以在关闭阀16被关闭时被泵吸到燃料供给容器30内。
现在如果冲刷过程在时间T0处被启动，则冲刷水首先经由冲刷水管线13被输送到燃料供给管线11内。由于燃料供给管线中的、燃烧器5中的和燃料去除管线12中燃料的置换，燃料在当关闭阀16打开时并且当切断阀17打开时经由燃料去除管线12被部分去除至燃料供给容器30并且经由旁通管线15被部分去除至泄漏油箱20。当然，这是在假定如上面所描述的在燃料去除管线12中的合适压力条件下。接着，在第一时间T1处，燃料去除管线12中的两个关闭阀16都被关闭，使得燃料供给容器30的压力不再在燃料去除管线12中起作用。这因此产生了压力去耦。在这方面，在第一时间T1之后，仅旁通管线15中的两个切断阀17保持打开，使得在燃料去除管线12中被去除的燃料经由旁通管线15被排出至泄漏油箱12。在上下文中，在时间T1之后泄漏油箱现在基本上确定燃料去除管线12中的压力状况。在第二时间T2之后，在充分冲刷的情况下，旁通管线15中的两个切断阀17被关闭，因此结束冲刷过程。为了仍然倒空燃料去除管线12的在两个关闭的关闭阀16之间的区段，或者为了防止压力上升高于极限值，排放管线14中的迄今为止关闭的切断阀17可以被打开以便因此将其中的燃料的至少一部分传送至泄漏油箱20。
图2示出根据发明的用于冲刷燃气轮机1的方法的实施例，具有以下步骤：
-将冲刷水在压力下从冲刷管线(13)引入燃料供给管线(11) 内，使得冲刷水(13)将燃料供给管线(11)中的燃料的至少一部分在燃烧器(5)的方向上置换(第一方法步骤101)；
-借助于冲刷水将燃料从燃料去除管线(12)中去除(第二方法步骤102)；
-在时间T1处通过使燃料去除管线(12)中的关闭阀(16)关闭而中断燃料去除管线(12)中的燃料的去除的一部分(第三方法步骤103)；
-在时间T1之后维持燃料的从燃料去除管线(12)经由旁通管线(15)到泄漏油箱(20)内的去除，其中旁通管线(15)在关闭阀(16)的上游被流体连接至燃料去除管线(12)(第四方法步骤104)。进一步的实施例将在从属权利要求中找到。

Claims (10)

1.一种具有燃烧器(5)的燃气轮机(1)，所述燃气轮机具有至少一个燃料供给管线(11)和至少一个燃料去除管线(12)，其中所述燃料供给管线(11)被流体连接至冲刷水管线(13)，并且其中所述燃料去除管线(12)经由排放管线(14)被流体连接至泄漏油箱(20)并且所述燃料去除管线(12)和所述排放管线(14)在所述燃料去除管线(12)中的至少一个关闭阀(16)的下游的点处连接，
其特征在于，
在所述至少一个关闭阀(16)的上游，旁通管线(15)被流体连接至所述燃料去除管线(12)，所述旁通管线(15)将所述燃料去除管线(12)流体连接至所述泄漏油箱(20)。
2.如权利要求1所述的燃气轮机，
其特征在于，
所述旁通管线(15)具有至少一个切断阀(17)。
3.如前述权利要求中的一个所述的燃气轮机，
其特征在于，
所述排放管线(14)具有至少一个切断阀(17)。
4.如权利要求1或2所述的燃气轮机，
其特征在于，
所述燃料去除管线(12)具有至少两个关闭阀(16)并且所述排放管线(14)在所述两个关闭阀(16)之间被流体连接至所述燃料去除管线(12)。
5.如权利要求2所述的燃气轮机，
其特征在于，所述旁通管线(15)具有两个切断阀(17)。
6.一种用于冲刷燃气轮机(1)的方法，所述方法具有以下步骤：-将冲刷水在压力下从冲刷水管线(13)引入燃料供给管线(11)内，使得冲刷水(13)将所述燃料供给管线(11)中的燃料的至少一部分在所述燃烧器(5)的方向上置换；
-借助于所述冲刷水将燃料从所述燃料去除管线(12)中去除；
-在第一时间T1处通过使所述燃料去除管线(12)中的关闭阀(16)关闭而中断所述燃料去除管线(12)中的燃料的去除的一部分；
-在所述第一时间T1之后维持燃料的从所述燃料去除管线(12)经由旁通管线(15)到泄漏油箱(20)内的去除，其中所述旁通管线(15)在所述关闭阀(16)的上游被流体连接至所述燃料去除管线(12)。
7.如权利要求6所述的方法，
其特征在于，
只要至少1.5bar的压气机端部压力仍然占优势，在所述燃气轮机(1)的停机期间就发生冲刷水从所述冲刷水管线(13)到所述燃料供给管线(11)内的引入。
8.如权利要求6或7所述的方法，
其特征在于，
在大于所述第一时间T1的第二时间T2之后，所述旁通管线(15)中的至少一个切断阀(17)被关闭以便因此中断燃料的从所述燃料去除管线(12)经由所述旁通管线(15)到所述泄漏油箱(20)内的去除。
9.如权利要求6所述的方法，
其特征在于，
只要所述压气机端部压力高于所述燃料供给容器(30)的压力水平，在所述燃气轮机(1)的停机期间就发生冲刷水从所述冲刷水管线(13)到所述燃料供给管线(11)内的引入。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述燃气轮机(1)是如权利要求1-5中任一项所述的燃气轮机(1)。
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