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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Gasturbinen und der Versorgung solcher Gasturbinen.
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Sie ist insbesondere auf Gasturbinensysteme anwendbar, die zwei Arten von Brennstoff wie Gas und Heizöl verwenden. Sie ist auch auf jede Maschine anwendbar, die mit einem Flüssigbrennstoff versorgt wird und bei welcher der Brennstoff im Stillstand bei hoher Temperatur und in Vorhandensein von Luft stagnieren kann.
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Die Verbrennungssysteme von Industriegasturbinen verbrennen ein Gemisch aus Verbrennungsmittel wie z. B. Sauerstoff und Brennstoff wie z. B. Gas oder flüssiges Heizöl. Die Gasturbinen, die zwei Brennstoffarten verwenden, verbrennen allgemein nicht beide Brennstoffe gleichzeitig. Wenn die Turbine einen Brennstoff verbrennt, ist die Versorgung des anderen Brennstoffs unterbrochen und umgekehrt. Der Vorgang, der darin besteht, den Versorgungsbrennstoff der Turbine zu wechseln, wird klassischerweise als Umstellung bezeichnet. Nach diesem Umstellvorgang, oder aus jedem anderen Grund, ist die Versorgungsleitung eines der Brennstoffe unterbrochen.
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Bei diesem Maschinentyp kann der Flüssigbrennstoff, wenn er bei hoher Temperatur und in Anwesenheit von Luft stagniert, einer Gerinnung oder Verfestigung ausgesetzt werden. Dieses Phänomen ist bei Heizöl wohlbekannt und wird als „Verkokung“ bezeichnet. Diese Verfestigung des Heizöls äußert sich in der Verschlechterung der empfindlichen Elemente der Maschine, der Dichtigkeit der mechanischen Bauteile (Ventile, Rückschlagventile..) und in einer Abnahme der Fließgeschwindigkeit des Flüssigbrennstoffs in der Maschine oder ihrer Zuleitung (Rohrleitungen).
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Im Stand der Technik ist es bekannt, zum Beispiel im Falle einer Umstellung der Versorgung einer Turbine von einem Flüssigbrennstoff auf einen gasförmigen Brennstoff nach der Unterbrechung einer Versorgungsleitung eine Spülung mit Luft durchzuführen. Diese Spülung des Flüssigbrennstoffs mit Luft ist dazu bestimmt, die Versorgungsleitung in den Hochtemperaturbereichen in der Nähe der Turbine zu säubern. Dies ermöglicht es, die Anwesenheit von stagnierendem Flüssigbrennstoff bei hohen Temperaturen zu vermeiden. Es wurde festgestellt, dass die bestehenden Lösungen mit Luft eine begrenzte Wirksamkeit aufweisen. Denn wenn der Flüssigbrennstoff mit Luft gespült wird, sind aufgrund der Komprimierbarkeit von Luft Schwankungen in der Durchflussmenge des zum Brennraum hin gespülten Flüssigbrennstoffs möglich, was Leistungssprünge bewirkt. Diese Luftspülung verursacht die Ansammlung von Luft in der Versorgungsleitung (Rohrleitungen, Rückschlagventil, Ventil), was wiederum Leistungssprünge bewirkt. Diese Leistungssprünge sind umso problematischer, da sie eine Sicherung vom Typ Trennschutzschalter auslösen können. Allgemeiner trägt Luft zur Qualitätsminderung des Flüssigbrennstoffs bei, weshalb es wünschenswert ist, sie zu vermeiden.
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Ein Beispiel eines Luftspülsystems wird im Dokument
EP 1 184 623 A2 beschrieben.
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Ein System zur Versorgung eines Gasturbinensystems mit Flüssigbrennstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist z.B. aus der
US 6 256 975 B1 bekannt.
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Auch die
JP 2001-59 427 A beschäftigt sich mit dem Problem, Verkokung von Brennstoff in einer Gasturbine durch sequentielle Spülung derselben mit Wasser und Luft zu vermeiden.
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In Anbetracht des Vorstehenden hat die Erfindung zur Aufgabe, die Nachteile der konventionellen Maschinen abzustellen und insbesondere das Vorhandensein eines stagnierenden Flüssigbrennstoffs zu verhindern, der in Anwesenheit von Luft und bei hoher Temperatur in der Versorgungsleitung der Maschine einen Rückstand erzeugt, der dazu neigt, sich zu verfestigen, ein Phänomen, das bei Heizöl als Verkokung bekannt ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft demnach ein System zur Versorgung eines Gasturbinensystems mit Flüssigbrennstoff, umfassend einen Flüssigbrennstoffzulauf, eine Leitungsgruppe 4, die diesen Zulauf mit der Turbine verbindet, und Spülmittel, um mindestens einen Abschnitt dieser Leitungsgruppe 4 zu spülen.
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Einem Merkmal dieses Systems gemäß umfassen die Spülmittel Wasserzulaufmittel und ein System steuerbarer Ventile, das geeignet ist, das Wasser in mindestens einen Abschnitt der Leitungsgruppe einzuspritzen.
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Einem anderen Merkmal gemäß umfasst die Turbine Mittel zur Versorgung mit Wasser, wobei die Wasserzulaufmittel von diesen Versorgungsmitteln aus versorgt werden. Dies erlaubt es, keine zusätzliche Wasserleitung vorzusehen. Die Spülung kann zum Beispiel mit dem entsalzten Wasser durchgeführt werden, das bereits zur Reduktion der NOx verwendet wird.
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Einem zusätzlichen Merkmal gemäß umfasst das System ein Rückschlagventil, das zwischen dem Flüssigbrennstoffzulauf und der Turbine angeordnet ist, wobei das Ventilsystem vor diesem Rückschlagventil angeschlossen ist.
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Das System kann auch eine Spüldruckluftzufuhr umfassen, die hinter dem Rückschlagventil angeordnet ist.
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In den Ausführungsformen, die in Betracht gezogen werden, sind die Steuermittel zum Beispiel geeignet, das Ventilsystem gemäß einer ersten Phase der Versorgung der Turbine mit Brennstoff und einer zweiten Phase der Spülung durch Einspritzen von Wasser in mindestens einen Abschnitt der Leitungsgruppe zu steuern.
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Die Steuermittel können auch geeignet sein, die Spüldruckluftzufuhr so zu steuern, dass nach der Einspritzung von Wasser hinter dem Rückschlagventil gegebenenfalls eine Einspritzung von Luft durchgeführt wird.
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Der ersten Ausführungsform gemäß umfasst das Ventilsystem ein Dreiwegeventil, das entweder eine Entwässerungsleitung oder die Wasserzulaufmittel mit einem Mehrwegeventil verbindet, das mit der Leitungsgruppe verbunden ist.
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Einer anderen Ausführungsform gemäß umfasst das Ventilsystem ein erstes Mehrwegeventil, das zwischen der Leitungsgruppe und den Wasserzulaufmitteln angeschlossen ist, ein zweites Ventil, das zwischen der Leitungsgruppe und einer Entwässerungsleitung anordnet ist, sowie ein drittes Ventil, das in der Leitungsgruppe hinter dem Brennstoffzulauf angeordnet ist.
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Zum Beispiel umfasst das System ein Dreiwegeventil, das zwischen dem ersten Ventil und den Wasserzulaufmitteln angeordnet ist, um das erste Ventil entweder mit einer Entwässerungsleitung oder mit diesen Wasserzulaufmitteln zu verbinden.
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Einem zusätzlichen Merkmal dieser Ausführungsform gemäß liegt der Abzweig des ersten Ventils hinter dem Abzweig des zweiten Ventils.
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In den Ausführungsformen, die in Betracht gezogen werden, ist zwischen dem Mehrwegeventil und der Leitungsgruppe ein Durchflussregler angeordnet.
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Einem zusätzlichen Merkmal der in Betracht gezogenen Ausführungsformen dieses Systems zur Versorgung einer Turbine mit mindestens zwei Brennstoffen gemäß ist ein erster Flüssigbrennstoff Heizöl und ein zweiter Brennstoff Gas, wobei die Turbine mindestens mit diesen zwei Brennstoffen funktioniert.
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In einer Anwendung kann das Versorgungssystem in einer Turbine verwendet werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Spülung einer Turbine, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst des:
- • - Spülens des Brennstoffs durch Einspritzen von Wasser in mindestens einen Abschnitt einer Leitungsgruppe eines Versorgungssystems der Turbine;
- • - und Spülens des Wassers durch Einspritzen von Luft in einen Abschnitt der Leitungsgruppe, der hinter dem Rückschlagventil liegt, oder durch Einspritzen des Brennstoffs in einen Abschnitt der Leitungsgruppe, der vor dem Rückschlagventil liegt.
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Einem Merkmal dieses Verfahrens gemäß wird die Spülphase nach einer Umstellung der Versorgung von einem ersten Brennstoff auf einen zweiten Brennstoff durchgeführt. Zum Beispiel ist der erste Flüssigbrennstoff Heizöl und der zweite Brennstoff ist Gas.
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Die Erfindung wird beim Durchlesen der ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform besser verständlich, die beispielhaft und nicht einschränkend ist und durch die beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht wird, wobei:
- 1 ein Versorgungssystem einer Turbine nach dem aktuellen Stand der Technik darstellt;
- 2 eine erste Ausführungsform eines mit Spülmitteln versehenen Versorgungssystems einer Turbine darstellt;
- 3 einer ersten Ausführungsform gemäß die Spülung des Flüssigbrennstoffs hinter den Rückschlagventilen veranschaulicht;
- 4 einer ersten Ausführungsform gemäß die Spülung des Flüssigbrennstoffs vor den Rückschlagventilen veranschaulicht;
- 5 einer ersten Ausführungsform gemäß die Spülung des Flüssigbrennstoffs veranschaulicht, während welcher das Spülsystem abgeschaltet wird;
- 6 einer ersten Ausführungsform gemäß die Spülung des Wassers bei der Füllung mit dem Flüssigbrennstoff veranschaulicht;
- 7 eine zweite Ausführungsform des Versorgungssystems veranschaulicht, mit zusätzlichen Mitteln, die die Durchführung der Spülung erlauben;
- 8 eine zweite Ausführungsform der Spülung des Flüssigbrennstoffs hinter den Rückschlagventilen darstellt;
- 9 eine zweite Ausführungsform der Spülung des Flüssigbrennstoffs vor den Rückschlagventilen darstellt;
- 10 eine zweite Ausführungsform der Spülung des Flüssigbrennstoffs darstellt, während welcher das Spülsystem abgeschaltet wird;
- 11 eine zweite Ausführungsform des ersten Schritts der Spülung des Wassers bei der Füllung mit dem Flüssigbrennstoff darstellt; und
- 12 eine zweite Ausführungsform des zweiten Schritts der Spülung des Wassers bei der Füllung mit dem Flüssigbrennstoff darstellt.
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In 1 wird ein dem Stand der Technik entsprechendes System zur Versorgung mit Flüssigbrennstoff dargestellt. Wie zu sehen ist, umfasst das Versorgungssystem einer konventionellen Gasturbine einen Turbinenabschnitt 2 und einen Hilfsabschnitt 1. Diese Zeichnung zeigt die Anordnung der Komponenten in diesen zwei Abschnitten.
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Der Hilfsabschnitt 1 umfasst einen Stromteiler 18, einen Flüssigbrennstoffzulauf 3, Steuermittel 17 und einen Abschnitt einer Leitungsgruppe 4, die jeden der Brennräume des Turbinenabschnitts 2 versorgt. Der Turbinenabschnitt 2 umfasst außer den Brennräumen die Fortsetzung der Leitungsgruppe 4, die die Zuleitung des Brennstoffs zu den Brennräumen erlaubt, und Brennstoff-Rückschlagventile 5, die jeder Leitung zugeordnet sind. Hinter jedem Rückschlagventil 5, umfasst der Turbinenabschnitt 2 eine Zerstäubungsluftzufuhr 19 und eine Einspritzdüse 20 zum Brennraum der Gasturbine. Die Steuermittel 17 steuern die Zerstäubungsluftzufuhr 19 und den Flüssigbrennstoffzulauf 3. Das Rückschlagventil 5 erlaubt es, den Rücklauf des Gases aus dem Brennraum zur Leitung und jeden Kontakt zwischen dem Brennstoff und der Luft bei etwa 200°C zu verhindern. Der Flüssigbrennstoffzulauf 3, dessen Druck geregelt werden kann, arbeitet bei einem Druck, der ausreicht, um die Rückschlagventile 5 zu öffnen.
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Jeder der zwei Abschnitte 1 und 2 wird allgemein unter verschiedenen Temperaturbedingungen betrieben. Die mittlere Temperatur im Hilfsabschnitt 1 beträgt etwa 65°C, während die Temperatur im Turbinenabschnitt 2 durch eine Zwangslüftung, deren Mittel nicht dargestellt sind, auf etwa 130°C geregelt wird. In der Nähe der Turbine kann die Temperatur jedoch aufgrund der Wärmestrahlung etwa 250°C erreichen.
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Wie oben erwähnt, kann im Stillstand insbesondere im Turbinenabschnitt 2, das Vorhandensein von Brennstoff, der bei hoher Temperatur und in Anwesenheit von Luft stagniert, eine gewisse Zahl von größeren Nachteilen nach sich ziehen.
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In 2 ist ein Versorgungssystem dargestellt, das die Abstellung dieser Nachteile erlaubt.
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Dieses Versorgungssystem umfasst ebenfalls einen Flüssigbrennstoffzulauf 3, einen Stromteiler 18, eine Leitungsgruppe 4, ein Rückschlagventil 5, eine Zerstäubungsluftzufuhr 19, eine Einspritzdüse 20 und Steuermittel 27 . Diese Elemente haben die gleichen Funktionen wie Bezug nehmend auf 1 beschrieben. Wie in 2 dargestellt, wird das System durch Mittel ergänzt, um mindestens einen Abschnitt der Leitungsgruppe 4 zu spülen. Das Spülsystem umfasst ein Mehrwegeventil 6, ein Dreiwegeventil 14, mehrere einfache Ventile 40, 41, 43, 44, 45, zwei Entwässerungsleitungen 16 und 15, eine Spülluftzufuhr 39, einen Durchflussregler 50, Steuermittel 27 und einen Wasserzulauf 9. Der vorgelagerte Wasserzulauf 9 erlaubt es, zum Beispiel mithilfe einer Wasserpumpe, die die der Wassereinspritzleitung sein kann, den Wasserdurchsatz und Wasserdruck bereitzustellen, die für das Spülsystem erforderlich sind.
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Das Ventil 40 liegt zwischen dem Wasserzulauf und dem Dreiwegeventil 14. Zwischen den Ventilen 40 und 14 liegt der Abzweig des Ventils 41, das mit der Entwässerungsleitung 15 verbunden ist. Das Dreiwegeventil 14 verbindet das Ventil 6 entweder mit dem Ventil 40 oder mit der Entwässerungsleitung 16. Hinter dem Ventil 14 liegt das Mehrwegeventil 6, jede der Leitungen ist über den Durchflussregler 50 mit einer Flüssigbrennstoffleitung der Leitungsgruppe 4 verbunden.
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Vor dem Stromteiler 18 der Flüssigbrennstoffleitung wurden drei einfache Ventile 43, 44, 45 angeordnet. Das Ventil 43 ist direkt mit dem Stromteiler 18 verbunden, das Ventil 45 liegt kurz vor dem Ventil 43. Zwischen den Ventilen 43 und 45 liegt der Abzweig des Ventils 44, das mit der Entwässerungsleitung 46 verbunden ist.
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Die einfachen Ventile 40, 41, 43, 44, 45 erfüllen eine Funktion zur Isolierung der Flüssigbrennstoffleitung vom Wasser und der Wasserleitung vom Flüssigbrennstoff. Bei der Spülung mit Wasser läuft das Wasser daher nicht bis zum Flüssigbrennstoffzulauf 3 zurück. Und bei der Spülung mit Flüssigbrennstoff oder Füllung der Leitungen läuft der Flüssigbrennstoff nicht bis zum Wasserzulauf zurück. Und dies selbst im Falle einer Fehlbedienung. Der Durchflussregler 50 regelt die Durchflussmenge des Wassers in jeder Leitung und erlaubt es, zu verhindern, dass zu viel Flüssigbrennstoff vom Wasser verdrängt wird, was den Turbinenbetrieb durch Leistungssprünge und eine Fehlauslösung des Alarms des Trennschutzschalters beeinträchtigen könnte.
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Das Ventilsystem 6, 14, der Durchflussregler 50, der Wasserzulauf 9, der Brennstoffzulauf 3 und die Zerstäubungsluftzufuhr 19, die Spülluftzufuhr 39, die einfachen Ventile 40, 41, 43, 44, 45 werden durch die Steuermittel 27 gesteuert, um im Versorgungssystem mehrere Konfigurationen herzustellen, die einer Versorgung der Turbine mit Flüssigbrennstoff oder Spülungen des Versorgungssystems entsprechen.
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In einer ersten Phase, die auch in 2 dargestellt ist und einer Versorgung der Turbine mit Flüssigbrennstoff entspricht, ist der Flüssigbrennstoffdurchsatz konstant, das Mehrwegeventil 6 ist geschlossen und durch das Dreiwegeventil 14 mit der Entwässerungsleitung 16 verbunden. Die einfachen Ventile 45, 43werden gesteuert, um den Flüssigbrennstoff durchzulassen und das Wasser zu sperren. Das Ventil 44 wird an der Entwässerungsleitung geschlossen und das Ventil 41 wird geöffnet.
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Dann wird die Flüssigbrennstoff-Versorgungsleitung unterbrochen. Der Druck und der Durchsatz in der Versorgungsleitung nehmen progressiv ab. Diese Unterbrechung kann eine einfache Unterbrechung im Falle einer gewöhnlichen Turbine sein, oder eine umstellungsbedingte Unterbrechung im Falle einer Turbine, die zwei verschiedene Brennstoffe verwendet.
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Wenn gegebenenfalls ein zweiter Brennstoff verwendet wird, muss der Turbine ein äquivalentes Volumen zugeführt werden, um die Verbrennung und die Versorgungsleitung des zweiten Brennstoffs, die nicht dargestellt ist, nicht zu stören. Das Spülsystem, wie in 2 beschrieben, wird dann bei einer Unterbrechung in Anwesenheit von Luft verwendet. Diese Unterbrechung muss nicht unbedingt die Folge eines Brennstoffwechsels sein. Das in 2 beschriebene Spülsystem kann demnach auch bei einer vollständigen Abschaltung der Brennstoffturbine verwendet werden.
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Die Abzweigzone des ersten Mehrwegeventils 6 liegt vor dem Rückschlagventil 5. Dieser Abzweig erlaubt es, zugleich die Zone hinter und vor dem Abzweig mit dem Wasser zu erreichen, wie weiter unten erläutert. Die zwei Brennstoffe, die gegebenenfalls mit der Turbine verwendet werden, können Heizöl sein, was den Flüssigbrennstoff anbetrifft, und Gas, was den anderen Brennstoff anbetrifft.
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Bevorzugt liegt der Abzweig des ersten Ventils 6 nahe am Rückschlagventil 5. Da die Turbinenversorgungssysteme Wassereinspritzmittel verwenden, die hier nicht dargestellt sind, kann der Wasserzulauf 9 von diesem Wassereinspritzsystem abgezapft sein.
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3 stellt die Spülung des Flüssigbrennstoffs hinter den Rückschlagventilen 5 oder den ersten Spülschritt dar. Wie in 3 dargestellt, verbindet das Dreiwegeventil 14 das Ventil 6 mit dem Ventil 40. Die Ventile 40, 44 und 6 sind geöffnet, während die Ventile 41, 43, 45 geschlossen sind. In dieser Konfiguration wird das Wasser, das die Leitungsgruppe 4 erreicht, vom Flüssigbrennstoff gesperrt und zum Rückschlagventil 5 hin geleitet. Der Druck des Wasserzulaufs 9 ist größer als der Gegendruck des Rückschlagventils 5. Das Wasser verdrängt den stagnierenden Flüssigbrennstoff sowie seine Rückstände daher zum Brennraum hin. Der Durchflussregler erlaubt einen konstanten Durchsatz des verdrängten Flüssigbrennstoffs. Der hinter den Rückschlagventilen 5 liegende Abschnitt wird dadurch gespült, und dies ohne Leistungssprung.
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Wie in 4 dargestellt, beginnt der zweite Schritt mit der Öffnung des Ventils 43. Dadurch ist die Leitungsgruppe 4 vor dem Rückschlagventil 5 bei atmosphärischem Druck. Das Wasser, dessen Druck kleiner ist als der Gegendruck, öffnet das Rückschlagventil 5 nicht mehr und wird zur Entwässerungsleitung 46 hin geleitet. Dadurch wird dieser ganze Abschnitt der Leitungsgruppe 4 vor dem Rückschlagventil 5 bis zur Entwässerungsleitung 46 gespült. Die Spülung des Wassers durch die Spülluftzufuhr 39 beginnt, wenn die Rückschlagventile 5 geschlossen wurden, und erlaubt dadurch die Spülung des Restwassers des ersten Spülschritts hinter den Rückschlagventilen 5, einschließlich in den Einspritzdüsen 20.
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5 stellt den dritten und letzten Spülschritt des Flüssigbrennstoffs dar, der der Unterbrechung des Versorgungssystems entspricht. Die Ventile 40, 43, und 6 sind geschlossen, während die Ventile 41 und 44 geöffnet sind. Das Restwasser bleibt also in einem Abschnitt der Rohrleitung, der vor dem Rückschlagventil 5 liegt. Hinter dem Rückschlagventil 5 wird die Einspritzung von Luft durch die Spülluftzufuhr 39 fortgesetzt, wodurch der Abschnitt der Leitungsgruppe 4 und die Einspritzdüsen 20 gesäubert werden. Die Flüssigbrennstoff-Versorgungsleitung kann in dieser Konfiguration unterbrochen bleiben, ohne dass die Gefahr von Schädigungen besteht.
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Wie in 6 dargestellt, sind die Ventile 6, 43 und 45 geöffnet, das Ventil 44 ist geschlossen und das Ventil 14 verbindet das Mehrwegeventil 6 mit der Entwässerungsleitung 16. Die Versorgungsleitung füllt sich mit Flüssigbrennstoff. Das Wasser, das vom Flüssigbrennstoff verdrängt wird, wird dadurch gespült. Der Flüssigbrennstoffzulauf 3 arbeitet mit Niederdruck, sodass die Rückschlagventile 5 nicht geöffnet werden. Der Spülluftzufuhr 39 wird hinter den Rückschlagventilen 5 fortgesetzt.
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Dann wird nach dieser Spülung des Wassers durch die Füllung mit Flüssigbrennstoff die Spülluftzufuhr 39 gestoppt und die Zerstäubungsluftzufuhr 19 wird gestartet. Da das Ventil 6 geschlossen ist, befindet sich das System in derselben Konfiguration wie in 2 und ist betriebsbereit.
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7 stellt Spülmittel nach einer anderen Ausführungsform dar. In dieser Ausführungsform umfasst das Spülsystem drei Mehrwegeventile, nämlich ein erstes Ventil 6, ein zweites Ventil 7 und ein drittes Ventil 8, eine Spülluftzufuhr 39, einen Wasserzulauf 9, drei Entwässerungsleitungen 55, 15 und 16, einen Durchflussregler 50 und Steuermittel 27. Das dritte Ventil 8 ist im Hilfsabschnitt installiert, während das erste und zweite Ventil 6 und 7 im Turbinenabschnitt 2 installiert sind.
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Das erste Wasserzulaufventil 6 ist zwischen dem Wasserzulauf 9 und der Leitungsgruppe 4 angeordnet.
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Das zweite Ventil 7 ist zwischen der Leitungsgruppe 4 und der Entwässerungsleitung 55 angeordnet. Das dritte Ventil 8 ist hinter dem Brennstoffzulauf 3 in der Leitungsgruppe 4 zwischengeschaltet.
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Bevorzugt liegt der Abzweig des ersten Ventils 6 nahe am Rückschlagventil 5. Auch die Abzweige des ersten Ventils 6 und des zweiten Ventil 7 an der Leitungsgruppe 4 sind derart, dass die Spülung mit Wasser in Bereichen in der Nähe der Turbine durchgeführt wird, die Bereiche mit hoher Temperatur sind.
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Der Wasserzulauf 9 vor dem ersten Ventil 6 erlaubt es, zum Beispiel mithilfe einer Wasserpumpe, die die der Wassereinspritzleitung sein kann, den Wasserdurchsatz und Wasserdruck bereitzustellen, der für das Spülsystem erforderlich ist.
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Wie in 7 zu sehen, umfasst das Spülsystem außerdem ein viertes Dreiwegeventil 14. Das Ventil 14 erlaubt es, das Ventil 6 entweder mit der Entwässerungsleitung 16 oder mit dem Wasserzulauf 9 zu verbinden. Hinter dem Ventil 14 und dem Ventil 6 ist jede der Leitungen über den Durchflussregler 50 mit einer Flüssigbrennstoffleitung der Leitungsgruppe 4 verbunden.
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Wie in der vorherigen Ausführungsform sind zusätzliche einfache Ventile installiert. Ein Ventil 40 ist zwischen dem Wasserzulauf und dem Ventil 14 angeordnet, während zwischen den Ventilen 40 und 14 der Abzweig eines Ventils 41 liegt, das mit der Entwässerungsleitung 15 verbunden ist. Diese einfachen Ventile 40, 41 haben die gleiche Funktion zur Isolierung der Flüssigbrennstoffleitung vom Wasser und der Wasserleitung vom Flüssigbrennstoff wie in der vorherigen Ausführungsform. Sie sind daher auf der Höhe des Heizölzulaufs nicht erforderlich, weil das Wasser in dieser Ausführungsform nicht bis zum Stromteiler 18 zurückläuft.
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Das Ventilsystem 40, 41, 6, 7, 8, 14, der Wasserzulauf 9, der Brennstoffzulauf 3, die Spülluftzufuhr 39, die Zerstäubungsluftzufuhr 19 und der Durchflussregler 50 sind von den Steuermitteln 27 steuerbar, um eine Konfiguration der Versorgung der Turbine mit Flüssigbrennstoff oder Spülkonfigurationen des Systems herzustellen.
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In einer Konfiguration, die einer Versorgung der Turbine mit Flüssigbrennstoff einspricht, ist der Flüssigbrennstoffdurchsatz konstant, das dritte Ventil 8 ist geöffnet, während das erste und zweite Ventil 6 und 7 geschlossen bleiben. Das vierte Ventil 14 verbindet das erste Ventil 6 mit der Entwässerungsleitung 16, das Ventil 41 ist an der Entwässerungsleitung geöffnet und das Ventil 40 ist geschlossen.
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Die Abzweigzone des Ventils 6 liegt vor dem Rückschlagventil 5, aber hinter der Abzweigzone des zweiten Ventils 7. Auch hier können die zwei Brennstoffe, die gegebenenfalls mit der Turbine verwendet werden, Heizöl sein, was den Flüssigbrennstoff anbetrifft, und Gas, was den anderen Brennstoff anbetrifft. Der Wasserzulauf 9 kann vom Wassereinspritzsystem abgezapft sein.
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In 8 wird die erste Phase der Spülung des Flüssigbrennstoffs im Detail beschrieben.
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Nach der Unterbrechung der Versorgungsleitung und des Flüssigbrennstoffzulaufs, zum Beispiel im Falle einer Brennstoffumstellung, beginnt die erste Spülschritt mit der Schließung des zweiten Ventils 7, des dritten Ventils 8 und der Zerstäubungsluftzufuhr 19. Das Dreiwegeventil 14 verbindet das Mehrwegeventil 6 mit dem Wasserzulauf 9. Das Ventil 41 ist geschlossen, während das Ventil 40 geöffnet ist. Die Wasserzufuhr wird durch den Flüssigbrennstoff gesperrt und zum Rückschlagventil 5 geleitet. Der Druck des Wasserzulaufs 3, der den Gegendruck übersteigt, erlaubt dann die Öffnung des Rückschlagventils 5 und die Spülung des Restbrennstoffs im Leitungsgruppenabschnitt vom Abzweig des ersten Ventils 6 bis zum hinter dem Rückschlagventil 5 liegenden Leitungsgruppenabschnitt. Diese Einspritzung von Wasser wirkt durch ihren Durchfluss, ihre Temperatur und ihre Zusammensetzung auf die Brennstoffrückstände und erlaubt deren Wäsche.
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In 9 wird nun die zweite Phase der Spülung des Flüssigbrennstoffs beschrieben. Diese zweite Phase beginnt mit der Öffnung des zweiten Ventils 7. Dadurch ist der Leitungsgruppenabschnitt vor dem Rückschlagventil 5, vom Abzweig des ersten Ventils am zweiten Ventil 7 vorbei bis zur Entwässerungsleitung 55 bei atmosphärischem Druck. Dieser Abschnitt wird dann durch Einspritzen des Wassers vom Flüssigbrennstoff gespült. Nachdem die Rückschlagventile 5 geschlossen wurden, beginnt die Spülung des Wassers durch die Spülluftzufuhr 39. Dieser Vorgang erlaubt eine Spülung des Restwassers des ersten Spülschritts im ganzen Leitungsgruppenabschnitt hinter den Rückschlagventilen 5, einschließlich in den Einspritzdüsen 20.
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In 10 wird der dritte Schritt der Spülung des Flüssigbrennstoffs beschrieben, während welcher das Spülsystem abgeschaltet wird. Die Ventile 6, 7 sind geschlossen. Das Restwasser bleibt also in einem Abschnitt der Rohrleitung, der vor dem Rückschlagventil 5 liegt. Das Ventil 41 ist geöffnet und das Ventil 40 ist geschlossen. Hinter dem Rückschlagventil wird die Spülung durch Einspritzen von Spülluft fortgesetzt, wodurch die Einspritzdüsen 20 und der Leitungsgruppenabschnitt hinter dem Rückschlagventil 5 gesäubert werden. Die Flüssigbrennstoff-Versorgungsleitung kann daher in dieser Konfiguration unterbrochen bleiben, ohne dass die Gefahr von Schädigungen besteht.
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In 11 wird die erste Phase der Spülung des Wassers bei der Füllung mit dem Flüssigbrennstoff beschrieben. Im Laufe dieser Phase sind die Ventile 7 und 8 geöffnet, wobei das erste Ventil 6 geschlossen ist. Das Ventil 41 ist geöffnet, während Ventil 40 geschlossen ist. Das Wasser wird dadurch vom Ventil 8 am Ventil 7 vorbei bis zur Entwässerungsleitung 55 gespült und durch den Flüssigbrennstoff ersetzt, wobei der Brennstoffzulauf bei Niederdruck einsetzt. Hinter dem Rückschlagventil 5 wird die Einspritzung von Spülluft 39 fortgesetzt.
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In 12 wird der zweite Schritt der Spülung des Wassers bei der Füllung mit dem Flüssigbrennstoff beschrieben. Das erste Ventil 6 ist geöffnet, das zweite Ventil 7 ist geschlossen und das vierte Ventil 14 verbindet das erste Ventil 6 mit der Entwässerungsleitung 16. Das Ventil 40 ist geschlossen, während das Ventil 41 geöffnet ist. Da der Flüssigbrennstoffzulauf 3 stets bei Niederdruck arbeitet, erlaubt dies die Verdrängung des Wassers ohne Öffnung der Rückschlagventile. Dadurch wird das Wasser im Leitungsgruppenabschnitt vom Abzweig des Ventils 7 an den Ventilen 6 und 14 vorbei bis zur Entwässerungsleitung 16 durch den Flüssigbrennstoff ersetzt und gespült. Hinter dem Rückschlagventil 5 wird die Einspritzung von Spülluft 39 fortgesetzt.
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Dann wird die Einspritzung von Spülluft unterbrochen, und die Einspritzung von Zerstäubungsluft beginnt. Die Ventile 6 und 7 sind geschlossen, die Flüssigbrennstoff-Versorgungsleitung ist vom Wasser isoliert, der Brennstoffzulauf setzt wieder ein, und das Versorgungssystem ist dann in der gleichen Konfiguration wie in 7, das heißt, betriebsbereit.
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Die Spülzeit ist kein kritischer Wert dieses Verfahrens. Die Spülung muss aber sofort nach der Unterbrechung der Versorgungsleitung beginnen, die gegebenenfalls durch die Umstellung vom ersten Brennstoff auf den zweiten Brennstoff bedingt wird. Die Füllzeit der Flüssigbrennstoffleitung wird minimiert, um insbesondere bei einer ungeplanten Wiederinbetriebnahme der Flüssigbrennstoffleitung die Umstellungszeit nicht zu beeinflussen. Wie festzustellen ist, erlaubt die Erfindung, die soeben beschrieben wurde, die gleichzeitige Spülung des stagnierenden Flüssigbrennstoffs und Säuberung des Versorgungssystems im Hochtemperaturbereich.
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Die Betriebsfolge des Spülsystems hält die Arbeitsweise der Maschine bei der Brennstoffumstellung ein und gewährleistet nach diesem Vorgang eine schnelle Wiederinbetriebnahme der Versorgungsleitung.
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Diese Erfindung kann in alle möglichen Verbrennungsmodi der verschiedenen Maschinen integriert werden.
