IT202000022777A1 - Gas turbine fuel treatment circuit and method for starting up a gas turbine. - Google Patents

Gas turbine fuel treatment circuit and method for starting up a gas turbine. Download PDF

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Eugenio Quartieri
Stefano Rossin
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Nuovo Pignone Tecnologie Srl
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Description

Circuito di trattamento del combustibile della turbina a gas e metodo per avviare una turbina a gas
Descrizione
CAMPO TECNICO
[0001] La presente descrizione riguarda un circuito di trattamento del combustibile della turbina a gas per avviare una turbina a gas e un relativo metodo di funzionamento, che consente di accelerare l'avvio di una turbina a gas, riducendo il consumo di gas combustibile disperso nell'ambiente.
TECNICA NOTA
[0002] Le turbine a gas sono impianti ben noti usati per trasformare energia chimica in energia meccanica. Pi? specificamente, una turbina a gas ? un motore a combustione che pu? convertire gas combustibile in energia meccanica. Questa energia pu? avviare un generatore che produce energia elettrica ruotando uno o pi? alberi. L'energia generata viene quindi introdotta nelle linee elettriche per alimentare le case e le aziende. In alternativa, l'energia meccanica della turbina a gas pu? essere usata per far funzionare una macchina, come una pompa, un compressore o simili.
[0003] Solitamente, per avviare una turbina a gas ? necessaria una procedura specifica. Tra le varie fasi per avviare una turbina a gas, ? necessario che il gas sia riscaldato preventivamente, prima di introdurlo nella turbina a gas affinch? venga bruciato e di avviare la stessa turbina a gas. A questo scopo, qualsiasi turbina a gas ? dotata di un riscaldatore, collegato a monte all'ingresso della turbina a gas e, pi? specificamente, interposto tra il collettore di gas combustibile, tramite cui il gas combustibile viene alimentato, e l'ingresso di combustibile della turbina a gas. Mentre il riscaldatore riscalda il gas combustibile preso dal collettore di gas combustibile, il gas combustibile che non ? alla temperatura richiesta per avviare il funzionamento della turbina a gas viene disperso nell'ambiente.
[0004] Questo approccio causa la dispersione del gas combustibile nell'ambiente, il che ? dannoso a livello di inquinamento e di tutela dell'ambiente stesso. In particolare, questo approccio risulta avere un impatto sulle emissioni di gas a effetto serra, non riducendo il gas idrocarburo nell'atmosfera. Tra le altre cose, ? anche noto il fatto che gli impianti energetici in alcuni Paesi sono soggetti a rigide regolamentazioni, che richiedono in particolare l'osservanza di vari requisiti tecnici riguardo all'inquinamento.
[0005] In aggiunta, il metodo di trattamento del gas secondo la tecnica nota implica che ? necessaria una determinata quantit? di tempo per avviare il funzionamento della turbina a gas, principalmente per via del tempo richiesto per riscaldare il gas per avviare il funzionamento della turbina a gas.
[0006] Di conseguenza, un sistema migliorato per trattare il gas preso dal collettore di gas combustibile prima che venga usato per alimentare la turbina a gas sarebbe ben accetto nel campo.
SOMMARIO
[0007] I problemi di cui sopra sono risolti facendo ricircolare il gas combustibile con un nuovo sistema, che ricomprime il gas di nuovo nel condotto a monte del riscaldatore. Una tale soluzione evita il continuo rilascio di gas idrocarburo nell'atmosfera fino a raggiungere la giusta temperatura del gas combustibile per avviare la turbina a gas.
[0008] In un aspetto, l'oggetto descritto nella presente ? rivolto a un circuito di trattamento del gas combustibile collegato tra una sorgente di gas combustibile, tramite cui il gas combustibile viene alimentato, e una turbina a gas, da alimentare mediante il gas combustibile proveniente dalla sorgente di gas combustibile. Il circuito di trattamento del gas combustibile comprende un riscaldatore, per riscaldare il gas preso dalla sorgente di gas combustibile, fino a una temperatura idonea per avviare la turbina a gas, e un sensore di temperatura, per misurare la temperatura del gas combustibile a valle del riscaldatore prima che entri nella turbina a gas. Il circuito di trattamento del gas combustibile comprende anche un ricircolatore, per far ritornare il flusso massico di gas combustibile dal riscaldatore alla sorgente di gas combustibile, se il sensore di temperatura rileva una temperatura al di sotto di una soglia in modo che il riscaldatore possa riscaldare un flusso massico di gas combustibile parzialmente riscaldato per accelerare la fase di avvio della turbina a gas. Una valvola di arresto di ricircolo collegata in serie al ricircolatore viene quindi controllata e si chiude, consentendo al gas riscaldato di alimentare la turbina a gas, quando il gas combustibile raggiunge la temperatura per avviare la turbina a gas.
[0009] In un altro aspetto, l'oggetto descritto nella presente riguarda una valvola di ricircolo, collegata in serie con il ricircolatore, e una valvola di arresto esterna ? collegata o accoppiata in serie al riscaldatore. La valvola di ricircolo ? dotata di uno sfiato verso l'atmosfera per sfiatare almeno parte del flusso massico di gas contenuto tra la valvola di arresto esterna e l'elemento di arresto della turbina a gas, nell'atmosfera, quando la valvola di arresto esterna ? chiusa e l'elemento di arresto della turbina a gas ? chiuso e prima dell'avvio della turbina a gas, riducendo la pressione del gas combustibile contenuto tra la valvola di arresto esterna e l'elemento di arresto della turbina a gas.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
[0010] Una comprensione pi? completa delle forme di realizzazione descritte dell?invenzione e di molti dei suoi vantaggi correlati sar? facilmente ottenuta man mano che la stessa viene intesa meglio con riferimento alla seguente descrizione dettagliata quando considerata in combinazione agli uniti disegni, in cui:
la Fig. 1 illustra uno schema del circuito di trattamento del combustibile della turbina a gas secondo una prima forma di realizzazione;
la Fig. 2 illustra uno schema del circuito di trattamento del combustibile della turbina a gas secondo una seconda forma di realizzazione;
la Fig. 3 illustra uno schema del circuito di trattamento del combustibile della turbina a gas secondo una terza forma di realizzazione;
la Fig. 4 illustra una forma di realizzazione di una rappresentazione schematica di un?unit? logica di controllo; e
la Fig. 5 illustra diagrammi di flusso di metodi per trattare il gas combustibile per avviare una turbina a gas secondo la presente descrizione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME DI REALIZZAZIONE
[0011] Le turbine a gas sono sistemi complicati, progettati per bruciare un gas combustibile, per trasformare energia chimica in energia meccanica. La turbina a gas richiede che il gas combustibile abbia una determinata temperatura, per funzionare e per avviarsi. Quando ? necessario avviare una turbina a gas, il gas combustibile viene riscaldato da un riscaldatore, ovvero un dispositivo progettato per aumentare la temperatura del gas combustibile. Tuttavia, per raggiungere la giusta temperatura, il gas combustibile che non ha raggiunto la temperatura richiesta viene disperso nell'ambiente. Per evitare o ridurre significativamente la dispersione del gas combustibile, ? fornito un condotto di ritorno per far ritornare parte del o tutto il gas combustibile al riscaldatore, in modo che quest'ultimo possa riscaldare il gas combustibile pi? velocemente e senza disperdere lo stesso.
[0012] Facendo ora riferimento ai disegni, la figura 1 mostra uno schema del circuito di trattamento del combustibile della turbina a gas secondo una prima forma di realizzazione, indicato complessivamente con il numero di riferimento 1.
[0013] Il circuito di trattamento del gas combustibile 1 ? interposto tra un collettore di gas combustibile 2 e una turbina a gas 3.
[0014] Il collettore di gas combustibile 2 ? un condotto, tramite cui il gas combustibile viene alimentato, al fine di alimentare la turbina a gas 3 durante il suo funzionamento. Il collettore di gas 2 pu? essere un condotto di gas o pu? essere collegato a un serbatoio di gas (non mostrato nella figura 1).
[0015] La turbina a gas 3, per essere alimentata con il gas alimentato attraverso il collettore di gas 2, pu? essere di diversi tipi. Solo come esempio, la turbina a gas 3 pu? essere di tipo industriale (heavy-duty) e/o aeroderivata. La turbina a gas 3 ? una turbomacchina in grado di trasformare l'energia chimica del gas combustibile in energia meccanica. ? dotata di una camera di combustione di compressore e una ruota di espansione.
[0016] Per funzionare, la turbina a gas 3 richiede che il gas sia alimentato secondo alcuni requisiti (purezza, indice di Wobbe...). Inoltre, per avviare la turbina a gas 3 e per consentirle di funzionare, il gas combustibile deve essere al di sopra di una temperatura di soglia.
[0017] La turbina a gas 3 pu? essere di diversi tipi. Ad esempio, pu? essere di tipo industriale o a profilo alare. Le turbine a gas 3, in generale, sono controllate da un sistema di controllo basato su computer, che pu? essere installato vicino alla turbina a gas 3 stessa o distante rispetto a questa. In generale, ciascuna turbina a gas 3 ha un ingresso di gas 31, collegato ai bruciatori della turbina a gas 3, e un elemento di arresto 32, solitamente una valvola controllata elettronicamente, in grado di aprirsi o chiudersi per consentire al gas combustibile di alimentare o no la turbina a gas 3.
[0018] Come detto, il circuito di trattamento del gas 1 ? collegato al collettore di gas combustibile 2 per prendere il gas combustibile che vi fluisce attraverso, e alla turbina a gas 3, alla quale il circuito di trattamento del gas 1 fornisce il gas combustibile, in modo che questa funzioni.
[0019] Il circuito di trattamento del gas 1 comprende un condotto principale 11, che collega il collettore di gas combustibile 2 alla turbina a gas 3, e un condotto di ritorno 12, che collega il condotto principale 11 al collettore di gas combustibile 2.
[0020] Il condotto principale 11 comprende un riscaldatore 13, avente un ingresso 131, collegato al collettore di gas combustibile 2, e un'uscita 132. Il riscaldatore 13 ? in grado di riscaldare il gas combustibile che vi passa attraverso.
[0021] Il condotto principale 11 comprende anche una valvola di arresto esterna 14, collegata in serie con il riscaldatore 13. In particolare, la valvola di arresto esterna 14 ? collegata all'uscita 132 del riscaldatore 13 e all'elemento di arresto 32 della turbina a gas 3.
[0022] Il circuito di trattamento del gas 1 comprende anche un sensore di temperatura 15, atto a rilevare la temperatura del gas combustibile prima che entri nella turbina a gas 3 per essere bruciato. Nella forma di realizzazione mostrata, il sensore di temperatura 15 ? collegato vicino all'elemento di arresto 32 della turbina a gas 3.
[0023] Il condotto principale 31 comprende anche una valvola di sfiato del gas combustibile 16, che, nella forma di realizzazione mostrata, ? collegata tra la valvola di arresto esterna 14 e l'elemento di arresto 32 della turbina a gas 3. La valvola di sfiato del gas combustibile 16 ? configurata per sfiatare almeno una parte del flusso massico di gas nell'atmosfera quando la temperatura del gas combustibile che passa attraverso il condotto principale 11, come rilevato dal sensore di temperatura 15, ? al di sotto di una determinata soglia, come meglio specificato di seguito.
[0024] Inoltre, la valvola di sfiato del gas combustibile 16 sfiata almeno una parte del gas combustibile contenuto tra la valvola di arresto esterna 14 e l'elemento di arresto della turbina a gas 32 verso l'ambiente, dopo che la turbina a gas 3 si ? spenta. Pi? specificamente, la valvola di sfiato del gas combustibile 16 si apre a ciascuno spegnimento della turbina a gas 3, per depressurizzare la sezione tra la valvola di arresto esterna 14 e l'elemento di arresto della turbina a gas 32. Questo evita anche che l?involucro della turbina a gas (non mostrato nella figura), in cui sono contenute le valvole dell'impianto si riempia con il gas combustibile in caso di perdita dell'elemento di arresto 32 o di qualsiasi conduttura della turbina a gas 3, in modo che il gas venga sfiatato nell'ambiente o venga bruciato mediante una torcia.
[0025] In questo modo, il gas combustibile non riscaldato abbastanza da alimentare la turbina viene disperso nell'ambiente, impedendo un aumento della pressione all'interno del condotto principale 11.
[0026] La temperatura di soglia dipende dallo specifico gas combustibile e dai tipi di turbina a gas 3. Solitamente, varia tra una temperatura ambiente e 149 ?C. Inoltre, pu? cambiare secondo le condizioni ambiente, come l'umidit?.
[0027] Il condotto di ritorno 12 comprende un ricircolatore 17, avente un ingresso 171 e un'uscita 172. L'uscita 172 del ricircolatore 17 ? collegata al collettore di gas combustibile 2, in un punto posizionato a monte del punto del collettore di gas combustibile 2 in cui l'ingresso 131 del riscaldatore 13 ? collegato. In alcune forme di realizzazione, il ricircolatore 17 ? un compressore alternativo.
[0028] Il condotto di ritorno 12 comprende anche una valvola di ricircolo 18, collegata al condotto principale 11 e in serie con il ricircolatore 17. La valvola di ricircolo 18 ha uno sfiato 181. La valvola di ricircolo 18 pu? assumere un primo stato, in cui lo sfiato 181 ? aperto, per disperdere il gas combustibile che fluisce nella valvola di ricircolo 18, e un secondo stato, in cui lo sfiato 181 ? chiuso in modo che il gas combustibile possa passare attraverso la valvola di ricircolo 18, per raggiungere il ricircolatore 17.
[0029] Il condotto di ritorno 12 comprende anche una valvola di arresto di ricircolo 19, collegata tra la valvola di ricircolo 18 e l'ingresso 171 del ricircolatore 17, in serie con il ricircolatore 17. La funzione della valvola di arresto di ricircolo 19 sar? spiegata meglio di seguito.
[0030] Il circuito di trattamento del gas combustibile 1 comprende anche un'unit? logica di controllo U, operativamente collegata al sensore di temperatura 15, alla valvola di arresto esterna 14, alla valvola di sfiato del gas combustibile 16, alla valvola di ricircolo 18 e alla valvola di arresto di ricircolo 19. L'unit? logica di controllo U pu? essere operativamente collegata all'elemento di arresto 32, o pu? essere collegata all'unit? di controllo della turbina a gas 3 (non mostrata nella figura), per consentire il controllo (indiretto) dell'elemento di arresto 32.
[0031] L'unit? logica di controllo U pu? essere un computer, un server, un computer basato su cloud o qualsiasi altro sistema di computer, in grado di eseguire un programma per computer, per coordinare il funzionamento della valvola di arresto esterna 14, della valvola di sfiato del gas combustibile 16, della valvola di ricircolo 18 e della valvola di arresto di ricircolo 19, in funzione della temperatura misurata dal sensore di temperatura 15.
[0032] Il circuito di trattamento del gas combustibile 1 della figura 1 pu? funzionare come segue.
[0033] Per avviare la turbina a gas 3, la valvola di arresto esterna 14 ? aperta, la valvola di sfiato del gas combustibile 16 ? aperta, l'elemento di arresto 32 ? chiuso, in modo che il gas combustibile non possa entrare nell'ingresso 31 della turbina a gas 3, la valvola di ricircolo 18 ? nel primo stato e la valvola di arresto di ricircolo 19 ? aperta. Quindi, il gas combustibile dal collettore di gas combustibile 2 entra nel riscaldatore 13 attraverso l'ingresso 131 pertinente, per essere riscaldato dallo stesso.
[0034] La temperatura del gas combustibile, una volta riscaldato dal riscaldatore 13, viene misurata dal sensore di temperatura 15. Se il sensore di temperatura 15 rileva una temperatura al di sotto della soglia impostata precedentemente, ovvero il gas combustibile all'interno del condotto principale 11 non ? a una temperatura idonea per avviare la turbina a gas 3, il gas combustibile pu? raggiungere il ricircolatore 17, poich? la valvola di ricircolo 18 ? nel primo stato e la valvola di arresto di ricircolo 19 ? aperta, per consentire al gas combustibile di passarvi attraverso.
[0035] Il ricircolatore 17 reintroduce il gas combustibile parzialmente riscaldato nel collettore di gas combustibile 2, in una posizione a monte, quindi nel punto in cui l'ingresso 131 del riscaldatore ? collegato al collettore di gas combustibile 2. In questo modo, il gas combustibile parzialmente riscaldato summenzionato entra di nuovo nel riscaldatore 13, per essere ulteriormente riscaldato. Il riscaldatore 13 riscalda quindi un gas combustibile a una temperatura maggiore del precedente, grazie all'effetto del condotto di ritorno 12. Inoltre, la valvola di sfiato del gas combustibile 16 summenzionata ? aperta, in modo che il gas combustibile della pressione del condotto principale 11 sia mantenuto sotto una determinata soglia. In alcune forme di realizzazione, la pressione ? mantenuta al di sotto della pressione di esercizio nominale.
[0036] Quando il sensore di temperatura 15 rileva che una temperatura del gas combustibile del condotto principale 11, e in particolare in corrispondenza dell'elemento di arresto 32 della turbina a gas 3, ? al di sopra della soglia di temperatura summenzionata, idonea per avviare la turbina a gas 3, l'unit? logica di controllo U funziona in modo da chiudere la valvola di arresto di ricircolo 19, consentendo al gas combustibile di passare attraverso l'ingresso di gas 31 della turbina a gas 3.
[0037] Inoltre, lo sfiato 181 assume la posizione aperta per sfiatare almeno parte del flusso massico di gas contenuto tra la valvola di arresto esterna 14 e l'elemento di arresto della turbina a gas 32 nell'atmosfera, quando la valvola di arresto esterna 14 ? chiusa e l'elemento di arresto della turbina a gas 32 ? chiuso, prima dell'avvio della turbina a gas 3. Questo consente di ridurre la pressione del gas combustibile contenuto tra la valvola di arresto esterna 14 e l'elemento di arresto della turbina a gas 32.
[0038] Si fa ora riferimento alla figura 2, una seconda forma di realizzazione del circuito di trattamento del gas 1, che differisce dalla prima forma di realizzazione mostrata nella figura 1 solo per il fatto che la valvola di arresto di ricircolo 19 ? collegata tra l'uscita 172 del riscaldatore 17 e il collettore di gas combustibile 2.
[0039] Il circuito di trattamento del gas 1 secondo la figura 2 funziona analogamente alla prima forma di realizzazione ed ? solo una variante della forma di realizzazione illustrata nella figura 1.
[0040] Si fa ora riferimento alla figura 3, una terza forma di realizzazione del circuito di trattamento del gas 1, che differisce dalla prima forma di realizzazione mostrata nella figura 1 per il fatto che la valvola di arresto di ricircolo 19 ? collegata direttamente tra l'ingresso 171 del riscaldatore 17 e il condotto principale 11. Inoltre, invece della valvola di ricircolo 18, una convenzionale valvola di sfiato 18? ? collegata al condotto di ritorno 12.
[0041] Secondo la presente descrizione, quando il gas combustibile raggiunge la temperatura di soglia per avviare la turbina a gas 3, come rilevato dal sensore di temperatura 15, come nella prima forma di realizzazione descritta nella figura 1 la valvola di sfiato 18? viene aperta per sfiatare il condotto di ritorno 12.
[0042] Il metodo descritto nella figura 1 pu? essere implementato dall'unit? logica di controllo U, eseguendo un programma per computer. L'unit? logica di controllo U coordina l'apertura e la chiusura delle valvole e lo sfiato mediante la valvola di ricircolo 18.
[0043] In alcune forme di realizzazione, e in particolare facendo riferimento alla figura 4, l'unit? di controllo centrale U pu? comprendere un processore 41, un bus 42, al quale ? collegato il processore 41, un database 43, collegato al bus 42, in modo da essere accessibile e controllato dal processore 41, una memoria leggibile da computer 44, anch'essa collegata al bus 42, in modo da essere accessibile e controllata dal processore 51, un modulo di ricezione-trasmissione 45, collegato al bus 42, configurato per ricevere il segnale dal sensore di temperatura 15 e trasmettere i segnali di controllo alla valvola di arresto esterna 14, alla valvola di sfiato del gas combustibile 16, alla valvola di ricircolo 18, alla valvola di arresto di ricircolo 19 e all'elemento di arresto 32 della turbina a gas 3.
[0044] In alcune forme di realizzazione, l'unit? di controllo centrale U pu? essere realizzata o implementata come un sistema di cloud computing (nuvola informatica), una rete di computer o altre installazioni in grado di elaborare dati eseguendo programmi per computer appropriati in base a un metodo o algoritmo di ottimizzazione della manutenzione.
[0045] La figura 5 mostra un diagramma di flusso che sintetizza il metodo di funzionamento 5 del circuito di trattamento del gas combustibile 1 descritto nella presente per avviare una turbina a gas 3 ed eseguito dall'unit? logica di controllo U.
[0046] Il metodo 5 comprende una fase di riscaldamento 51, in cui il gas combustibile dal collettore di gas combustibile 2 mediante il riscaldatore 2, entra attraverso l'ingresso del riscaldatore 131.
[0047] Il metodo comprende inoltre una fase di misurazione 52, per misurare la temperatura del gas combustibile del gas combustibile prima che lo stesso entri nella turbina a gas 3. Come summenzionato, se la temperatura del gas combustibile nel condotto principale 11 ? al di sotto della temperatura di soglia, allora il gas combustibile riscaldato nella fase di riscaldamento 51 viene fatto circolare dal ricircolatore 17, quindi si esegue una fase di ricircolo 53 del flusso di gas. Nella fase di ricircolo 53, il gas combustibile riscaldato viene reintrodotto nella sorgente di gas 2, ovvero nel collettore di gas combustibile 2.
[0048] Invece, se la temperatura misurata nella fase di misurazione 52 dal sensore di temperatura 15 raggiunge la temperatura di soglia, ovvero la temperatura del gas combustibile nel condotto principale 11 ? maggiore della o uguale alla temperatura di soglia, allora, il ricircolo del gas combustibile viene interrotto nella fase 54 e l'elemento di arresto 32 della turbina a gas 3 viene aperto. In questo modo, la turbina a gas 3 viene alimentata con un gas combustibile alla temperatura idonea per avviare e far funzionare la turbina a gas 3.
[0049] Sebbene l?invenzione sia stata descritta in termini di varie forme di realizzazione specifiche, sar? evidente ai tecnici del ramo che varie modifiche, variazioni e omissioni sono possibili senza discostarsi dallo spirito e dall'ambito delle rivendicazioni. In aggiunta, salvo diversamente specificato nella presente, l'ordine o la sequenza di una qualsiasi fase di processo o metodo pu? essere variato/a o ri-sequenziato/a secondo forme di realizzazione alternative.
[0050] ? stato fatto riferimento in dettaglio alle forme di realizzazione della descrizione, di cui uno o pi? esempi sono illustrati nei disegni. Ciascun esempio ? fornito a titolo esplicativo della descrizione, non limitativo della descrizione. Di fatto, sar? evidente ai tecnici del ramo che varie modifiche e variazioni possono essere apportate nella presente descrizione senza discostarsi dall?ambito o dallo spirito della descrizione. Il riferimento in tutta la specifica a "una forma di realizzazione" o "alcune forme di realizzazione", indica che la particolare caratteristica, struttura o peculiarit? descritta in relazione a una forma di realizzazione ? inclusa in almeno una forma di realizzazione dell'oggetto descritto. Quindi, l?occorrenza dell'espressione "in una forma di realizzazione" o "in alcune forme di realizzazione" in vari punti in tutta la specifica non fa necessariamente riferimento a tale/i forma/e di realizzazione. Inoltre, le particolari caratteristiche, strutture o peculiarit? possono essere combinate in qualsiasi modalit? idonea in una o pi? forme di realizzazione.
[0051] Quando elementi di varie forme di realizzazione vengono introdotti, gli articoli "un", "uno", "una", "il", "lo", "la", "i", "gli", "le" e "detto/a/i/e" intendono indicare che vi sono uno o pi? di tali elementi. I termini "comprendente/i", "includente/i" e "avente/i" intendono essere inclusivi e indicano che vi possono essere elementi aggiuntivi diversi dagli elementi elencati.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI
1. Circuito di trattamento del gas combustibile (1) inteso a essere collegato tra una sorgente di gas combustibile (2) e una turbina a gas (3), in cui la turbina a gas (3) ? dotata di un elemento di arresto (32), il circuito di trattamento del gas combustibile (3) comprendendo:
un riscaldatore (13),
avente un ingresso (131) e un'uscita (132), in cui l'ingresso (131) del riscaldatore (13) ? accoppiato alla sorgente di gas combustibile (2), e
in cui il riscaldatore (13) ? atto a riscaldare il gas proveniente dalla sorgente di gas combustibile (2); e
un sensore di temperatura (15), atto a misurare la temperatura del gas combustibile tra l'uscita (132) del riscaldatore (13) e la turbina a gas (3);
caratterizzato dal fatto che il circuito di trattamento del gas combustibile (1) comprende inoltre:
un ricircolatore (17)
avente un ingresso (171) e un'uscita (172), in cui l'uscita (172) del ricircolatore (17) ? accoppiata alla sorgente di gas combustibile (2),
in cui il ricircolatore (17) ? atto a far circolare il flusso massico di gas combustibile dal riscaldatore (13) alla sorgente di gas combustibile (2); e una valvola di arresto di ricircolo (19)
accoppiata in serie al ricircolatore (17),
in cui la valvola di arresto di ricircolo (19) ? atta a chiudersi e l'elemento di arresto (32) della turbina a gas (3) ? atto ad aprirsi, consentendo al gas riscaldato di alimentare la turbina a gas (3), quando il sensore di temperatura (15) misura una temperatura uguale a o maggiore di una soglia di temperatura del gas combustibile impostata precedentemente.
2. Circuito di trattamento del gas combustibile (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il ricircolatore (17) ? un compressore.
3. Circuito di trattamento del gas combustibile (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il ricircolatore (17) ? un tubo di Venturi.
4. Circuito di trattamento del gas combustibile (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre:
una valvola di ricircolo (18), accoppiata al ricircolatore (17) e
una valvola di arresto esterna (14) accoppiata all'uscita del riscaldatore (132), in cui la valvola di ricircolo (18) ? dotata di uno sfiato (181) verso l'atmosfera, per sfiatare almeno parte del flusso massico di gas contenuto tra la valvola di arresto esterna (14) e l'elemento di arresto della turbina a gas (32), nell'atmosfera, quando la valvola di arresto esterna (14) ? chiusa e l'elemento di arresto della turbina a gas (32) ? chiuso e prima dell'avvio della turbina a gas (3), riducendo la pressione del gas combustibile contenuto tra la valvola di arresto esterna (14) e l'elemento di arresto della turbina a gas (32).
5. Circuito di trattamento del gas combustibile (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una valvola di sfiato del gas combustibile (16) collegata tra la valvola di arresto esterna (14) e l'elemento di arresto della turbina a gas (32), per sfiatare almeno una parte del gas combustibile contenuto tra la valvola di arresto esterna (14) e l'elemento di arresto della turbina a gas (32) verso l'atmosfera dopo che la turbina a gas (3) si ? spenta.
6. Circuito di trattamento del gas combustibile (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un'unit? logica di controllo (U), comprendente:
un processore (41);
un bus (42), al quale ? collegato il processore (41);
un database (43), collegato al bus (42), in modo da essere accessibile e controllato dal processore (41);
una memoria leggibile da computer (44), anch'essa collegata al bus (42), in modo da essere accessibile e controllata dal processore (41); e
un modulo di ricezione-trasmissione (45), collegato al bus (42),
in cui il processore (41) ? configurato per consentire al modulo di ricezionetrasmissione (45) di ricevere il segnale di temperatura rilevato dal sensore di temperatura (15) e la trasmissione dei segnali di controllo per aprire o chiudere la valvola di arresto di ricircolo (19) e l'elemento di arresto (32).
7. Metodo (5) per avviare una turbina a gas (3) mediante il gas combustibile fornito da una sorgente di gas (2), in cui la turbina a gas (3) comprende un elemento di arresto (32) per spegnere l'alimentazione del gas combustibile alla turbina a gas (3), in cui il metodo comprende le fasi di:
riscaldare (51) il gas proveniente dalla sorgente di gas combustibile (2); e misurare (52) la temperatura del gas combustibile prima che il gas combustibile entri nella turbina a gas (3);
caratterizzato dal fatto che il metodo (5) comprende inoltre le fasi di:
far circolare (53) il flusso di gas riscaldato nella fase di riscaldamento (51), reintroducendo il gas riscaldato nella sorgente di gas (2); e
interrompere (54) il ricircolo del gas della fase di circolazione (53) e aprire l'elemento di arresto (32) della turbina a gas (3), in modo da alimentare la turbina a gas (3) con il gas riscaldato, quando la temperatura del gas misurata nella fase di misurazione (52) ? uguale a o maggiore di una soglia di temperatura del gas impostata precedentemente.
8. Metodo (5) secondo la rivendicazione 7, in cui la circolazione del flusso di gas riscaldato nella fase di riscaldamento (51) ? eseguita mediante un ricircolatore (17).
9. Metodo (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 o 8, in cui la fase di riscaldamento del gas (51) proveniente dalla sorgente di gas combustibile (2) ? eseguita mediante un riscaldatore (13).
10. Metodo (5) secondo la rivendicazione 9,
in cui una valvola di arresto esterna (14) ? collegata in serie tra il riscaldatore (13) e l'elemento di arresto (32) della turbina a gas (3), e
in cui il metodo (5) comprende inoltre la fase di sfiatare almeno una parte del flusso massico di gas contenuto tra la valvola di arresto esterna (14) e l'elemento di arresto della turbina a gas (32), nell'atmosfera, quando la valvola di arresto esterna (14) ? chiusa e l'elemento di arresto della turbina a gas (32) ? chiuso e prima dell'avvio della turbina a gas (3), riducendo la pressione del gas combustibile contenuto tra la valvola di arresto esterna (14) e l'elemento di arresto della turbina a gas (32).
11. Metodo (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7-10, in cui la fase di misurazione (52) della temperatura del gas combustibile ? eseguita mediante un sensore di temperatura (15).
12. Metodo (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7-11,
in cui il circuito di trattamento del gas combustibile (1) comprende
una valvola di sfiato del gas combustibile (16) e
un elemento di arresto del gas combustibile (14) posizionato tra l'uscita del riscaldatore (132) e l'elemento di arresto (32), e
in cui l'elemento di sfiato del gas (16) ? posizionato tra l'elemento di arresto del gas (14) e l'elemento di arresto (32) della turbina a gas (3), e
in cui il metodo (5) comprende inoltre la fase di chiudere l'elemento di arresto del gas (14) al contempo aprendo la valvola di sfiato del gas combustibile (16) e chiudendo l'elemento di arresto (32) della turbina a gas (3).
13. Programma per computer, comprendente istruzioni che, quando il programma ? eseguito da un computer, fanno s? che il computer esegua le fasi del metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni 7-12.
14. Supporto di memorizzazione leggibile da computer, comprendente le istruzioni che, quando eseguite da un computer, fanno s? che il computer esegua le fasi del metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni 7-12.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11210492A (ja) * 1998-01-20 1999-08-03 Toshiba Corp ガスタービンプラントの燃料供給装置、その装置の暖機運転方法および冷却運転方法
WO2014008267A1 (en) * 2012-07-05 2014-01-09 United Technologies Corporation Fuel preheating using electric pump
US20170198640A1 (en) * 2014-05-26 2017-07-13 Safran Power Units Device and method for pre-heating fuel in a turbomachine
CN206972383U (zh) * 2017-07-31 2018-02-06 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种用于燃气‑蒸汽联合循环的天然气加热系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11210492A (ja) * 1998-01-20 1999-08-03 Toshiba Corp ガスタービンプラントの燃料供給装置、その装置の暖機運転方法および冷却運転方法
WO2014008267A1 (en) * 2012-07-05 2014-01-09 United Technologies Corporation Fuel preheating using electric pump
US20170198640A1 (en) * 2014-05-26 2017-07-13 Safran Power Units Device and method for pre-heating fuel in a turbomachine
CN206972383U (zh) * 2017-07-31 2018-02-06 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种用于燃气‑蒸汽联合循环的天然气加热系统

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