JP2012017957A - 燃料ノズルパージ方法及び燃料ノズルパージ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】構成を複雑にすることなく、燃料ノズル内に残留する液体燃料を良好にパージ可能にする。
【解決手段】燃料ノズルに残留する液体燃料を燃料ノズルからパージするための方法が、燃料ノズルへの液体燃料の供給を停止する燃料停止ステップと、燃料ノズルにパージガスを供給し、燃料ノズル内の液体燃料を燃料ノズルからパージするパージステップと、液体燃料のパージに必要な圧力及び/又は流量のガスを燃料ノズルに供給することを停止する非パージステップと、を含み、パージステップ及び非パージステップが交互に繰り返される。
【選択図】図3
【解決手段】燃料ノズルに残留する液体燃料を燃料ノズルからパージするための方法が、燃料ノズルへの液体燃料の供給を停止する燃料停止ステップと、燃料ノズルにパージガスを供給し、燃料ノズル内の液体燃料を燃料ノズルからパージするパージステップと、液体燃料のパージに必要な圧力及び/又は流量のガスを燃料ノズルに供給することを停止する非パージステップと、を含み、パージステップ及び非パージステップが交互に繰り返される。
【選択図】図3
Description
本発明は、燃料ノズル内に残留する液体燃料を燃料ノズルからパージするための方法及び装置に関する。
液体燃料を利用する熱機関及び燃焼装置は、液体燃料を供給するための液体燃料ラインの下流端部に燃料ノズルを備えている。燃料ノズルは、小径の噴霧孔を有するノズルケーシングを備え、液体燃料ラインからノズルケーシングの内部に流入した液体燃料を、噴霧孔より燃焼室へと噴射する。
熱機関及び燃焼装置の運転を停止するときなど、燃料ノズルによる燃料噴射を必要としない場合において、燃料ノズル内に液体燃料が残留したままであれば、その残留燃料が燃料ノズルに残存する高温によりコーキングしてタール状又は固形状となり、噴霧孔をはじめとするノズルケーシングの内部に付着することがある。このような付着物(以下、「デポジット」と称す)が形成されると、噴霧孔が塞がれるといった不具合が生じ、それにより燃料ノズルの動作信頼性が落ち、燃料ノズルの寿命を縮めてしまう。そこで従来から、熱機関及び燃焼装置には、燃料噴射を必要としなくなったときに、デポジットの形成の抑制と燃料ノズルの冷却とを目的として、燃料ノズル内の液体燃料を燃料ノズルから燃焼室へとパージするための装置が設けられている(例えば、特許文献1及び2参照)。
特許文献1のガスタービン燃焼器システムにおいては、燃料系統に燃料が流れていないときに、圧縮空気が乾燥ガス供給管を介してその燃料系統に送られる。特許文献2の燃料ノズルパージ装置においては、液体燃料系統に空気パージ系統と水パージ系統とが接続されており、燃料ノズル内の残留燃料をパージするときには、水パージ系統により水が噴射される。水の噴射を終えた後には、空気パージ系統により圧縮空気が送られ、液体燃料系統がスイープされる。
ところで、燃料ノズルのノズルケーシングは、単純な円筒形状に形成されているわけではない上、ノズルケーシングには複数の部品が内蔵されている。このため、ノズルケーシングの内部には、液体燃料は容易に進入し得るものの圧縮空気は流れにくい入り組んだスペースも存在する。
特許文献1によれば、燃料ノズル内の液体燃料をパージしようとするときに、パージに必要な流量の圧縮空気が一定期間供給され続ける。すると、上記のような入り組んだスペースに押しやられた液体燃料は、この期間をどれだけ長く設定したとしても、パージされることなくそのスペースに残留し続ける。よって、この期間の経過後におけるデポジットの形成を抑制することが困難となる。特許文献2によれば、このような問題を解決するものであるかもしれないが、熱機関又は燃焼装置に別途水を供給するための系統を付加しなければならず、構成の複雑化を招くこととなる。
そこで本発明は、構成を複雑にすることなく燃料ノズル内に残留する液体燃料を良好にパージ可能にすることを目的としている。
本発明は上記目的を達成するべくなされたものであり、本発明に係る燃料ノズルパージ方法は、燃料ノズルに残留する液体燃料を燃料ノズルからパージするための方法であって、前記燃料ノズルへの液体燃料の供給を停止する燃料停止ステップと、前記燃料ノズルにパージガスを供給し、前記燃料ノズル内の液体燃料を前記燃料ノズルからパージするパージステップと、液体燃料のパージに必要な圧力及び/又は流量のガスを前記燃料ノズルに供給することを停止する非パージステップと、を有し、前記パージステップ及び前記非パージステップを交互に繰り返すことを特徴としている。
前記方法によれば、パージガスが燃料ノズルに間欠的に供給される。すると、パージに必要なガスが供給されていない間に、パージガスが流れにくい箇所に残留していた液体燃料を、パージガスが流れやすい箇所に集合させることができるようになる。よって、再びパージガスを燃料ノズルに供給したときに、集合された液体燃料を燃料ノズルからパージすることができる。したがって、一定の期間パージガスを流し続けるような方法と比較して、多くの液体燃料をパージすることができる。これにより、デポジットの形成を抑制することができ、燃料ノズルの動作信頼性の確保及び燃料ノズルの長寿命化に貢献することができる。しかも、パージガス以外の流体を供給する系統などを別途付加する必要がなく、構成が複雑になることもない。
繰返しにより複数回実行される前記パージステップのうち、1回目の前記パージステップが、2回目以降の前記パージステップよりも長い時間かけて実行されてもよい。これにより、例えば、1回目のパージステップにおいては、パージガスライン及び液体燃料ラインに溜まっている液体燃料をスイープし且つ燃料ノズル内の液体燃料の大部分をパージするための時間を確保し、また、2回目以降のパージステップにおいては、非パージステップにおいて集合された少量の液体燃料をパージするための最小限の時間のみを確保することができる。これにより、燃料ノズル内の残留燃料量をなるべく低減しつつも、燃料ノズルパージ方法の実行に要する時間をなるべく短くすることができる。
繰返しにより複数回実行される前記非パージステップのうち、或る回の非パージステップが、当該非パージステップより以前の回の非パージステップよりも、長い時間かけて実行されてもよい。これにより、燃料ノズルパージ方法の後半に、パージするために十分なガスの供給を停止する時間が長くなる。パージステップと非パージステップとを繰り返していくうちに燃料ノズル内の液体燃料は少なくなるところ、燃料ノズルパージ方法の後半において、残り少なくなった液体燃料をパージガスが流れやすい箇所に集合させるための時間を確保することができるようになる。これにより、燃料ノズル内の残留燃料量を良好に低減することができる。
繰返しにより複数回実行される前記パージステップのうち、或る回のパージステップにおけるパージガスの圧力及び/又は流量が、当該パージステップより以前の回のパージステップにおけるパージガスの圧力及び/又は流量よりも、小さく設定されてもよい。これにより、パージステップと非パージステップとを繰り返していくうちに燃料ノズル内の液体燃料が少なくなるところ、残り少なくなった液体燃料については、パージガスの圧力及び/又は流量を絞っても十分にパージ可能となる。そこで、燃料ノズルパージ方法の後半にパージガスの圧力及び/又は流量を小さくすることによって、パージガスの消費をなるべく抑えることができる。
また、本発明に係る燃料ノズルパージ装置は、液体燃料を供給するための液体燃料ラインと、前記液体燃料ラインの下流端部に設けられた燃料ノズルと、前記液体供給ラインに接続され、圧縮されたパージガスを前記燃料ノズルに供給するためのパージガスラインと、前記パージガスラインを開閉するパージガス供給弁と、前記パージガス供給弁を制御する制御器と、を備え、前記制御器は、前記燃料ノズルへの液体燃料の供給を停止した後に、前記パージガスラインを介して前記燃料ノズルにパージガスを供給して前記燃料ノズル内に残留する液体燃料を前記燃料ノズルからパージするパージ状態と、液体燃料のパージに必要な圧力及び/又は流量のエアを前記燃料ノズルに供給することを停止する非パージ状態とが交互に繰り返されるように、前記パージガス供給弁を制御することを特徴としている。
前記構成によれば、前述した本発明に係る燃料ノズルパージ方法と同様にして、装置の構成を複雑にすることなく、液体燃料を良好にパージすることができる。
前記パージガス供給弁が電磁開閉弁であり、前記燃料ノズルへの液体燃料の供給を停止している状態で、前記パージガス供給弁が前記パージガスラインを開くよう動作すると前記パージ状態となり、前記パージガス供給弁が前記パージガスラインを閉じるよう動作すると前記非パージ状態となるようにしてもよい。これにより、パージガス供給弁の構成とパージガス供給弁の制御シーケンスとを簡素なものとすることができる。
以上のように、本発明によれば、構成を複雑にすることなく、燃料ノズル内に残留する液体燃料を良好にパージすることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る燃料ノズルパージ装置1の構成を示す概念図である。図1に示す燃料ノズルパージ装置1は、液体燃料を利用する熱機関及び燃焼装置(以下、便宜的に単に「熱機関」と称す)に適用される。
燃料ノズルパージ装置1は、液体燃料を供給するための液体燃料ライン2を備えている。液体燃料ライン2には、液体燃料を圧送する燃料ポンプ3と、燃料ポンプ3より吐出される液体燃料を濾過するフィルタ4と、フィルタ4により濾過された液体燃料を熱機関の燃焼室40内に噴射する燃料ノズル5とが設けられている。燃料ノズル5は、液体燃料ライン2の下流端部に位置している。
燃料ノズルパージ装置1は、窒素を圧縮してパージガスを生成するコンプレッサ8を備え、このコンプレッサ8にはパージガスを供給するためのパージガスライン9が接続されている。パージガスライン9は、液体燃料ライン2に接続されているため、コンプレッサ8により生成されたパージガスを、パージガスライン9及び液体燃料ライン2を介して燃料ノズル5に供給することができる。なお、コンプレッサ8に替えて高圧窒素ガスを蓄えたガスボンベが設けられていてもよい。
液体燃料ライン2には、燃料ポンプ3の下流側であってパージガスライン9との接続箇所よりも上流側において、電磁開閉弁から成る燃料供給弁6が設けられている。燃料供給弁6が開のときには、燃料ノズル5に液体燃料を供給することができ、燃料供給弁6が閉のときには、燃料ノズル5への液体燃料の供給が停止する。また、パージガスライン9には、電磁開閉弁から成るパージガス供給弁10が設けられている。パージガス供給弁10が開のときには、パージガスライン9を介して燃料ノズル5にパージガスを供給することができ、パージガス供給弁10が閉のときには、燃料ノズル5へのパージガスの供給が停止する。これら燃料供給弁6及びパージガス供給弁10の開閉は、制御器12により制御される。
なお、液体燃料ライン2には、燃料供給弁6よりも下流側であってパージガスライン9との接続箇所よりも上流側において、液体燃料及びパージガスライン9からのパージガスの逆流を阻止する逆止弁7が設けられている。また、パージガスライン9にも、パージガス供給弁10よりも上流側において、パージガス及び液体燃料ライン2からの液体燃料の逆流を阻止する逆止弁11が設けられている。
図2は、図1に示す燃料ノズル5の構成を示す断面図である。図2に示すように、燃料ノズル5は、燃焼室40を形成する壁に固定されるノズルケーシング21を有している。ノズルケーシング21は、段付き円筒形状に形成され、ノズルケーシング21の軸線は鉛直に向けられている。ノズルケーシング21は、上端部において内部空間22を開放しており、この上端部には、液体燃料ライン2の下流端部を構成する配管2aが液密に接続されている。ノズルケーシング21の下端部には、小径の噴霧孔23が貫通形成されている。噴霧孔23の下端は、燃焼室40に開口している。
ノズルケーシング21の内周面には、半径方向に突出するフランジ24が設けられている。ノズルケーシング21の内部空間22のうちフランジ24の下面側には、上側から順に、コイルスプリング25、フィルタ26、固定用部品27及びディストリビュータ28が収容されている。
ノズルケーシング21の内底面は椀状に形成され、この椀状の内底面に円錐状のディストリビュータ28が嵌め込まれている。これにより噴霧孔23の上端がディストリビュータ28により覆われるが、ディストリビュータ28の側面には、内部空間22を噴霧孔23に連通させるための複数の溝29が形成されている。コイルスプリング25は、一端部がフランジ24の下面に支持され、他端部がフィルタ26の上面に支持されている。コイルスプリング25は予め圧縮された状態で内部空間22に収容され、圧縮されたコイルスプリング25の弾発力は、フィルタ26及び固定用部品27を介し、ディストリビュータ28に対して下向きに作用する。これによりディストリビュータ28がノズルケーシング21の内底面に密着した状態に保持される。
液体燃料ライン2を介して供給される液体燃料は、配管2a及びノズルケーシング21の上端部を介してノズルケーシング21の内部空間22に流入する。液体燃料が供給されているときには内部空間22に液体燃料が充満される。内部空間22に流入した液体燃料は、フィルタ26により濾過され、内部空間22の下部からディストリビュータ28の溝29を介して噴霧孔23の上端へと送られ、噴霧孔23の下端より燃焼室40へと霧状になって噴射される。
燃料ノズル5からの燃料噴射を必要としなくなった後に、内部空間22に液体燃料が残留したままであれば、残留燃料に起因してデポジットが形成されてしまう。そのため、制御器12(図1参照)は、燃料噴射を必要としなくなったときに、デポジットの形成を抑制することを目的として、燃料供給弁6(図1参照)及びパージガス供給弁10(図1参照)を制御することにより、燃料ノズル5内に残留する液体燃料を燃料ノズル5から燃焼室40にパージするための燃料ノズルパージ処理を実行する。
図3は、本発明の実施形態に係る燃料ノズルパージ処理を示すフローチャートである。図3に示すように、燃料ノズルパージ処理は、燃焼停止指令が生成されることを契機にして開始する(ステップS1)。この燃焼停止指令は、典型的には、熱機関の運転を停止させるときに生成される。その他、熱機関が複数の燃料ノズル及びそれに対応する液体燃料ラインを備える場合において、部分負荷運転を行うときにも、同様の指令が生成される。つまり、全ての燃料ノズルのうち幾つかの燃料ノズルからの燃料噴射を必要としなくなったときにも、その燃料ノズルに対応する液体燃料ラインからの燃料の供給を停止させるべく、燃焼停止指令が生成される。
燃焼停止指令が生成されると、制御器12は、燃料供給弁6を閉とし(ステップS2)、燃料ノズル5への液体燃料の供給を停止する。その直後、パージガス供給弁10を開とし(ステップS3)、コンプレッサ8により生成されるパージガスをパージガスライン9及び液体燃料ライン2を介して燃料ノズル5に供給し、燃料ノズル5内の液体燃料を燃料ノズル5から燃焼室40へとパージする。パージガス供給弁10を開としてから所定の期間が経過した後、パージガス供給弁10を閉とし(ステップS4)、燃料ノズル5へのパージガスの供給を停止する。
次に、パージガス供給弁10を開とした回数が所定の回数に達したか否かを判断する(ステップS5)。所定の回数に達していなければ(S5:No)、パージガス供給弁10を閉としてから所定の期間が経過した後に、再びパージガス供給弁10を開とし(ステップS3)、パージガスを再び燃料ノズル5に供給する。そして、パージガス供給弁10を開としてから所定の期間が経過した後、再びパージガス供給弁10を閉とし(ステップS4)、パージガスの燃料ノズル5への供給を再び停止し、ステップS5に進む。
つまり、パージガスをパージガスライン9及び液体燃料ライン2を介して燃料ノズル5に供給して燃料ノズル5内の液体燃料を燃料ノズル5から燃焼室40にパージするパージ状態と、パージガスを燃料ノズル5に供給することを停止する非パージ状態とが、所定の回数分だけ交互に繰り返される。よって、燃料ノズル5にはパージガスが間欠的に供給される。パージガス供給弁10の開閉を切り換えることによりパージ状態と非パージ状態とが所定の回数分だけ交互に繰り返されると(S5:Yes)、パージガス供給弁10を閉としたまま燃料ノズルパージ処理を終了する。
なお、上記所定の回数は、複数回に設定されており、好ましくは、5〜7回程度に設定される。このような回数に設定すれば、残留燃料量をなるべく減らすことと、燃料ノズルパージ処理の時間が無用に長くなるのを防ぐこととを両立することができる。また、燃料ノズルパージ処理の実行中には、この所定の回数分だけパージ状態となるが、パージ状態を維持する期間(すなわち、パージガス供給弁10を開としてから閉とするまでに経過する期間)を、回ごとに異ならせてもよい。非パージ状態を維持する期間(すなわち、パージガス供給弁10を閉としてから開とするまでに経過する期間)についても同様である。
以下、図4及び図5に基づいて、図3に示す燃料ノズルパージ処理を実行したときの作用について説明する。図4は、図3に示す燃料ノズルパージ処理を実行したときにおける残留燃料量の変化、燃料供給弁6及びパージガス供給弁10の制御シーケンス、及びパージガス消費量の変化の一例を示すタイミングチャートであり、図5(a)〜(d)は、図3に示す燃料ノズルパージ処理を実行したときにおける燃料ノズル5内の液体燃料の残留態様を概念的に示した燃料ノズル5の断面図である。なお、図4中の「残留燃料量」は、ノズルケーシング21内に残留している液体燃料量に、パージガスライン9のうち逆止弁11よりも上流側に溜まっている液体燃料量と、燃料供給ライン2のうち逆止弁7よりも下流側に溜まっている液体燃料量とを合わせた燃料量とする。また、図5においては、説明の便宜のため、ノズルケーシング21及びフィルタ26に対するハッチングを廃し、燃料ノズル5内に残留する液体燃料を網掛けで表示している。
図4は、時点t1において燃料停止指令が生成された場合を例示しており、これに伴い、当該時点t1において燃料供給弁6が開から閉となり、パージガス供給弁10を閉から開となっている。この燃料ノズルパージ処理の実行を開始する時点t1では、燃料ノズル5内には液体燃料が充満している(図5(a)参照)。
燃料ノズルパージ処理の実行が開始されると、まず、パージガスにより、パージガスライン9及び液体燃料ライン2に溜まっている液体燃料が、液体燃料ライン2の下流端部に位置する燃料ノズル5へと押し出される。これらライン2,9に溜まっていた液体燃料は燃料ノズル5のノズルケーシング21の内部空間22へと順次流入していき、内部空間22内に充満していた液体燃料は燃焼室40へと順次パージされていく。
ライン2,9に溜まっていた液体燃料がスイープされると、パージガスは、配管2a及びノズルケーシング21の上端部を介して内部空間22に供給される(図5(b)参照)。内部空間22に供給されたパージガスは、噴霧孔23が配置されている側である鉛直下側に向けて流れていき、それにより内部空間22に残留していた液体燃料は、燃焼室22へと順次パージされていく。
ただし、パージガスは、内部空間22のうち流れやすい箇所を通り、噴霧孔23に向けて流れていく。このため、内部空間22のうちパージガスが流れにくい箇所には、液体燃料が依然として残留してしまう。なお、このパージガスが流れやすい箇所には、例えば、コイルスプリング25の中空部分、フィルタ26の外周縁部、固定用部材27の表面付近、及び、ディストリビュータ28の溝29の周辺部分が含まれる(図5(b)参照)。これらは、ノズルケーシング21の内部空間22におけるパージガスの流路として機能することとなる。他方、パージガスが流れにくい箇所には、例えば、コイルスプリング25の表面付近、フィルタ26の中心部、及び、ディストリビュータ28の上面付近であって溝29から離隔した部分が含まれる(図5(b)参照)。これらは、ノズルケーシング21の内部空間22のうちパージガスの流路から外れたスペースとなってしまう。
そこで、本実施形態に係る燃料ノズルパージ処理においては、パージ状態が所定の期間T1維持されると、その時点t2でパージガス供給弁10を一旦閉じ、非パージ状態が所定の期間T2維持される。すると、期間T1が経過する間にはパージされなかった残留燃料が、期間T2が経過する間に自重や圧力により集合していき、それにより、パージガスが流れやすい箇所(パージガスの流路として機能し得る箇所)にも滞留していく。例えば、コイルスプリング25の表面付近に残留していた液体燃料は、自重で落下してフィルタ26に捕捉され又はフィルタ26の上面側に滞留していき、その液面が水平となる(図5(c)参照)。また、フィルタ26の中心部に残留していた液体燃料は、一部がフィルタに捕捉されたままとなるものの、一部が自重で落下してディストリビュータ28の溝29付近に滞留していく(図5(c)参照)。ディストリビュータ28の上面付近に残留していた液体燃料も、自重で落下してディストリビュータ28の溝29付近に滞留していく(図5(c)参照)。このような滞留をより確実に実現するために、ディストリビュータ28の上面を下傾するテーパ面とし、上面付近に残留した液体燃料が溝29の上端部に案内されるようにしてもよい。
非パージ状態が所定の期間T2維持されると、その時点t3において、再びパージ状態となる。これにより、期間T2が経過する間に自重等により集合した液体燃料が、燃料ノズル5から燃焼室40へとパージされる(図5(d)参照)。パージ状態が所定の期間T3維持されると、その時点t4において、再び非パージ状態とし、この非パージ状態が所定の期間T4維持される。この2回目のパージ状態を終えたときにも、燃料ノズル5内には液体燃料が残留し得る(図5(d)参照)。しかし、この残留した液体燃料についても、2回目の非パージ状態が維持されている期間T4内に、上記同様にして再び集合し、パージガスが流れやすい箇所に再び滞留していく。すると、次回のパージ状態において、それ以前にはパージされ得なかった液体燃料をパージすることができる。このようにしてパージ状態と非パージ状態とを交互に繰り返していくことにより、図4の上部に示すように、燃料ノズル5内の液体燃料が順次パージされ、残留燃料量が順次低減していく。
ここで、図4の一点鎖線は、燃料ノズルパージ処理においてパージガス供給弁を開とし続け、燃料ノズル5にパージガスを供給し続けるといった従来例を示している。この従来例においては、パージガスがどれだけ長い時間供給され続けても、パージガスが流れにくい箇所に液体燃料が残留したままとなってしまい、図5(b)に示すような状態でパージガスのみが噴霧孔23から燃焼室40に排出され続けることとなる。よって、従来例によれば、残留燃料の排出に寄与しないにも関わらず、パージガスが時間に比例して消費され続けることとなる。
これに対し、本実施形態では、このような従来例においてはパージし得なかった残留燃料も良好にパージすることができる。これにより、デポジットが形成されることのないレベルにまで液体燃料を排出することができるようになり、燃料ノズル5の動作信頼性の確保及び燃料ノズル5の長寿命化に貢献することができる。また、断続的に非パージ状態にしており、この非パージ状態としているときにはパージガスが消費されることはない。このため、仮に本実施形態と従来例との間で燃料ノズルパージ処理の開始から終了までの時間が同じであっても、その時間内における本実施形態のパージガスの消費量は、従来例の消費量と比較して少なくなる。
また、燃料ノズル5のノズルケーシング21の軸線を鉛直に向けているため、残留燃料量が少なくなっていっても、噴霧孔23付近、具体的にはディストリビュータ28の溝29付近に液体燃料を集合させることができ、残留燃料量を良好に低減することができる。パージガスの成分は窒素であるため、燃料ノズルパージ処理の終了後に、ガス中の水分等でライン2,9及び燃料ノズル5が腐食するといった二次的問題が生じるおそれもない。
このように、本実施形態においては、液体燃料ラインにパージガス供給ラインを接続するという構造自体には特別な変更をせず、パージガス供給弁10の制御シーケンスを変更することにより残留燃料量の低減が図られている。そのため、燃料ノズルパージ装置1の構成が複雑になることもない。
また、図1に示すパージガス供給弁10の制御シーケンスによれば、非パージ状態を維持する期間が、2回目以降のパージ状態を維持する期間よりも長く設定されている。より具体的には、非パージ状態においては、直前のパージ状態においてパージされなかった液体燃料が上記のように集合して滞留するために十分な時間を確保し、2回目以降のパージ状態においては、このように滞留した液体燃料をパージするために必要となる最小限の時間のみを確保するようにしている。これにより、残留燃料量をなるべく低減することができる。
さらに、1回目のパージ状態を維持する期間が、2回目以降のパージ状態を維持する期間よりも長く設定されている。より具体的には、1回目のパージ状態においては、ライン2,9に溜まっている液体燃料をスイープし且つ燃料ノズル5内に充満している液体燃料を部分的にパージするために十分な時間を確保し、2回目以降のパージ状態においては、上記最小限の時間のみを確保するようにしている。これにより、無用にパージガスが消費されるのを避けることができる。
図6は、本発明の実施形態の第1の変形例に係るパージガス供給弁10の制御シーケンスを示す図である。図6に示すように、或る回における非パージ状態の維持期間を、それより以前の回における非パージ状態の維持期間よりも長くしてもよい。なお、図6では、全5回の非パージ状態のうち、後半2回の非パージ状態の維持期間を、前半3回の非パージ状態の維持期間よりも長くした具体例を示している。
パージ状態と非パージ状態とを繰り返していくうちに、燃料ノズル5に残留する液体燃料量は低減していくため、後半の非パージ状態においては、パージガスの流れやすい箇所に滞留するために必要となる時間が長くなる可能性がある。よって、図6に示す制御シーケンスを採用すれば、後半の非パージ状態においても、燃料ノズル5内に残留する液体燃料をパージガスの流れやすい箇所に滞留させることができ、その直後のパージ状態において液体燃料を燃料ノズル5から燃焼室へと良好にパージすることができる。
図7は、本発明の実施形態の第2の変形例に係るパージガス供給弁10の制御シーケンスを示す図である。ここで、パージガス供給弁10は、電磁開閉弁に代えて電磁比例弁から構成してもよい。この場合、パージ状態とするときには、制御器12がパージガス供給弁10の開度を制御することで、燃料ノズル5に供給するパージガスの流量及び/又は圧力を可変的に設定することができる。
そして、図7に示すように、或る回におけるパージ状態でのパージガスの流量Q1aを、それより以前の回におけるパージ状態でのパージガスの流量Q1よりも小さくしてもよい。なお、図7には、全6回のパージ状態のうち、後半2回を流量Q1aとし、前半4回を流量Q1とした具体例を示している。ただし、流量Q1,Q1aは何れも、液体燃料を燃料ノズル5から燃焼室40へとパージするために十分に大きい流量である。
前述のとおり、パージ状態と非パージ状態とを繰り返していくうちに、燃料ノズル5に残留する液体燃料量は低減していくため、後半のパージ状態においては、パージガスの流量を絞っても液体燃料を十分にパージ可能となる。よって、図7に示す制御シーケンスを採用することにより、液体燃料を良好にパージしつつもパージガスの消費を抑えることができるようになる。
また、本発明に係る非パージ状態には、パージガスライン9にガスを流さない状態だけでなく、液体燃料のパージに必要な圧力及び/又は流量のガスを燃料ノズル5に供給することを停止する状態、すなわち、液体燃料を燃料ノズル5から燃焼室40へとパージするには不十分な圧力及び/又は流量のガスを供給する状態も含まれる。よって、図7に示すように、パージガス供給弁10を電磁比例弁としたときには、液体燃料をパージするために十分に大きい流量Q1,Q1aのパージガスを供給した後に、液体燃料をパージするには不十分な流量Q2のガスを供給するような状態とし、この状態を非パージ状態としてもよい。
これまで、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、上記の構成は、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、適宜変更可能である。
本発明は、構成を複雑にすることなく、燃料ノズル内に残留する液体燃料を良好にパージすることができるという作用効果を奏し、液体燃料を使用する熱機関及び燃焼装置に適用すると有益である。
1 燃料ノズルパージ装置
2 液体燃料ライン
5 燃料ノズル
6 燃料供給弁
9 パージガスライン
10 パージガス供給弁
12 制御器
21 ノズルケーシング
22 内部空間
23 噴霧孔
40 燃焼室
2 液体燃料ライン
5 燃料ノズル
6 燃料供給弁
9 パージガスライン
10 パージガス供給弁
12 制御器
21 ノズルケーシング
22 内部空間
23 噴霧孔
40 燃焼室
Claims (6)
- 燃料ノズルに残留する液体燃料を燃料ノズルからパージするための方法であって、
前記燃料ノズルへの液体燃料の供給を停止する燃料停止ステップと、
前記燃料ノズルにパージガスを供給し、前記燃料ノズル内の液体燃料を前記燃料ノズルからパージするパージステップと、
液体燃料のパージに必要な圧力及び/又は流量のガスを前記燃料ノズルに供給することを停止する非パージステップと、を有し、
前記パージステップ及び前記非パージステップを交互に繰り返すことを特徴とする燃料ノズルパージ方法。 - 繰返しにより複数回実行される前記パージステップのうち、1回目の前記パージステップが、2回目以降の前記パージステップよりも長い時間かけて実行される、請求項1に記載の燃料ノズルパージ方法。
- 繰返しにより複数回実行される前記非パージステップのうち、或る回の非パージステップが、当該非パージステップより以前の回の非パージステップよりも、長い時間かけて実行される、請求項1又は2に記載の燃料ノズルパージ方法。
- 繰返しにより複数回実行される前記パージステップのうち、或る回のパージステップにおけるパージガスの圧力及び/又は流量が、当該パージステップより以前の回のパージステップにおけるパージガスの圧力及び/又は流量よりも、小さく設定される、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の燃料ノズルパージ方法。
- 液体燃料を供給するための液体燃料ラインと、
前記液体燃料ラインの下流端部に設けられた燃料ノズルと、
前記液体供給ラインに接続され、圧縮されたパージガスを前記燃料ノズルに供給するためのパージガスラインと、
前記パージガスラインを開閉するパージガス供給弁と、
前記パージガス供給弁を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、前記燃料ノズルへの液体燃料の供給を停止した後に、前記パージガスラインを介して前記燃料ノズルにパージガスを供給して前記燃料ノズル内に残留する液体燃料を前記燃料ノズルからパージするパージ状態と、液体燃料のパージに必要な圧力及び/又は流量のエアを前記燃料ノズルに供給することを停止する非パージ状態とが交互に繰り返されるように、前記パージガス供給弁を制御することを特徴とする燃料ノズルパージ装置。 - 前記パージガス供給弁が電磁開閉弁であり、
前記燃料ノズルへの液体燃料の供給を停止している状態で、前記パージガス供給弁が前記パージガスラインを開くよう動作すると前記パージ状態となり、前記パージガス供給弁が前記パージガスラインを閉じるよう動作すると前記非パージ状態となる、請求項5に記載の燃料ノズルパージ装置。
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