JP2012140947A - 燃焼タービンパージシステム及びそれを組立てる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼タービンパージシステムを提供する。
【解決手段】本溶媒系パージシステム１６０、２００は、少なくとも１つの燃料源１３４、１４４と流れ連通して結合した燃焼器組立体１１６に結合される。本溶媒系パージシステムは、燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの蒸気マニホルドを備えた蒸気パージシステム２００を含む。本溶媒系パージシステムはまた、燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの化学溶媒マニホルド１６４を備えた化学溶媒系パージシステム１６０を含む。
【選択図】図１

Description

本明細書に記載した実施形態は、総括的には回転機械に関し、より具体的には、タービン燃料供給システムで使用するパージシステムに関する。

幾つかの公知の二元燃料タービンでは、タービンは、気体燃料又は液体燃料のいずれかを燃焼させることによって動力供給される。そのようなタービンは、液体及び気体燃料の両方のための燃料供給システムを有するが、一般的に大半の二元燃料タービンでは、気体及び液体燃料の両方を同時には燃焼させない。むしろ、タービンが液体燃料で運転されている時には、気体燃料が実使用から外され、またそれに代えて、タービンが気体燃料で運転されている時には、液体燃料が実使用から外される。さらに、幾つかの公知のタービンは、もっぱら液体燃料を燃焼させかつ１つよりも多い液体燃料源を有しており、従ってそのような公知のタービンは、周期的な液体燃料源の切替えを必要とする可能性がある。

少なくとも幾つかの公知の産業用タービンでは、その各々が少なくとも１つの液体燃料ノズル及び少なくとも１つの気体燃料ノズルを備えた燃焼器組立体のアレイを有することができる。一般的に、そのような公知のタービンでは、燃焼が、燃料ノズルの下流の燃焼器組立体内で開始される。圧縮機からの空気が、燃焼器組立体の周りにかつ該燃焼器組立体を通って流れて、燃焼のための酸素を供給する。

二元燃料で運転可能な幾つかの公知の既存のタービンは、一次燃料として気体燃料を使用しかつバックアップとして液体燃料を使用している。気体燃料を燃焼させている間には、液体燃料ノズルは通常、パージ空気システムを使用してパージされる。しかしながら、急速燃料移送における迅速性を可能にするために、システムの一部分内に静止液体燃料を残存させておくことができる。液体燃料システムが実使用から外されているそれらの期間の間に、パージ空気は、液体燃料システムと流れ連通状態の箇所においてより高い圧力で作用し、従って液体燃料システムの一部分内への空気侵入が一層生じ易い傾向になる。そのような運転条件は、燃料及び空気間の相互作用の発生可能性を増大させ、その結果「コーキング」と呼ばれることもある炭素質粒子形成を増大させるおそれがある。炭素質材料の薄層は「ワニス」と呼ばれることもある。

一般的に、液体燃料システムが実使用から外されている状態が長ければ長いほど、タービン区画内の静止液体燃料が炭素質粒子析出つまりコーキングを受け始める傾向がより大きくなる。液体燃料システム内へのパージ空気侵入は、液体燃料との空気接触を増大させ、また長期間にわたる空気対燃料相互作用の発生可能性は、液体燃料システムを実使用から外した状態に維持していることに関連する時間の長さと共に増大する。コーキングは一般的に、９３℃（２００°Ｆ）以上の温度において加速される。また、液体燃料炭素質粒子析出は、酸素の存在下でより低い温度で可能になる。幾つかの公知のタービン区画温度が１５７℃（３１５°Ｆ）を超えて作動していることを考慮すると、炭素質粒子析出は、侵入パージ空気が長時間にわたって加熱タービン区画内で静止液体燃料と接触している場合には、一層発生し易くなる傾向になる。炭素質粒子形成の量に応じて、燃焼燃料供給バルブ、ノズル及び燃料ノズル出口内におけるそれらを含む液体燃料内部流れ通路が閉塞状態になる確率が増大するおそれがある。

さらに、パージ空気は一般的に、燃焼器組立体内の構成要素よりも非常に低温である。従って、低温パージ空気を高温燃焼器組立体内に送ることにより、液体燃料ノズルを含む該燃焼器組立体内に内蔵された構成要素の無用な冷却が促進される。そのような冷却により、その後の燃焼器組立体の燃焼の回復の間に付加的な入熱が必要になり、それによってタービンの実使用への回復に関連する活動が遅延しかつタービンの熱効率が低下する。

米国特許第６２５００６５号明細書

１つの態様では、回転機械を組立てる方法を提供する。本方法は、少なくとも１つの燃料ノズルを備えた少なくとも１つの燃焼器組立体を準備するステップを含む。本方法はまた、少なくとも１つの燃焼器組立体に少なくとも１つの燃料源を結合するステップを含む。本方法はさらに、少なくとも１つの燃焼器組立体と流れ連通した少なくとも１つの溶媒系パージシステムを結合するステップを含む。

別の態様では、少なくとも１つの燃料源と流れ連通して結合した少なくとも１つの燃焼器組立体用の蒸気パージシステム式の溶媒系パージシステムを提供する。本溶媒系パージシステムは、燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの蒸気マニホルドを備えた蒸気パージシステム及び燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの化学溶媒マニホルドを備えた化学溶媒系パージシステムの少なくとも１つを含む。

さらに別の態様では、タービンエンジンを提供する。本タービンエンジンは、少なくとも１つの燃料源を含む。本タービンエンジンはまた、少なくとも１つの燃料源と流れ連通して結合した少なくとも１つの燃焼器組立体を含む。本タービンエンジンはさらに、少なくとも１つの燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの蒸気マニホルドを備えた蒸気パージシステムと、少なくとも１つの燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの化学溶媒マニホルドを備えた化学溶媒系パージシステムとの少なくとも１つを含む。

本明細書に記載した実施形態は、添付図面と関連させた以下の説明を参照することによって一層良好に理解することができる。

例示的なタービンエンジンの概略図。 図１に示すタービンエンジンで使用することができる例示的な蒸気パージシステムの概略図。 図１に示すタービンエンジンで使用することができる例示的な蒸気パージシステムの概略図。 図１に示すタービンエンジンの一部分を組立てるのに使用することができる例示的な方法を示すフロー図。

図１は、例示的な回転機械１００、つまりターボ機械、より具体的にはタービンエンジンの概略図である。この例示的な実施形態では、回転機械１００は、二元燃料燃焼タービンエンジンである。それに代えて、もっぱら液体燃料を燃焼させるエンジンのようなその他のエンジンを使用することができることが当業者には理解されるであろうことに注目されたい。この例示的な実施形態では、タービンエンジン１００は、吸気セクション１０２と、吸気セクション１０２の下流に配置されかつ該吸気セクション１０２と流れ連通した圧縮機セクション１０４とを含む。燃焼器セクション１０６が、圧縮機セクション１０４の下流にかつ該圧縮機セクション１０４と流れ連通して結合し、またタービンセクション１０８が、燃焼器セクション１０６の下流にかつ該燃焼器セクション１０６と流れ連通して結合しる。タービンエンジン１００は、タービンセクション１０８の下流に排気セクション１１０を含む。さらに、この例示的な実施形態では、タービンセクション１０８は、駆動シャフト１１４を含むロータ組立体１１２を介して圧縮機セクション１０４に結合される。

この例示的な実施形態では、燃焼器セクション１０６は、その各々が圧縮機セクション１０４と流れ連通した複数の燃焼器組立体つまり燃焼器１１６を含む。燃焼器セクション１０６はまた、少なくとも1つの燃料ノズル組立体１１８を含む。各燃焼器１１６は、少なくとも1つの燃料ノズル組立体１１８と流れ連通している。さらに、この例示的な実施形態では、タービンセクション１０８及び圧縮機セクション１０４は、駆動シャフト１１４を介して負荷１２０に回転可能に結合される。例えば、負荷１２０は、それに限定されないが、発電機及び／又は機械的駆動装置例えばポンプを含むことができる。この例示的な実施形態では、圧縮機セクション１０４は、少なくとも1つの圧縮機ブレード組立体１２２を含む。また、タービンセクション１０８は、少なくとも1つのタービンブレード又はバケット機構１２４を含む。各圧縮機ブレード組立体１２２及び各タービンバケット機構１２４は、ロータ組立体１１２に結合される。

さらに、この例示的な実施形態では、各燃料ノズル組立体１１８は、複数の燃料ノズル１３０を含む。より具体的には、各燃料ノズル組立体１１８は、気体燃料供給マニホルド１３６を介して気体燃料源１３４と流れ連通して結合した気体燃料ノズル１３２を含む。そのような気体燃料は、本明細書に記載したようにタービンエンジン１００の運転を可能にする、それに限定されないが、クリーン合成ガス及び天然ガスを含む炭素質気体燃料である。また、具体的には、各燃料ノズル組立体１１８は、液体燃料供給マニホルド１４６を介して液体燃料源１４４と流れ連通して結合した液体燃料ノズル１４２を含む。そのような液体燃料は、本明細書に記載したようにタービンエンジン１００の運転を可能にする、それに限定されないが、２番ディーゼル燃料オイルを含む炭素質液体燃料である。

運転中に、吸気セクション１０２は、空気１５０を圧縮機セクション１０４に向けて送る。圧縮機セクション１０４は、圧縮機ブレード機構１２２よって吸入空気１５０をより高い圧力及び温度に加圧した後に、加圧空気１５２を燃焼器セクション１０６に向けて吐出する。加圧空気１５２は、燃焼器セクション１０６内で燃料（図示せず）と混合されかつ点火燃焼されて、燃焼ガス１５４を発生し、燃焼ガス１５４は、タービンセクション１０８に向けて下流方向に送られる。具体的には、加圧空気１５２の少なくとも一部分は、燃料ノズル組立体１１８に送られる。燃料もまた、燃料ノズル組立体１１８に送られ、燃料ノズル組立体１１８において、燃料は加圧空気１５２と混合されかつ燃焼器１１６内で点火燃焼される。燃焼器１１６内で発生させた燃焼ガス１５４は、タービンセクション１０８に向けて下流方向に送られる。タービンバケット機構１２４に衝突した後に、燃焼ガス１５４内の熱エネルギーは、ロータ組立体１１２を駆動するために使用される機械的回転エネルギーに変換される。タービンセクション１０８は、駆動シャフト１１４を介して圧縮機セクション１０４及び／又は負荷１２０を駆動し、また排気ガス１５６は、排気セクション１１０を通して周囲大気に吐出される。

タービンエンジン１００の幾つかの実施形態は、化学溶媒供給源１６２（仮線で示す）及び化学溶媒供給マニホルド１６４（仮線で示す）を備えた化学溶媒系パージシステム１６０を含むことができる。化学溶媒供給マニホルド１６４は、液体燃料供給マニホルド１４６を介して液体燃料ノズル１４２と流れ連通して結合しる。化学溶媒系パージシステム１６０で使用することができる化学溶媒には、それに限定されないが、アセトン、標準脱脂剤、アンモニア、石けん液及び蒸気（以下にさらに説明する）が含まれる。

この例示的な実施形態では、タービンエンジン１００は、蒸気供給源２０２及び蒸気パージ供給マニホルド２０４を備えた蒸気パージシステム２００を含む。蒸気パージ供給マニホルド２０４は、液体燃料供給マニホルド１４６を介して液体燃料ノズル１４２と流れ連通して結合しる。この例示的な実施形態では、蒸気パージシステム２００は、溶媒として蒸気を使用しており、従って溶媒系パージシステムである。また、この例示的な実施形態では、蒸気は、化学溶媒系パージシステム１６０と関連して上に列記したそれら化学溶媒に比較して安価な溶媒を構成する。さらに、蒸気は、都合良く入手可能であり、液体燃料供給マニホルド１４６と化学的に適合性がありまた容易にかつ安全に取扱うことができる。

特定の条件下での運転中に、最初に液体燃料が、液体燃料源１４４から液体燃料供給マニホルド１４６を介して燃料ノズル組立体１１８内の液体燃料ノズル１４２に送られる。液体燃料が点火燃焼され、かつその後引続きタービンエンジン１００は、液体燃料で運転される。燃料間の移行が生じると、気体燃料が、気体燃料源１３４から気体燃料供給マニホルド１３６を介して燃料ノズル組立体１１８内の気体燃料ノズル１３２に送られる。気体燃料が点火燃焼される。燃料ノズル組立体１１８内への気体燃料流れを増加させるにつれて、燃料ノズル組立体１１８内への液体燃料流れを減少させる。

化学溶媒系パージシステム１６０を含むこれらの実施形態では、液体燃料噴射を停止させた後に、化学溶媒（図示せず）が、化学溶媒供給マニホルド１６４及び液体燃料供給マニホルド１４６を介して化学溶媒供給源１６２から液体燃料ノズル１４２に送られる。化学溶媒は、炭素質粒子析出つまりコーキング及び／又はバーニッシングを受ける可能性がある液体燃料供給マニホルド１４６及び液体燃料ノズル１４２から静止液体燃料を除去するのを可能にする。

また、化学溶媒での所定の時間のパージの後に、化学溶媒系パージシステム１６０は実使用から外され、かつ蒸気パージシステム２００が実使用状態に置かれる。蒸気パージシステム２００は、蒸気パージ供給マニホルド２０４及び液体燃料供給マニホルド１４６を介して液体燃料ノズル１４２内に蒸気（図１には図示せず）を送る。蒸気パージシステム２００は、化学溶媒の大部分を除去するのを可能にし、かつさらに炭素質粒子析出つまりコーキング及び／又はバーニッシングを受ける可能性がある液体燃料供給マニホルド１４６及び液体燃料ノズル１４２から静止液体燃料を除去するのを可能にする。また、蒸気での所定の時間のパージの後に、蒸気パージシステム２００は実使用から外される。作動状態にある各パージサイクルの時間の長さは、特定の不変の時間に設定することができる。それに代えて、作動状態にある各パージサイクルの時間の長さは、それに限定されないが、配管差圧或いは炭素質粒子析出による損失水頭を示すあらゆるその他の変数を含むパラメータの関数として可変時間にわたり作動されるのを可能にするように設定することができる。もっぱら液体燃料を燃焼させるそれらタービンエンジンを含む別の実施形態では、液体燃料源間の燃料切替えが、同様の移行を必要とする可能性がある。

さらに、実使用から外されているような特定の運転条件下でのタービンエンジン１００の幾つかの実施形態の運転の間に、最初に気体燃料が、気体燃料源１３４から気体燃料供給マニホルド１３６を介して燃料ノズル組立体１１８内の気体燃料ノズル１３２に送られる。気体燃料が、上記のように点火燃焼され、かつその後燃料間の移行が生じて、液体燃料が、液体燃料源１４４から液体燃料供給マニホルド１４６を介して燃料ノズル組立体１１８内の液体燃料ノズル１４２に送られる。液体燃料が、上記のように点火燃焼される。燃料ノズル組立体１１８内への気体燃料供給が減少するにつれて、タービンエンジン１００が実使用から外されるまで、燃料ノズル組立体１１８内への液体燃料供給を増加させる。液体燃料噴射を停止させた後に、化学溶媒系パージシステム１６０（使用可能である場合に）及び蒸気パージシステム２００を上記のように作動させる。

さらに、気体燃料燃焼を支援するために液体燃料を使用する二元燃料燃焼条件のような特定の条件下での運転中に、液体及び気体燃料が、燃料ノズル組立体１１８に同時に送られる。その後、液体燃料燃焼支援が最早必要でなくなった後に、燃料ノズル組立体１１８に対する液体燃料流れを減少させかつ終了させる。液体燃料噴射を停止させた後に、化学溶媒系パージシステム１６０（使用可能である場合に）及び蒸気パージシステム２００を上記のように作動させる。

図２は、蒸気パージシステム２００の概略図である。この例示的な実施形態では、タービンエンジン１００は、ターボ機械コンパートメント（区画）つまりタービンエンジン区画２１０内に配置される。また、この例示的な実施形態では、蒸気源２０２は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の一部分である。ＨＲＳＧは、タービンエンジン１００のようなターボ機械に付随するものとすることができることに注目されたい。それに代えて、蒸気源２０２は、本明細書に記載したように蒸気パージシステム２００を作動させるのを可能にするあらゆる蒸気源とすることができる。

さらに、この例示的な実施形態では、蒸気パージマニホルド２０４は、それに限定されないが、流量オリフィスのような流量測定装置２１２を含む。蒸気パージマニホルド２０４はまた、それに限定されないが、挿入熱電対のような温度測定機器２１４を含む。さらな、この例示的な実施形態では、蒸気パージマニホルド２０４はまた、上流制御バルブ２１６及び下流停止バルブ２１８を含み、これらバルブ２１６及び２１８は、制御システム（図示せず）によって作動される。幾つかの別の実施形態では、制御バルブ２１６及び停止バルブ２１８の順序は逆にすることができる。また、幾つかの別の実施形態では、停止バルブ２１８は、手動で作動させることができる。蒸気パージマニホルド２０４はまた、遠隔的に作動させかつ／又は局所的に作動させて該マニホルド２０４から液体水を除去する複数のヘッダドレン装置つまりドレンバルブ２２０を含む。タービンエンジン区画２１０内の温度及び湿度制御を可能にするために、各ドレンバルブ２２０は、ドレン管路２２３を介して外部吐出容器２２２に結合される。ドレン管路２２３及びドレンバルブ２２０は、タービンエンジン区画２１０の外部に配置されて、ドレン管路２２３内におけるコーキングを減少させるのを可能にする。

さらに、この例示的な実施形態では、蒸気パージシステム２００は、ドレンヘッダ２２４及びドレンバルブ２２６を含む。ドレンバルブ２２６は、遠隔的に作動されかつ／又は局所的に作動され、またドレンヘッダ２２４は、含油水を保持する保留容器２２８と流れ連通して結合しる。ドレンヘッダ２２４及びドレンバルブ２２６は、タービンエンジン区画２１０の外部に配置されて、ドレンヘッダ２２４内におけるコーキングを減少させるのを可能にする。

また、この例示的な実施形態では、蒸気パージシステム２００は、蒸気パージマニホルド２０４及び各燃料ノズル組立体１１８内の各液体燃料ノズル１４２（両方とも図１に示す）と流れ連通して結合した燃料ノズル蒸気供給マニホルド２３０を含む。

運転中に、各液体燃料ノズル１４２を通る液体燃料流れを停止させかつ使用可能である場合に化学溶媒系パージシステム１６０（図２には図示せず）を実使用から外した後に、停止バルブを開放しかつ蒸気源２０２からマニホルド２３０に蒸気流れ２３２を送るように制御バルブ２１６を調整する。この例示的な実施形態では、蒸気流れ２３２は、所定の蒸気流量で蒸気パージマニホルド２０４及びマニホルド２３０内に送られて、気体燃料運転時における燃焼器１１６内への残留液体燃料の急速噴射による燃焼スパイクの発生可能性を減少させるのを可能にする。蒸気流れ２３２は、流量測定装置２１２及び制御装置２１６の協働動作により調整される。各液体燃料ノズル１４２内への蒸気流れ２３４は、溶媒作用によりその中の残留液体燃料を移動させかつ該残留燃料を液体燃料ノズル１４２から押出して燃焼器１１６内で燃焼させるようにする。

この例示的な実施形態では、蒸気流れ２３２及び２３４は、所定の時間にわたって維持されて全ての残留液体能力を実質的に除去するのを可能にする。所定の時間が経過した後に、制御バルブ２１６及び停止バルブ２１８を閉鎖して蒸気流れ２３２及び２３４をほぼゼロに減少させる。また、ドレンバルブ２２０及び２２６を開放してドレン管路２２３及びドレンヘッダ２２４をドレンしかつブローダウンするのを可能にし、それによってマニホルド２０４及びマニホルド２３０内の残留蒸気圧力を使用して残留凝縮物及び液体燃料を除去するのを可能にする。それに代えて、ドレンバルブ２２０及び２２６は、バルブ２１６及び２１８が閉鎖されるのに先立って開放してドレン管路２２３及びヘッダ２２４のより堅調なブローダウンを可能にすることができる。また、それに代えて、圧縮機セクション１０４（図１に示す）からの空気流れ１５２（図１に示す）の少なくとも一部分を使用した受動空気パージが蒸気パージ動作に続くことができる。さらに、それに代えて、制御バルブ２１６及び／又は停止バルブ２１８を完全に開放するのに先立って、蒸気の制御した解放が、バルブ２１６が存在する場合には上流のヘッダドレンバルブ２２０を通って流れるのを可能にして、蒸気供給マニホルド２０４の少なくとも一部分を暖化しかつその中における凝縮物の形成を減少させるのを可能にすることができる。さらに、それに代えて、長期間にわたる蒸気パージ作動は、燃焼ガス１５４（図１に示す）内の質量流量の増加によりタービンエンジン１００の出力発生強化を支援し続けることができる。

図３は、別の蒸気パージシステム３００の概略図である。この別の例示的な実施形態では、補助ボイラ３０２が、蒸気パージ供給マニホルド３０４を介して燃料ノズル蒸気供給マニホルド２３０と流れ連通して結合しる。また、この別の実施形態では、補助ボイラ３０２は、十分な温度、圧力及び蒸気流量２３２及び２３４で蒸気を発生させて、本明細書に記載してように残留液体燃料を除去するのに十分な装置及び制御装置を含む電気蒸気発生器である。補助ボイラ３０２は、本明細書に記載したような蒸気パージシステム３００の作動を可能にするあらゆる市販の蒸気発生器である。さらに、補助ボイラ３０２は、タービンエンジン区画２１０内でタービンエンジン１００に隣接して配置される。従って、停止バルブ２１８、ドレンバルブ２２６及びドレンヘッダ２２４のみを、補助ボイラ３０２の外部で使用することができる。蒸気パージシステム３００の作動は、上述した蒸気パージシステム２００の作動と同様であるが、補助ボイラ３０２は、液体燃料運転を停止させる直前に作動状態にされる。さらに、タービンエンジン１００に対して蒸気発生器３０２を近接近させることにより、蒸気発生器３０２の緊急起動が可能になる。

この別の実施形態では、補助ボイラ３０２は、新規構造並びに既存タービンエンジン１００の改造用として使用することができる。補助ボイラ３０２は、既存の水源（図示せず）に流れ連通して結合しまた既存の電源（図示せず）に導通状態で結合される。少なくとも幾つかの実施形態では、蒸気タービン区画２１０は空間制約されており、つまり大きな物理的据付け面積を有する付加的設備をタービンエンジン区画２１０内に据付けるのが困難である可能性がある。従って、少なくとも幾つかの実施形態では、補助ボイラ３０２は、約６０ｃｍ（２４インチ）〜約１２０ｃｍ（４７インチ）×約５０ｃｍ（２０インチ）〜約１００ｃｍ（３９インチ）及び高さ約８０ｃｍ（３１インチ）〜１５０ｃｍ（５９インチ）の範囲の寸法を有する。この例示的な実施形態では、補助ボイラ３０２は、約９１ｃｍ（３６インチ）×約６１ｃｍ（２４インチ）である小さな据付け面積及び約９１ｃｍ（３６インチ）の高さを有する。

図４は、タービンエンジン１００の一部分（図１、図２及び図３に示す）を組立てるのに使用される例示的な方法４００を示すフロー図である。この例示的な実施形態では、少なくとも１つの燃料ノズル１４２（図１に示す）を含む少なくとも１つの燃焼器組立体１１６（図１に示す）を準備する４０２。この例示的な実施形態では、少なくとも１つの燃料源１４４（図１に示す）が燃焼器組立体１１６に結合される４０４。さらに、この例示的な実施形態では、少なくとも１つの溶媒系パージシステムつまり化学溶媒系パージシステム１６０（図１に示す）及び／又は蒸気パージシステム２００／３００（それぞれ図２及び図３に示す）が燃焼器組立体１１６と流れ連通して結合しる。

本明細書に示した実施形態は、タービンエンジンが二元燃料又は液体燃料燃焼特性を有する場合における蒸気パージシステムの組立及び作動を可能にする。そのような蒸気パージシステムは、液体燃料管路及び液体燃料ノズルの内部表面上への炭素質析出又はコーキングを減少させる。コーキングを減少させることにより、ノズルの汚染を減少させる結果として清浄化保守整備間における液体燃料ノズルの作動を延長させるのを可能にする。また、そのような汚染の減少は、液体燃料流れ制限の可能性の低下によりタービンエンジンの信頼性を高める。液体燃料ノズルを清浄化するような保守整備作業間の期間を延長することによりタービンエンジン運転停止時間及び保守整備コストが減少する。本明細書で示した実施形態はまた、その中に静止残留液体燃料が存在しがちになる燃焼器組立体のそれらの部分から液体燃料をパージすることによって、液体燃料から気体燃料への急速な燃料移送を容易にすることを可能にする。さらに、高温蒸気は、乳化／溶解作用による燃焼器組立体構成要素の壁から燃料及び混合物を除去するのに比較的低温の空気よりもより効果的である。また、高温蒸気は、液体燃料ノズルを含む、その中に内蔵された構成要素の無用な冷却を減少させ、それによって燃焼器組立体の燃焼のその後の回復の間における付加的な入熱の必要性を減少させることによって、より低い応力を生じさせかつ燃焼器組立体の再始動時間を短縮するのを可能にする。

本明細書に記載しているのは、燃焼ガスタービンエンジンの組立及び運転を可能にする方法及び装置の例示的な実施形態である。具体的には、液体燃料ノズルと流れ連通した蒸気パージシステムを結合することにより、液体燃料管路及び液体燃料ノズルの内部表面上への炭素質析出又はコーキングを受ける可能性があるタービン区画から静止液体燃料を除去することができる。液体燃料成分のコーキングを減少させることは、バルブ分解及び燃料ノズル交換を含む燃料システム清浄化作業を減少させることによって、燃焼タービンエンジンの信頼性を高めるのを可能にする。従って、液体燃料システムのコーキングを減少させることにより、運転保守整備コストを低減することができる。また、そのようなコーキングを減少させることは、圧縮機からの低温空気で液体燃料システムをパージする必要性を減少させ、それにより気体燃料燃焼から燃焼空気を分流させること及び後で再加熱を必要とする内部タービン構成要素の無用な冷却を減少させることによって、燃焼タービンの熱効率を高めるのを可能にする。さらに、コーキングの減少は、詰まりの発生可能性の減少又は燃料噴霧品質を伴ったより小さい間隙及び公差を有するより小型の液体燃料ノズルの使用を可能にし、それによって空気霧化支援燃焼の減少を可能にする。さらに、空気霧化の減少を伴ったそのような改良型の液体燃料ノズルは、ＮＯｘ形成の発生可能性の減少を可能にする。

本明細書に説明した方法及びシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、各システムの構成要素及び／又は各方法のステップは、本明細書に記載したその他の構成要素及び／又はステップとは独立してかつ別個に使用しかつ／或いは実施することができる。加えて、各構成要素及び／又はステップはまた、その他の組立体及び方法と共に使用しかつ／或いは実施することができる。

様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には分かるであろう。

１００ ガスタービンエンジン
１０２ 吸気セクション
１０４ 圧縮機セクション
１０６ 燃焼器セクション
１０８ タービンセクション
１１０ 排気セクション
１１２ ロータ組立体
１１４ 駆動シャフト
１１６ 燃焼器組立体
１１８ 燃料ノズル組立体
１２０ 負荷
１２２ 圧縮機ブレード機構
１２４ タービンバケット機構
１３０ 複数の燃料ノズル
１３２ 気体燃料ノズル
１３４ 気体燃料源
１３６ 気体燃料供給マニホルド
１４２ 液体燃料ノズル
１４４ 液体燃料源
１４６ 液体燃料供給マニホルド
１５０ 吸入空気
１５２ 加圧空気
１５４ 燃焼ガス
１５６ 排気ガス
１６０ 化学溶媒系パージシステム
１６２ 化学溶媒供給源
１６４ 化学溶媒供給マニホルド
２００ 蒸気パージシステム
２０２ 蒸気供給源
２０４ 蒸気パージ供給マニホルド
２１０ タービンエンジン区画
２１２ 流量測定装置
２１４ 温度測定機器
２１６ 制御バルブ
２１８ 停止バルブ
２２０ ヘッダドレンバルブ
２２２ 外部吐出容器
２２３ ドレン管路
２２４ ドレンヘッダ
２２６ ドレンバルブ
２２８ 保留容器
２３０ 燃料ノズル蒸気供給マニホルド
２３２ 蒸気流れ
２３４ 蒸気流れ
３００ 蒸気パージシステム
３０２ 補助ボイラ
３０４ 蒸気パージ供給マニホルド

Claims (10)

1. 少なくとも１つの燃料源（１３４／１４４）と流れ連通して結合した少なくとも１つの燃焼器組立体（１１６）用の溶媒系パージシステム（１６０／２００／３００）であって、該溶媒系パージシステムが、
   前記燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの蒸気マニホルド（２０４）を備えた蒸気パージシステム（２００／３００）と、
   前記燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの化学溶媒マニホルド（１６４）を備えた化学溶媒系パージシステム（１６０）と
   の少なくともいずれかを含む、溶媒系パージシステム（１６０／２００／３００）。
2. 前記少なくとも１つの蒸気マニホルド（２０４）が、少なくとも１つの蒸気源（２０２／３０２）に結合される、請求項１記載の溶媒系パージシステム（１６０／２００／３００）。
3. 前記少なくとも１つの蒸気源（２０２／３０２）が、蒸気発生器を含み、前記蒸気発生器が、
   熱回収蒸気発生器（２０２）と、
   補助ボイラ（３０２）と
   の少なくとも１つを含む、請求項２記載の溶媒系パージシステム（１６０／２００／３００）。
4. 前記蒸気マニホルド（２０４）と流れ連通して結合しかつ少なくとも１つの蒸気源（２０２／３０２）及び前記少なくとも１つの燃焼器組立体（１１６）間に配置された少なくとも１つのドレン装置（２２０／２２６）をさらに含む、請求項１記載の溶媒系パージシステム（１６０／２００／３００）。
5. 前記少なくとも１つのドレン装置（２２０／２２６）が、その中に少なくとも１つのターボ機械（１００）が配置されたターボ機械区画（２１０）の外部に配置される、請求項４記載の溶媒系パージシステム（１６０／２００／３００）。
6. 前記少なくとも１つの燃焼器組立体（１１６）が、液体燃料ノズル（１４２）を含む、請求項１記載の溶媒系パージシステム（１６０／２００／３００）。
7. 少なくとも１つの燃料源（１３４／１４４）と、
   前記少なくとも１つの燃料源と流れ連通して結合した少なくとも１つの燃焼器組立体（１１６）と、
   溶媒系パージシステム（１６０／２００／３００）と
   を含むタービンエンジン（１００）であって、前記溶媒系パージシステム（１６０／２００／３００）が、
   前記少なくとも１つの燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの蒸気マニホルド（２０４）を備えた蒸気パージシステム（２００／３００）と、
   前記少なくとも１つの燃焼器組立体と流れ連通して結合した少なくとも１つの化学溶媒マニホルド（１６４）を備えた化学溶媒系パージシステム（１６０）と
   の少なくともいずれかを含む、タービンエンジン（１００）。
8. 前記少なくとも１つの蒸気マニホルド（２０４）が、少なくとも１つの蒸気源（２０２／３０２）に結合される、請求項７記載のタービンエンジン（１００）。
9. 前記少なくとも１つの蒸気源（２０２／３０２）が蒸気発生器を含み、前記蒸気発生器が、
   熱回収蒸気発生器（２０２）と、
   補助ボイラ（３０２）と
   の少なくとも１つを含む、請求項８記載のタービンエンジン（１００）。
10. 前記蒸気パージシステム（２００／３００）が、前記蒸気マニホルド（２０４）と流れ連通して結合しかつ前記少なくとも１つの蒸気源（２０２／３０２）及び少なくとも１つの燃焼器組立体（１１６）間に配置された少なくとも１つのドレン装置（２２０／２２６）をさらに含む、請求項８記載のタービンエンジン（１００）。