JP2012516970A - ガスタービンの燃料システムの領域を洗浄するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明はガスタービンのバーナの燃料システム、およびガスタービンのバーナの燃料システム領域の洗浄方法に関する。その方法は、バーナ（１２）の燃料源からの液体燃料の供給のための供給ライン（１０）を設けるステップと、供給ライン（１０）に第１および第２接続点（３０；１８）を設けるステップと、第１接続点（３０）に媒体を供給するステップと、第２接続点（１８）に真空を形成し、２つの接続点（３０；１８）の間の領域に位置した燃料が第２接続点（１８）を通じて吸い出されるステップと、を含んでいる。

Description

本発明はガスタービンのバーナの燃料システム領域の洗浄のための方法に関する。さらに、本発明は燃料源からバーナへの燃料供給のための供給ラインを備えたガスタービンのバーナの燃料システムに関する。

燃料油で作動するガスタービンにおいて、燃料油または液体燃料はバーナから、およびそこに接続された供給パイプラインから作動後に除去されなければならない。それは機器の高温表面上での燃料油の炭化を防止するためである。炭化はラインとバーナとを詰まらせ、それによってそれらを役に立たなくする。燃料油が除去されたとき、燃料供給のための供給ラインの洗浄として知られていることは、さらなる燃料油がバーナの燃焼チャンバに入ることであり、それはこのことが爆発およびさらなる損傷を引き起こし得ることである。

特許文献１は、ガスタービンのバーナと供給ラインとが洗浄される方法を開示しており、これによってラインまたはバーナから燃料油を除去するためである。この目的のために、水がＮＯ_ｘ水供給システムの水ライン（いずれにしても燃料油または水エマルジョンのために存在する）を通じて強制的に燃料油ライン内へと導入され、その後燃焼チャンバへと誘導される。燃料油はこれによってバーナとライン部分とから空にされる。第２ステップにおいて、ＮＯ_ｘ水供給システムの水は燃料油ライン内に強制的に導入され、水は、開放バルブを介して方にするシステム内へ導入される位置から、燃料油供給（燃料油／水噴射パッケージ）の方向において逆向きに燃料油ライン内に含まれた燃料油を強制的に除去する。このタイプの洗浄方法および関連した燃料システムにおいて、残留物が特定の作動状態の下において燃料油ライン内に残留する。

さらに、ガスタービンのためのさらなる燃料ラインが特許文献２から公知である。ラインシステムの熱膨張によるバルブ部品への損傷を防止するために、この方法によれば、コンプレッサによって供給された空気がバイパスラインを介してガスタービンの燃焼チャンバに送られる。この場合、圧縮空気は、燃料ライン内のライン洗浄が終了する間に供給される。

さらに、特許文献３は燃料供給ポンプを開示しており、その回転方向を逆向きにすることによって、ポンプはバーナに到るライン領域内に存在する燃料を排出することが可能である。

欧州特許第０ ９３９ ２２０号明細書 特開平０１−２９４９１６号公報 欧州特許第１ ９４４ ４８５号明細書

本発明の目的は、ガスタービンのバーナの燃料システムの領域を洗浄するための方法およびそれに関連した燃料システムを供給することであり、上述の欠点が解消され、特に洗浄の間にバーナの燃焼チャンバに入るさらなる燃料がないことの高度な確実性を伴っているものである。

その目的は、請求項１による液体燃料のためのガスタービンのバーナの燃料システムの領域を洗浄するための方法、および請求項６によるガスタービンのバーナの燃料システムを利用して本発明によって達成される。本発明による解決策の有利な発展は、従属請求項に記載されている。

本発明によれば、ガスタービンのバーナの燃料システムの領域を洗浄するための方法は、以下のステップを備えている。その方法は、バーナの燃料源からの燃料の供給のための供給ラインを設けるステップと、供給ラインに第１および第２接続点を設けるステップと、第１接続点に液体媒体を供給するステップと、第２接続点を通じて２つの接続点の間に含まれた燃料を排出するために、第２接続点を真空にするステップと、を備え、燃料は、領域の洗浄のために第１接続点において排出される媒体によって排出される。

このタイプの方法は公知の工程の現実の問題を解決しており、公知の工程は、燃料油が洗浄の間に単一のまたは複数のバーナ内に強制的に導入されることを保証することが不可能である。バーナ内の洗浄圧力は環境圧よりも実際には低く、したがって割り当てられたバーナのバーナチャンバ内に広がった圧力よりも実際に低くすることで、問題は解決されている。これは、放出システム近傍の供給ラインの第２接続点において真空が形成されることで達成されている。真空はライン領域の外の燃料を吸引する。それと同時に、空気が吸引されることなく、媒体が完全に燃料を移動させた後で、第２接続点において燃料が浮かび出るまで燃料は第１接続点において供給ライン内に媒体も吸引する。これによって領域は完全に燃料がなくなる。供給ラインのこの洗浄の間に、場合によっては燃焼チャンバと第２接続点との間のライン領域内に依然として含まれた燃料も、放出システム内に吸引されることが可能である。

本発明による方法の第１の有利な発展において、第１接続点はバーナから離れて設けられ、第２接続点は供給ラインのバーナ近傍に設けられている。この工程を利用して、洗浄の際に、燃料はバーナの方向において供給ラインの最長の領域にわたって運搬される。したがって、供給ラインは供給ライン内において燃料が流れる方向と同一の方向を通じて洗浄される。このとの利点は、例えば、供給ライン内の構造に起因して存在する結合点および分岐点がより清潔に洗浄されることである。もちろん、反対方向に洗浄されることも、供給ラインに関して考えられる。

本発明による方法の第２の有利な発展において、排出ライン内に配置された吸引ポンプまたは掃気ポンプを値要して、第２接続点において真空が形成される。対応した排出ラインは公知の燃料システムにおいてどんな場合でも存在しているので、ポンプのみがこの発展の目的のために現存するライン内に挿入されなければならない。これは新規に設けられるプラントに関してコスト的な利点を有するだけでなく、現存するガスタービンにおいてさえも解決策が簡素化され且つコスト的に効果のあるものとなり得る利点を有する。

本発明による方法の第３の有利な発展において、媒体はリザーバを利用して第１接続点において供給され、リザーバ内では媒体の圧力は、特に環境圧に維持されている。このタイプのリザーバは、タブまたは（開放）タンクの形式でコスト効果が良くなるように形成されてよく、任意の圧力シールを備えている必要はない。リザーバ、噴射ポンプを備えた水噴射システムの供給ラインに平行に存在するライン内に配置されるべきである。次に、リザーバはその噴射ポンプに並列に接続されている。したがって、選択的に、（燃料油／水エマルジョン作用のための媒体、特に水を噴射するための）噴射ポンプを通る経路、または（洗浄動作の際に媒体を無加圧で供給するための）リザーバを通る経路は、単純な切り替えバルブを利用して設定されることが可能である。

本発明による方法の第４の有利な発展において、使用される媒体は上述の利点のために水である。上述の通り、水はＮＯ_ｘ水供給システム内においてガスタービン内にすでに存在しており、ガスタービンが作動中に、窒素酸化物の排出を減少するために、水はバーナ内において測定されることが可能である。

本発明による解決策は、さらに、ガスタービンのバーナの燃料システムを提供しており、
・ 燃料源からバーナへ燃料を供給するための供給ライン、
・ 供給ライン上の第１および第２接続点、
・ 第１接続点において媒体を供給するための手段、および
・ 第２接続点において真空を形成し、２つの接続点の間に含まれた燃料を第２接続点を通じて吸引するための手段、
を備えている。

本発明による燃料システムの第１の有利な発展において、第１接続点はバーナから離れて設けられ、第２接続点は供給ライン上のバーナ近傍に設けられている。

本発明による燃料システムの第２の有利な発展において、第２接続点において真空を形成する手段は、排出ライン内に配置された吸引ポンプとともに構成されている。

本発明による燃料システムの第３の有利な発展において、第１接続点において媒体を提供するための手段はリザーバを備えて構成されており、リザーバないでは媒体の圧力は特に環境圧に維持されている。

本発明による燃料システムの第４の有利な発展において、媒体は水によって形成されている。

さらに、以下の切り替え位置を備えた多機能作動部材が、バーナから離れた第２接続点において燃料システム内に有利に設けられている。

− 第１切り替え位置
バーナ近傍の接続点に媒体を供給する連結点であり、排出ラインを閉鎖（通常燃焼動作）して、バーナから離れた接続点に燃料を供給する連結点である。

− 第２切り替え位置
バーナから離れた接続点に媒体を供給する連結点であり、排出ラインに媒体を供給（真空を伴って洗浄）するバーナ近傍の接続点連結点である。

− 第３切り替え位置
バーナ近傍への媒体供給を閉鎖し、をバーナから離れた接続点への媒体の供給を閉鎖し、排出ラインに燃料を供給（残留燃料の排出）する連結点である。

通常燃焼動作の際、媒体は多機能バルブを利用してバーナ近傍の接続点を介して加圧されて有利に供給されることが可能である。さらに、適当であれば、バーナのノズルはバーナ近傍の接続点を介して燃焼チャンバ内で洗浄されることが可能である。さらに、媒体はバーナから離れた接続点を介して無加圧で供給され、（上述の）排出ラインにおいて吸い出されることが可能である。このタイプの多機能作動部材はユニットとして生産され且つ試験もされることが可能である。さらに、すなわち全体的に特にコスト効果の高い一列の束を利用して燃料システム内において活性化されることが可能である。さらに、バーナが通常動作の場合、その作動部材は外部からの媒体の供給に関する燃料供給ラインを遮断する。

したがって、本発明による解決策は全体的に単純で、コスト効果が高く、同時に特に効果的にガスタービンの燃料のための供給ラインを洗浄することを可能にしている。

本発明による解決策の例示的な実施形態は、添付の図式的な図を利用してより詳細に説明されている。図は、本発明によるガスタービンの燃料システムの例示的な実施形態の基本的な線図を示している。

本発明によるガスタービンの燃料システムの例示的な実施形態の基本的な線図を示した図である。

燃料または燃料油をバーナ１２（複数のバーナ１２が図示されている。）に供給するための供給ライン１０を備えた燃料システムを示した図である。

この場合、燃料は燃料油流れアクチュエータ１４内に作動バルブ１６の形式の作動部材を利用して供給され、そこから燃料はライン１０に供給される。

供給ライン１０中のバーナ１２近傍に形成されているのはＴ部品または接続点１８であり、ここで媒体は供給ライン２０を通じて供給ライン１０へと供給されることが可能である。媒体はＮＯ_ｘ水供給システムの水分配器２２から来る水であり、そのシステムは流れ方向において上流に配置された作動バルブ２４を備えている。この場合、バーナ１２に向かって開放された逆止弁２６が接続点１８とバーナ１２との間の供給ライン１０内に設けられ、接続点１８に向かって開放した逆止弁２８が供給ライン２０内に設けられている。

供給ライン１０の流れ方向における接続点１８の上流にはさらに接続点３０が配置されており、そこで水はバーナ２０から離れた供給ライン２０の領域から、供給ライン１０内へと供給されることが可能である。さらに、バーナ２０近傍の領域からの水は、接続点３０の排出路または排出ライン３２内に排出されることが可能である。接続点３０は、この場合、多機能作動部材３４として形成されており、この目的のために、二位置の間にわたって変化するが、全体的に三位置と想定してもよい。

ガスタービンのこのタイプの燃料システムが通常作動される場合、多機能作動部材３４は図の最も低い位置である所定の位置にあり、そこでは供給ライン２０と供給ライン１０とは流れが通じており、これによって燃料と水との双方がバーナ１２に噴射されることを確実にしている。この場合、ＮＯ_ｘ水供給システムからの水は供給ライン２０を介してバーナ１２内へと強制的に移送される。これは流れ方向において作動バルブ２４の下流に配置された噴射ポンプ３６を利用して行われる。

燃料システムが閉鎖された後、最初に、燃料は接続点１８とバーナ１２との間に配置された燃焼チャンバ内に流される。これは供給ライン２０によって供給された水によって達成される。

ガスタービンのこのタイプの燃料システムのライン、すなわち供給ライン１０を洗浄するために、多機能作動部材３４は図示された位置に切り替わる。この位置において、バーナから離れた供給ラインの位置を接続点３０における供給ライン１０へと接続し、さらに、供給ライン２０のバーナ近傍の領域と排出ライン３２との間の接続を形成する。

多機能作動バルブ３４がこのように変化した後、燃料は排出ライン３２に配置された吸引ポンプまたは掃気ポンプ３８を利用して排出ライン３２から吸い出され、これによって供給ライン１０のバーナ近傍領域に含まれた燃料を吸い出す。それと同時に、水はバーナから離れた供給ライン２０の領域から、供給ライン１０のこの領域内へと吸い出される。この場合、水は供給ライン１０を洗浄し、その方向は通常動作の間に以前流れていた燃料の流れ方向と同一である。

水は、いずれにしても、バーナから離れた供給ライン２０の領域において環境圧の下で常に流れており、例えば噴射ポンプ３６によって供給ライン１０内へ、結果的にバーナ１２内へさえも強制されたものでなく、環境圧の下のリザーバ４０は噴射ポンプ３６に並列に接続されている。

したがって、洗浄するために供給される水はリザーバ４０内において環境圧下で維持される。充填バルブ４２はレベル測定器４４を介して制御され、先行するシステム（それ以上の詳細は図示略）からの水を確保している。そのシステムは搬送デバイスを備え、リザーバ４０に十分な量を準備する。流す動作のために、噴射ポンプ３６はその後スイッチオフされ、流れ方向において噴射ポンプの下流に配置された停止弁４６が閉じられる。リザーバ４０の前にある作動バルブ４８は開放され、掃気ポン３８が始動される。その結果、水は環境圧よりも低い圧力において、多機能作動バルブ３４を通じてリザーバ４０から供給ライン１０内へと流れる。水は燃料油、または燃料を移動させ、燃料または水がバーナ１２内に強制的に入ることなく排出ライン３２に入る。

本発明は通常の燃料油流れ方向における単一のまたは複数の供給ライン１０の完全な洗浄を可能にしている。さらなる利点は、燃焼チャンバ圧力が低いかまたは欠如した場合でさえも燃料油ラインからの燃料湯の除去を実現することである。

１０，２０ ・・・供給ライン、 １２ ・・・バーナ、 １４ ・・・アクチュエータ、 １６ ・・・作動バルブ、 １８，３０ ・・・接続点、 ２２ ・・・水分配器、 ２４ ・・・作動バルブ、 ２６，２８ ・・・逆止弁、 ３２ ・・・排出ライン、 ３６ ・・・噴射ポンプ、 ３８ ・・・掃気ポンプ、 ４０ ・・・リザーバ、 ４２ ・・・充填バルブ、 ４４ ・・・レベル測定器、 ４６ ・・・停止弁

本発明はガスタービンのバーナの燃料システム領域の洗浄のための方法に関する。さらに、本発明は燃料源からバーナへの液体燃料供給のための供給ラインを備えたガスタービンのバーナの燃料システムに関する。

本発明によれば、ガスタービンのバーナの燃料システムの領域を洗浄するための方法は、以下のステップを備えている。その方法は、バーナの燃料源からの液体燃料の供給のための供給ラインを設けるステップと、供給ラインに第１および第２接続点を設けるステップと、第１接続点に液体媒体を供給するステップと、第２接続点を通じて２つの接続点の間に含まれた液体燃料を排出するために、第２接続点を真空にするステップと、を備え、液体燃料は、領域の洗浄のために第１接続点において排出される媒体によって排出される。

このタイプの方法は公知の工程の現実の問題を解決しており、公知の工程は、燃料油が洗浄の間に単一のまたは複数のバーナ内に強制的に導入されることを保証することが不可能である。バーナ内の洗浄圧力は環境圧よりも実際には低く、したがって割り当てられたバーナのバーナチャンバ内に広がった圧力よりも実際に低くすることで、問題は解決されている。これは、放出システム近傍の供給ラインの第２接続点において真空が形成されることで達成されている。真空はライン領域の外の液体燃料を吸引する。それと同時に、空気が吸引されることなく、媒体が完全に液体燃料を移動させた後で、第２接続点において液体燃料が浮かび出るまで液体燃料は第１接続点において供給ライン内に媒体も吸引する。これによって領域は完全に液体燃料がなくなる。供給ラインのこの洗浄の間に、場合によっては燃焼チャンバと第２接続点との間のライン領域内に依然として含まれた液体燃料も、放出システム内に吸引されることが可能である。

本発明による方法において、第１接続点はバーナから離れて設けられ、第２接続点は供給ラインのバーナ近傍に設けられている。この工程を利用して、洗浄の際に、液体燃料はバーナの方向において供給ラインの最長の領域にわたって運搬される。したがって、供給ラインは供給ライン内において液体燃料が流れる方向と同一の方向を通じて洗浄される。このとの利点は、例えば、供給ライン内の構造に起因して存在する結合点および分岐点がより清潔に洗浄されることである。もちろん、反対方向に洗浄されることも、供給ラインに関して考えられる。

本発明による解決策は、さらに、ガスタービンのバーナの燃料システムを提供しており、
・ 燃料源からバーナへ液体燃料を供給するための供給ライン、
・ 供給ライン上の第１および第２接続点、
・ 第１接続点において媒体を供給するための手段、および
・ 第２接続点において真空を形成し、２つの接続点の間に含まれた液体燃料を第２接続点を通じて吸引するための手段、
を備えている。

本発明による燃料システムにおいて、第１接続点はバーナから離れて設けられ、第２接続点は供給ライン上のバーナ近傍に設けられている。

− 第１切り替え位置
バーナ近傍の接続点に媒体を供給する連結点であり、排出ラインを閉鎖（通常燃焼動作）して、バーナから離れた接続点に液体燃料を供給する連結点である。

− 第３切り替え位置
バーナ近傍への媒体供給を閉鎖し、をバーナから離れた接続点への媒体の供給を閉鎖し、排出ラインに液体燃料を供給（残留燃料の排出）する連結点である。

したがって、本発明による解決策は全体的に単純で、コスト効果が高く、同時に特に効果的にガスタービンの液体燃料のための供給ラインを洗浄することを可能にしている。

液体燃料または燃料油をバーナ１２（複数のバーナ１２が図示されている。）に供給するための供給ライン１０を備えた燃料システムを示した図である。

この場合、液体燃料は燃料油流れアクチュエータ１４内に作動バルブ１６の形式の作動部材を利用して供給され、そこから燃料はライン１０に供給される。

ガスタービンのこのタイプの燃料システムが通常作動される場合、多機能作動部材３４は図の最も低い位置である所定の位置にあり、そこでは供給ライン２０と供給ライン１０とは流れが通じており、これによって液体燃料と水との双方がバーナ１２に噴射されることを確実にしている。この場合、ＮＯ_ｘ水供給システムからの水は供給ライン２０を介してバーナ１２内へと強制的に移送される。これは流れ方向において作動バルブ２４の下流に配置された噴射ポンプ３６を利用して行われる。

燃料システムが閉鎖された後、最初に、液体燃料は接続点１８とバーナ１２との間に配置された燃焼チャンバ内に流される。これは供給ライン２０によって供給された水によって達成される。

多機能作動バルブ３４がこのように変化した後、液体燃料は排出ライン３２に配置された吸引ポンプまたは掃気ポンプ３８を利用して排出ライン３２から吸い出され、これによって供給ライン１０のバーナ近傍領域に含まれた液体燃料を吸い出す。それと同時に、水はバーナから離れた供給ライン２０の領域から、供給ライン１０のこの領域内へと吸い出される。この場合、水は供給ライン１０を洗浄し、その方向は通常動作の間に以前流れていた液体燃料の流れ方向と同一である。

したがって、洗浄するために供給される水はリザーバ４０内において環境圧下で維持される。充填バルブ４２はレベル測定器４４を介して制御され、先行するシステム（それ以上の詳細は図示略）からの水を確保している。そのシステムは搬送デバイスを備え、リザーバ４０に十分な量を準備する。流す動作のために、噴射ポンプ３６はその後スイッチオフされ、流れ方向において噴射ポンプの下流に配置された停止弁４６が閉じられる。リザーバ４０の前にある作動バルブ４８は開放され、掃気ポン３８が始動される。その結果、水は環境圧よりも低い圧力において、多機能作動バルブ３４を通じてリザーバ４０から供給ライン１０内へと流れる。水は燃料油、または液体燃料を移動させ、液体燃料または水がバーナ１２内に強制的に入ることなく排出ライン３２に入る。

Claims (10)

1. 液体燃料のためのガスタービンのバーナの燃料システムの領域を洗浄するための方法であって、
   前記バーナ（１２）の燃料源からの燃料の供給のための供給ライン（１０）を設けるステップと、
   該供給ライン（１０）に第１および第２接続点（３０；１８）を設けるステップと、
   前記第１接続点（３０）に液体媒体を供給するステップと、
   前記第２接続点（１８）を通じて前記２つの接続点（３０；１８）の間に含まれた燃料を排出するために、前記第２接続点（１８）を真空にするステップと、
   を備えた方法において、
   前記燃料は、前記領域の洗浄のために前記第１接続点（３０）において排出される前記媒体によって排出されることを特徴とする方法。
2. 前記第１接続点（３０）は前記バーナから離れて設けられ、前記第２接続点（１８）は前記供給ライン（１０）のバーナ近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記真空は前記第２接続点（１８）において、排出ライン（３２）に配置された掃気ポンプ（３８）を利用して形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記媒体はリザーバ（４０）を利用して前記第１接続点（３０）において供給され、前記リザーバ内において前記媒体の圧力は特に環境圧に維持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記媒体は水であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 燃料源からバーナ（１２）へと燃料を供給するための供給ライン（１０）を備えたガスタービンのバーナの燃料システムであって、該システムは、
   前記供給ライン（１０）中の第１および第２接続点（３０；１８）と、
   該第１接続点（３０）において媒体を供給するための手段（４０）と、
   前記第２接続点（１８）において真空を形成するため、および前記第２接続点（１８）を通じて前記２つの接続点（３０；１８）の間の領域内に含まれた燃料を排出するための手段（３８）と、
   を備えていることを特徴とする燃料システム。
7. 前記第１接続点（３０）は前記バーナから離れて設けられ、前記第２接続点（１８）は前記供給ライン（１０）のバーナ近傍に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の燃料システム。
8. 前記第２接続点（１８）の真空を形成するための手段は、排出ライン（３２）に配置された掃気ポンプ（３８）とともに構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の燃料システム。
9. 前記第１接続点（３０）において媒体を供給するための手段はリザーバ（４０）とともに構成されており、該リザーバ内において前記媒体の圧力は特に環境圧に維持されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の燃料システム。
10. 前記媒体は水によって形成されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の燃料システム。

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