JP5484781B2 - 二元ガスタービン燃料システムの作動方法 - Google Patents
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Description
次に図面を参照すると、図1は、一次マニホルド二元ガス燃料システム100の構成を示している。本システム100は、高エネルギーガス、低エネルギーガス、又は高エネルギーガスと低エネルギーガスとの混合物をタービンに送給するのに使用することができる。重要なことには、本システム100は、高エネルギー燃料及び低エネルギー燃料の両方を送給すると同時に、高エネルギー燃料のみを単一マニホルドに流入させるのを可能にすることができる。高エネルギー燃料のみを単一マニホルドに対して送給することによって、本システム100は、マニホルド内に蓄積するエネルギー量を減少させ、それによってタービン過剰速度の危険性を低減することができる。
本システム100は、高エネルギーガス、低エネルギーガス、又は高エネルギーガスと低エネルギーガスとの混合物を送給することができる。高エネルギーガスは、約750〜約2000BTU/ft3、より好ましくは約900〜約1500BTU/ft3、またさらにより好ましくは約1000〜約1200BTU/ft3の範囲のエネルギー値を有することができる。低エネルギーガスは、約75〜約750BTU/ft3、より好ましくは約150〜500BTU/ft3、またさらにより好ましくは、約250〜約350BTU/ft3の範囲のエネルギー値を有することができる。具体的な実施形態では、高エネルギーガスと低エネルギーガスとの間のエネルギー値の差異は、約100〜約1800BTU/ft3、より好ましくは約300〜1200BTU/ft3、またさらにより好ましくは、約600〜約800BTU/ft3の範囲内にある。
一次マニホルド二元ガス燃料送給システム100は、低エネルギーガス送給システム102と、高エネルギーガス送給システム104と、一次マニホルド106と、二次マニホルド108とを含むことができる。二次マニホルド108は、一次マニホルド106の寸法よりも大きい寸法を有することができる。例えば、二次マニホルド108は、一次マニホルド106に比較してより大きなボリューム及び/又はノズル寸法を有することができる。二次マニホルド108の比較的大きい寸法及び一次マニホルド106の比較的小さい寸法により、低エネルギーガス、高エネルギーガス、又は高エネルギーガスと低エネルギーガスとの混合物のいずれかを使用してタービンを広範囲の負荷で作動させるのを可能にすることができる。
上記の一次マニホルド燃料送給システム100は、3つの異なるモード、すなわち(1)100%高エネルギーガスモード、(2)100%低エネルギーガスモード、及び(3)併用燃焼モードで作動することができる。
一次マニホルド燃料送給システム100を100%高エネルギーガスモードで作動させる本方法は、低エネルギーガス制御弁130、134、136及び138を閉鎖するステップと、一次マニホルドノズル出口124における一次マニホルドノズル圧力比を測定するステップと、一次マニホルドノズル圧力比を一次マニホルド仕様限界値と比較するステップと、高エネルギーガス制御弁132のストロークを調整して一次マニホルドノズル出口124における圧力比を一次マニホルド仕様限界値の範囲内に維持するステップとを含むことができる。例えば、ノズル圧力比が仕様限界値以下である場合には、高エネルギーガス制御弁132は、より多くのガスを一次マニホルド106を通して流すようにより高い(大きい)ストロークに調整することができる。さらに、ノズル圧力比が仕様限界値以上である場合には、高エネルギーガス制御弁132は、より少ないガスを一次マニホルド106を通して流すようにより低い(小さい)ストロークに調整することができる。
一次マニホルド燃料送給システム100を100%低エネルギーガスモードで作動させる本方法は、高エネルギーガス制御弁132を閉鎖するステップと、一次マニホルドノズル出口124における一次マニホルドノズル圧力比を測定するステップと、一次マニホルドノズル圧力比を一次マニホルド仕様限界値と比較するステップと、一次低エネルギーガス制御弁130のストロークを調整して一次マニホルドノズル出口124における圧力比を一次マニホルド仕様限界値の範囲内に維持するステップとを含むことができる。例えば、ノズル圧力比が仕様限界値以下である場合には、一次低エネルギーガス制御弁130は、より多くのガスを一次マニホルド106を通して流すようにより高いストロークに調整することができる。さらに、ノズル圧力比が仕様限界値以上である場合には、一次低エネルギーガス制御弁130は、より少ないガスを一次マニホルド106を通して流すようにより低いストロークに調整することができる。ノズル圧力比が仕様限界値間である場合には、マニホルドスプリット制御弁130は、各マニホルドでのノズル圧力比を等しい状態に調整するように作動することになる。
一次マニホルド燃料送給システム100を併用燃焼モードで作動させる本方法は、高エネルギーガスと低エネルギーガスとの間の燃料流量分担(スプリット)を選択するステップと、所望の一次燃料流量分担に基づいて高エネルギーガス制御弁132のストロークを調整するステップと、一次マニホルドノズル出口124における一次マニホルドノズル圧力比を測定するステップと、一次マニホルドノズル圧力比を一次マニホルド仕様限界値及び目標値と比較するステップと、一次低エネルギーガス制御弁130のストロークを調整して一次マニホルドノズル出口124における圧力比を一次マニホルド仕様限界値の範囲内に維持するか又は目標値圧力比に適合させるステップとを含むことができる。例えば、ノズル圧力比が仕様限界値以下である場合には、一次低エネルギーガス制御弁130は、より多くのガスを一次マニホルド106を通して流すようにより高いストロークに調整することができる。さらに、ノズル圧力比が仕様限界値以上である場合には、一次低エネルギーガス制御弁130は、より少ないガスを一次マニホルド106を通して流すようにより低いストロークに調整することができる。測定一次ノズル圧力比が仕様限界値間である場合には、制御弁130は、一次及び二次マニホルド間でノズル圧力比を等しい状態に調整するように作動することになる。
102 低エネルギーガス送給システム
104 高エネルギーガス送給システム
106 一次マニホルド
108 二次マニホルド
110 低エネルギーガス入口
112 ガススプリット
114 低エネルギーガス一次マニホルド出口
116 低エネルギーガス二次マニホルド出口
118 高エネルギーガス入口
120 高エネルギーガス一次マニホルド出口
122 一次マニホルド配管入口
124 一次マニホルドノズル出口
126 二次マニホルド配管入口
128 二次マニホルドノズル出口
130 一次低エネルギーガス制御弁
132 高エネルギーガス制御弁
134 二次低エネルギーガス制御弁
136 第2の二次低エネルギーガス制御弁
138 第3の二次低エネルギーガス制御弁
140 低エネルギーガス停止速度比弁
142 高エネルギーガス停止速度比弁
146 低エネルギーガス停止弁
148 高エネルギーガス停止弁
150 一次低エネルギーガスパージ入口
152 第1の一次低エネルギーガスパージ排出口
154 第2の一次低エネルギーガス排出口
156 高エネルギーガスパージ入口
158 第1の高エネルギーガスパージ排出口
160 第2の高エネルギーガスパージ排出口
164 第2の低エネルギーガスパージ入口
168 低エネルギーガスストレーナ
170 高エネルギーガスストレーナ
172 低エネルギーガスバイパス出口
174 高エネルギーガスバイパス出口
176 CPDシステム
178 CPD空気入口
180 CPD空気出口
182 一次CPD弁
184 二次CPD弁
186 CPDガスパージ入口
188 CPDガスパージ排出口
Claims (6)
- (a)低エネルギーガス入口(110)、ガススプリット(112)、低エネルギーガス一次マニホルド出口(114)並びに低エネルギーガス二次マニホルド出口(116)を備えた低エネルギーガス送給システム(102)と、(b)高エネルギーガス入口(118)及び高エネルギーガス一次マニホルド出口(120)を備えた高エネルギーガス送給システム(104)と、(c)一次マニホルドノズル出口(124)を備えた一次マニホルド(106)と、(d)二次マニホルドノズル出口(128)を備えた二次マニホルド(108)とを含み、前記低エネルギーガス一次マニホルド出口(114)及び高エネルギーガス一次マニホルド出口(120)が、前記一次マニホルド(106)に結合され、前記低エネルギーガス二次マニホルド出口(116)が、前記二次マニホルド(108)に結合され、前記低エネルギーガス送給システム(102)が、前記ガススプリット(112)と前記低エネルギーガス一次マニホルド出口(114)との間に一次低エネルギーガス制御弁(130)をさらに含み、前記低エネルギーガス送給システム(102)が、前記ガススプリット(112)と前記低エネルギーガス二次マニホルド出口(116)との間に二次低エネルギーガス制御弁(134)をさらに含み、また前記高エネルギーガス送給システム(104)が、前記高エネルギーガス入口(118)と前記高エネルギーガス一次マニホルド出口(120)との間に高エネルギーガス制御弁(132)をさらに含む燃料送給システムの作動方法であって、
前記低エネルギーガス送給システム(102)と前記高エネルギーガス送給システム(104)との間の燃料流量分担を選択するステップと、
前記燃料分担に基づいて前記高エネルギーガス制御弁(132)のストロークを設定するステップと、
前記一次マニホルドノズル出口(124)における前記一次マニホルドノズル圧力比を測定するステップと、
前記一次マニホルドノズル圧力比を一次マニホルド仕様限界値と比較するステップと、
前記一次低エネルギーガス制御弁(130)のストロークを調整して前記一次マニホルドノズル出口(124)における前記圧力比を前記一次マニホルド仕様限界値の範囲内に維持するステップと、
前記一次低エネルギーガス制御弁(130)のストロークを調整して前記一次及び二次マニホルドノズル出口(124、128)におけるノズル圧力比を等しい状態に維持するステップと、
前記二次マニホルドノズル出口(128)における前記二次マニホルドノズル圧力比を測定するステップと、
前記二次マニホルドノズル圧力比を二次マニホルド仕様限界値と比較するステップと、
前記二次低エネルギーガス制御弁(134)のストロークを調整して前記二次マニホルドノズル出口(128)における前記圧力比を前記二次マニホルド仕様限界値の範囲内に維持するステップと
を含む作動方法。 - 前記低エネルギーガス送給システム(102)が、前記低エネルギーガス入口(110)と前記ガススプリット(112)との間に低エネルギーガス停止速度比弁(140)をさらに含み、また前記高エネルギーガス送給システム(104)が、前記高エネルギーガス入口(118)と前記高エネルギーガス制御弁(132)との間に高エネルギーガス停止速度比弁(142)をさらに含み、該作動方法が、
前記低エネルギーガス停止速度比弁(140)と前記一次低エネルギーガス制御弁(130)との間で前記低エネルギーガスの圧力を測定するステップと、
前記低エネルギーガスの圧力を低エネルギーガス基準圧力限界値と比較するステップと、
前記低エネルギーガス停止速度比弁(140)のストロークを調整して前記低エネルギーガスの圧力を前記低エネルギーガス基準圧力限界値の範囲内に維持するステップと、
前記高エネルギーガス停止速度比弁(142)と前記高エネルギーガス制御弁(132)との間で前記高エネルギーガスの圧力を測定するステップと、
前記高エネルギーガスの圧力を高エネルギーガス基準圧力限界値と比較するステップと、
前記高エネルギーガス停止速度比弁(142)のストロークを調整して前記高エネルギーガスの圧力を前記高エネルギーガス基準圧力限界値の範囲内に維持するステップと
をさらに含む、請求項1記載の作動方法。 - (a)低エネルギーガス入口(110)、ガススプリット(112)、低エネルギーガス一次マニホルド出口(114)及び低エネルギーガス二次マニホルド出口(116)を備えた低エネルギーガス送給システム(102)と、(b)高エネルギーガス入口(118)及び高エネルギーガス一次マニホルド出口(120)を備えた高エネルギーガス送給システム(104)と、(c)一次マニホルドノズル出口(124)を備えた一次マニホルド(106)と、(d)二次マニホルドノズル出口(128)を備えた二次マニホルド(108)と、(e)圧縮機吐出圧力入口(178)及び圧縮機吐出圧力出口(180)を備えた圧縮機吐出圧力システム(176)とを含み、前記低エネルギーガス一次マニホルド出口(114)及び高エネルギーガス一次マニホルド出口(120)が、前記一次マニホルド(106)に結合され、前記低エネルギーガス二次マニホルド出口(116)及び圧縮機吐出圧力出口(180)が、前記二次マニホルド(108)に結合され、前記低エネルギーガス送給システム(102)が、前記ガススプリット(112)と前記低エネルギーガス一次マニホルド出口(114)との間に一次低エネルギーガス制御弁(130)をさらに含み、前記低エネルギーガス送給システム(102)が、前記ガススプリット(112)と前記低エネルギーガス二次マニホルド出口(116)との間に二次低エネルギーガス制御弁(134)をさらに含み、前記高エネルギーガス送給システム(104)が、前記高エネルギーガス入口(118)と前記高エネルギーガス一次マニホルド出口(120)との間に高エネルギーガス制御弁(132)をさらに含み、また前記圧縮機吐出圧力システム(176)が、前記圧縮機吐出圧力入口(178)と前記圧縮機吐出圧力出口(180)との間に圧縮機吐出圧力弁(182)をさらに含む燃料送給システムの作動方法であって、
前記一次低エネルギーガス制御弁(130)を閉鎖するステップと、
前記一次マニホルドノズル出口(124)における前記一次マニホルドノズル圧力比を測定するステップと、
前記一次マニホルドノズル圧力比を一次マニホルド仕様限界値と比較するステップと、
前記高エネルギーガス制御弁(132)のストロークを調整して前記一次マニホルドノズル出口(124)における前記圧力比を前記一次マニホルド仕様限界値の範囲内に維持するステップと、
前記二次低エネルギーガス制御弁(134)を閉鎖するステップと、
前記二次マニホルドノズル出口(128)における前記二次マニホルドノズル圧力比を測定するステップと、
前記二次マニホルドノズル圧力比を二次マニホルド仕様限界値と比較するステップと、
前記圧縮機吐出圧力弁(182)のストロークを調整して前記二次マニホルドノズル出口(128)における前記圧力比を前記二次マニホルド仕様限界値の範囲内に維持するステップと
を含む作動方法。 - 前記低エネルギーガス送給システム(102)が、前記低エネルギーガス入口(110)と前記ガススプリット(112)との間に低エネルギーガス停止速度比弁(140)をさらに含み、また前記高エネルギーガス送給システム(104)が、前記高エネルギーガス入口(118)と前記高エネルギーガス制御弁(132)との間に高エネルギーガス停止速度比弁(142)をさらに含み、該作動方法が、
前記低エネルギーガス停止速度比弁(140)を閉鎖するステップと、
前記高エネルギーガス停止速度比弁(142)と前記高エネルギーガス制御弁(132)との間で前記高エネルギーガスの圧力を測定するステップと、
前記高エネルギーガスの圧力を高エネルギーガス基準圧力限界値と比較するステップと、
前記高エネルギーガス停止速度比弁(142)のストロークを調整して前記高エネルギーガスの圧力を前記高エネルギーガス基準圧力限界値の範囲内に維持するステップと
をさらに含む、請求項3記載の作動方法。 - (a)低エネルギーガス入口(110)、ガススプリット(112)、低エネルギーガス一次マニホルド出口(114)及び低エネルギーガス二次マニホルド出口(116)を備えた低エネルギーガス送給システム(102)と、(b)高エネルギーガス入口(118)及び高エネルギーガス一次マニホルド出口(120)を備えた高エネルギーガス送給システム(104)と、(c)一次マニホルドノズル出口(124)を備えた一次マニホルド(106)と、(d)二次マニホルドノズル出口(128)を備えた二次マニホルド(108)とを含み、前記低エネルギーガス一次マニホルド出口(114)及び高エネルギーガス一次マニホルド出口(120)が、前記一次マニホルド(106)に結合され、前記低エネルギーガス二次マニホルド出口(116)が、前記二次マニホルド(108)に結合され、前記低エネルギーガス送給システム(102)が、前記ガススプリット(112)と前記低エネルギーガス一次マニホルド出口(114)との間に一次低エネルギーガス制御弁(130)をさらに含み、前記低エネルギーガス送給システム(102)が、前記ガススプリット(112)と前記低エネルギーガス二次マニホルド出口(116)との間に二次低エネルギーガス制御弁(134)をさらに含み、また前記高エネルギーガス送給システム(104)が、前記高エネルギーガス入口(118)と前記高エネルギーガス一次マニホルド出口(120)との間に高エネルギーガス制御弁(132)をさらに含む燃料送給システムの作動方法であって、
前記高エネルギーガス制御弁(132)を閉鎖するステップと、
前記一次マニホルドノズル出口(124)における前記一次マニホルドノズル圧力比を測定するステップと、
前記一次マニホルドノズル圧力比を一次マニホルド仕様限界値と比較するステップと、
前記一次低エネルギーガス制御弁(130)のストロークを調整して前記一次マニホルドノズル出口(124)における前記圧力比を前記一次マニホルド仕様限界値の範囲内に維持するステップと、
前記一次低エネルギーガス制御弁(130)のストロークを調整して前記一次及び二次マニホルドノズル出口(124、128)におけるノズル圧力比を等しい状態に維持するステップと、
前記二次マニホルドノズル出口(128)における前記二次マニホルドノズル圧力比を測定するステップと、
前記二次マニホルドノズル圧力比を二次マニホルド仕様限界値と比較するステップと、
前記二次低エネルギーガス制御弁(134)のストロークを調整して前記二次マニホルドノズル出口(128)における前記圧力比を前記二次マニホルド仕様限界値の範囲内に維持するステップと
を含む作動方法。 - 前記低エネルギーガス送給システム(102)が、前記低エネルギーガス入口(110)と前記ガススプリット(112)との間に低エネルギーガス停止速度比弁(140)をさらに含み、また前記高エネルギーガス送給システム(104)が、前記高エネルギーガス入口(118)と前記高エネルギーガス制御弁(132)との間に高エネルギーガス停止速度比弁(142)をさらに含み、該作動方法が、
前記高エネルギーガス停止速度比弁(142)を閉鎖するステップと、
前記低エネルギーガス停止速度比弁(140)と前記一次低エネルギーガス制御弁(130)との間又は前記低エネルギーガス停止速度比弁(140)と前記二次低エネルギーガス制御弁(134)との間のいずれかで前記低エネルギーガスの圧力を測定するステップと、
前記低エネルギーガスの圧力を低エネルギーガス基準圧力限界値と比較するステップと、
前記低エネルギーガス停止速度比弁(140)のストロークを調整して前記低エネルギーガスの圧力を前記低エネルギーガス基準圧力限界値の範囲内に維持するステップと
をさらに含む、請求項5記載の作動方法。
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