NO865092L

NO865092L - PROCEDURE AND DEVICE FOR STOPPING PROCEDURES BY DOUBLE FLUID POWER MACHINES WITH CHENG CYCLE.

Info

Publication number: NO865092L
Application number: NO865092A
Authority: NO
Inventors: James Hamill; Ramarao Digumarthi; William Conlon; Dah Yu Cheng; Chun-Nan Chang
Original assignee: Int Power Tech
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1987-02-16
Also published as: NO865092D0

Description

Denne oppfinnelse angår generelt forbedrede fremgangs-måter for avstengning av kjelesystemer, især dampinnsprøytede gassturbin Chen-syklus maskiner. This invention generally relates to improved methods of shutting down boiler systems, particularly steam-injected gas turbine Chen cycle machines.

Den dobbelte fluidvarmekraftmaskin er blitt beskrevet i US 3 978 661, 4 128 994 og 4 248 039. Parameteroptimisering og kontrollbane for den dobble fluidvarmekraftmaskin er beskrevet i US 4 297 841, 4 417 438 og 4 393 649. Denne oppfinnelse angår forbedret fremgangsmåte i forbindelse med avstengning av doble fluidvarmekraftmaskiner som anvender Cheng-syklus. The double fluid thermal power machine has been described in US 3,978,661, 4,128,994 and 4,248,039. Parameter optimization and control path for the double fluid thermal power machine is described in US 4,297,841, 4,417,438 and 4,393,649. This invention relates to an improved method in connection with the shutdown of double fluid thermal power engines using the Cheng cycle.

I Cheng-syklussystemet, er kjeleseksjonen (som omfatter overheter, fordampnings- og økonomiseringsseksjoner) tilkoplet gassturbinen via forbrenningskammeret. En av de mest potensielt ødeleggende hendelser for gassturbinen, inn-tregning av væske inn i turbinen. Denne hendelse ville forår-sake alvorlig skade på turbinbladene. Under normale driftsforhold er dette meget usannsynlig den store tilførsel av varme fra forbrenningskammeret som ville forandre hvilken som helst væske til damp før den når turbinen. In the Cheng cycle system, the boiler section (comprising superheaters, evaporator and economizer sections) is connected to the gas turbine via the combustion chamber. One of the most potentially destructive events for the gas turbine, ingress of liquid into the turbine. This event would cause serious damage to the turbine blades. Under normal operating conditions, this is very unlikely to be the large input of heat from the combustion chamber that would change any liquid to vapor before it reaches the turbine.

Ved avstengning er imidlertid sikkerheten frembrakt av varmen fra forbrenningskammeret blitt reversert. Kompres-soren som fremdeles drives av sin egen treghet ettersom maskinen nærmer seg stopp, vil tvinge luft gjennom forbrenningskammeret . Men siden avstengningssignal er blitt gitt, og brensel-strømmen til forbrenningskammeret er blitt avstengt, vil den komprimerte luftstrøm nedkjøle forbrenningskammeret. Til gjengjeld vil denne store mengde kjølig luft, kondensere dampen som måtte finnes i dampledningen og overheterseksjonene mellom vannlagringstanken og gassturbinen. Denne kondensering kunne så fylle kjelerørene, forbrenningskammeret og sannsyn-ligvis selve gassturbinen med væske. On shutdown, however, the safety produced by the heat from the combustion chamber has been reversed. The compressor, still driven by its own inertia as the engine nears a stop, will force air through the combustion chamber. However, since the shutdown signal has been given, and the fuel flow to the combustion chamber has been shut off, the compressed air flow will cool the combustion chamber. In turn, this large amount of cool air will condense any steam that may be present in the steam line and superheater sections between the water storage tank and the gas turbine. This condensation could then fill the boiler tubes, the combustion chamber and probably the gas turbine itself with liquid.

Forbedringen ved avstemningsfremgangsmåten, som er formålet med oppfinnelsen, angår opprettholdelse av brensel-strømmen til forbrenningskammeret etter at avstengningsordre er blitt gitt, og dampinnsprøytningsventilen er blitt lukket. På denne måte vil forbrenningskammeret forbli en varmekilde i en kort stund etter at avstengningssignal er gitt, for å hindre uønsket kondensering av innsprøytet damp og således beskytte systemet mot skade. The improvement in the tuning method, which is the object of the invention, relates to maintaining the fuel flow to the combustion chamber after the shutdown order has been given and the steam injection valve has been closed. In this way, the combustion chamber will remain a heat source for a short time after the shutdown signal is given, to prevent unwanted condensation of injected steam and thus protect the system from damage.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å frembringe en fremgangsmåte for avstengning av et Cheng-syklussystem som er lett, og som ikke krever noe ekstra utstyr. It is therefore an object of the invention to produce a method for shutting down a Cheng cycle system which is light and which does not require any additional equipment.

Det er også et formål ut fra dette synspunkt å frembringe en avstengningsfremgangsmåte som vil hindre skade på overhetingsseksjonen, forbrenningskammeret og gassturbinen. It is also an object from this point of view to provide a shutdown method which will prevent damage to the superheat section, the combustion chamber and the gas turbine.

En avstengningsfremgangsmåte er beskrevet som minimerer potensiell skade forårsaket av kondensering av damp i overheterseksjonen, forbrenningskammeret og gassturbinen. Når avstengningsordre er blitt gitt, blir brenselstrømmen tilført forbrenningskammeret i en kort tid etter at fordamp-ningsinnsprøytningsventilen er stengt. Dette sikrer at tempe-raturen på den gjenblivende innsprøytede damp forblir over kondenseringsnivå inntil den har passert gjennom forbrenningskammeret og gassturbinen. A shutdown procedure is described which minimizes potential damage caused by condensation of steam in the superheater section, combustor and gas turbine. When the shutdown order has been given, the fuel flow is supplied to the combustion chamber for a short time after the evaporative injection valve is closed. This ensures that the temperature of the remaining injected steam remains above the condensing level until it has passed through the combustion chamber and the gas turbine.

Fig. 1 er et blokkskjema av en utførelse av Cheng-syklussystemet. Fig. 1 is a block diagram of one embodiment of the Cheng cycle system.

Med henvisning til fig. 1, var et hovedproblem med den tidligere anvendte avstengningsfremgangsmåte, muligheten for kondensering av damp mellom dampinnsprøytningsregulerings-ventilen 18 og turbinens uttømningsledning 48. Når avstengningsordre er gitt, vil dampinnsprøytningsreguleringsventilen 18 lukkes, men damp vil like fullt bli fanget mellom dette punkt og turbinens uttømningsledning 22. Reguleringsanordning-en 46 for hydrokarbonbrenselkilden, terminerer brenselstrømmen til forbrenningskammeret 36 når avstengningsignalet er gitt, men luftkompressoren 40 fortsetter å frembringe komprimert luft til forbrenningskammeret 36 på grunn av tregheten i maskinen. Denne komprimerte luft blir ikke oppvarmet som den ville bli under normale driftsforhold i forbrenningskammeret. 36, på grunn av at brenslet er blitt er blitt avstengt. Denne innkommende komprimerte luft kan avkjøle dampen som trenger inn i forbrenningskammeret 36 gjennom dampinnsprøyt-ningsledningen 34 under dens kondenseringstemperatur og forår-sake væskedannelse i dampinnsprøytningsledningen 34 og forbrenningskammeret 36. Et alvorligere problem kan oppstå hvis dampen kondenserer i forbrennerens uttømmingsledning 48. Nærvær av væske her kunne resultere i skade på kjerneturbinen With reference to fig. 1, a major problem with the previously used shutdown procedure was the possibility of condensation of steam between the steam injection control valve 18 and the turbine discharge line 48. When a shutdown command is given, the steam injection control valve 18 will close, but steam will still be trapped between this point and the turbine discharge line 22 The hydrocarbon fuel source regulator 46 terminates the fuel flow to the combustion chamber 36 when the shutdown signal is given, but the air compressor 40 continues to provide compressed air to the combustion chamber 36 due to the inertia of the engine. This compressed air is not heated as it would be under normal operating conditions in the combustion chamber. 36, due to the fact that the fuel has been shut off. This incoming compressed air can cool the steam entering the combustion chamber 36 through the steam injection line 34 below its condensing temperature and cause liquid to form in the steam injection line 34 and the combustion chamber 36. A more serious problem can occur if the steam condenses in the combustor discharge line 48. Presence of liquid here could result in damage to the core turbine

50 og arbeidsturbinen 52.50 and the working turbine 52.

Løsning på dette problem er emnet for oppfinnelsen og omfatter en forbedret avstengningsfremgangsmåte. Når avstengningssignal er gitt, blir reguleringsventilen 18 for dampinnsprøytning, stengt. Denne forbedrede fremgangsmåte eliminerer kondenseringsproblemet på følgende måte. I stedet for at brenselkildens reguleringsanordning 46 stenger av brenselstrømmen til forbrenningskammeret 36 samtidig som reguleringsventilen 18 for dampinnsprøytningen blir lukket, er brenselstrømmen til forbrenningskammeret 36 opprettholdt en kort tid mens reguleringsventilen for dampinnsprøytningen er stengt. Dette opprettholder en høy temperatur i forbrenningskammeret 36. Denne ekstra varme gjør at dampen som forblir i systemet mellom dampinnsprøytningens reguleringsventil 18 og kjerneturbinens innløp 50, holder seg over kondenser-ings temperaturen . Systemet nærmer seg stopp som i den tidligere anvendte avstengningsfremgangsmåte så snart den gjenværende damp har passert gjennom turbinen 52. Solution to this problem is the subject of the invention and includes an improved shutdown method. When the shutdown signal is given, the control valve 18 for steam injection is closed. This improved method eliminates the condensation problem in the following way. Instead of the fuel source's control device 46 shutting off the fuel flow to the combustion chamber 36 at the same time as the control valve 18 for the steam injection is closed, the fuel flow to the combustion chamber 36 is maintained for a short time while the control valve for the steam injection is closed. This maintains a high temperature in the combustion chamber 36. This extra heat causes the steam that remains in the system between the steam injection control valve 18 and the core turbine inlet 50 to stay above the condensing temperature. The system comes to a stop as in the previously used shutdown method as soon as the remaining steam has passed through the turbine 52.

Naturligvis kan andre modifikasjoner og variasjoner av oppfinnelsen være mulig ut fra den ovennevnte beskrivelse. Det er derfor underforstått at forandringer kan utføres i de beskrevne utførelser som er innenfor omfanget av de vedføy-ede krav. } Naturally, other modifications and variations of the invention may be possible based on the above description. It is therefore understood that changes can be made in the described embodiments that are within the scope of the attached requirements. }

Claims

1. Procedure for the shutdown sequence of a steam-injected gas turbine machine, the machine comprising: a) a chamber, b) compressor device for introducing air into said chamber, c) device for introducing air into said chamber, including at least one steam injection line, d) device for heating said air and steam in said chamber, including at least fuel flow controls and devices for combustion, e) turbine device which reacts to a mixture of air, combustion products and steam to convert the energy in connection with the mixture into mechanical energy, said mechanical energy is used to drive a working load, f) counterflow heat exchange device, including at least superheaters and evaporators and economizer sections for transferring residual thermal energy from the air mixture, combustion products and steam exhausted from said turbine device to incoming steam, and g) a steam injection control valve, placed between and connected to said o units and evaporation sections, said method being characterized by: releasing said turbine device from its load, closing said steam injection control valve to prevent further flow of steam to said chamber, continuing to supply fuel and air to said chamber for a short time after said steam injection control valve has been closed, stopping the fuel flow to said heating device within said chamber.