WO1999063209A1

WO1999063209A1 - Ölversorgungssystem für eine gasturbine

Info

Publication number: WO1999063209A1
Application number: PCT/AT1999/000134
Authority: WO
Inventors: Gottfried AUSSERWÖGER; Alexander Hess
Original assignee: Linzer Elektrizitäts-, Fernwärme- Und Verkehrsbetriebe Aktiengesellschaft
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 1999-12-09
Also published as: EP1084337B1; EP1084337A1; ATA92498A; DE59902200D1; AT408787B; US6526742B1; AU4022399A

Abstract

Ein Ölversorgungssystem (8) für eine Gasturbine (1) umfaßt eine Ölzufuhreinrichtung (10), eine Wasserzufuhreinrichtung (20) und eine Ausblaseeinrichtung (30), welche Ölzufuhreinrichtung (10) eine Ölversorgungsleitung (103) mit einem an die Brennkammeranzahl angepaßten Mengenteiler (104), einzelne von Mengenteiler zu den Brennkammern (4) führende Primärölleitungen (107) und zu den Primärölleitungen parallelverlaufende, zu den Brennkammern (4) führende Sekundärölleitungen (108), welche Wasserzufuhreinrichtung (20) eine Wasserversorgungsleitung (203) und der Brennkammeranzahl entsprechend viele, über einen Verteiler an die Wasserversorgungsleitung angeschlossene Primärwasserleitungen (206) und Sekundärwasserleitungen (207) und welche Ausblaseeinrichtung (30) eine sich in zwei Versorgungsäste (302, 303) aufteilende Luftversorgungsleitung (301) und zwei an die Versorgungsäste über Zuschaltventile (306, 307) angeschlossene Ringleitungen (308, 309) mit jeweils der Brennkammeranzahl entsprechend vielen abzweigenden Primärluftleitungen (3010) und Sekundärluftleitungen (3011) aufweisen. Die Ölzufuhreinrichtung (10) umfaßt zusätzlich zum Primärmengenteiler (104) einen an die Ölversorgungsleitung (103) angeschlossenen, an die Brennkammeranzahl angepassten Sekundärmengenteiler (105) mit gegenüber dem Primärmengenteiler einstellbarem Teilverhältnis, als Verteiler für die Primär- bzw. Sekundärwasserleitungen (206, 207) Mengenteiler (204, 205) mit einstellbarem Teilverhältnis vorgesehen und mit Proportionalminderdruckventilen (304, 305) für die Versorgungsäste (302, 303) ausgestattet.

Description

Ölversorgungssystem für eine Gasturbine

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ölversorgungssystem für eine Gasturbine, deren primär- und sekundärdüsenbestückte Brennkammern wahlweise gas- oder ölbefeuerbar sind, mit einer Olzufuhreinrichtung, einer Wasserzufuhreinrichtung und einer Ausblaseeinrichtung, welche Olzufuhreinrichtung eine Ölversorgungs- leitung mit einem an die Brennkammeranzahl angepaßten Mengenteiler, einzelne, vom Mengenteiler zu den Brennkammern führende Primärölleitungen zur Ölbeaufschlagung der Primärdüsen und zu den Primärölleitungen parallelverlaufende, zu den Brennkammern führende Sekundärölleitungen zur Ölbeaufschlagung der Sekundärdüsen aufweist, welche Wasserzufuhreinrichtung eine Wasserversorgungsleitung und der Brennkammeranzahl entsprechend viele, über einen Verteiler an die Wasserversorgungsleitung angeschlossene Primärwasserleitungen und Sekundärwasserleitungen zur Wasserbeaufschlagung der Primär- und Sekundärdüsen bzw. der zugehörigen Brennzonen aufweist und welche Ausblaseeinrichtung eine sich in zwei Versorgungsäste aufteilende Luftversorgungsleitung und zwei an die Versorgungsäste über Zuschaltventile angeschlossene Ringleitungen mit jeweils der Brennkammeranzahl entsprechend vielen abzweigenden Primärluftleitungen und Sekundärluftleitungen zum Ausblasen der Primär- bzw. Sekundärdüsen aufweist.

Stand der Technik

Um bei Gasturbinen mit wahlweise gas- oder öl befeuerbaren Brennkammern die vorgeschriebenen, oft schon sehr strengen Emissionswerte einhalten zu können, werden diese Gasturbinen nach dem Dual-Fuel-Dry-Low-Nox(DLN)-Verfahren betrieben, nach dem thermisches NOx bereits in der Brennkammer durch eine bessere Vermischung von Gas und Luft reduziert wird, was pro Brennkammer ein Mehrdüsensystem aus Primärdüsen und Sekundärdüsen voraussetzt. Die NOx- Reduzierung erfolgt bei Ölbetrieb durch Eindüsen von Wasser zur Flammenkühlung, wobei Wasser und Öl unmittelbar vor der Brennkammer zusammengemischt oder jeweils separat in die Brennkammern eingespritzt werden. Wird die Turbine von Öl- auf Gasbetrieb umgestellt, muß jeder Öl- und Wasserkanal jeder Brenndüse mit Luft ausgeblasen werden, um die Ölreste zu beseitigen und für eine ständige Kanalkühlung zu sorgen. Die Gasturbine benötigt daher für den Ölbetrieb ein Ölversorgungssystem, das eine Olzufuhreinrichtung, eine Wasserzufuhreinrichtung und eine Ausblaseeinrichtung umfaßt und das im Vergleich zum Gasbetrieb beträchtliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Regelung und Zuteilung der Betriebsmittel mit sich bringt.

Bisher wird zur Ölversorgung das über eine Ölpumpe zugeförderte Brennöl durch einen Mengenteiler in einzelne, zu den Brennkammern führende Primärölleitun- gen für die Primärdüsenbeaufschlagung gepumpt, von welchen Primärölleitungen die Sekundärölleitungen zur Sekundärdüsenbeaufschlagung abzweigen. Sekundärventile erlauben dabei das Zu- und Abschalten der Sekundärölleitungen, da die Sekundärdüsen erst ab einer bestimmten Feuerungstemperatur befeuert werden, wobei bis dahin die gesamte Brennstoffmenge den Primärdüsen zugeht, dann die Brennstoffmenge aber in einem bestimmten Verhältnis auf die Primär- und Sekundärdüsen aufzuteilen ist. Durch die Abzweigung der Sekundärölleitungen von den Primärölleitungen stellt sich allerdings die Brennstoffaufteilung entsprechend den Widerständen in den Zuleitungen ein und es kommt zu einer unkontrollierten Brennstoffzuteilung, die immer wieder zu thermischen Überbela- stungen bzw. zu ungleichmäßigen Belastungen der einzelnen Brennkammern bzw. der Brennstoffdüsen, der Flammrohre, Querzündrohre u. dgl. führen und sogar einen Totalschaden der Turbine verursachen kann.

Um beim Ölbetrieb die NOx-Emissionen zu senken, muß Wasser in einem bestimmten Mengenverhältnis zum Öl zur Flammenkühlung eingedüst werden, wodurch das thermische NOx reduziert werden kann. Das vollentsalzte Wasser wird dazu mittels einer entsprechenden Hochdruckpumpe über Mehrfachzuschaltventile einerseits den Primärdüsen, anderseits den Sekundärdüsen zugeleitet, wobei erst ab der Feuerungstemperatur, bei der die Sekundärdüsen den Primärdüsen zugeschaltet werden, die Wassereindüsung erfolgt. Die Regelung der Wassereindüsung wird über ein Klappenventil vorgenommen, das vorerst den Pumpendruck auf den gewünschten Eindüsdruck reduziert, worauf ein mit einem Wasserzähler zusammenwirkendes Stellventil die Wassermenge in Abhängigkeit von der Ölmenge bestimmt, um das maximal erlaubte Mengenverhältnis Wasser/Öl von beispielsweise 0,85 einzuhalten. Auch hier entstehen durch das Klappenventil hohe Lastschwankungen, vor allem während des Beginns der Wassereindüsung, und durch die Verwendung reiner Zuschaltventile kommt es wegen der unterschiedlichen Leitungswiderstände zu einer ungleichmäßigen Auf- teilung der Gesamtwassermenge auf die einzelnen Brennkammern mit ungleichmäßigen Belastungen der Brennkammern bzw. Brennkammerteilen.

Bei der Umstellung von Öl- auf Gasbetrieb müssen die Öl- und Wasserkanäle der Brenndüsen mit Luft gekühlt werden und zusätzlich muß durch die Luft das in den Brenndüsen verbleibende Restöl zur Reinigung und zum Schutz vor Verkokung ausgeblasen werden. Es gibt daher eine Ausblaseeinrichtung mit entsprechenden Primär- und Sekundärluftleitungen, wobei die Ausblaseluft vom Gasturbinenkompressor abgezapft und dann mit einem eigenen mechanisch angetriebenen Luftkompressor auf einen beispielsweise 1 ,4fach erhöhten Kom- pressordruck zum Ausblasen gegen den Brennkammerdruck gebracht wird. Erfolgt die Umstellung auf Gasbetrieb bei einer Feuerungstemperatur, bei der Primär- und Sekundärdüsen arbeiten, werden sowohl die Primär- als auch die Sekundarluftleitungen schlagartig über reine Auf/Zu-Ventile zugeschaltet, wodurch die Restölmengen ebenfalls schlagartig in den Brennraum eingeblasen werden, so daß es zu einem plötzlichen Leistungsanstieg kommt, der wiederum Lastschwankungen nach sich zieht, was die Lebensdauer der Turbine beeinträchtigt, die Verfügbarkeit wegen der Gefahr eines Turbinenausfalles gefährdet und sogar zur Abschaltung der Turbine wegen Übertemperaturen in den Brennkammern führen kann.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ölversorgungssystem der eingangs geschilderten Art anzugeben, das einen einwandfreien Ölbetrieb der Gasturbine unter Einhaltung der Emissionsgrenzwerte auch bei Betriebsumstellungen gewährleistet und das ein die Brennkammern und die Brennkammerteile schonendes Befeuern der Gasturbine mit sich bringt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Olzufuhreinrichtung zusätzlich zum Primärmengenteiler für die Primärölleitungen einen an die Ölversorgungsleitung angeschlossenen, an die Brennkammeranzahl angepaßten Sekundarmengenteiler für die Sekundärölleitungen mit gegenüber dem Primärmengenteiler einstellbarem Teilverhältnis umfaßt und/oder daß in der Wasserzufuhr- einrichtung als Verteiler für die Primär- bzw. Sekundärwasserleitungen Mengenteiler oder drehzahlgesteuerte Verteilerpumpen mit einstellbarem Teilverhältnis vorgesehen sind und/oder daß die Ausblaseeinrichtung mit Proportional minder- druckventilen für die Versorgungsäste ausgestattet ist.

Durch den Primärmengenteiler und den Sekundarmengenteiler, die in einem bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Teilverhältnis, z. B. 60 : 40, die angeförderte Ölmenge genau auf die Primärölleitungen und die Sekundärölleitungen aufteilen, wobei unter Mengenteiler ein Zwangsmengenteiler, wie ein Zahnradoder Kolbenmengenteiler, verstanden wird, ist sowohl für die Primärdüsen als auch für die Sekundärdüsen der Brennkammern eine exakte Olmengenzuteilung garantiert. In jedem Leistungsbereich wird daher die durch die Primär- bzw. Sekundärdüsen verbrannte Brennstoffmenge einwandfrei vorbestimmt und es kann nie zu einer thermischen Überbelastung der Brenndüsen, Flammrohre u. dgl. kommen. Der vergleichmäßigte Brennerbetrieb steigert die Lebensdauer und erhöht die Verfügbarkeit der Gasturbine und erleichtert nicht zuletzt die Zurege- lung des Wassers für die erforderliche Flammenkühlung und NOx-Reduktion.

Die Wasserzufuhreinrichtung selbst ermöglicht durch den Einsatz von Mengenteilern, welche Mengenteiler wiederum Zwangsmengenteiler sind, oder dreh- zahlgesteuerten Verteilerpumpen für die Primärwasserleitungen bzw. Sekundärwasserleitungen ebenfalls eine exakte Mengenaufteilung im vorgegebenen Teilungsverhältnis der Primärdüsenbeaufschlagung zur Sekundärdüsenbeauf- schlagung und zusätzlich die Mengenzuteilung in Abhängigkeit von der jeweiligen den Brennkammern zugeförderten Ölmenge. Außerdem genügt eine Ein- speisepumpe geringeren Druckniveaus vor den Mengenteilern bzw. Verteilerpumpen, wodurch die zugeteilten Wassermengen sanft und gleichmäßig von 0 bis zur maximalen Menge erhöht bzw. verringert werden können. Damit wird der Gasturbinenbetrieb weiter vergleichmäßigt und während der gesamten Ölbetriebsdauer für die erforderliche Reduktion des thermischen NOx gesorgt, was eine weitere Schonung der Turbinenteile mit gleichzeitiger Verlängerung der Lebensdauer bedeutet.

Durch den Einbau jeweils eines Proportionalminderdruckventils in die Versor- gungsäste für die Primär- bzw. Sekundarluftleitungen läßt sich der Ausblasedruck, der im Endeffekt wesentlich höher sein muß als der Brennkammerdruck, langsam über eine Rampenzeit von einem einstellbaren Vordruck, der dem Brennkammerdruck gleicht, bis zum Endausblasedruck, beispielsweise dem 1 ,4fachen Kompressordruck, erhöhen, wobei die Rampenzeit den tatsächlichen - _^ebenheiieα-angepaßt^ein-kann^Jvlittels ^ wird daher beim Umstellen des Ölbetriebes auf Gasbetrieb der Luftdruck schlagartig bis auf den einstellbaren Vordruck erhöht und dann über die Rampenzeit gleichmäßig bis zum Endausblasedruck gesteigert, so daß auch die Restbrennstoffmenge aus den Brennerdüsen nur langsam in den Brennraum eingeblasen wird, wodurch ein ungewollter Leistungsanstieg ausbleibt. Es kommt zu einer schondenden Umstellung der Betriebsarten, was wiederum die Lebensdauer der Turbine verlängert und deren Verfügbarkeit wesentlich erhöht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in die Sekundärölleitungen jeweils ein Um- schaltventil mit einem Anschluß einerseits an eine Zuleitung zu einer Primärölleitung und anderseits an eine Rückleitung in den Ölsumpf eingebunden ist. Dieses für alle Sekundärölleitungen als Mehrfachumschaltventil vorgesehene Umschaltventil erlaubt es, die Sekundärölleitungen bei einer Feuerungstemperatur unterhalb einer bestimmten Mindesttemperatur den Primärölleitungen zuzu- schalten, so daß die gesamte Ölmenge den Primärdüsen zugefördert wird. Ab dem Erreichen der Mindesttemperatur gibt dann das Mehrfachumschaltventil die Sekundärölleitungen unter gleichzeitigem Abschluß der Zuleitungen zu den Primärölleitungen frei, wodurch im eingestellten Teilverhältnis der Primär- und Sekundarmengenteiler die Primär- und Sekundärdüsen aller Brennkammern exakt mit den erforderlichen Brennstoffteilmengen beaufschlagt werden. Schalten die Umschaltventile die Rückleitung in den Ölsumpf zu, werden auch die Zuleitungen zu den Primärölleitungen zugeschaltet, so daß sowohl die Primär- als auch die Sekundärölleitungen in den Ölsumpf entspannen können. Dadurch läßt sich verhindern, daß bei einer Betriebsumstellung das in den Primär- und Sekundärölleitungen eingesperrte Öl unkontrolliert in den Brennraum gedrückt wird, womit die CO-Emission der Gasflamme extrem anstiege und die Einhaltung der Emissionsgrenzen gefährdet wäre.

Um bei einer Umstellung von Öl- auf Gasbetrieb das Nachtropfen von Öl und Wasser zu verhindern bzw. schlagartig zu unterbrechen, sind in jeder Öl-, Wasser- und Luftleitung zu den Brenndüsen Rückschlagventile angeordnet und Rückschlagventile schützen auch vor einem Eindringen von Öl und Wasser in die Ausblaseluftleitungen. Bisher werden nun als Rückschlagventile Flachsitzrück- schlagventile verwendet, die mit einer Vielzahl an Verschraubungen jeweils in jeder Zuleitung direkt vor den Brenndüsen sitzen. Um diese Ventile gängig zu halten, muß die Gasturbine laut Betriebsanleitung regelmäßig auf Öl umgestellt werden, wodurch sich die Nachteile der Betriebsumstellung entsprechend summieren. Außerdem ist durch die Vielzahl von Verschraubungen nicht nur deren Hantieren umständlich und zeitaufwendig, sondern es kommt auch aufgrund der Undichtheiten zur Brandgefahr. Die Flachsitzrückschlagventile verkoken wegen des ständigen Kontaktes mit den Medien Wasser und Öl und der hohen Temperaturen verhältnismäßig leicht, was immer wieder zum Blockieren der Rückschlagventile oder zu einem unvollständigen Schließen führt, wodurch wiederum ein unterschiedlicher Massendurchsatz mit der Gefahr eines Abbren- nens der Brenndüsenflammrohre u. dgl. und der unkontrollierte Eintrag von Restöl oder Wasser in die Brennkammern mit der Gefährdung der Emissionsgrenzwerte zu befürchten sind. Ähnliches gilt für Primärverteilerventile, die die Primärölleitungen zu den Primärdüsen jeweils einer Brennkammer aufteilen. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist den Primärdüsen einer Brennkammer ein Primäπtentilkopf mit Anschlußbohrungen für die über Rückschlagventile anschließbaren Primäröl-, -wasser- und -luftleitungen vorgeordnet, wobei Luftspülkanäle die Luftanschlußbohrung mit den Öl- und Wasseranschlußbohrungen verbinden, und ähnlich ist der Sekundärdüse einer Brennkammer ein Sekundär- ventilkopf mit Anschlußbohrungen für die über Rückschlagventile anschließbaren Sekundäröl-, -wasser- und -luftleitungen vorgeordnet, wobei Luftspülkanäle die Luftanschlußbohrungen mit den Öl- und Wasseranschlußbohrungen verbinden. Diese Ventilköpfe erlauben es, die Rückschlagventile zu einem Ventilblock zu vereinen und Kugelrückschlagventile statt der Flachsitzrückschlagventile zu verwenden. Durch geeignete Luftspülkanäle wird außerdem die Ausblaseluft von der Luftanschlußbohrung zu den Öl- und Wasseranschlußbohrungen geleitet, wo sie die entsprechenden Kugelrückschlagventile mit Ausblaseluft umspülen und sie vor einer Verkokung od. dgl. Funktionsstörung schützen. Durch das Ver- wenden von umspülten und gekühlten Kugelrückschlagventilen wird ein Blockieren oder ein mangelndes Schließen der Rückschlagventile verhindert, so daß die Notwendigkeit der regelmäßigen Betriebsumstellungen für die Gewährleistung der Ventilfunktionen unnötig sind, was zu enormen Kosteneinsparungen und zu einer Erhöhung der Verfügbarkeit führt. Die Ventilköpfe erleichtern weiters die Handhabung und Montage der Ventile, die Gefahr von Leckagen wird minimiert und das Platzangebot im Bereich der Brennkammerverrohrung entsprechend vergrößert.

Da im Bereich der ölführenden Leitungen häufig Schaltventile zum Einsatz kommen, die über Steuerventile hydraulisch angesteuert werden, besteht die Gefahr, daß bei einer Umschaltung von einer Ölbefeuerung auf eine Gasbefeuerung die dann nicht mehr betätigten Steuerventile, im allgemeinen Schieberventile, aufgrund einer thermischen Belastung verkleben und nach einem Zurückschalten der Gasturbine auf eine Ölbefeuerung nicht mehr einsatzfähig sind. Um trotz dieser Verklebungsgefahr die Steuerfähigkeit sicherzustellen, können beim Vorsehen von Steuerventilen für eine hydraulische Steuerung von Schaltventilen in den ölführenden Leitungen die Steuerventile bei geschlossenen Steuerleitungen zwischen den Steuer- und den Schaltventilen periodisch betätigbar sein, so daß durch die sich wiederholende Betätigung der Steuerventile deren Einsatz- bereitschaft gewährleistet werden kann. Während der Betätigung der Steuerventile müssen die die Schaltventile beaufschlagenden Steuerleitungen selbstverständlich geschlossen sein, um Fehlschaltungen auszuschließen. Eine weitere Verbesserung der Ausblasewirkung läßt sich dadurch erreichen, daß die Öl- und Wasseranschlußbohrungen zu einer Zufuhrbohrung zusammenlaufen, die sich in mehrere Teilbohrungen verzweigt und durch diese umfangsei- tig in einen Verteilerraum einmündet, von dem über ein Verteilerventil Düsenka- näle zu den Primärdüsen führen, wobei vorzugsweise in den Verteilerraum ein Ringeinsatz eingelegt ist. Das Aufteilen der Zufohrbohrung in Teilbohrungen vermeidet das Ansammeln größerer Restölmengen in Leitungen großen Querschnittes und die umfangseitig in den Verteilerraum eingeblasene Luft kann so - den gesamten Verteilerraum gut erfassen und sauber ausblasen. Dieses Aus- blasen wird durch den Ringeinsatz für den Verteilerraum weiter verbessert, da durch den im Querschnitt keilförmigen Ringeinsatz Toträume beseitigt und die verbleibenden Restölmengen minimiert werden können. Da außerdem durch den Ventilkopf die Strömungswege zu den Brenndüsen möglichst kurz bleiben, wird insgesamt die Restölmenge weiter verringert und das Ausblasen dieser Rest- ölmenge erleichtert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 ein Anlagenschema einer Gasturbine mit einem erfindungsgemäßen

Ölversorgungssystem, Fig. 2 das Schema dieses Ölversorgungssystems in größerem Maßstab und Fig. 3 ein Blockschaltbild zur periodischen Betätigung eines Steuerventil es zur hydraulischen Beaufschlagung eines Schaltventiles in einer ölführenden

Leitung.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Eine Gasturbine 1 mit Turbinenteil 2 und Kompressorteil 3 ist beispielsweise mit zehn Brennkammern 4 ausgerüstet, die jeweils mehrere, beispielsweise fünf, entlang des Umfangs verteilte Primärdüsen 5 und eine zentrale Sekundärdüse 6 aufnehmen, wobei die Brennkammern 4 wahlweise über ein Gasversorgungssystem 7 gasbefeuerbar oder über ein Ölversorgungssystem 8 ölbefeuerbar sind. Das Ölversorgungssystem 8 umfaßt eine Olzufuhreinrichtung 10, eine Wasserzufuhreinrichtung 20 und eine Ausblaseeinrichtung 30, welche Einrichtungen für jede Brennkammer 4 eine Primärleitung für die Primärdüsen 5 und eine Sekundärleitung für die Sekundärdüsen 6 aufweisen, von welchen beispielsweise zehn Primärleitungen und zehn Sekundärleitungen der Einfachheit halber jeweils immer nur eine dargestellt ist.

Die Olzufuhreinrichtung 10 weist eine über eine Ölpumpe 101 und einen Ölregler 102 führende Ölversorgungsleitung 103 auf, an die parallel ein Primärmengen- teuer 104 und ein Sekundarmengenteiler 105 angeschlossen sind. Diese Mengenteiler, beispielsweise Zahnradmengenteiler, sind miteinander über ein Getriebe 106 im Sinne eines bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Teilverhältnisses antriebsverbunden, wobei die Mengenteiler jeweils der Brennkammeranzahl entsprechend viele Teilleitungen, beispielsweise zehn Primärölleitungen 107 und zehn Sekundärölleitungen 108 mit genau aufgeteilten Teilölmengen beaufschlagen. Die Primärölleitungen 107 führen zu einem den Primärdüsen 5 jeder Brennkammer 4 vorgeordneten Primärventil köpf 40 und die Sekundärölleitungen 108 zu einem den Sekundärdüsen 6 der Brennkammern 4 vorgeordneten Sekundärventilkopf 50. Außerdem ist in jede der Sekundärölleitungen 108 ein Umschalt- ventil 109 eingebunden, welche Umschaltventile zu einem Mehrfachumschaltventil zusammengefaßt sind und jeweils die Sekundärölleitungen 108 freigeben oder wahlweise ihren Anschluß einerseits an eine Zuleitung 1010 an eine Primärölleitung 107 oder anderseits an eine Rückleitung 1011 in den Ölsumpf 1012 erlauben.

Die Wasserzufuhreinrichtung 20 umfaßt eine über eine Einspeisepumpe 201 und einen Druckregler 202 führende Wasserversorgungsleitung 203, an die zwei Mengenteiler 204, 205 zur Aufteilung der Wasserversorgungsleitung in der Brennkammeranzahl entsprechend viele Primärwasserleitungen 206 und Sekun- därwasserleitungen 207 anschließen, wobei die Mengenteiler 204, 205 in einem dem Teilverhältnis von Primär- und Sekundarmengenteiler 104, 105 entsprechenden Teilverhältnis wirksam sind und eine exakte Wassermengenaufteilung auf die Primär- und Sekundärwasserleitungen in Abhängigkeit von den jeweiligen die Primär- und Sekundärölleitungen beaufschlagenden Ölmengen vornehmen. Die Primärwasserleitungen 206 münden ebenfalls in den Primärventilkopf 40 und die Sekundärwasserleitungen 207 in den Sekundärventilkopf 50.

Die Ausblaseeinrichtung 30 weist eine über den Kompressorteil 3 der Gasturbine 1 luftbeaufschlagbare, über einen nicht weiter dargestellten zusätzlichen Luftkompressor und einen Luftkühler führende Luftversorgungsleitung 301 auf, die sich in zwei Versorgungsäste 302, 303 aufteilt, welche Versorgungsäste jeweils über ein Proportionalminderdruckventil 304, 305 und ein Zuschaltventil 306, 307 zu einer Ringleitung 308, 309 führen, von welcher Ringleitung 308 der Brenn- kammeranzahl entsprechend viele Primärluftleitungen 3010 und von welcher Ringleitung 309 der Brennkammeranzahl entsprechend viele Sekundärluftleitungen 3011 abzweigen, die jeweils wiederum in den Primäπ/entilkopf 40 bzw. den Sekundärventil köpf 50 der Brennkammern 4 einmünden.

Die Primärventilköpfe 40 sind mit Anschlußbohrungen 401 , 402, 403 für die Primäröl-, -wasser- und -luftleitungen 107, 206, 3010 versehen und mit Kugelrückschlagventilen 404 für diese Leitungen ausgestattet, wobei von der Luftanschlußbohrung 403 Luftspülkanäle 405 zu den Öl- und Wasseranschlußbohrungen 401 , 402 ausgehen. Die Ölanschlußbohrung 401 läuft mit der Wasser- anschlußbohrung 402 zu einer Zufuhrbohrung 406 zusammen, die sich in mehrere Teilbohrungen 407 verzweigt und über diese umfangseitig in einen Verteilerraum 408 mündet. Aus dem Verteilerraum führen über ein Verteilerventil 409 Düsenkanäle 4010 zu den Primärdüsen 5, in welchem Verteilerraum 408 ein Ringeinsatz 4011 eingelegt sein kann.

Der Sekundärventilkopf 50 weist Anschlußbohrung 501 , 502, 503 für die über Rückschlagventile 504 anschließenden Sekundäröl-, -wasser- und -luftleitungen 108, 207, 3011 auf, wobei Luftspülkanäle 505 die Luftanschlußbohrung 503 mit den Öl- und Wasseranschlußbohrungen 501 , 502 verbinden. Vom Sekundärven- tilkopf 50 führt dann ein Düsenkanal 506 zur Sekundärdüse 6.

Bei Ölbetrieb der Gasturbine wird Öl über die Versorgungsleitung 103 mit entsprechendem Druck und in erforderlicher Menge zugefördert und die Primär- und Sekundarmengenteiler 104, 105 teilen die Ölmenge im vorbestimmten Mengenverhältnis, beispielsweise 60 : 40, auf die Primär- bzw. Sekundarolleitungen auf. Bis zu einer bestimmten Feuerungsmindesttemperatur ist das Mehrfachumschaltventil 109 so geschaltet, daß die Sekundärölleitungen 108 an die Zuleitung 1010 angeschlossen sind und daher die Primär- und Sekundäröl menge gemeinsam durch die Primärölleitung 107 den Brennkammern zufließen. Bei Überschreiten dieser Mindesttemperatur schaltet das Mehrfachventil 109 um und gibt die Sekundärölleitung 108 frei, so daß nun in entsprechender Aufteilung Primäröl bzw. Sekundäröl über die Primärölleitungen 107 und die Sekundärölleitungen 108 den Primärdüsen bzw. Sekundärdüsen der Brennkammern zu- gefördert wird. Ab dem Zuschalten der Sekundärdüsen wird auch die Wasserzufuhreinrichtung 20 aktiviert, so daß das über die Speisepumpe 201 mit entsprechendem Druck und entsprechender Menge zugeförderte entsalzte Wasser durch die Mengenteiler 204, 205 auf die Primärwasserleitungen 206 und die Sekundärwasserleitungen 207 aufgeteilt und in Abhängigkeit von der jeweils gelieferten Ölmenge bis zu einem Verhältnis von 0,85 den Brennkammern zugefördert wird, wo das Wasser in den Primär- bzw. Sekundärventilköpfen 40, 50 mit dem Öl vermischt und gemeinsam mit dem Öl die Primär- bzw. Sekundärdüsen 5, 6 beaufschlagt, was eine Flammenkühlung und eine Reduktion des thermischen NOx in den Brennkammern mit sich bringt. Wird der Betrieb von Öl auf Gas umgestellt, was bei beliebigen Feuerungstemperaturen erfolgen kann, wird die Öl- und Wasserzufuhr abgeschaltet, wobei das Umschaltventil 109 die Sekundärölleitung 108 und die Zuleitung 1010 an die Rückleitung 1011 anschließt, so daß sowohl die Primärölleitung 107 als auch die Sekundärölleitung 108 in den Ölsumpf 1012 entspannen. Gleichzeitig mit dem Abschalten von Öl- und Wasserzufuhr wird über die Ausblaselufteinrichtung 30 Ausblaseluft vom Kompressorteil der Turbine abgeleitet und die Luftversorgungsleitung 301 beaufschlagt. Ausblaseluft wird so durch die Versorgungsäste 302, 303 in einem durch die Proportionaldruckminderventile 304, 305 entsprechend auf den Brennkammerdruck abgesenkten Druck über die Primär- bzw. Sekundärluftleitungen 3010, 3011 den Primär- bzw. Sekundärdüsenköpfen 40, 50 zugeführt, wo sie bei einem sich vom Brennkammerdruck bis zum entsprechend erhöhten Endausblasedruck steigernden Druck die Restölmengen in den Rückschlagventilbereichen und in den Kanälen und Bohrungen der Ventilköpfe sanft ausbläst und dadurch den auf Gasbetrieb bereits umgestellten Verbrennungsvorgang unbeeinträchtigt läßt. Um die beispielsweise für die Fördermengenregelung oder andere Schaltvorgänge in den ölführenden Leitungen 60 eingesetzten Schaltventile 61 über Steuerventile 62 auch nach einer längeren Unterbrechung sicher ansteuern zu können, sind gemäß der Fig. 3 in den hydraulischen Steuerleitungen 63 für die Ölzu- und -abfuhr zwischen dem Schaltventil 61 und dem Steuerventil 62 Absperrventile 64 vorgesehen, die vorteilhaft als Absperrkugelhähne ausgebildet sind. Damit wird es möglich, bei gesperrten Steuerleitungen 63 das Steuerventil 62 über eine Steuereinrichtung 65 periodisch zu betätigen, die einerseits den Stelltrieb 66 für das Steuerventil 62 und anderseits die Stelltriebe 67 für die Absperrventile 64 beaufschlagt. Die beispielsweise elektromagnetische Betätigung des Steuerventil es 62 über den Stelltrieb 66 bewirkt bei einer periodischen Wiederholung, daß sich das Stellglied des Steuerventil es 62, beispielsweise ein Steuerkolben, nicht im Gehäuse festkleben kann, so daß nach dem Umschalten der Gasturbine auf eine Ölbefeuerung die Steuerfähigkeit des Ölversorgungs- Systems gesichert ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Ölversorgungssystem für eine Gasturbine, deren primär- und sekundärdü- senbestückte Brennkammern wahlweise gas- oder ölbefeuerbar sind, mit einer Olzufuhreinrichtung, einer Wasserzufuhreinrichtung und einer Ausblaseeinrichtung, welche Olzufuhreinrichtung eine Ölversorgungsleitung mit einem an die Brennkammeranzahl angepaßten Mengenteiler, einzelne, vom Mengenteiler zu den Brennkammern führende Primärölleitungen zur Ölbeaufschlagung der Primärdüsen und zu den Primärölleitungen parallelverlaufende, zu den Brennkammern führende Sekundärölleitungen zur Ölbeaufschlagung der Sekundärdüsen aufweist, welche Wasserzufuhreinrichtung eine Wasserversorgungsleitung und der Brennkammeranzahl entsprechend viele, über einen Verteiler an die Wasserversorgungsleitung angeschlossene Primärwasserleitungen und Sekundärwasserleitungen zur Wasserbeaufschlagung der Primär- und Sekundärdüsen bzw. der zugehörigen Brennzonen aufweist und welche Ausblaseeinrichtung eine sich in zwei Versorgungsäste aufteilende Luftversorgungsleitung und zwei an die Versorgungsäste über Zuschaltventile angeschlossene Ringleitungen mit jeweils der Brennkammeranzahl entsprechend vielen abzweigenden Primärluftleitungen und Sekundärluftleitungen zum Ausblasen der Primär- bzw. Sekundärdüsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Olzufuhreinrichtung (10) zusätzlich zum Primärmengenteiler (104) für die Primärölleitungen (107) einen an die Ölversorgungsleitung (103) angeschlossenen, an die Brennkammeranzahl angepaßten Sekundarmengenteiler (105) für die Sekundärölleitungen (108) mit gegenüber dem Primärmengenteiler (104) einstellbarem Teilverhältnis umfaßt und/oder daß in der Wasserzufuhreinrichtung (20) als Verteiler für die Primärbzw. Sekundärwasserleitungen (206, 207) Mengenteiler (204, 205) oder dreh- zahlgesteuerte Verteilerpumpen mit einstellbarem Teilverhältnis vorgesehen sind und/oder daß die Ausblaseeinrichtung (30) mit Proportionalminderdruckventilen (304, 305) für die Versorgungsäste (302, 303) ausgestattet ist.

2. Ölversorgungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in die Sekundärölleitungen (108) jeweils ein Umschaltventil (109) mit einem Anschluß einerseits an eine Zuleitung (1010) zu einer Primärölleitung (107) und anderseits an eine Rückleitung (1011) in den Ölsumpf (1012) eingebunden ist.

3. Ölversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Primärdüsen (5) einer Brennkammer (4) ein Primärventilkopf (40) mit Anschlußbohrungen (401 , 402, 403) für die über Rückschlagventile (404) anschließbaren Primäröl-, -wasser- und -luftleitungen (107, 206, 3010) vorgeordnet ist, wobei Luftspülkanäle (405) die Luftanschlußbohrung (403) mit den Öl- und Wasseranschlußbohrungen (401 , 402) verbinden.

4. Ölversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorsehen von Steuerventilen (62) für eine hydraulische Steuerung von Schaltventilen (61) in den ölführenden Leitungen (60) die Steuerventile (62) bei geschlossenen Steuerleitungen (63) zwischen den Steuer- und den Schaltventilen (61, 62) periodisch betätigbar sind.

5. Ölversorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öl- und Wasseranschlußbohrungen (401 , 402) zu einer Zufuhrbohrung (406) zusammenlaufen, die sich in mehrere Teilbohrungen (407) verzweigt und durch diese umfangseitig in einen Verteilerraum (408) einmündet, von dem über ein Verteilerventil (409) Düsenkanäle (4010) zu den Primärdüsen (5) führen, wobei vorzugsweise im Verteilerraum (408) ein Ringeinsatz (4011) eingelegt ist.

6. Ölversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärdüse (6) einer Brennkammer (4) ein Sekundärventilkopf (50) mit Anschlußbohrungen (501 , 502, 503) für die über Rückschlagventile (504) anschließbaren Sekundäröl-, -wasser- und -luftleitungen (108, 207, 3011) vorgeordnet ist, wobei Luftspülkanäle (505) die Luftanschlußbohrung (503) mit den Öl- und Wasseranschlußbohrungen (501 , 502) verbinden.