JP2023026336A - ガスタービン用水燃料エマルジョンシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[実施態様1]
ガスタービンエンジンを含むシステムであって、前記ガスタービンエンジンが、
第1の燃料ノズルを備える第1の燃焼器であって、第1の燃料ノズルが、燃料中に複数の水滴が分散した燃料中水型(WIF)エマルジョンを含む水燃料エマルジョンを第1の燃焼器に供給するように構成されており、複数の水滴が、燃料を霧化させるミクロ爆発を起こすために燃料内部で気化するように構成され、霧化した燃料が燃焼して燃焼ガスを生成するように構成されている、第1の燃焼器と、
第1の燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるタービンと
を備える、システム。
[実施態様2]
水燃料エマルジョンの生成を制御してWIFエマルジョンを生成させるように構成されたコントローラを備える、実施態様1に記載のシステム。
[実施態様3]
水と燃料を乳化して水燃料エマルジョンを生成するように構成された乳化装置を備えており、前記コントローラが、水と燃料との比率を制御して水燃料エマルジョンの生成を制御してWIFエマルジョンを生成させるように構成されている、実施態様2に記載のシステム。
[実施態様4]
前記乳化装置が、音響式攪拌器、振動式攪拌器、回転式攪拌器、流体衝突式攪拌器、静止型攪拌器又はこれらの組合せを含む、実施態様3に記載のシステム。
[実施態様5]
前記コントローラが、前記乳化装置に供給される水、燃料及び乳化剤の相対量を制御して、第1の組成を有するWIFエマルジョンを生成し、適宜第2の組成を有するWIFエマルジョンを生成するように構成され、第1の組成が、水の第1の百分率と、水の第1の百分率よりも大きい燃料の第1の百分率と、ゼロに等しい乳化剤の第1の百分率とを有し第2の組成が、水の第1の百分率よりも大きい水の第2の百分率と、水の第2の百分率よりも大きくかつ燃料の第1の百分率よりも小さい燃料の第2の百分率と、ゼロよりも大きい乳化剤の第2の百分率とを有する、実施態様3又は実施態様4に記載のシステム。
[実施態様6]
前記コントローラが、前記乳化装置に供給される相対量を制御して、水の第1の百分率よりも大きい水の第3の百分率と、水の第3の百分率よりも大きくかつ燃料の第1の百分率よりも小さい燃料の第3の百分率と、ゼロに等しい乳化剤の第3の百分率とを有する第3の組成を有する水中燃料型(FIW)エマルジョンを生成するように構成されている、実施態様5に記載のシステム。。
[実施態様7]
前記コントローラが、水燃料エマルジョンの生成を制御して、複数の水滴の各水滴の平均直径が15μm未満であるWIFエマルジョンを生成するように構成されている、実施態様2乃至実施態様6のいずれか1項に記載のシステム。
[実施態様8]
前記コントローラが、水燃料エマルジョンの生成を制御して、WIFエマルジョンを含む複数の異なる水燃料エマルジョンを生成するように構成されている、実施態様2乃至実施態様7のいずれか1項に記載のシステム。
[実施態様9]
前記複数の異なる水燃料エマルジョンが、異なる種類の燃料若しくは燃料百分率、異なる種類の乳化剤若しくは乳化剤百分率、異なる水百分率、又はそれらの組合せを含む、実施態様8に記載のシステム。
[実施態様10]
前記複数の異なる水燃料エマルジョンが、燃料中に分散した複数の水滴の異なるサイズを含む、実施態様8又は実施態様9に記載のシステム。
[実施態様11]
前記コントローラが、第1の燃料ノズルを含む複数の異なる燃料ノズルへの複数の異なる水燃料エマルジョンの分配を制御するように構成されている、実施態様8乃至実施態様10のいずれか1項に記載のシステム。
[実施態様12]
前記複数の異なる燃料ノズルが第1の燃焼器に配置される、実施態様11に記載のシステム。
[実施態様13]
複数の異なる燃料ノズルが、第1の燃焼器を含む複数の異なる燃焼器に配置される、実施態様11に記載のシステム。
[実施態様14]
ガスタービンエンジンの第1の燃焼器への第1の燃料ノズルを介しての水燃料エマルジョンの供給を制御するように構成されたコントローラを備えるシステムであって、水燃料エマルジョンが、燃料中に複数の水滴が分散した燃料中水型(WIF)エマルジョンを含み、複数の水滴が、燃料を霧化させるミクロ爆発を起こすために燃料内部で気化するように構成されており、霧化した燃料が、燃焼して、ガスタービンエンジンのタービンを駆動する燃焼ガスを生成するように構成されている、システム。
[実施態様15]
水と燃料を乳化して水燃料エマルジョンを生成するように構成された乳化装置を備えており、前記コントローラが、水と燃料との比率を制御して水燃料エマルジョンの生成を制御してWIFエマルジョンを生成させるように構成されている、実施態様14に記載のシステム。
[実施態様16]
前記乳化攪拌器が音響式攪拌器を含み、前記音響式攪拌器が超音波攪拌器を含む、実施態様14又は実施態様15に記載のシステム。
[実施態様17]
前記コントローラが、第1の燃焼器又は第2の燃焼器に供給するための水中燃料型(FIW)エマルジョンを生成するために水燃料エマルジョンの生成を制御するように構成されている、実施態様14乃至実施態様16のいずれか1項に記載のシステム。
[実施態様18]
前記コントローラが、水燃料エマルジョンの生成を制御して、WIFエマルジョンを含む複数の異なる水燃料エマルジョンを生成するように構成され、コントローラが、第1の燃料ノズルを含む複数の異なる燃料ノズルへの複数の異なる水燃料エマルジョンの分布を制御するように構成されている、実施態様14乃至実施態様17のいずれか1項に記載のシステム。
[実施態様19]
ガスタービンエンジンの第1の燃焼器に第1の燃料ノズルを介して水燃料エマルジョンを供給するステップであって、水燃料エマルジョンが、燃料中に複数の水滴が分散した燃料中水型(WIF)エマルジョンを含んでいる、ステップと、
燃料を霧化させるミクロ爆発を起こすために複数の水滴を燃料内部で気化させるステップと、
霧化した燃料を燃焼させて、ガスタービンエンジンのタービンを駆動する燃焼ガスを生成させるステップと
を含む方法。
[実施態様20]
水燃料エマルジョンの生成を制御して、WIFエマルジョンを含む複数の異なる水燃料エマルジョンを生成するステップと、第1の燃料ノズルを含む複数の異なる燃料ノズルへの複数の異なる水燃料エマルジョンの分配を制御するステップとをさらに含む、実施態様19に記載の方法。
12 ガスタービンエンジン
14 負荷
16 流体供給システム
18 水燃料乳化システム
20 燃料供給システム
22 水供給システム
24 乳化剤供給システム
26 エマルジョン分配システム
28 制御システム
30 監視システム
Claims (15)
- ガスタービンエンジンを含むシステムであって、前記ガスタービンエンジンが、
第1の燃料ノズルを備える第1の燃焼器であって、第1の燃料ノズルが、燃料中に複数の水滴が分散した燃料中水型(WIF)エマルジョンを含む水燃料エマルジョンを第1の燃焼器に供給するように構成されており、複数の水滴が、燃料を霧化させるミクロ爆発を起こすために燃料内部で気化するように構成され、霧化した燃料が燃焼して燃焼ガスを生成するように構成されている、第1の燃焼器と、
第1の燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるタービンと
を備える、システム。 - 水燃料エマルジョンの生成を制御してWIFエマルジョンを生成させるように構成されたコントローラを備える、請求項1に記載のシステム。
- 水と燃料を乳化して水燃料エマルジョンを生成するように構成された乳化装置を備えており、前記コントローラが、水と燃料との比率を制御して水燃料エマルジョンの生成を制御してWIFエマルジョンを生成させるように構成されている、請求項2に記載のシステム。
- 前記乳化装置が、音響式攪拌器、振動式攪拌器、回転式攪拌器、流体衝突式攪拌器、静止型攪拌器又はそれらの組合せを含む、請求項3に記載のシステム。
- 前記コントローラが、前記乳化装置に供給される水、燃料及び乳化剤の相対量を制御して、第1の組成を有するWIFエマルジョンを生成し、適宜第2の組成を有するWIFエマルジョンを生成するように構成されており、第1の組成が、水の第1の百分率と、水の第1の百分率よりも大きい燃料の第1の百分率と、ゼロに等しい乳化剤の第1の百分率とを有し、第2の組成が、水の第1の百分率よりも大きい水の第2の百分率と、水の第2の百分率よりも大きくかつ燃料の第1の百分率よりも小さい燃料の第2の百分率と、ゼロよりも大きい乳化剤の第2の百分率とを有する、請求項3又は請求項4に記載のシステム。
- 前記コントローラが、前記乳化装置に供給される相対量を制御して、水の第1の百分率よりも大きい水の第3の百分率と、水の第3の百分率よりも大きくかつ燃料の第1の百分率よりも小さい燃料の第3の百分率と、ゼロに等しい乳化剤の第3の百分率とを有する第3の組成を有する水中燃料型(FIW)エマルジョンを生成するように構成されている、請求項5に記載のシステム。
- 前記コントローラが、水燃料エマルジョンの生成を制御して、複数の水滴の各水滴の平均直径が15μm未満であるWIFエマルジョンを生成するように構成されている、請求項2乃至請求項6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記コントローラが、水燃料エマルジョンの生成を制御して、WIFエマルジョンを含む複数の異なる水燃料エマルジョンを生成するように構成されている、請求項2乃至請求項7のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記複数の異なる水燃料エマルジョンが、異なる種類の燃料若しくは燃料百分率、異なる種類の乳化剤若しくは乳化剤百分率、異なる水百分率、又はそれらの組合せを含む、請求項8に記載のシステム。
- 前記複数の異なる水燃料エマルジョンが、燃料中に分散した複数の水滴の異なるサイズを含む、請求項8又は請求項9に記載のシステム。
- 前記コントローラが、第1の燃料ノズルを含む複数の異なる燃料ノズルへの複数の異なる水燃料エマルジョンの分配を制御するように構成される、請求項8乃至請求項10のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記複数の異なる燃料ノズルが第1の燃焼器に配置されている、請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の異なる燃料ノズルが、第1の燃焼器を含む複数の異なる燃焼器に配置される、請求項11に記載のシステム。
- ガスタービンエンジンの第1の燃焼器への第1の燃料ノズルを介しての水燃料エマルジョンの供給を制御するように構成されたコントローラを備えるシステムであって、水燃料エマルジョンが、燃料中に複数の水滴が分散した燃料中水型(WIF)エマルジョンを含んでおり、複数の水滴が、燃料を霧化させるミクロ爆発を起こすために燃料内部で気化するように構成されており、霧化した燃料が、燃焼して、ガスタービンエンジンのタービンを駆動する燃焼ガスを生成するように構成されている、システム。
- ガスタービンエンジンの第1の燃焼器に第1の燃料ノズルを介して水燃料エマルジョンを供給するステップであって、水燃料エマルジョンが、燃料中に複数の水滴が分散した燃料中水型(WIF)エマルジョンを含んでいる、ステップと、
燃料を霧化させるミクロ爆発を起こすために複数の水滴を燃料内部で気化させるステップと、
霧化された燃料を燃焼させて、ガスタービンエンジンのタービンを駆動する燃焼ガスを生成させるステップと
を含む方法。
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