JP5220190B2 - ガスタービンの燃料系統を洗浄する方法とその燃料系統 - Google Patents

Description

本発明は、燃料を燃料源からバーナに導入するための入口配管の用意とこの入口配管に存在する燃料の排出ないし洗浄の過程とを含むガスタービンにおけるバーナの燃料系統の部分域を洗浄する方法に関する。本発明はまた、燃料を燃料源からバーナに導入するための入口配管と媒体を入口配管に注入するための注入点とを備えたガスタービンにおけるバーナの燃料系統に関する。

燃料油運転式ガスタービンにおいては、運転後にバーナおよびそこに接続された入口配管から、燃料油ないし液体燃料のその高温表面における燃料のコークス化を防止するために除去されねばならない。そのコークス化は配管およびバーナを閉塞させ使用不能にしてしまう。

ガスタービンにおけるバーナおよび供給配管が、その配管ないしバーナから燃料油を除去するために、洗浄される方法が特許文献１で知られている。燃料油管の公知の排液は２回の過程で行われる。まずバーナが洗浄される。そのために水が（燃料油／水・乳濁液運転のためにもともと存在する）ＮＯｘ対策用の水供給装置の水管を通してバーナ近くのＴ形管部材を介してバーナ近くの燃料油管に、およびそれに続いて燃焼器に圧送される。これによって、バーナ、および、バーナ近隣Ｔ形管部材とバーナとの間の管部材から燃料油が排液される。そして第２過程においてＮＯｘ水供給装置の水がバーナ近隣Ｔ形管部材を介して燃料油管に圧送される。水はそこから燃料油管内に存在する燃料油を燃料油供給装置（燃料油・水注入ユニット）の方向に押し出し、そこから多機能弁の開いた弁を介して排液装置に運ばれる。かかる洗浄方法およびその燃料系統の場合、所定の運転条件において燃料油管に残滓が残存してしまう。
また特許文献２でガスタービン用バーナの油・燃料管に対する洗浄装置が知られている。その場合、燃料管を洗浄するために別個の配管を介して空気や水が導入されるように計画されている。その洗浄は順々に行われるか同時に行われる。これに類似したガス燃料管に対する装置も特許文献３で知られている。
さらに特許文献４が、燃料管からその内部に存在する燃料が可逆式燃料分配器によって吸い戻される燃料供給配管を開示している。その燃料は続いて捕捉槽に回収される。さらに特許文献５で複数の弁を共通弁ブロックにまとめることが知られている。

欧州特許出願公開第０９３９２２０号明細書 米国特許出願公開第２００２／００２６７８４号明細書 米国特許第５７８４８７５号明細書 米国特許出願公開第２００７／０２８９３０８号明細書 米国特許第４０４１６９５号明細書

本発明の課題は、上述の欠点が解消され同時に簡単で安価な様式の洗浄が可能であるガスタービンにおけるバーナの燃料系統の部分域を洗浄する方法とその燃料系統を提供することにある。

この課題は本発明に基づいて、請求項１に記載のガスタービンにおけるバーナの燃料系統の部分域を洗浄する方法および請求項５に記載のガスタービンにおけるバーナの燃料系統によって解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。

ガスタービンにおけるバーナの燃料系統の部分域を洗浄する方法は本発明に基づいて以下の過程に従って行われる。即ち、燃料を燃料源からバーナに導入するための入口配管の用意、この入口配管に媒体をそれぞれ注入するためのバーナ近隣注入点およびバーナ遠隔注入点の用意、バーナ近隣注入点を介しての媒体の注入、入口配管におけるバーナ近隣注入点とバーナとの間に存在する燃料のバーナを介しての排出、バーナ遠隔注入点を介しての媒体の注入および入口配管におけるバーナ遠隔注入点とバーナ近隣注入点との間に存在する燃料のバーナ近隣注入点を介しての排出の過程に従って行われる。かかる方法は、特に両洗浄過程において燃料がバーナの方向に搬送されるので、入口配管の簡単で安価で且つ特に良好な浄化洗浄を可能にする。即ち、入口配管は燃料がその中を流れる方向と同じ方向に貫流洗浄される。これは実験で確認されているように、例えば入口配管における構造的に必然的に存在する突き当たりおよび結合箇所が良好に浄化されるという利点を有する。

本発明に基づく方法の第１の有利な実施態様において、バーナ近隣注入点を介しての媒体の注入過程後に、バーナ遠隔注入点を介しての媒体の注入過程が実施される。この実施態様において、その過程が異なった順序で進行される場合よりも少ない量の燃料がバーナに運ばれる。

本発明に基づく方法の第２の有利な実施態様において、入口配管におけるバーナ遠隔注入点とバーナ近隣注入点との間に存在する燃料がバーナ近隣注入点を介してドレン管に排出される。そのドレン管は排出された燃料の目的に適った除去および廃棄処理を可能にする。

本発明に基づく方法の第３の有利な実施態様において、媒体として水が利用される。水はガスタービンにおいて、ガスタービンの運転中に窒素酸化物の発生を少なくするために水をバーナに配量するＮＯｘ対策水供給装置に既に存在している。

さらに本発明における課題は、燃料を燃料源からバーナに導入するための入口配管を備え、この入口配管にバーナ近隣注入点およびバーナ遠隔注入点がそれぞれ入口配管に媒体を注入するために設けられているガスタービンにおけるバーナの燃料系統によって解決される。

本発明に基づく燃料系統の第１の有利な実施態様において、第１注入管がバーナ近隣注入点に導かれ、第２注入管がバーナ遠隔注入点に導かれ、両注入管においてそれぞれその注入点の上流にその注入点への流量を調整するための調整機構が設けられている。この調整機構はバーナの通常運転中に燃料入口配管を異種媒体の注入に対して遮断する。

本発明に基づく燃料系統の第２の有利な実施態様において、バーナ近隣注入点とその上流に配置された調整機構との間において第１注入管から排出管（ドレン管）が分岐され、この排出管に調整機構が配置されている。その排出管は洗浄除去された燃料を的確に排出し、そのために第２過程中に前記調整機構で開けられる。

本発明に基づく燃料系統の第３の有利な実施態様において、入口配管においてバーナ遠隔注入点とバーナ近隣注入点との間に調整機構が設けられている。この調整機構は、第１過程中に燃料が燃料供給装置に押し戻されないようにするために、また本発明に基づいて特に回避する入口配管内における逆流が生じてしまわないようにするために、入口配管を閉鎖するために補助的に用いられる。

本発明に基づく燃料系統の第４の有利な実施態様において、前記複数の弁は多機能調整機構ないし多機能弁の形で単一の構造ユニットにまとめられている。かかる多機能調整機構はユニットとして作ることができ検査することもできる。これはまた燃料系統の内部において唯一の管路群だけで制御でき、即ち、全体として安価である。

本発明に基づく燃料系統の第５の有利な実施態様において、入口配管においてバーナ近隣注入点とバーナとの間に１つの調整機構が設けられている。この調整機構は第２過程中における燃料の流出を確実に阻止する。

以下添付の概略図を参照して本発明に基づく解決策の実施例を詳細に説明する。

本発明に基づくガスタービンにおける燃料系統の原理図。

図１に本発明に基づく燃料系統が示され、この燃料系統において、（図示されてない）燃料源から燃料油の形の液体燃料が弁１０６、燃料油流れ分配器１０４および入口配管１００を介して（複数のうちの１つの）バーナ１０２に送られる。入口配管１００にバーナ近隣注入点１０８およびバーナ遠隔注入点１１０が形成されている。バーナ近隣注入点１０８に第１注入管１１２が通じ、この第１注入管１１２によって弁Ｖ２、水分配器１１４および調整弁１１６を介して水源としての（図示されてない）ＮＯｘ対策水供給装置から水が入口配管１００およびバーナ１０２に対して洗浄媒体として供給される。

水分配器１１４から第２注入管１１８が第２注入点１１０に通じ、第２注入管１１８に弁Ｖ３が配置されている。また入口配管１００における第１注入点１０８と第２注入点１１０との間の管域に弁Ｖ４が配置されている。さらに第１注入管１１２から流れ方向において弁Ｖ２の下流でドレン管１２０が図示されてないドレン装置に通じ、ドレン管１２０に弁Ｖ１が配置されている。弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は１つの多機能弁ＭＦＶの形で単一構造ユニットにまとめられている。

入口配管１００における注入点１０８とバーナ１０２との間の管域に弁５の形の遮断機構が存在している。

ガスタービンのかかる燃料系統の配管、即ち、入口配管１００を洗浄するために、２回の過程で燃料油管の排液が行われる。まずバーナ１０２が媒体つまり水で洗浄される。そのためにＮＯｘ水供給装置から水が水管ないし注入管１１２およびバーナ近くのＴ形管部材（バーナ近隣注入点）１０８を介して燃焼器ないしバーナ１０２に圧送される（弁Ｖ２＝開、弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４＝閉）。これによって、バーナ１０２およびＴ形管部材１０８とバーナ１０２との間の管部材（代表的には１ｍ（メートル）以下）から燃料油が排液される。

第２過程において水が多機能弁ＭＦＶないしバーナ遠隔注入点１１０を介して燃料油・水注入ユニット（遮断機構１１６と水分配器１１４）から燃料油管ないし入口配管１００に導かれる（Ｖ２＝閉、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４＝開）。水が燃料油を前方にバーナ１０２に向けて押し出す。しかし燃料油はそこでバーナ１０２に噴射されず（これは望ましくない再燃作用を生じさせる）、Ｔ形管部材１０８を介して水管ないし注入管１１２に押し戻され、その場合、この時点においてバーナ入口管は（適当な弁装置としての）弁Ｖ５によって閉じられている。

（燃料油・水注入ユニットにおける）燃料油供給装置の近くで燃料油が弁Ｖ１を介してドレン管１２０を通して排液装置ないしドレン装置に運ばれる。

本発明は通常の燃料油流れ方向において燃料油管ないし入口配管１００の完全な洗浄を可能にしている。

他の利点は、低いか不足する燃焼器圧においても、並びに高速洗浄流による短い洗浄時間においても、燃料油管から燃料油を確実に除去できることにある。

１００：入口配管、１０２：バーナ、１０８：バーナ近隣注入点、１１０：バーナ遠隔注入点、１２０：ドレン管。

Claims (9)

1. 燃料を燃料源からバーナ（１０２）に導入するための入口配管（１００）の用意、
   該入口配管（１００）に媒体を第１注入管（１１２）を介して注入するためのバーナ近隣注入点（１０８）の用意、
   前記入口配管（１００）に媒体を第２注入管（１１８）を介して注入するためのバーナ遠隔注入点（１１０）の用意、
   前記バーナ近隣注入点（１０８）を介しての媒体の注入、前記入口配管（１００）における前記バーナ近隣注入点（１０８）と前記バーナ（１０２）との間に存在する燃料の前記バーナ（１０２）を介しての排出の過程
   を含む、ガスタービンにおけるバーナの燃料系統の部分域を洗浄する方法であって、
   前記バーナ遠隔注入点（１１０）を介しての媒体の注入および前記入口配管（１００）における前記バーナ遠隔注入点（１１０）と前記バーナ近隣注入点（１０８）との間に存在する燃料の前記バーナ近隣注入点（１０８）を介しての前記第１注入管（１１２）への排出の過程
   を含む、ガスタービンにおけるバーナの燃料系統の部分域を洗浄する方法。
2. 前記バーナ近隣注入点（１０８）を介しての媒体の注入過程後に、前記バーナ遠隔注入点（１１０）を介しての媒体の注入過程が実施される請求項１に記載の方法。
3. 前記入口配管（１００）における前記バーナ遠隔注入点（１１０）と前記バーナ近隣注入点（１０８）との間に存在する燃料が、前記バーナ近隣注入点（１０８）を介してドレン管（１２０）に排出される請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記媒体として水が利用される請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
5. 燃料を燃料源からバーナ（１０２）に導入するための入口配管（１００）を備え、該入口配管（１００）に、バーナ近隣注入点（１０８）およびバーナ遠隔注入点（１１０）がそれぞれ前記入口配管（１００）に媒体を注入するために設けられている、ガスタービンにおけるバーナ（１０２）の燃料系統であって、
   前記入口配管（１００）において前記バーナ近隣注入点（１０８）と前記バーナ（１０２）との間に調整機構（Ｖ５）が設けられており、
   前記バーナ近隣注入点（１０８）を介して媒体を注入し、前記入口配管（１００）において前記バーナ近隣注入点（１０８）と前記バーナ（１０２）との間に存在する燃料を前記バーナ（１０２）を介して排出する過程が実行され、
   前記バーナ遠隔注入点（１１０）を介して媒体を注入し、前記入口配管（１００）において前記バーナ遠隔注入点（１１０）と前記バーナ近隣注入点（１０８）との間に存在する燃料を前記バーナ近隣注入点（１０８）を介して排出する過程が実行される、
   ガスタービンにおけるバーナ（１０２）の燃料系統。
6. 第１注入管（１１２）が前記バーナ近隣注入点（１０８）に導かれ、第２注入管（１１８）が前記バーナ遠隔注入点（１１０）に導かれ、両注入管（１１２、１１８）においてそれぞれその前記注入点（１０８、１１０）の上流に当該注入点への流量を調整するための調整機構（Ｖ２、Ｖ３）が設けられている請求項５に記載の燃料系統。
7. 前記バーナ近隣注入点（１０８）とその上流に配置された前記調整機構（Ｖ２）との間において前記第１注入管（１１２）から排出管（１２０）が分岐され、該排出管（１２０）に調整機構（Ｖ１）が配置されている請求項６に記載の燃料系統。
8. 前記入口配管（１００）において前記バーナ遠隔注入点（１１０）と前記バーナ近隣注入点（１０８）との間に調整機構（Ｖ４）が設けられている請求項５ないし７のいずれか１つに記載の燃料系統。
9. 前記複数の弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）が多機能調整機構の形で単一構造ユニットにまとめられている請求項６ないし８のいずれか１つに記載の燃料系統。

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