Способ промывки топливной системы газовой турбины и соответствующая топливная система

Способ промывки топливной системы газовой турбины и соответствующая топливная система

Реферат

Изобретение относится к способу промывки участка топливной системы горелки газовой турбины, содержащему следующие стадии: предусмотрения подающего трубопровода для подачи топлива из источника топлива к горелке и отвода соответственно вымывания находящегося в подводящем трубопроводе топлива. Кроме того, изобретение относится к топливной системе горелки газовой турбины, содержащей подводящий трубопровод для подачи топлива из источника топлива к горелке, и вводную точку для ввода среды в подающий трубопровод.

В газовых турбинах, работающих на мазуте, необходимо удалять после работы мазут, соответственно жидкое топливо из горелок и соединенных с ними снабжающих трубопроводах, с целью предотвращения коксования мазута на их горячих поверхностях. Коксование приводило бы к закупориванию трубопроводов и горелок и тем самым к невозможности их использования.

Из ЕР 0 939 220 А1 известен способ, в котором промывают горелки и снабжающие трубопроводы газовых турбин, чтобы тем самым удалять мазут из трубопроводов, соответственно из горелок. Известное опустошение трубопроводов для мазута выполняют в две стадии: сначала промывают горелку. Для этого нагнетают воду через водный трубопровод системы снабжения водой для сокращения выбросов NOx (которая и без того имеется для работы с эмульсией из мазута и воды) через расположенный вблизи горелки Т-образный элемент в расположенный вблизи горелки трубопровод для мазута и затем в камеру сгорания. За счет этого освобождаются от мазута горелка и участок трубопровода между расположенным вблизи горелки Т-образным элементом и горелкой. Во второй стадии воду системы снабжения водой для сокращения выброса NOx продавливают дальше через расположенный вблизи горелки Т-образный элемент в трубопровод для мазута. Оттуда она выдавливает находящийся в трубопроводе для мазута мазут обратно в направлении источника мазута (пакета впрыска мазута и воды), откуда она через открытые клапаны многофункционального клапана направляется в слив. В таком способе промывки и в соответствующей топливной системе при определенных рабочих условиях в трубопроводе для мазута могут оставаться остатки.

Кроме того, из US 2002/0026784 А1 известна промывочная система для масляного топливного трубопровода горелки газовой турбины. При этом предусмотрено, что можно через отдельные трубопроводы подавать воздух или воду для промывки топливного трубопровода. При этом промывку можно выполнять последовательно или же одновременно. Аналогичная система для газовых топливных трубопроводов известна также из US 5 784 875.

Кроме того, в US 2007/0289308 А1 раскрыт трубопровод для подачи топлива, из которого можно отсасывать находящееся в нем топливо с помощью инверсно приводимого в действие распределителя топлива. Затем это топливо направляется в приемный резервуар. Кроме того, из US 4 041 695 известно объединение нескольких клапанов в общий клапанный блок.

Задачей изобретения является создание способа промывки участка топливной системы горелки газовой турбины, а также соответствующей топливной системы, в которых преодолеваются указанные выше недостатки и одновременно обеспечивается возможность простой и экономичной промывки.

Задача решена согласно изобретению с помощью способа промывки участка топливной системы горелки газовой турбины, согласно пункту 1 формулы изобретения, и с помощью топливной системы горелки газовой турбины, согласно пункту 5 формулы изобретения. Предпочтительные модификации изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно изобретению предлагается способ промывки участка топливной системы горелки газовой турбины, содержащий следующие стадии: предусмотрения подающего трубопровода для подачи топлива из источника топлива к горелке, предусмотрения расположенной вблизи горелки точки ввода и удаленной от горелки точки ввода в подающем трубопроводе для ввода среды в подающий трубопровод; ввода среды через расположенную вблизи горелки точку ввода и отвода находящегося в подающем трубопроводе между расположенной вблизи горелки точкой ввода и горелкой топлива через горелку, а также ввода среды через удаленную от горелки точку ввода и отвода находящегося в подающем трубопроводе между удаленной от горелки точкой ввода и расположенной вблизи горелки точкой ввода топлива через расположенную вблизи горелки точку ввода. Такой способ обеспечивает возможность простой, экономичной и одновременно особенно чистой промывки подводящего трубопровода, в частности, поскольку в обеих стадиях промывки топливо транспортируется в направлении горелки. Таким образом, подающий трубопровод промывается в том же направлении, в котором протекает в нем топливо. Как показали исследования, это имеет то преимущество, что очищаются, например, конструктивно обязательно необходимые стыки и места соединения в подающем трубопроводе лучше.

В первой предпочтительной модификации способа согласно изобретению стадию ввода среды через удаленную от горелки точку ввода выполняют после стадии ввода среды через расположенную вблизи горелки точку ввода. За счет этой модификации в горелку выводится меньше топлива, чем при выполнении стадий способа в другой последовательности.

Во второй предпочтительной модификации способа согласно изобретению находящееся в подающем трубопроводе между удаленной от горелки точкой ввода и расположенной вблизи горелки точкой ввода топливо отводят через расположенную вблизи горелки точку ввода в дренажный трубопровод. Дренажный трубопровод обеспечивает целенаправленное удаление и устранение отведенного топлива.

В третьей предпочтительной модификации способа согласно изобретению в качестве среды применяют воду. Вода в газовых турбинах уже имеется в предусмотренной в них системе снабжения водой для сокращения выбросов NOx, с помощью которой при работе газовой турбины дозированно подают воду в горелку для уменьшения выброса оксидов азота.

Кроме того, для решения задачи изобретения предлагается топливная система горелки газовой турбины, которая снабжена подающим трубопроводом для подачи топлива из источника топлива к горелке, в котором предусмотрены расположенная вблизи горелки точка ввода и удаленная от горелки точка ввода для ввода среды в подводящий трубопровод.

В первой предпочтительной модификации топливной системы согласно изобретению первый трубопровод ввода ведет к расположенной вблизи горелки точке ввода, второй трубопровод ввода ведет к удаленной от горелки точке ввода, и в обоих трубопроводах ввода по потоку перед обеими точками ввода предусмотрен исполнительный механизм для установки потока к соответствующим точкам ввода. Исполнительные механизмы запирают во время нормальной работы горелки подающий топливо трубопровод относительно ввода посторонней среды.

Во второй предпочтительной модификации топливной системы согласно изобретению от первого трубопровода ввода ответвляется между расположенной вблизи горелки точкой ввода и расположенным по потоку перед ним исполнительным механизмом отводящий (дренажный) трубопровод с расположенным в нем исполнительным механизмом. Отводящий трубопровод целенаправленно отводит вымываемое топливо и может для этого открываться во время второй стадии способа с помощью указанного исполнительного механизма.

В третьей предпочтительной модификации топливной системы согласно изобретению в подающем трубопроводе между расположенной вблизи горелки точкой ввода и удаленной от горелки точкой ввода предусмотрен исполнительный механизм. Этот исполнительный механизм служит дополнительно для закрывания подающего трубопровода во время первой стадии способа, чтобы топливо не могло выдавливаться обратно в систему снабжения топливом, так как в противном случае происходило бы обратное протекание топлива в подающий трубопровод, что как раз предотвращается с помощью изобретения.

В четвертой предпочтительной модификации топливной системы согласно изобретению указанные исполнительные механизмы объединены в виде многофункционального исполнительного механизма, соответственно многофункционального клапана в один конструктивный блок. Такой многофункциональный исполнительный механизм можно изготавливать, а также проверять в виде блока. Кроме того, управление им внутри топливной системы можно осуществлять с помощью лишь одного пучка проводов, т.е. в целом очень экономично.

В пятой предпочтительной модификации топливной системы согласно изобретению в подающем трубопроводе между расположенной вблизи горелки точкой ввода и горелкой предусмотрен исполнительный механизм. Этот исполнительный механизм надежно предотвращает выход топлива во время второй стадии способа.

Ниже приводится более подробное пояснение примера выполнения решения согласно изобретению со ссылками на прилагаемую фиг.1, на которой схематично изображена принципиальная схема примера выполнения топливной системы газовой турбины согласно изобретению.

На фиг.1 схематично показана топливная система согласно изобретению, в которой из (не изображенного) источника топлива подается жидкое топливо в виде мазута через клапан 106, распределитель 104 потока мазута и подающий трубопровод 100 в одну (из нескольких) горелку 102. В подающем трубопроводе 100 образована расположенная вблизи горелки точка 108 ввода и удаленная от горелки точка 110 ввода. К расположенной вблизи горелки точке 108 ввода ведет первый трубопровод 112 ввода, через который через клапан V2, распределитель 114 воды и сервоклапан 116 можно подавать из системы снабжения водой для сокращения выброса NOx (не изображена) в качестве источника воды воду в качестве промывочной среды для подающего трубопровода 100 и горелки 102.

От распределителя 114 воды ведет второй трубопровод 118 ввода с расположенным в нем клапаном V3 ко второй точке 110 ввода. Кроме того, на участке подающего трубопровода 100 между первой 108 и второй 110 точкой соответственно ввода расположен клапан V4. Наконец, от первого трубопровода 112 ввода в направлении потока за клапаном V2 ведет дренажный трубопровод 120 с расположенным в нем клапаном V1 к не изображенному сливу. Клапаны V1, V2, V3 и V4 объединены в одном многофункциональном клапане MFV в один конструктивный блок.

На участке подающего трубопровода 100 между точкой 108 ввода и горелкой находится запорный исполнительный механизм в виде клапана V5.

Для промывки трубопроводов такой топливной системы газовой турбины, т.е. подводящего трубопровода 100 выполняют опустошение трубопроводов для мазута в две стадии: сначала промывают горелку 102 средой, а именно водой. Для этого воду из системы снабжения водой для сокращения выброса NOx нагнетают через трубопровод для воды, соответственно трубопровод 112 ввода и расположенный вблизи горелки Т-образный элемент (расположенную вблизи горелки точку ввода) 108 в камеру сгорания, соответственно горелку 102 (клапан V2 открыт, клапаны V1, V3 и V4 закрыты). За счет этого освобождаются от мазута горелка 102 и участок трубопровода между Т-образным элементом 108 и горелкой 102 (который обычно короче 1 м).

Во второй стадии воду подают через многофункциональный клапан MFV, соответственно удаленную от горелки точку 110 ввода из пакета впрыска воды и мазута (исполнительный механизм 116 и распределитель 114 воды) в трубопровод для мазута, соответственно в подающий трубопровод 100 (клапан V2 закрыт, клапаны V1, V3 и V4 открыты). Вода выдавливает мазут в направлении горелки 102. Однако она не впрыскивается в горелку 102 (это приводило бы к нежелательным эффектам дожигания), а вдавливается через Т-образный элемент 108 обратно в трубопровод для воды, соответственно трубопровод 112 ввода, при этом доступ к горелке в этом время закрыт с помощью клапана V5 (в качестве подходящей арматуры).

Затем, вблизи подачи мазута (в пакете впрыска мазута и воды) мазут сливается через клапан V1 с помощью дренажного трубопровода 120 в дренаж.

Изобретение обеспечивает возможность полной промывки трубопроводов для мазута, соответственно подающего трубопровода 100 в обычном направлении потока мазута.

Другими преимуществами являются надежное удаление мазута из трубопроводов для мазута также при небольшом или отсутствующем давлении в камере сгорания, а также более короткое время промывки за счет большего промывочного потока.

1. Способ промывки участка топливной системы горелки газовой турбины, содержащий этапы:предусматривание подающего трубопровода (100) для подачи топлива из источника топлива к горелке (102),предусматривание расположенной вблизи горелки точки (108) ввода для ввода среды в подающий трубопровод (100) через первый трубопровод (112) ввода, ипредусматривание удаленной от горелки точки (110) ввода для ввода среды в подающий трубопровод (100) через второй трубопровод (118) ввода,ввод среды через расположенную вблизи горелки точку (108) ввода и отвод находящегося в подающем трубопроводе (100) между расположенной вблизи горелки точкой (108) ввода и горелкой (102) топлива через горелку (102),отличающийся вводом среды через удаленную от горелки точку (110) ввода и отводом находящегося в подающем трубопроводе (100) между удаленной от горелки точкой (110) ввода и расположенной вблизи горелки точкой (108) ввода топлива через расположенную вблизи горелки точку (108) ввода в первый трубопровод (112) ввода.

2. Способ по п.1, в котором этап ввода среды через удаленную от горелки точку (110) ввода выполняют после стадии ввода среды через расположенную вблизи горелки точку (108) ввода.

3. Способ по п.1 или 2, в котором находящееся в подающем трубопроводе (100) между удаленной от горелки точкой (110) ввода и расположенной вблизи горелки точкой (108) ввода топливо отводят через расположенную вблизи горелки точку (108) ввода в дренажный трубопровод (120).

4. Способ по п.1 или 2, в котором в качестве среды применяют воду.

5. Топливная система горелки (102) газовой турбины, содержащая подающий трубопровод (100) для подачи топлива из источника топлива к горелке (102), в котором предусмотрены расположенная вблизи горелки точка (108) ввода и удаленная от горелки точка (110) ввода для ввода среды в подводящий трубопровод (100), отличающаяся тем, что в подающем трубопроводе (100) между расположенной вблизи горелки точкой (108) ввода и горелкой (102) предусмотрен исполнительный механизм (V5).

6. Топливная система по п.5, в которой первый трубопровод (112) ввода ведет к расположенной вблизи горелки точке (108) ввода, второй трубопровод (118) ввода ведет к удаленной от горелки точке (110) ввода, и в трубопроводах (112; 118) ввода по потоку перед обеими точками ввода предусмотрен исполнительный механизм (V2, V3) для установки величины потока к соответствующим точкам (108; 110) ввода.

7. Топливная система по п.6, в которой от первого трубопровода (112) ввода между расположенной вблизи горелки точкой (108) ввода и расположенным по потоку перед ним исполнительным механизмом (V2) ответвляется отводящий трубопровод (120) с расположенным в нем исполнительным механизмом (V1).

8. Топливная система по любому из пп.5-7, в которой в подающем трубопроводе (100) между удаленной от горелки точкой (110) ввода и расположенной вблизи горелки точкой (108) ввода предусмотрен исполнительный механизм (V4).

9. Топливная система по п.6 или 7, в которой указанные исполнительные механизмы (V1; V2; V3; V4) объединены в виде многофункционального исполнительного механизма в один конструктивный блок.