(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料システムおよびガス燃料システムの両方で運転されるように構成され、圧縮器、燃焼器およびタービンを備える多重燃料ガスタービンと、
液体燃料による前記ガスタービンの運転中に前記ガス燃料システムのガス燃料回路をパージするように構成されたガス燃料パージシステムであって、空気および蒸気で順次前記ガス燃料回路をパージするように構成されたガス燃料パージシステムと
を含むシステム。
【請求項２】
前記ガス燃料パージシステムが、蒸気注入許容閾値を満たす前に、最初に、空気で前記ガス燃料回路をパージするように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ガス燃料パージシステムが、次いで、前記蒸気注入許容閾値を満たしたとき蒸気で前記ガス燃料回路をパージするように構成されている、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記ガス燃料パージシステムが、空気で前記ガス燃料回路をパージするように構成された空気パージ回路と、蒸気で前記ガス燃料回路をパージするように構成された蒸気パージ回路とを備える、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記空気パージ回路および前記蒸気パージ回路が少なくとも部分的に独立の回路である、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
ガス燃料パージシステムが、前記空気パージ回路および前記蒸気パージ回路を有する共通のパージ回路を備える、請求項４記載のシステム。
【請求項７】
前記ガス燃料パージシステムが、蒸気供給部からの第１のラインに接合される第１のポートと、前記圧縮器の圧縮器排出ポートからの第２のラインに接合される第２のポートと、前記空気パージ回路に接合される第３のポートとを備えるスリーウェイバルブを備え、前記スリーウェイバルブが、空気で前記ガス燃料回路をパージする間、前記第２および第３のポートを開いてさらに前記第１のポートを閉じるように構成され、さらに、前記スリーウェイバルブが、蒸気で前記ガス燃料回路をパージする間、前記第１および第２のポートを開いてさらに前記第３のポートを閉じるように構成されている、請求項５記載のシステム。
【請求項８】
前記空気パージ回路および前記蒸気パージ回路が完全に独立の回路である、請求項５記載のシステム。
【請求項９】
前記蒸気パージ回路が、蒸気の第１の部分が圧縮器の圧縮器排出ポートに向かって流れることを可能しさらに前記ガス燃料システムの前記ガス燃料回路をパージするために蒸気の第２の部分が前記蒸気パージ回路内まで流れることを可能にするように構成されたオリフィスを備える、請求項４記載のシステム。
【請求項１０】
前記ガス燃料パージシステムが、蒸気で前記ガス燃料回路をパージしながら前記ガス回路から蒸気凝結水を排水するように構成された排水ラインを備える、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムが、前記ガス燃料パージシステムと、空気および蒸気で前記ガス燃料回路を順次パージすることとを制御するように構成された制御装置を備える、請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
多重燃料ガスタービンに連結されるガス燃料回路を、前記ガスタービンの液体燃料による運転中にパージするように構成されたデュアルエアースチームパージシステムであって、空気で前記ガス燃料回路をパージするように構成された空気パージ回路と、蒸気で前記ガス燃料回路をパージするように構成された蒸気パージ回路とを備えるデュアルエアースチームパージシステム。
を備えるシステム。
【請求項１３】
前記デュアルエアースチームパージシステムを有する前記多重燃料ガスタービンを備える、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記デュアルエアースチームパージシステムが空気および蒸気で前記ガス燃料回路を順次パージするように構成されている、請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】
前記デュアルエアースチームパージシステムが、蒸気注入許容閾値を満たす前に、最初に、空気で前記ガス燃料回路をパージするように構成されている、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記デュアルエアースチームパージシステムが、次いで、前記蒸気注入許容閾値を満たしたとき蒸気で前記ガス燃料回路を順次パージするように構成されている、請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記空気パージ回路および前記蒸気パージ回路が少なくとも部分的に独立の回路である、請求項１２記載のシステム。
【請求項１８】
前記空気パージ回路および前記蒸気パージ回路が前記ガス燃料回路の上流側で共通のパージ回路に収束する、請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記空気パージ回路および前記蒸気パージ回路が完全に独立の回路である、請求項１２記載のシステム。
【請求項２０】
多重燃料ガスタービンのガス燃料回路をパージするための方法であって、
液体燃料での前記多重燃料ガスタービンの運転を開始するステップと、
最初に空気で前記ガス燃料回路をパージするステップと、
蒸気供給部の蒸気パラメータが蒸気注入許容閾値を満たすか否かを判定するために前記蒸気パラメータを監視するステップと、
次いで、前記蒸気パラメータが前記蒸気注入許容閾値を満たしたとき蒸気で前記ガス燃料回路をパージするステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、多重燃料システムを備えるガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンエンジンは、圧縮空気と燃料との混合物を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる。特定のガスタービンエンジンは、例えばガス燃料と液体燃料の両方を使用する多重燃料システムを含み、多重燃料システムは一方の燃料から他方の燃料へと移行することを可能にする。一方の燃料（例えば、第１の燃料）から他方の燃料（例えば、第２の燃料）への移行中、第１の燃料の使用は停止される。しかし、第１の燃料での運転中、コーキング、第１の燃料の配管系への燃焼生成物の逆流、および、エンジンハードウェアの急速な劣化が起こる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６４３８９６３号明細書
【発明の概要】
【０００４】
出願時に請求された発明の範囲に一致する特定の実施形態を以下で概説する。これらの特定の実施形態は特許請求されている発明の範囲を限定するものではなく、むしろ、これらの実施形態は本発明の可能な形態の簡単な概説を提供することのみを意図される。実際には、本発明は、以下に記載される実施形態に類似してもよいまたは以下に記載される実施形態と異なってもよい種々の形態を包含することができる。
【０００５】
第１の実施形態によると、システムが、液体燃料システムおよびガス燃焼システムの両方で運転されるように構成された多重燃料ガスタービンを含み、多重燃料ガスタービンは、圧縮器、燃焼器およびタービンを備える。このシステムはまた、液体燃料によるガスタービンの運転中にガス燃料システムのガス燃料回路をパージするように構成されたガス燃料パージシステムを含み、ガス燃料パージシステムは、空気および蒸気でガス燃料回路を順次パージするように構成される。
【０００６】
第２の実施形態によると、システムが、液体燃料による多重燃料ガスタービンの運転中に、多重燃料ガスタービンに連結されたガス燃料回路をパージするように構成されたデュアルエアースチームパージシステム（ｄｕａｌ  ａｉｒ  ａｎｄ  ｓｔｅａｍ  ｐｕｒｇｅ  ｓｙｓｔｅｍ）を含む。デュアルエアースチームパージシステムは、空気でガス燃料回路をパージするように構成された空気パージ回路と、蒸気でガス燃料回路をパージするように構成された蒸気パージ回路とを備える。
【０００７】
第３の実施形態によると、多重燃料ガスタービンのガス燃料回路をパージするための方法が、液体燃料で多重燃料ガスタービンの運転を開始することを含む。この方法はまた、最初に空気でガス燃料回路をパージすることを含む。この方法は、蒸気パラメータが蒸気注入許容閾値（ｓｔｅａｍ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｐｅｒｍｉｓｓｉｖｅ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を満たすか否かを判定するために、蒸気供給部の蒸気パラメータを監視することを含む。この方法は、その後、蒸気パラメータが蒸気注入許容閾値を満たしたとき蒸気でガス燃料回路をパージすることをさらに含む。
【０００８】
複数の図面を通して同様の参照符号が同様の部品を表している添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、本発明のこれらのおよび別の特徴、態様および利点がより良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】デュアルエアースチームパージシステムを有するタービンシステムのための燃料管理システムの一実施形態を示す概略的なブロック図である。
【図２】空気を用いた第１の形態の運転における、タービンシステムのための燃料管理システムおよびデュアルエアースチームパージシステムの一部分の一実施形態を示す概略図である（例えば、平行なパージ回路）。
【図３】蒸気を用いた第２の形態の運転における、タービンシステムのための燃料管理システムおよびデュアルエアースチームパージシステムの一部分の一実施形態を示す概略図である（例えば、平行なパージ回路）。
【図４】空気を用いた第１の形態の運転における、タービンシステムのための燃料管理システムおよびデュアルエアースチームパージシステムの一部分の一実施形態を示す概略図である（例えば、部分的に独立のパージ回路およびスリーウェイバルブ）。
【図５】蒸気を用いた第２の形態の運転における、タービンシステムのための燃料管理システムおよびデュアルエアースチームパージシステムの一部分の一実施形態を示す概略図である（例えば、部分的に独立のパージ回路およびスリーウェイバルブ）。
【図６】空気を用いた第１の形態の運転における、タービンシステムのための燃料管理システムおよびデュアルエアースチームパージシステムの一部分の一実施形態を示す概略図である（例えば、完全に独立のパージ回路）。
【図７】蒸気を用いた第２の形態の運転における、タービンシステムのための燃料管理システムおよびデュアルエアースチームパージシステムの一部分の一実施形態を示す概略図である（例えば、完全に独立のパージ回路）。
【図８】タービンシステムのガス燃料システムのガス燃料回路をパージするためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１つまたは複数の特定の実施形態を以下で説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、本明細書では、実際の実装形態のすべての特徴が説明されない可能性がある。任意の工学プロジェクトまたは設計プロジェクトの場合のように、任意のこのような実際の実装形態を開発する際、システム関連の制約および事業関連の制約に対するコンプライアンスなどの、実装形態ごとに変化する可能性がある開発者特有の目標を達成するために多くの実装形態固有の決定がなされなれければならないことを認識されたい。さらに、このような開発努力は複雑で時間を要する可能性があるが、本開示の利益を享受する当業者にとっては、設計、製作および製造の通常の仕事であることを認識されたい。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」の冠詞、および「上記（ｓａｉｄ）」は、その要素が１つまたは複数存在することを意味することを意図される。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」および「ｈａｖｉｎｇ（有する）」という単語は包括的であることを意図され、列記される要素とは異なる追加の要素が存在してもよいことを意味する。
【００１２】
本開示は、液体燃料による運転中に、多重燃料システム（例えば、液体燃料およびガス燃料）および蒸気注入システムを備えるガスタービンのガス燃料回路をパージするためのシステムおよび方法に関連する。多重燃料システムを備えるガスタービンエンジンでは、液体燃料によるガスタービンエンジンの運転中に、コーキング、ガス燃料ラインおよび燃料ノズルへの燃焼性生物の逆流、ならびに、エンジンハードウェアの迅速な劣化を回避するために、ガス燃料回路（例えば、ガス燃料ライン、燃料ノズルおよびガスマニホルド）がパージされ得る。さらに、この多重燃料ガスタービンエンジンは、多重燃料ガスタービンエンジンのパワー出力を増大させるために蒸気が提供され得る。本開示の実施形態は、液体燃料によるガスタービンの運転中にガス燃料システムのガス燃料回路をパージするように構成されたガス燃料パージシステム（例えば、デュアルエアースチームパージシステム）を含むシステムを提供する。具体的には、ガス燃料パージシステムは、空気および蒸気でガス燃料回路を順次パージするように構成される。例えば、このガス燃料パージシステムは、蒸気注入許容閾値を満たす前に、最初に、空気でガス燃料システムのガス燃料回路をパージするように（例えば、蒸気が特定の温度および圧力に達する前に、ボイラが温められる）、さらに、その後、蒸気注入許容閾値を満たしたとき蒸気でガス燃料回路をパージするように構成された（同時に、多重燃料ガスタービンエンジンのパワー出力を増大させるためにガスタービンエンジンに蒸気を供給する）。このガス燃料システムは、空気でガス燃料回路をパージするための空気パージ回路と、蒸気でガス燃料回路をパージするための蒸気パージ回路とを含むことができる。特定の実施形態では、空気パージ回路および蒸気パージ回路は平行であるか、または、共通のパージ回路へと収束するように部分的に独立の回路であってもよい。例えば、ガス燃料パージ回路は、蒸気供給部からのラインに接合される第１のポートと、ガスタービンエンジンの圧縮器の圧縮器排出ポートからのラインに接合される第２のポートと、空気パージ回路に接合される第３のポートとを含むスリーウェイバルブを含むことができる。このスリーウェイバルブは、ガス燃料回路をパージするのに空気または蒸気のいずれかを使用することを可能にするために組み合わせのポートを開くように構成される。別の実施形態では、空気パージ回路および蒸気パージ回路は完全に独立の回路である。このガスタービンシステムはまた、ガス燃料パージシステムと、空気および蒸気でガス燃料回路を順次パージすることとを制御するように（例えば、パージ制御論理を介して）構成された制御装置（例えば、タービン燃料制御装置）を含むことができる。これらのシステムは、ガス燃料システムからのガス燃料を空気および蒸気により二重でパージすることを可能にするように設計され、同時に、多重燃料ガスタービンエンジンのパワー出力を増大させるために蒸気を使用することを可能にするように設計される。
【００１３】
図１は、デュアルエアースチームパージシステム１６（例えば、ガス燃料パージシステム）を有するタービンシステム１２（例えば、ガスタービンエンジン１４）のための燃料管理システム１０の一実施形態の概略的なブロック図である。以下で詳細に説明するように、開示されるデュアルエアースチームパージシステム１６は、液体燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中にガス燃料システムのガス燃料回路（例えば、ガス燃料ライン、燃料ノズルおよびガスマニホルド）を順次パージするように構成され、また同時に、エンジン１４のパワー出力を増大させるためにガスタービンエンジン１４に蒸気を供給するように構成される。以下の開示は、液体燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中にガス燃料システムのガス燃料回路をパージすることを考察するが、特定の実施形態では、パージシステム１６は、ガス燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中に液体燃料システムからの液体燃料をパージするのに使用され得る。さらに、別の実施形態では、パージシステム１６は、同じタイプの異なる燃料（例えば、ガス燃料または液体燃料）を用いた燃料運転中に燃料システムの燃料回路（例えば、ガス燃料回路または液体燃料回路）をパージするのに使用され得る。燃料管理システム１６は、ガスタービンエンジン１４に燃料を供給するのを制御するように、具体的には一方の燃料の供給を終了して他方の燃料を供給するように移行するのを制御するように構成された燃料制御装置１８（例えば、タービン燃料制御装置）を利用する。さらに、後でより詳細に説明するように、燃料制御装置１８は、デュアルエアースチームパージシステム１６を制御するように、具体的には、燃焼器からの可燃性流体がガス燃料回路へと戻るように再循環されるのを防止するためにガス燃料回路内で流体（たとえば、空気または蒸気）が継続して流れるのを維持するために空気または蒸気でガス燃料回路を順次パージすることを制御するように、構成される。タービンシステム１２は、ガスタービンエンジン１４（例えば、多重燃料ガスタービン）に供給するのに液体燃料および／またはガス燃料などの複数の燃料を使用することができる。特定の実施形態では、タービンシステム１２は別法として液体燃料およびガス燃料を使用してもよい。別の実施液体では、タービンシステム１２は別法として異なる複数のガス燃料を使用することができる。別の実施形態では、タービンシステム１２は複数の異なる液体燃料を使用することができる。液体燃料には、蒸留油、軽質原油、バイオ液体燃料、および、別の液体燃料が含まれてもよい。ガス燃料には、水素ガスを含んでいても含んでいなくてもよい、工業プロセスの副生成物として作られる天然ガスおよび／または可燃性ガス（複数可）が含まれてもよい。これらの可燃性ガスは、シンガス（ｓｙｎｇａｓ）、合成ガス、合成天然ガス、製油所オフガス、精製所の煙道ガス（ｒｅｆｉｎｅｒｙ  ｆｌｕｅ  ｇａｓ）、高炉ガス、コークス炉ガス、または、別の可燃性ガスと呼ばれることがあり、また、それらを含むことができる。
【００１４】
タービンシステム１２（例えば、ガスタービンエンジン１４）内で描かれているように、１つまたは複数の燃料ノズル２０、２２（例えば、一次燃料ノズル２０および二次燃料ノズル２２）が、供給燃料（例えば、ガス燃料および／または液体燃料）を取り込み、その燃料を空気に混合し、最適な燃焼、最適な排気、最適な燃焼消費および最適なパワー出力のための好適な比でその空気と燃料との混合物を燃焼器２４内に分配する。特定の実施形態では、燃焼器２４は、１つまたは複数の一次燃料ノズル２０および１つまたは複数の二次燃料ノズル２２を含む。空気と燃料との混合物は燃焼器２４内のチャンバ内で燃焼されて高温の圧縮排ガスを生成する。燃焼器２４はタービン３０を通って排気出口に向かうように排ガスを誘導する。排ガスがタービン３０を通過するとき、排ガスがブレードを押し込み、それによりシャフト３２がタービンシステム１２の軸に沿って回転する。示されるように、シャフト３２は、圧縮器３４を含めてタービンシステム１２の種々の構成要素に接続されてもよい。圧縮器３４はまた、シャフト３２に連結されるブレードを含む。シャフト３２が回転すると、圧縮器３４内のブレードも回転し、それにより、圧縮器３４を通る空気取込口からの空気が圧縮されて燃料ノズル２０、２２および／または燃焼器２４に入る。シャフト３２はまた、例えば、電力プラント内の発電機３５などの負荷に接続されてもよい。この負荷には、タービンシステム１２の回転による機械的な動力出力（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｗｅｒ  ｏｕｔｐｕｔ）によって動力供給され得る任意の適当なデバイスが含まれてもよい。後でより詳細に説明するように、圧縮器３４は、タービンシステム１２のパワー出力を増大させるために蒸気供給部から蒸気を受け取るように構成された圧縮器排出ポートを含むことができる。さらに、液体燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中にガス燃料システムのガス燃料回路をパージするために、圧縮器３４の圧縮器排出ポートから空気が抽出され得る。
【００１５】
燃料管理システム１０は、ガス燃料３６および液体燃料３８の両方の流れをタービンシステム１２（例えば、ガスタービンエンジン１４）に提供する。示されるように、燃料３６および３８の各供給部は主燃料ライン４０および４２をそれぞれ含む。特定の実施形態では、燃料ライン４０、４２の数は多様であってもよい（例えば、２個から２８個の燃料ライン）。
【００１６】
また、燃料管理システム１０は、液体燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中にガス燃料ライン４０（例えば、ガス燃料回路）をパージするように構成されたデュアルエアースチームパージシステム１６（例えば、ガス燃料パージシステム）を含む。パージシステム１６は、燃料ノズル２０、２２（および、ガスマニホルド）の上流にあるガス燃料ライン４０に連結される１つまたは複数のパージラインまたはパージ回路４８を含む。パージシステム１６は、蒸気供給部５０および空気供給部５２の両方に連結される。蒸気供給部５０は、ボイラ、熱回収ボイラ（ｈｅａｔ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｓｔｅａｍ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＨＲＳＧ））、または、別の供給源によって形成されてもよい。空気供給部５２は、圧縮器３４または独立の圧縮器の圧縮器排出ポートから抽出され得る。パージシステム１６は、空気および蒸気で、ガス燃料システムのガス燃料回路（例えば、ガス燃料ライン４０、燃料ノズル２０、２２、および、ガスマニホルド）を順次パージするように構成される。パージシステム１６は少なくとも２つの異なる形態で運転されるように構成される。第１の形態の運転では、蒸気が注入される前の、液体燃料３８を使用してエンジンが始動される間に（例えば、ボイラが温められる間）、パージシステム１６は、後でより詳細に説明するように最初にガス燃料システムのガス燃料回路をパージするために、圧縮器３４の圧縮器排出ポートから抽出される空気を使用する。パージシステム１６は、蒸気パラメータ（例えば、温度および圧力）を蒸気注入許容閾値を満たす前に第１の形態で運転される（例えば、ボイラが温められる間）。蒸気注入許容閾値は温度と圧力の関数である。温度に対する蒸気注入許容閾値は約２５０℃から４２５℃の範囲であってもよく、圧力は約３５００ｋＰａから５５００ｋＰａの範囲であってもよい。第２の形態の運転では、液体燃料３８を使用してエンジンが始動される間に（さらに、その後の液体燃料３８を用いて運転される間に）、パージシステム１６は、後でより詳細に説明するようにガス燃料システムからのガス燃料３６を次いでパージするために、空気の代わりに蒸気を使用する。パージシステム１６は、蒸気パラメータが蒸気注入許容閾値を満たしたとき第２の形態で運転される。さらに、第２の形態の運転では、エンジン１４のパワー出力を増大させるためにガスタービンエンジン１４に蒸気が供給される。
【００１７】
燃料管理システム１０は、タービンシステム１２へのガス燃料３６の供給と、タービンシステム１２への液体燃料３８の供給と、タービンシステム１２に対してのガス燃料３６の使用および液体燃料３６の使用の間の移行と、を制御するように構成された燃料制御装置１８を含む。さらに、制御装置１８が、パージシステム１６と、空気および蒸気でガス燃料システムのガス燃料回路を順次パージすることとを制御するように構成される。燃料制御装置１８は、ガス燃料供給部３６および液体燃料供給部３８に連結され、さらには、後で詳細に説明される、燃料管理システム１０およびパージシステム１６に付随する別のバルブに連結される。燃料制御装置１８は、ガス燃料３６から液体燃料３８への移行およびその逆の移行を制御するように構成された論理（例えば、燃料移行制御論理５４）を含む。燃料制御装置１８はまた、多重燃料ガスタービン１４に連結されるガス燃料回路（例えば、ガス燃料ライン４０）をパージするためのパージシーケンスを制御するように構成された論理（例えば、パージ制御論理５６）を含む。パージシーケンスは、後で説明するように、空気および蒸気でガス燃料回路を順次パージすることを含む。制御装置１８の論理は、非一時的な有形のコンピュータ可読媒体に記憶される命令を含むことができる。この論理の結果として、パージシステム１６は、ガス燃料システムのガス燃料回路を空気および蒸気により二重パージすることを可能にし、同時に、多重燃料ガスタービンエンジン１４のパワー出力を増大させるために蒸気を使用することを可能にする。さらに、パージシステム１６は、コーキング、ガス燃料ラインおよび燃料ノズル２０、２２への燃焼生成物の逆流、ならびに、エンジンハードウェアの迅速な劣化を回避する。
【００１８】
図２は、ガス燃料システムのガス燃料回路を空気でパージする第１の形態の運転における、タービンシステム１２のための燃料管理システム１０およびデュアルエアースチームパージシステム１６（例えば、ガス燃料パージシステム）の一部分の一実施形態の概略図である。示されるように、蒸気供給部５０（例えば、ボイラによって形成される）が蒸気供給ライン６８を介して圧縮器３４の圧縮器排出ポートのマニホルド６６（例えば、デュアルエアースチームマニホルド（ｄｕａｌ  ａｉｒ  ａｎｄ  ｓｔｅａｍ  ｍａｎｉｆｏｌｄ））に連結される。蒸気供給ライン６８は、蒸気供給ライン６８に沿った圧縮器排出ポートのマニホルド６６への流れを可能にしたりまたはその流れを制限したりするように構成されたバルブ７０（例えば、蒸気シャットオフバルブ）を含む。
【００１９】
パージシステム１６は、バルブ７０とマニホルド６６との間で蒸気供給ライン６８に連結されるライン７２（例えば、パージ回路）を含む。ライン７２は、平行なパージラインまたはパージ回路（すなわち、部分的に独立の回路）である空気パージ回路７４と蒸気パージ回路７６とに分割され、その後、回路７４および７６はガス燃料ライン４０に連結されるかまたは繋げられる共通のラインまたはパージ回路７８を形成する。特定の実施形態では、空気パージ回路７４の直径は蒸気パージ回路７６の直径より大きい。空気パージ回路７４は、空気パージ回路７４に沿った共通のパージ回路７８への空気流れを可能にしたりまたはその流れを制限したりするように構成されたバルブ８０（例えば、パージ空気バルブ）を含む。蒸気パージ回路７６は、蒸気パージ回路７６に沿った共通のパージ回路７８への蒸気流れを制限するように構成されたオリフィス８２（例えば、パージ蒸気オリフィス）を含む。特定の実施形態では、蒸気パージ回路は、蒸気パージ回路７６に沿った共通のパージ回路７８への蒸気流れを制限するためにオリフィス８２の代わりに調整可能バルブを含んでもよい。共通のパージ回路７８は、共通のパージ回路７８に沿ったガス燃料ライン４０への空気流れまたは蒸気流れを可能にしたりまたはその流れを制限したりするように構成された一対のバルブ８４および８６（例えば、ブロックバルブ）を含む。ライン８８（例えば、抽気ライン）がバルブ８４および８６の間で共通のパージ回路７８に連結される。このライン８８は、可燃性流体のいかなる逆流もブリードオフするために通常は開いているバルブ９０（例えば、抽気バルブ）を含む。同時に、バルブ８４および８６ならびに抽気バルブシステムは、ガス燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中に圧縮器排出ポートのマニホルド６６への可燃性流体の起こり得る漏洩を低減するかまたは完全に排除するように構成される。
【００２０】
上で言及したように、共通のパージ回路７８はガス燃料ライン４０に連結される。燃料管理システム１０が、ガス燃料ライン４０を介してガスタービンエンジン１４のガスマニホルド９２にガス燃料３６を供給する。ガス燃料ライン４０は、ガスマニホルド９２へのガス燃料３６の流れを制御するように構成された１つまたは複数のバルブを含むことができる。パージ処理中、これらの１つまたは複数のバルブは閉じられる。ガス燃料ライン４０および共通のパージ回路７８の連結部の上流では、ガス燃料ライン４０は、ガス燃料供給部３６へのガス燃料３６あるいは空気流れまたはガス流れの逆流を遮断するように構成されたバルブ９４（例えば、チェックバルブ）を含む。
【００２１】
パージシステム１６はまた、ガスマニホルド９２（例えば、ガス燃料ライン４０の低い位置）と、共通のパージ回路７８およびガス燃料ライン４０の間の連結部との間で、ガス燃料ライン４０に連結される排水ライン９６を含む。排水ライン９６はバルブ１００（例えば、シャットオフバルブ）と直列になるようにオリフィス９８を含む。バルブ１００はオリフィス９８の下流に配置される。排水ライン９６は、蒸気によるパージ処理中に蒸気から形成されるすべての凝縮水を回収して排水するように構成される。さらに、蒸気はすべて排水ライン９６を介して別の領域に通気されてもよい。
【００２２】
上で説明した制御装置１８は、バルブ７０、８０、８４、８６、９０、１００に連結され、それらのバルブを開閉するように構成される。制御装置１８は、バルブ７０、８０、８４、８６、９０、１００を開閉することにより、パージ制御論理５６（例えば、非一時的な有形のコンピュータ可読媒体に記憶される命令）を介してパージシステム１６を制御して、空気および蒸気によりガス燃料回路を順次パージすることを制御することができ、さらに、マニホルド６６を介してガスタービンエンジン１４に蒸気を供給することを制御することができる。さらに、制御装置１８は、燃料移行制御論理５４を介してガス燃料３６から液体燃料３８への移行またはその逆の移行を管理する。
【００２３】
上で言及したように、蒸気パラメータを蒸気注入許容閾値を満たす前に、パージシステム１６（制御装置１８を介する）は、液体燃料３８でタービンシステム１２を始動させて最初に空気でガス燃料回路をパージするように構成された（第１の形態の運転中）。矢印１０２で示されるように、圧縮器３４の圧縮器排出ポートのマニホルド６６から空気が抽出される。供給される空気の一部は、矢印１０４で示されるように、蒸気供給ライン６８に沿って蒸気シャットオフバルブ７０に向かうように流れる。第１の形態の運転中、蒸気シャットオフバルブ７０は閉じられており、したがって、蒸気供給ライン６８に沿ってバルブ７０に向かって流れる空気は矢印１０６で示されるように排出され得る。バルブ７０が閉じられている場合、蒸気供給部５０によって供給される蒸気はすべて蒸気ドレンの方に進路を変更される。
【００２４】
空気の別の一部は、矢印１０８で示されるように、ライン７２を通過して空気パージ回路７４まで移動する。蒸気パージ回路７６に沿うようにオリフィス８２が配置されることから、空気は、蒸気回路７６ではなく抵抗が最も少ない経路である空気パージ回路７４を流れる。オリフィス８２に跨る空気は、空気パージ回路７４に沿った空気流れより圧力降下が大きくなる。このような設計により、パージシステム１６が圧力降下を最小にすることが可能となり、また、空気パージ流れを維持することが可能となる。空気は開いているバルブ８４および８６を通って共通のパージ回路７８に沿って継続して流れ、矢印１１０で示されるガス燃料ライン４０への圧力降下は最小となる。空気でガス燃料３６をパージする間、抽気バルブ９０は閉じられている。したがって、液体燃料によるガスタービン１４の運転中、空気は矢印１１２で示されるようにガス燃料ライン４０に沿って流れてガス燃料システム（例えば、ガス燃料ライン４０、燃料ノズル２０、２２、および、ガスマニホルド９２）をパージする。空気でガス燃料回路をパージする間、起こり得るいかなる漏洩および圧力損失も防止するために排水バルブ１００は閉じられている。空気の供給源（例えば、マニホルド６６）とガス燃料ノズルシンクとの間の圧力差は小さい。パージシステム１６の上記の構成は空気の継続的な流れを維持し、空気によるパージ処理中の圧力降下を最小にして圧力差の限界値に留める。
【００２５】
蒸気注入許容閾値が満たされた後で、パージシステム１６（制御装置１８を介する）は図３に示される第２の形態の運転に移行し、ここでは、空気の代わりに蒸気でガス燃料システムのガス燃料回路をパージする。蒸気注入許容閾値は温度と圧力の関数である。温度に対する蒸気注入許容閾値は約２５０℃から４２５℃または３１５℃から３７５℃の範囲であってもよく、圧力は約３５００ｋＰａから５５００ｋＰａまたは４１７０ｋＰａから４５００ｋＰａの範囲であってもよい。例えば、パージシステム１６は、約３１５℃、３２０℃、３２５℃、３３０℃、３３５℃、３４０℃、３４５℃、３５０℃、３５５℃、３６０℃、３６５℃、３７０℃もしくは３７０℃以上の温度または任意の別の温度、および／あるいは、約４１７０ｋＰａ、４２００ｋＰａ、４２５０ｋＰａ、４３００ｋＰａ、４３５０ｋＰａ、４４００ｋＰａ、４４５０ｋＰａもしくは４５００ｋＰａ以上の圧力または任意の別の圧力で、第２の形態の運転に移行してもよい。
【００２６】
示されるように、蒸気は矢印１２２で示されるように蒸気供給部５０（例えば、ボイラによって発生される）から流れ出て、矢印１２４で示されるように開いているバルブ７０を通って蒸気供給ライン６８に沿って流れる。蒸気の大部分（すなわち、第１の部分）（例えば、蒸気全体の約９０パーセントを超える）は矢印１２６で示されるように圧縮器３４の圧縮器排出ポートのマニホルド６６に向かって流れる。一部の実施形態では、マニホルド６６に向かって流れる蒸気の第１の部分は蒸気全体の約７０パーセントから９９パーセントの範囲であってもよい。マニホルド６６内に流れる蒸気はタービンエンジン１４のパワー出力を増大させる。マニホルド６６に向かって流れる蒸気はマニホルド６６から蒸気供給ライン６８内へ流れることができるいかなる空気の圧力にも打ち勝つ。蒸気の少量部分（すなわち、第２の部分）（例えば、蒸気全体の約１０パーセント未満）は矢印１２８で示されるようにライン７２を通って流れ、矢印１３０、１３２に示されるように蒸気パージ回路７６まで流れる。蒸気を介してガス回路内で継続的な流体流れを維持することにより、可燃性流体が再循環してガス燃料回路に戻る可能性が最小となる。一部の実施形態では、ライン７２を通って蒸気パージ回路７６まで流れる蒸気の第２の部分は蒸気全体の約１パーセントから３０パーセントの範囲であってもよい。空気パージ回路７４のパージ空気バルブ８０は閉じられており、蒸気パージ回路７６を通るように蒸気流れの進路を変更する。蒸気パージ回路７６に沿って配置されるオリフィス８２は、ガス燃料システムのガス燃料回路をパージするための蒸気流れの量を制限する。蒸気流れを制限することにより、オフィリス８２は蒸気の大部分がマニホルド６６に向かって確実に流れるようにする。
【００２７】
空気パージ回路７６に沿ってオフィリス８２を横断する蒸気の一部は矢印１３４、１３６で示されるように共通のパージ回路に向かう。蒸気は開いているバルブ８４、８６を通って共通のパージ回路７８に沿って継続して流れ、矢印１３８で示されるガス燃料ライン４０への圧力降下が最小となる。蒸気でガス燃料３６をパージする間、抽気バルブ９０は閉じられている。したがって、液体燃料によるガスタービン１４の運転中、蒸気は矢印１４０で示されるようにガス燃料ライン４０に沿って流れてガス燃料システムのガス燃料回路（例えば、ガス燃料ライン４０、燃料ノズル２０および２２、ならびに、ガスマニホルド９２）をパージする。蒸気でガス燃料回路をパージする間、蒸気によりガスライン４０内で形成されるすべての凝結水を回収して排水するために、排水バルブ１００は開かれている。蒸気は矢印１４２、１４４で示されるように排水ライン９６に沿って流れる。排水ライン９６に沿って配置されるオリフィス９８は、バルブ１００および通気領域に向かって流れる蒸気を制限する。蒸気流れを制限することにより、オフィリス９８は蒸気の大部分がガスマニホルド９２に向かって確実に流れるようにする。図２および３の設計では、パージシステム１６は、ガス燃料システムのガス燃料回路を空気および蒸気により二重パージすることを可能にし、同時に、多重燃料ガスタービンエンジン１４のパワー出力を増大させるために蒸気を使用することを可能にする。さらに、パージシステム１６は、概して、コーキング、ガス燃料ライン４０および燃料ノズル２０、２２への燃焼生成物の逆流、ならびに、エンジンハードウェアの迅速な劣化を軽減するかまたは排除する。
【００２８】
図４および５は、空気または蒸気のいずれかによりガス燃料ライン４０をパージすることを可能にするように構成されたスリーウェイバルブ１５４を含むパージシステム１６の一実施形態を示している。図４は、ガス燃料システムのガス燃料回路を空気によってパージする第１の形態の運転における、タービンシステム１２のための燃料管理システム１０およびデュアルエアースチームパージシステム１６の一部分の一実施形態の概略図である。構造的に、燃料管理システム１０、および、パージシステム１６の大部分は、パージシステム１６の一部分を除いて図２および３において上で説明された通りである。例えば、パージシステム１６はスリーウェイバルブ１５４を含み、パージ空気バルブ８０がない。さらに、空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６は異なる形で構成される。
【００２９】
パージシステム７２は、蒸気供給ライン６８に別個に連結される空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６を含む。スリーウェイバルブ１５４が蒸気供給ライン６８に沿って空気パージ回路７４とライン６８との間の接続部のところに配置される。スリーウェイバルブ１５４は、蒸気供給ライン６８に接合される第１のポート１５６と、圧縮器排出ポートのマニホルド６６からのライン１６０（例えば、空気供給ライン）に接合される第２のポート１５８と、空気パージ回路７４に接合される第３のポート１６２と含む。蒸気パージ回路７６は、スリーウェイバルブ１５４と圧縮器３４の圧縮器排出ポートのマニホルド６６との間でライン１６０に連結される。空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６は平行なパージラインまたはパージ回路（すなわち、部分的に独立の回路）を形成し、これは、ガス燃料ライン４０に連結されるかまたは繋げられる共通のラインまたはパージ回路７８に収束する。特定の実施形態では、空気パージ回路７４の直径は蒸気パージ回路７６の直径より大きくてもよい。蒸気パージ回路７６は、蒸気パージ回路７６に沿った共通のパージ回路７８までの蒸気流れを制限するように構成されたオフィリス８２（例えば、パージ蒸気オフィリス）を含む。特定の実施形態では、蒸気パージ回路は、蒸気パージ回路７６に沿った共通のパージ回路７８への蒸気流れを制限するためにオフィリス８２の代わりに調整可能バルブを含んでもよい。共通のパージ回路７８は上で説明した通りである。
【００３０】
上で説明した制御装置１８は、バルブ７０、１５４（ポート１５６、１５８、１６２）、８４、８６、９０、１００に連結され、それらのバルブを開閉するように構成される。制御装置１８は、バルブ７０、１５４（ポート１５６、１５８、１６２）、８４、８６、９０、１００を開閉することにより、パージ制御論理５６（例えば、非一時的な有形のコンピュータ可読媒体に記憶される命令）を介してパージシステム１６を制御して、空気および蒸気を用いるガス燃料回路を順次パージすることを制御することができ、さらに、マニホルド６６を介してガスタービンエンジン１４に蒸気を供給することを制御することができる。さらに、制御装置１８は、燃料移行制御論理５４を介してガス燃料３６から液体燃料３８への移行またはその逆の移行を管理する。
【００３１】
上で言及したように、蒸気注入許容閾値を満たす前に、パージシステム１６（制御装置１８を介する）は、第１の形態の運転において、液体燃料３８でタービンシステム１２を始動させて最初に空気でガス燃料回路をパージするように構成される。バルブ７０が閉じられている場合、蒸気供給部５０からの提供される蒸気はすべて蒸気ドレンの方に進路を変更される。矢印１６４で示されるように、圧縮器３４の圧縮器排出ポートのマニホルド６６から空気が抽出される。供給された空気は、矢印１６４で示されるように、空気供給ライン１６０に沿ってスリーウェイバルブ１５４に向かって流れる。第１の形態の運転中、スリーウェイバルブ１５４の第１のポート１５６は閉じられており、第２のポート１５８および第３のポート１６２は開けられている。空気は矢印１６６で示されるようにポート１５８、１６２を通って空気パージ回路７４内まで移動する。蒸気パージ回路７６に沿ってオリフィス８２が配置されることから、空気は、蒸気パージ回路７６ではなく抵抗が最も少ない経路である空気パージ回路７４に沿って流れる。オリフィス８２に跨る空気は、空気パージ回路７４に沿った空気流れより圧力降下が大きくなる。このような設計により、パージシステム１６が圧力降下を最小にすることが可能となり、また、空気パージ流れを維持することが可能となる。空気は開いているバルブ８４および８６を通って共通のパージ回路７８に沿って継続して流れ、矢印１６８、１７０で示されるガス燃料ライン４０への圧力降下は最小となる。空気でガス燃料回路をパージする間、抽気バルブ９０は閉じられている。したがって、液体燃料によるガスタービン１４の運転中、空気は矢印１７２、１７４で示されるようにガス燃料ライン４０に沿って流れてガス燃料システムのガス燃料回路（例えば、ガス燃料ライン４０、燃料ノズル２０および２２、ならびに、ガスマニホルド６６）をパージする。空気でガス燃料３６をパージする間、起こり得るいかなる漏洩および圧力損失も軽減または排除するために排水バルブ１００は閉じられている。空気の供給源（例えば、マニホルド６６）とガス燃料ノズルシンクとの間の圧力差は小さい。パージシステム１６の上記の構成は空気の継続的な流れを維持し、空気によるパージ処理中の圧力降下を最小にして圧力差の限界値未満に留める。
【００３２】
蒸気注入許容閾値が満たされた後で、パージシステム１６（制御装置１８を介する）は図５に示される第２の形態の運転に移行し、ここでは、空気の代わりに蒸気でガス燃料システムからのガス燃料３６をパージする。蒸気注入許容閾値は温度と圧力の関数である。温度に対する蒸気注入許容閾値は約２５０℃から４２５℃または３１５℃から３７５℃の範囲であってもよく、圧力は約３５００ｋＰａから５５００ｋＰａまたは４１７０ｋＰａから４５００ｋＰａの範囲であってもよい。例えば、パージシステム１６は、約３１５℃、３２０℃、３２５℃、３３０℃、３３５℃、３４０℃、３４５℃、３５０℃、３５５℃、３６０℃、３６５℃、３７０℃もしくは３７０℃以上の温度または任意の別の温度、および／あるいは、約４１７０ｋＰａ、４２００ｋＰａ、４２５０ｋＰａ、４３００ｋＰａ、４３５０ｋＰａ、４４００ｋＰａ、４４５０ｋＰａもしくは４５００ｋＰａ以上の圧力または任意の別の圧力で、第２の形態の運転に移行してもよい。
【００３３】
図５に示される第２の形態の運転中、スリーウェイバルブ１５４の第１のポート１５６および第２のポート１５８は閉じられており、第３のポート１６２は閉じられている。示されるように、蒸気供給部５０（例えば、ボイラによって発生される）から流れ出て、矢印１８４で示されるように開いているバルブ７０を通って蒸気供給ライン６８に沿って流れ、さらに、矢印１８６で示されるように開いているポート１５６、１５８を通ってライン１６０内まで流れる。蒸気の大部分（すなわち、第１の部分）（例えば、蒸気全体の約９０パーセントを超える）は矢印１８６で示されるように圧縮器３４の圧縮器排出ポートのマニホルド６６に向かって流れる。一部の実施形態では、マニホルド６６に向かって流れる蒸気の第１の部分は蒸気全体の約７０パーセントから９９パーセントの範囲であってもよい。マニホルド６６に向かって流れる蒸気はマニホルド６６からライン１６０内へ流れることができるいかなる空気の圧力にも打ち勝つ。マニホルド６６内に流れる蒸気はタービンエンジン１４のパワー出力を増大させる。蒸気の少量部分（すなわち、第２の部分）（例えば、蒸気全体の約１０パーセント未満）は矢印１８８で示されるように蒸気パージ回路７６内まで流れる。蒸気を介してガス回路内で継続的な流体流れを維持することにより、可燃性流体が再循環してガス燃料回路に戻る可能性が最小となる。一部の実施形態では、蒸気パージ回路７６内まで流れる蒸気の第２の部分は蒸気全体の約１パーセントから３０パーセントの範囲であってもよい。スリーウェイバルブ１６２の第３のポート１６２は閉じられており、蒸気パージ回路７６を通るように蒸気流れの進路を変更する。蒸気パージ回路７６に沿って配置されるオリフィス８２は、ガス燃料システムのガス燃料回路をパージするための蒸気流れの量を制限する。蒸気流れを制限することにより、オフィリス８２は蒸気の大部分がマニホルド６６に向かって確実に流れるようにする。
【００３４】
空気パージ回路７６に沿ってオフィリス８２を横断する蒸気の一部は矢印１８８、１９０で示されるように共通のパージ回路７８に向かう。蒸気は開いているバルブ８４、８６を通って共通のパージ回路７８に沿って継続して流れ、矢印１９２、１９４で示されるガス燃料ライン４０への圧力降下が最小となる。蒸気でガス燃料回路をパージする間、抽気バルブ９０は閉じられている。したがって、液体燃料によるガスタービン１４の運転中、蒸気は矢印１９６、１９８で示されるようにガス燃料ライン４０に沿って流れてガス燃料システムのガス燃料回路（例えば、ガス燃料ライン４０、燃料ノズル２０および２２、ならびに、ガスマニホルド９２）をパージする。蒸気でガス燃料回路をパージする間、蒸気によりガスライン４０内で形成されるすべての凝結水を回収して排水するために、排水バルブ１００は開かれている。蒸気は矢印２００、２０２で示されるように排水ライン９６に沿って流れる。排水ライン９６に沿って配置されるオリフィス９８は、バルブ１００および通気領域に向かって流れる蒸気を制限する。蒸気流れを制限することにより、オフィリス９８は蒸気の大部分がガスマニホルド９２に向かって確実に流れるようにする。図４および５の設計では、パージシステム１６は、ガス燃料システムのガス燃料回路を空気および蒸気により二重パージすることを可能にし、同時に、多重燃料ガスタービンエンジン１４のパワー出力を増大させるために蒸気を使用することを可能にする。さらに、パージシステム１６は、概して、コーキング、ガス燃料ライン４０および燃料ノズル２０、２２への燃焼生成物の逆流、ならびに、エンジンハードウェアの迅速な劣化を軽減するかまたは排除する。
【００３５】
共通のパージ回路７８に収束する平行な空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６に加えて、パージシステム１６は図６および７に示される完全に独立の空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６を含むことができる。図６は、ガス燃料システムのガス燃料回路を空気によってパージする第１の形態の運転における、タービンシステム１２のための燃料管理システム１０およびデュアルエアースチームパージシステム１６の一部分の一実施形態の概略図である。構造的に、蒸気供給ライン６８、ガス燃料ライン４０および排水ライン９６に沿う構成要素は、パージシステム１６が共通のパージ回路７８に収束しない完全に独立の空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６を含むことを除いて、図２および３において上で説明された通りである。
【００３６】
パージシステム１６は、バルブ７０とマニホルド６０との間で蒸気供給ライン６８に独立して連結されかつガス供給ライン４０まで延在する空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６を含む。空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６は圧縮器排出ポートのマニホルド６６および蒸気供給部５０の近くで蒸気供給ライン６８にそれぞれ連結される。空気パージ回路７４は、ガス燃料ライン４０への空気流れを可能にしたりまたはその流れを制限したりするように構成された一対のバルブ２１２および２１４（例えば、ブロックバルブ）を含む。ライン２１６（例えば、抽気ライン）がバルブ２１２および２１４の間で空気パージ回路７４に連結される。このライン２１６は、蒸気によるパージ処理中にいかなる空気もブリードオフすることを可能にするバルブ２１８（例えば、パージ空気抽気バルブ）を含む。バルブ２１８は空気によるパージ処理中は閉じられ、蒸気によるパージ処理中は開いている。同時に、バルブ２１２および２１４ならびに抽気バルブシステムは、ガス燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中に圧縮器排出ポートのマニホルド６６への可燃性流体の起こり得る漏洩を完全に防止するように構成される。
【００３７】
蒸気パージ回路７６は、蒸気パージライン７６に沿った蒸気流れを制限するように構成されたオフィリス８２（例えば、パージ蒸気オフィリス）を含む。特定の実施形態では、蒸気パージ回路７６は、オリフィス８２の代わりに調整可能バルブを含む。オリフィス８２の下流には、蒸気パージ回路７６は、ガス燃料ライン４０への蒸気流れを可能にしたりまたはその流れを制限したりするように構成された一対のバルブ２２０および２２２（例えば、ブロックバルブ）を含む。ライン２２４（例えば、抽気ライン）がバルブ２２０および２２２の間で蒸気パージ回路７６に連結される。このライン２２４は、空気によるパージ処理中にいかなる蒸気もブリードオフすることを可能にするバルブ２２６（例えば、パージ蒸気抽気バルブ）を含む。バルブ２２６は蒸気によるパージ処理中は閉じられ、空気によるパージ処理中は開いている。同時に、バルブ２２０および２２２ならびに抽気バルブシステムは、ガス燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中に圧縮器排出ポートのマニホルド６６への可燃性流体の起こり得る漏洩を完全に防止するように構成される。
【００３８】
上で説明した制御装置１８は、バルブ７０、２１２、２１４、２１８、２２０、２２２、２２６、１００に連結され、それらのバルブを開閉するように構成される。制御装置１８は、バルブ７０、２１２、２１４、２１８、２２０、２２２、２２６、１００を開閉することにより、パージ制御論理５６（非一時的な有形のコンピュータ可読媒体に記憶される命令）を介してパージシステム１６を制御して、空気および蒸気によりガス燃料３６を順次パージすることを制御することができ、さらに、マニホルド６６を介してガスタービンエンジン１４に蒸気を供給することを制御することができる。さらに、制御装置１８は、燃料移行制御論理５４を介してガス燃料３６から液体燃料３８への移行またはその逆の移行を管理する。
【００３９】
上で言及したように、蒸気注入許容閾値を満たす前に、パージシステム１６（制御装置１８を介する）は、液体燃料３８でタービンシステム１２を始動させて最初に空気でガス燃料回路をパージするように構成された（第１の形態の運転中）。矢印２２８で示されるように、圧縮器３４の圧縮器排出ポートのマニホルド６６から空気が抽出される。供給される空気の一部は、矢印２３０で示されるように、蒸気供給ライン６８に沿って蒸気シャットオフバルブ７０に向かうように流れる。第１の形態の運転中、蒸気シャットオフバルブ７０は閉じられており、したがって、蒸気供給ライン６８に沿ってバルブ７０に向かって流れる空気は矢印２３１で示されるように排出され得る。バルブ７０が閉じられている場合、蒸気供給部５０によって供給される蒸気はすべて蒸気ドレンの方に進路を変更される。
【００４０】
空気の別の一部は、矢印２３２で示されるように、ライン６８を通過して空気パージ回路７４まで移動する。蒸気パージ回路７６に沿ってオリフィス８２が配置されることから、空気は、蒸気パージ回路７６ではなく抵抗が最も少ない経路である空気パージ回路７４を流れる。オリフィス８２に跨る空気は、空気パージ回路７４に沿った空気流れより圧力降下が大きくなる。このような設計により、パージシステム１６が圧力降下を最小にすることが可能となり、また、空気パージ流れを維持することが可能となる。空気は開いているバルブ２１２、２１４を通って空気パージ回路７４に沿って継続して流れ、矢印２３２、２３４で示されるガス燃料ライン４０への圧力降下は最小となる。上で言及したように、空気によりガス燃料３６をパージする間、抽気バルブ２１８は閉じられている。また、空気によりガス燃料回路をパージする間、抽気バルブ２２６は開けられている。したがって、液体燃料によるガスタービン１４の運転中、空気は矢印２３６で示されるようにガス燃料ライン４０に沿って流れてガス燃料システム（例えば、ガス燃料ライン４０、燃料ノズル２０、２２、および、ガスマニホルド９２）をパージする。空気でガス燃料回路をパージする間、起こり得るいかなる漏洩および圧力損失も防止するために排水バルブ１００は閉じられている。空気の供給源（例えば、マニホルド６６）とガス燃料ノズルシンクとの間の圧力差は小さい。パージシステム１６の上記の構成は空気の継続的な流れを維持し、空気によるパージ処理中の圧力降下を最小にして圧力差の限界値未満に留める。
【００４１】
蒸気注入許容閾値が満たされた後で、パージシステム１６（制御装置１８を介する）は図７に示される第２の形態の運転に移行し、ここでは、空気の代わりに蒸気でガス燃料システムのガス燃料回路をパージする。蒸気注入許容閾値は温度と圧力の関数である。温度に対する蒸気注入許容閾値は約２５０℃から４２５℃または３１５℃から３７５℃の範囲であってもよく、圧力は約３５００ｋＰａから５５００ｋＰａまたは４１７０ｋＰａから４５００ｋＰａの範囲であってもよい。例えば、パージシステム１６は、約３１５℃、３２０℃、３２５℃、３３０℃、３３５℃、３４０℃、３４５℃、３５０℃、３５５℃、３６０℃、３６５℃、３７０℃もしくは３７０℃以上の温度または任意の別の温度、および／あるいは、約４１７０ｋＰａ、４２００ｋＰａ、４２５０ｋＰａ、４３００ｋＰａ、４３５０ｋＰａ、４４００ｋＰａ、４４５０ｋＰａもしくは４５００ｋＰａ以上の圧力または任意の別の圧力で、第２の形態の運転に移行してもよい。
【００４２】
示されるように、蒸気は矢印２４６で示されるように蒸気供給部５０（例えば、ボイラによって発生される）から流れ出て、矢印２４８で示されるように開いているバルブ７０を通って蒸気供給ライン６８に沿って流れる。蒸気の大部分（すなわち、第１の部分）（例えば、蒸気全体の約９０パーセントを超える）は矢印２５０で示されるように圧縮器３４の圧縮器排出ポートのマニホルド６６に向かって流れる。一部の実施形態では、マニホルド６６に向かって流れる蒸気の第１の部分は蒸気全体の約７０パーセントから９９パーセントの範囲であってもよい。マニホルド６６内に流れる蒸気はタービンエンジン１４のパワー出力を増大させる。蒸気の少量部分（すなわち、第２の部分）（例えば、蒸気全体の約１０パーセント未満）は矢印２５２で示されるように蒸気パージ回路７６内へと流れる。蒸気を介してガス回路内で継続的な流体流れを維持することにより、可燃性流体が再循環してガス燃料回路に戻ることが防止される。一部の実施形態では、蒸気パージ回路７６内へと流れる蒸気の第２の部分は蒸気全体の約１パーセントから３０パーセントの範囲であってもよい。蒸気パージ回路７６に沿って配置されるオリフィス８２は、ガス燃料システムのガス燃料回路をパージするための蒸気流れの量を制限する。蒸気流れを制限することにより、オフィリス８２は蒸気の大部分がマニホルド６６に向かって確実に流れるようにする。
【００４３】
蒸気の一部は矢印２５２で示されるように蒸気パージ回路７６に沿ってオフィリス８２を横断する。蒸気は開いているバルブ２２０、２２２を通って蒸気パージ回路７６に沿って継続して流れ、矢印２５４、２５６で示されるガス燃料ライン４０への圧力降下が最小となる。上で言及したように、空気でガス燃料回路をパージする間、抽気バルブ２１８は開けられている。また、空気でガス燃料回路をパージする間、抽気バルブ２２６は閉じられている。したがって、液体燃料によるガスタービン１４の運転中、蒸気は矢印２５８で示されるようにガス燃料ライン４０に沿って流れてガス燃料システムのガス燃料回路（例えば、ガス燃料ライン４０、燃料ノズル２０、２２、および、ガスマニホルド９２）をパージする。蒸気でガス燃料回路をパージする間、蒸気によりガスライン４０内で形成されるすべての凝結水を回収して排水するために、排水バルブ１００は開かれている。蒸気は矢印２６０、２６２で示されるように排水ライン９６に沿って流れる。排水ライン９６に沿って配置されるオリフィス９８は、バルブ１００および通気領域に向かって流れる蒸気を制限する。蒸気流れを制限することにより、オフィリス９８は蒸気の大部分がガスマニホルド９２に向かって確実に流れるようにする。図６および７の設計では、パージシステム１６は、ガス燃料システムのガス燃料回路を空気および蒸気により二重パージすることを可能にし、同時に、多重燃料ガスタービンエンジン１４のパワー出力を増大させるために蒸気を使用することを可能にする。さらに、パージシステム１６は、コーキング、ガス燃料ライン４０および燃料ノズル２０、２２への燃焼生成物の逆流、ならびに、エンジンハードウェアの迅速な劣化を軽減するかまたは排除する。
【００４４】
図１〜７を参照するパージシステム１６の上述の実施形態の使用を以下のプロセスで説明する。図８は、液体燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中にガス燃料システムのガス燃料回路をパージするためのプロセス２７２の一実施形態のフローチャートである。具体的には、プロセス２７２は、ガス燃料システムのガス燃料回路を空気および蒸気により二重パージすることを可能にしさらに同時に多重燃料ガスタービンエンジン１４のパワー出力を増大させるために蒸気を使用することを可能にするための上で説明したパージシーケンスを採用する。さらに、このパージシーケンスは、コーキング、ガス燃料ライン４０および燃料ノズルへの燃焼生成物の逆流、ならびに、エンジンハードウェアの迅速な劣化を軽減するかまたは排除する。上で説明した燃料制御装置１８がプロセス２７２を実施する。
【００４５】
プロセス２７２は、液体燃料３８により多重燃料ガスタービンエンジン１４の運転を開始することを含む（ブロック２７４）。液体燃料によるガスタービンエンジンの運転が開始される間（ブロック２７４）、第１の形態で動作するパージシステム１６（制御装置１８を介する）が、上述したように、最初に、ガス燃料システムのガス燃料回路（例えば、ガス燃料ライン４０、燃料ノズル２０、２２、および、ガスマニホルド）を空気によりパージする（ブロック２７６）。空気によるパージ処理の第１の形態は、蒸気供給部５０からの蒸気のパラメータ（例えば、温度および圧力）を蒸気注入許容閾値を満たす前に行われる。蒸気注入許容閾値は温度と圧力の関数である。温度に対する蒸気注入許容閾値は約２５０℃から４２５℃または３１５℃から３７５℃の範囲であってもよく、圧力は約３５００ｋＰａから５５００ｋＰａまたは４１７０ｋＰａから４５００ｋＰａの範囲であってもよい。空気によるパージシステム１６のパージ処理では、制御装置１８が蒸気のパラメータ（例えば、温度および圧力）を監視する（ブロック２７８）。制御装置１８は、蒸気パラメータが蒸気注入許容閾値を満たすか否かを判定する（ブロック２８０）。蒸気パラメータが蒸気注入許容閾値を満たさない場合、制御装置１８は蒸気パラメータの監視を継続する（ブロック２７８）。しかし、蒸気パラメータが蒸気注入許容閾値を満たす場合、パージシステム１６（制御装置１８を介する）が第２の形態での運転に移行し、空気の代わりに蒸気でガス燃料システムのガス燃料回路をパージする（ブロック２８２）。さらに、第２の形態では、エンジン１４のパワー出力を増大させるためにマニホルド６６を介してガスタービンエンジン１４に蒸気が供給される。
【００４６】
開示される実施形態の技術的効果には、液体燃料によるガスタービンエンジン１４の運転中にガス燃料システムのガス燃料回路を空気および蒸気により二重パージするためのシステムおよび方法を提供することが含まれる。具体的には、開示される実施形態には、制御装置１８を介して（例えば、パージ制御論理５６を使用する）空気および蒸気によりガス燃料回路を順次パージするように構成されたデュアルエアースチームパージシステム１６（例えば、ガス燃料パージシステム）が含まれる。蒸気注入許容閾値を満たす前に、パージシステム１６は最初に空気でガス燃料システムのガス燃料回路をパージする。蒸気注入許容閾値が満たされた後で、パージシステム１６は、次いで、蒸気でガス燃料システムのガス燃料回路をパージし、同時に、エンジン１４のパワー出力を増大させるためにマニホルド６６を介してガスタービンエンジン１４に蒸気が供給される。パージシステム１６は、共通のパージ回路７８に収束する部分的に独立の空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６、または、完全に独立の空気パージ回路７４および蒸気パージ回路７６を含むことができる。パージシステム１６のこの構成は、ガス燃料システムのガス回路内で流体（例えば、空気または蒸気）の継続的な流れを維持する。さらに、パージシステム１６は、ガス燃料システムのガス燃料回路を空気および蒸気により二重パージすることを可能にし、同時に、多重燃料ガスタービンエンジン１４のパワー出力を増大させるために蒸気を使用することを可能にする。さらに、パージシステム１６は、コーキング、ガス燃料ライン４０および燃料ノズル２０、２２への燃焼生成物の逆流、ならびに、エンジンハードウェアの迅速な劣化を軽減または排除する。
【００４７】
ここに記載される説明は、最良の形態を含めた本発明を開示するために、さらには、任意のデバイスまたはシステムを製造および使用することならびに採用される任意の方法を実施することを含めて、当業者が本発明を実施することを可能にするために、複数の例を使用する。特許を受けることができる本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者には思い付く別の例を含むことができる。このような別の例は、特許請求の範囲の文字通りの意味と違わない構造的要素を有する場合には、または、特許請求の範囲の文字通りの意味とほぼ違わない等価の構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００４８】
１０  燃料管理システム
１２  タービンシステム
１４  ガスタービンエンジン
１６  デュアルエアースチームパージシステム
１８  燃料制御装置
２０  燃料ノズル
２２  燃料ノズル
２４  燃焼器
２６  燃料燃焼器
２８  燃料燃焼器
３０  タービン
３２  シャフト
３４  圧縮器
３５  発電機
３６  ガス燃料
３８  液体燃料
４０  主燃料ライン
４２  主燃料ライン
４４  バルブ
４６  バルブ
４８  パージ回路
５０  蒸気供給部
５２  空気供給部
５４  燃料移行制御論理
５６  パージ制御論理
６６  マニホルド
６８  蒸気供給ライン
７０  バルブ
７２  ライン
７４  空気パージ回路
７６  蒸気パージ回路
７８  共通のパージ回路
８０  バルブ
８２  オリフィス
８４  バルブ
８６  バルブ
８８  ライン
９０  バルブ
９２  ガスマニホルド
９４  バルブ
９６  排水ライン
９８  オリフィス
１００  バルブ
１５４  スリーウェイバルブ
１５６  第１のポート
１５８  第２のポート
１６０  ライン
１６２  第３のポート
２１２  バルブ
２１４  バルブ
２１６  ライン
２１８  バルブ
２２０  バルブ
２２２  バルブ
２２４  ライン
２２６  バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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