(57)【要約】      （修正有）【課題】軽質精油又は天然ガス等の従来の燃料で作動していながら、ガスタービン燃焼器への希釈剤流体流（蒸気、ＣＯ２、Ｎ２等）の供給によってガスタービン排出管理を行なう方法及びシステムを提供する。【解決手段】希釈剤注入システ１００は、ガスタービンの排出規制対応運転範囲にわたって必要な希釈剤対燃料比を供給する。希釈剤注入の方法は、希釈剤１０５が圧縮機吐出空気と混合されるように、二次燃料路１５０をガスタービン圧縮機吐出パージシステム１４０に連結する。混合された圧縮機吐出パージ空気及び希釈剤１０５の流れは、排出保証規制対応を達成するために、燃料を供給されていない燃焼燃料ノズル通路からガスタービン燃焼器４０に注入される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器（４０）への第１燃料注入路（１７５）及び第２燃料注入路（１５０）を備え、前記燃焼器内に専用の希釈剤注入点を含んでいないガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５）を注入する方法であって、
希釈剤流量制御システム（１００）を提供するステップと、
前記第１燃料注入路（１７５）が前記燃焼器（４０）に燃料（１７０）を供給し、前記第２燃料注入路（１５０）が前記燃焼器（４０）に燃料（１７１）を供給していない場合、前記希釈剤流量制御システム（１００）を前記第２燃料注入路（１５０）に接続するステップと、
前記第２燃料注入路（１５０）に前記希釈剤（１０５）を注入するために前記希釈剤流量制御システム（１００）を準備するステップと、
前記希釈剤流量制御システム（１００）から前記第２燃料注入路（１５０）を通って前記燃焼器（４０）に前記希釈剤（１０５）を注入するステップとからなる、
ガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５）を注入する方法。
【請求項２】
希釈剤流量制御システム（１００）を提供するステップは、
不活性ガス状希釈剤及び蒸気希釈剤の一方の希釈剤供給源（１０５，２０５）を提供するステップと、
前記燃焼器（４０）への希釈剤の流れを制御する制御装置（１３５）を提供するステップと、
希釈剤（１０５，２０５）の流れを測定する流量測定器具（１１０，２１０）を提供するステップと、
前記希釈剤（１０５，２０５）の流れを制御するようになっている流量制御弁（１２０，２２０）を提供するステップとからなる、
請求項１に記載のガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５，２０５）を注入する方法。
【請求項３】
希釈剤流量制御システム（３００）を提供するステップは、
前記流量制御弁（１２０，２２０）から上流に圧力制御弁（１２５，２２５）を提供するステップと、
チョーク流れを確保するために前記流量制御弁（１２０，２２０）への入口の圧力（１２５，２２５）を制御するステップとを更に含む、
請求項１に記載のガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５，２０５）を注入する方法。
【請求項４】
前記接続ステップは、
前記第２燃焼注入路が不活性であるときに、前記希釈剤流量制御システム（１０３，２０３）と、前記第２燃料注入路（１５０）と流体連通するタービン流体システム（１４０）との間に、流体接続管（１３８）を設置するステップからなる、
請求項１に記載のガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５，２０５）を注入する方法。
【請求項５】
前記第２燃料注入路（１５０）と流体連通する前記タービン流体システム（１４０）が、１５５で接続する圧縮機吐出パージ空気システムを備える、請求項４に記載のガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５，２０５）を注入する方法。
【請求項６】
前記接続ステップは、
既存のタービンシステム配管（１４０）に並行して作動するガス状希釈剤流量制御システム（１０３）及び蒸気希釈剤流量制御システム（２０３）の出口を接続して、前記既存のタービンシステム配管が、前記燃焼器（４０）に燃料を供給していない前記第２燃料注入路（１５０）と流体連通するステップからなる、
請求項１に記載のガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５，２０５）を注入する方法。
【請求項７】
前記注入ステップは、
ガスタービンの作動条件に必要な希釈剤（１０５，２０５）の流量を決定するステップと、
流量測定器具（１１０，２１０）によって希釈剤（１０５，２０５）の流量を監視するステップと、
流量制御弁（１２０，２２０）によって希釈剤（１０５，２０５）の流量を調整するステップとからなる、
請求項１に記載のガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５，２０５）を注入する方法。
【請求項８】
前記注入ステップは、
チョーク流れ作動に関する圧力制御弁（１２５，２２５）によって前記流量制御弁（１２０，２２０）への入口の圧力を制御するステップを更に含む、
請求項７に記載のガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５，２０５）を注入する方法。
【請求項９】
前記第１燃料注入路（１７５）は、天然ガス及び精油の一方の通常の燃料注入路である、請求項１に記載のガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５，２０５）を注入する方法。
【請求項１０】
前記第２燃料注入路（１５０）は、合成ガス及び天然ガスの一方の二次燃料注入路である、請求項１に記載のガスタービンの燃焼器（４０）に希釈剤（１０５，２０５）を注入する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してガスタービンに関し、より詳細には、ガスタービンの燃焼器への希釈剤の注入に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン発電所からの排出を減らすための規制環境は、近年著しく増加している。世界中の環境庁は、現在、新規及び既存のガスタービンからのＮＯｘ及びその他の汚染物質の排出率の更なる低下を要求している。乾式低ＮＯｘガスタービンが開発されており、ＮＯｘ排出の削減に成功している。非乾式低ＮＯｘ型のガスタービン燃焼システムは、ＮＯｘ排出の削減のためにガスタービンの燃焼器への蒸気、水、及びガス状希釈剤の注入を利用している。
【０００３】
ガスタービン燃焼器は、空気中で燃料を燃焼させて高温の排気ガスを発生させ、これがタービンのロータを駆動する固定ノズルと可動ブレードの段を通過して、電気を発生させる、即ち機械設備を作動させるための回転力を発生させる。複数の燃焼器が、高温の排気ガスをタービン段に供給する。燃料は、一般的に、個々の燃焼器の後板から専用の燃料ノズルを介して燃焼帯に供給される。一次燃料路及び二次燃料路は燃焼器に設けられることが多い。一次燃料路は、例えば、天然ガス又は精油等の高エネルギー燃料を燃焼器に供給するために使用される。二次燃料路は、合成ガス又はプロセスガス等の低エネルギー燃料を燃焼器に供給する。一次燃料路及び二次燃料路の各々は、個々の燃焼器への流れを方向付ける可撓性の流体コネクタを備えたヘッダーを含む。各燃料路からの流れは、１つ以上の専用の注入ノズルを通って燃焼器に入る。一部の燃焼器はまた、ＮＯｘ排出制御のために燃焼器に希釈剤を注入するための専用の注入点を含む。その他の燃焼器は、希釈剤注入のための専用のインタフェースを設けておらず、そのため、望ましいレベル以上のＮＯｘ排出をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許６４０５５２１Ｂ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、ガスタービンの燃焼器への希釈剤の専用の注入点を設けていないガスタービンシステムに関して、ガスタービン排気の排出制御のために希釈剤を利用することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡潔には、本発明の一態様によれば、燃焼器への第１燃料注入路及び第２燃料注入路を含んでいるが、燃焼器内に専用の希釈剤注入点を含んでいないガスタービンに関して、燃焼器に希釈剤を注入する方法が提供される。この方法は、希釈剤流量制御システムを提供するステップと、第１燃料注入路が燃焼器に燃料を供給し、第２燃料注入路が燃料を供給されていない場合に、希釈剤流量制御システムを第２燃料注入路に接続するステップとを含む。この方法はまた、第２燃料注入路に希釈剤を注入するために希釈剤流量制御システムを準備するステップと、希釈剤流量制御システムから第２燃料注入路を通って燃焼器に希釈剤を注入するステップとを含む。
【０００７】
本発明の第二態様によれば、燃焼器への第１燃料注入路及び第２燃料注入路を含んでいるが、燃焼器への専用の希釈剤注入路又はノズルは利用できないガスタービンに関して、燃焼器に希釈剤を注入するシステムが提供される。このシステムは、ガスタービンの燃焼器への希釈剤注入の制御システムと、燃焼器の第１入口への従来の燃料の第１燃料注入路と、燃焼器の第１入口への第２の燃料の第２燃料注入路とを含む。燃焼器までの、希釈剤注入の制御システムと第２燃料注入路の間の流体接続管が設けられる。
【０００８】
本発明の上記及びその他の特徴、態様、並びに利点は、図面を通して同様の符号が同様の部品を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによってより良く理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ガスタービンの燃焼器への燃料流の従来の燃料システムを示す。
【図２】専用の希釈剤マニホルドのない一般的な燃焼器の後部を示す。
【図３】圧縮機吐出パージシステムを介して二次燃料路からガスタービン燃焼器へ供給するガス状希釈剤注入システムの第１の実施形態を示す。
【図４】圧縮機吐出パージシステムを介して二次燃料路からガスタービン燃焼器へ供給するガス状希釈剤注入システムの第２の実施形態を示す。
【図５】圧縮機吐出パージシステムを介して二次燃料路からガスタービン燃焼器へ供給する蒸気希釈剤注入システムの第１の実施形態を示す。
【図６】圧縮機吐出パージシステムを介して二次燃料路からガスタービン燃焼器へ供給する蒸気希釈剤注入システムの第２の実施形態を示す。
【図７】二次燃料路からガスタービンの燃焼器へ希釈剤を供給するための圧縮機吐出パージ空気配管と並行して流動的に接続されるガス状希釈剤制御システム及び蒸気希釈剤制御システムを含む希釈剤注入システムを示す。
【図８】燃焼器へ専用の希釈剤流路を供給しないガスタービンシステムに関して、ガスタービンの燃焼器に希釈剤を供給する方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の以下の実施形態は、ガスタービンが軽質精油又は天然ガス等の従来の燃料で作動していながら、ガスタービン燃焼システムへの希釈剤流体流（蒸気、ＣＯ２、Ｎ２等）の供給によってガスタービン排出管理を行なう新規な方法を提供するなどの、多くの利点を有する。希釈剤注入システムは、ガスタービンの保証された排出規制対応運転範囲にわたって必要な希釈剤対燃料比を供給することができる。希釈剤注入の方法は、希釈剤流体が圧縮機吐出空気と混合されるように、注入システムをガスタービン圧縮機吐出パージシステムに連結する。混合された圧縮機吐出パージ空気及び希釈剤流は、排出保証規制対応を達成するために、不活性（燃料を供給されていない）燃焼燃料ノズル通路からガスタービン燃焼器に注入される。
【００１１】
燃焼器に希釈剤を提供する本発明の方法は、多くの技術的利点を有する。既存の設計システムの流体路を使用することにより、設計の単純さがもたらされる。燃焼器への既存の注入点を使用することにより、専用の希釈剤注入通路を備えた燃焼器の開発及び試験の必要がなくなる。専用の希釈剤注入配管マニホルドの要求がないことにより、既存のシステム上の更なる配管を新しくすることに伴う複雑さを排除する。本発明の設計はまた、専用の希釈剤注入配管マニホルドの必要性を排除し、より大規模な修正のための停止時間を短縮することで、コスト削減という商業上の利益をもたらす。
【００１２】
燃焼器の基本設計は専用の希釈剤注入通路を含んでいないので、既存の燃焼器設計の適用性が広がる。更に、本発明の方法は、タービンが従来の燃料で作動しているときに希釈剤注入が要求される、より広範囲の用途に既存のコア製品を適用することを可能にする。
【００１３】
従来技術は、希釈剤流体を注入するために専用の希釈剤注入弁、配管、配管マニホルドと、専用の燃焼器通路を利用しており、ガスタービンのＮＯｘ排出制御のために希釈剤を使用していなかった。本発明の構成の実施形態によれば、希釈剤流体（蒸気、Ｎ２、ＣＯ２等）は、一連の圧力制御装置及び制御弁を通って供給される。制御弁への入口圧力は、制御弁がチョーク流れ状態で作動することができるように、圧力制御弁によって管理される。そのようなチョーク流れ状態によって、流量制御弁が、下流の圧力変動による変化に左右されない流量制御を提供することができる。
【００１４】
希釈剤流量制御弁の吐出は、既存の圧縮機吐出パージ流体流と結合する。圧縮機吐出パージ流体流は、二次燃料が燃焼器に供給されていない場合に燃焼器の二次燃料ノズルまで二次燃料路を積極的にパージする。そのような二次燃料路は、合成ガス又はプロセスガス等の低エネルギー燃料のために設けられる。希釈剤流量計は、ガスタービン排出制御（ＮＯｘ）に必要な希釈剤対燃料比の正確な割合を設定するために従来の燃料流量測定と共に使用される。
【００１５】
図１は、ガスタービンの燃焼器への燃料流の従来技術の燃料システム１０を示す。従来の燃料システム１１は、精油又は天然ガス等の従来の燃料１２を供給する。従来の燃料及び燃料システムは、一次燃料及び一次燃料システムとも呼ばれる。従来の燃料１２は、従来の燃料路１５を通って従来の燃料ヘッダー２０に移動し、そこで可撓性流体コネクタ２５が従来の燃料を複数の燃焼器４０に分配する。二次燃料システム１３は、合成ガス又はプロセスガス等の二次燃料１４を供給する。二次燃料１４は、二次燃料路５５を通って二次燃料ヘッダー８５に供給され、そこで可撓性流体コネクタ８６が燃料を複数の燃焼器４０に分配する。従来の燃料１２又は二次燃料１４のどちらを使用してもよい。
【００１６】
圧縮空気は、正常燃焼プロセスの一部としてガスタービン圧縮機６０から燃焼器（図示せず）に供給される。ガスタービン圧縮機６０からの圧縮空気は、更にパージ空気システム配管７５から二次燃料路５５に供給される。二次燃料１４が分離されて、燃焼器４０に供給されていない場合、圧縮機吐出マニホルド６５からの圧縮空気７０は整列して、二次燃料路５５、二次燃料ヘッダー８５及び個々の可撓性流体コネクタ８６を通って燃焼器４０に流れる。パージ空気６５は二次燃料ノズル４４（図２）に流れて、燃焼器内の炎を冷却し、それが二次燃料ノズルを通って逆流するのを防止する。
【００１７】
図２は、専用の希釈剤マニホルドを含んでいない一般的な燃焼器４０の後部を示す。一次燃料入口４１及び二次燃料入口４２は、燃焼器の後板４５に接続される。後板４５は、燃料を下流側のノズルに供給して、空気供給源（図示せず）と混合し、下流の燃焼帯（図示せず）に注入するための複数の複雑な内部経路（図示せず）を含む。多くの異なる構成のノズルが設けられるが、例えば、ノズルの内輪４３は一次燃料が使用される場合に供給され、ノズルの外輪４４は二次燃料が使用される場合に供給される。希釈剤注入用の燃焼器４０への別個の経路に関する規定は存在しない。本発明の方法を用いて、希釈剤８０は、燃焼器に一次燃料１２は供給されているが二次燃料１４は供給されていない場合に、パージ空気７０と共に二次燃料入口４２を通って燃焼器に入る。
【００１８】
図３は、圧縮機吐出パージシステムを介して二次燃料路からガスタービン燃焼器に供給するために整列したガス状希釈剤注入システム１００の第１の実施形態を示す。従来の燃料供給源１７０が第１燃料路１７５から燃焼器４０に送られ、二次燃料供給源１７１から二次燃料路１５０が燃料を供給されない場合に、希釈剤が注入される。従来の燃料は、従来の燃料マニホルド１８０及び可撓性流体コネクタ１８５を介して第１燃料路１７５から燃焼器４０に供給される。４つの可撓性流体コネクタ１８５が示されているが、ガスタービンは、燃焼器４０の数、従ってこれらの流体コネクタ１８５の必要数が変化する。
【００１９】
ガス状希釈剤注入システム１００は、ガス状希釈剤供給源１０５と、流量測定器具１１０と、ストレーナ１１５と、流量制御弁１２０とを含むガス状希釈剤流量制御装置１０１を提供する。流量測定器具１１０は、ガス状希釈剤の流量を測定し、タービン制御システム１３５に流量測定信号１１１を提供する。流量制御弁１２０は、タービン制御システム又は制御サブシステム１３５からの制御信号１１２に従って、従来の燃料の量及び種類に対して適当な割合で燃焼器へのガス状希釈剤の流れを制御する。ガスタービンの作動及び燃料条件に依存して適量の希釈剤を添加するためのそのような制御信号及びタービン制御システムが知られている。通気管路及び弁１３０は、始動、停止中、及び必要に応じて作動中にシステム配管を通気するために設けられる。
【００２０】
接続管１３８は、システムに既にあるガス状希釈剤流量制御装置１０１から圧縮機吐出パージ空気配管１４０まで形成される。圧縮機吐出パージ空気配管１４０は、各種停止弁１４１及び通気弁１４２を含む。圧縮機吐出パージ空気配管１４０は、ガスタービン圧縮機６０の吐出１４６から供給された圧縮機吐出マニホルド１４５からの圧縮空気を受け入れる。ガス状希釈剤が注入されると、ガス状希釈剤及びパージ空気は一緒にパージ空気配管１４０を流れる。パージ空気配管は、二次燃料源１７１が分離される位置１５５で既存の二次燃料システム配管１５０に接続する。ガス状希釈剤及びパージ空気は、二次燃料マニホルド１６０に流れ、その後可撓性接続管１６５を通って個々の燃焼器４０に流れる。
【００２１】
ガス状希釈剤注入システム１００が止まると、流量制御弁１２０、圧力制御弁１２５及び停止弁１２６は、パージ空気システムからガス状希釈剤を分離するために閉鎖し、管路は通気される。二次燃料を燃焼器に供給している場合、ガス状希釈剤制御システム１０１は停止し、制御弁１２０、圧力制御弁１２５及び停止弁１２６は、二次燃料路から希釈剤注入システムを分離するために閉鎖する。パージ空気システムは、二次燃料路から更に分離されるか、希釈剤注入システムが作動中でなくとも作動を継続する。
【００２２】
図４は、圧縮機吐出パージシステムを介して二次燃料路からガスタービン燃焼器へ供給するために整列したガス状希釈剤注入システム１０２の第２の実施形態を示す。希釈剤は、従来の燃料供給１７０が第１燃料路１７５から燃焼器４０に送られる場合に注入される。従来の燃料は、従来の燃料マニホルド１８０及び可撓性流体コネクタ１８５を介して第１燃料注入路から供給される。４つの可撓性流体コネクタ１８５が示されているが、ガスタービンは、燃焼器の数、従ってこれらの流体コネクタの必要数が変化する。
【００２３】
ガス状希釈剤注入システム１０２は、ガス状希釈剤供給源１０５、流量測定器具１１０、ストレーナ１１５及び流量制御弁１２０を含む希釈剤流量制御装置１０３を提供する。流量測定器具１１０は、ガス状希釈剤の流れを測定し、タービン制御システム１３５に流量測定信号１１１を提供する。流量制御弁１２０は、タービン制御システム又は制御サブシステム１３５からの制御信号１１２に従って、従来の燃料の量及び種類に対して適当な割合で燃焼器へのガス状希釈剤の流れを制御する。ガスタービンの作動及び燃料条件に依存して適量の希釈剤を添加するためのそのような制御信号及びタービン制御システムが知られている。流量制御弁１２０に加えて、チョーク流れ作動に関して流量制御弁１２０の圧力を制御するために圧力制御弁１２５が更にすぐ上流に設けられ、それによって下流圧力の流量制御に対する影響を制限する。始動、停止中、及び必要に応じて作動中に、通気管路及び弁１３０が通気システム配管に設けられる。接続管１３８は、システムに既にある希釈剤流量制御装置１０３から圧縮機吐出パージ空気配管１４０まで形成される。圧縮機吐出パージ空気配管１４０は、各種停止弁１４１及び通気弁１４２を含む。圧縮機吐出パージ空気配管１４０は、圧縮機吐出１４６から供給された圧縮機吐出マニホルド１４５からの圧縮空気を受け入れる。ガス状希釈剤が注入されると、ガス状希釈剤及びパージ空気は一緒にパージ空気配管１４０を流れる。パージ空気配管１４０は、二次燃料源１７１が分離される位置１５５で既存の二次燃料システム配管１５０に接続する。ガス状希釈剤及びパージ空気は、二次燃料マニホルド１６０に流れ、その後可撓性接続管１６５を通って個々の燃焼器４０に流れる。
【００２４】
ガス状希釈剤注入システム１０２が止まると、流量制御弁１２０、圧力制御弁１２５及び停止弁１２６は、パージ空気システムからガス状希釈剤を分離するために閉鎖し、管路は通気される。二次燃料を燃焼器に供給している場合、ガス状希釈剤制御システム１０３は停止し、制御弁１２０、圧力制御弁１２５及び停止弁１２６は、二次燃料路から希釈剤注入システムを分離するために閉鎖する。パージ空気システムは、二次燃料路から更に分離されるか、希釈剤注入システムが作動中でなくとも作動を継続する。
【００２５】
図５は、圧縮機吐出パージシステムを介して二次燃料路からガスタービン燃焼器へ供給するために整列した蒸気希釈剤注入システム２００の第１の実施形態を示す。希釈剤は、従来の燃料が従来の燃料路から燃焼器に供給される場合に注入される。希釈剤は、従来の燃料供給源１７０が第１燃料路１７５から燃焼器（４０）に送られる場合に注入される。従来の燃料は、従来の燃料マニホルド１８０及び可撓性流体コネクタ１８５を介して第１燃料注入路から供給される。４つの可撓性流体コネクタ１８５が示されているが、ガスタービンは、燃焼器の数、従ってこれらの流体コネクタの必要数が変化する。
【００２６】
蒸気希釈剤注入システム２００は、蒸気希釈剤供給源２０５、流量測定器具２１０、ストレーナ２１５及び流量制御弁２２０を含む蒸気希釈剤流量制御装置２０１を提供する。流量測定器具２１０は、蒸気希釈剤の流れを測定し、タービン制御システム１３５にそのような流量測定値２１１を提供する。流量制御弁２２０は、タービン制御システム１３５からの制御信号２１２に従って、従来の燃料の量及び種類に対して適当な割合で燃焼器への蒸気希釈剤の流れを制御する。ガスタービンの作動及び燃料条件に依存して適量の希釈剤を添加するためのそのような制御信号及びタービン制御システムが知られている。始動、停止中、及び必要に応じて作動中に、システム配管から凝縮水を排水するためにドレン管路及び弁２３０が設けられる。
【００２７】
接続管１３８は、システムに既にある希釈剤流量制御装置２０１から圧縮機吐出パージ空気配管１４０まで形成される。圧縮機吐出パージ空気配管１４０は、各種停止弁１４１、通気弁１４２及びドレン弁１４３を含む。圧縮機吐出パージ空気配管１４０は、圧縮機吐出１４６から供給された圧縮機吐出マニホルド１４５からの圧縮空気を受け入れる。蒸気希釈剤が注入されると、蒸気希釈剤及びパージ空気は一緒にパージ空気配管１４０を流れる。パージ空気配管は、二次燃料源１７１が分離される位置１５５で既存の二次燃料システム配管１５０に接続する。蒸気希釈剤及びパージ空気は、二次燃料マニホルド１６０に流れ、その後可撓性接続管１６５を通って個々の燃焼器４０に流れる。凝縮水を排水することができるように、１つ以上のドレン弁１５６が二次燃料路内に含まれる。
【００２８】
蒸気希釈剤注入システム２００が止まると、制御弁２２０、圧力制御弁２２５及び停止弁２２６は、パージ空気システム１４０から蒸気希釈剤を分離するために閉鎖し、ドレン管路２３０は凝縮した蒸気を除去するために排水される。二次燃料を燃焼器に供給している場合、蒸気希釈剤制御システム２００は停止し、制御弁２２０、圧力制御弁２２５及び停止弁２２６，１４１は、二次燃料路から希釈剤注入システム及びパージ空気システムを分離するために閉鎖し、管路２３０は凝縮した蒸気を除去するために排水される。
【００２９】
図６は、圧縮機吐出パージシステムを介して二次燃料路からガスタービン燃焼器へ供給するために整列した蒸気希釈剤注入システム２０２の第２の実施形態を示す。希釈剤流体は、従来の燃料が従来の燃料路から燃焼器に供給される場合に注入される。希釈剤流体は、従来の燃料供給源１７０が第１燃料路１７５から燃焼器４０に送られる場合に注入される。従来の燃料は、従来の燃料マニホルド１８０及び可撓性流体コネクタ１８５を介して第１燃料注入路から供給される。４つの可撓性流体コネクタ１８５が示されているが、ガスタービンは、燃焼器の数、従ってこれらの流体コネクタの必要数が変化する。
【００３０】
蒸気希釈剤注入システム２０２は、蒸気希釈剤供給源２０５、流量測定器具２１０、ストレーナ２１５及び流量制御弁２２０を含む蒸気希釈剤流量制御装置２０３を提供する。流量測定器具２１０は、蒸気希釈剤の流れを測定し、タービン制御システム１３５にそのような流量測定値２１１を提供する。流量制御弁２２０は、タービン制御システム１３５からの制御信号２１２に従って、従来の燃料の量及び種類に対して適当な割合で燃焼器４０への蒸気希釈剤の流れを制御する。ガスタービンの作動及び燃料条件に依存して適量の希釈剤を添加するためのそのような制御信号及びタービン制御システムが知られている。流量制御弁２２０に加えて、チョーク流れ作動の圧力を制御するために圧力制御弁２２５が更にすぐ上流に設けられ、それによって下流圧力の流量制御に対する影響を制限する。始動、停止中、及び必要に応じて作動中に、ドレン管路及び弁２３０がシステム配管からの凝縮水を排水するために設けられる。
【００３１】
接続管１３８は、システムに既にある希釈剤流量制御装置２０１から圧縮機吐出パージ空気配管１４０まで形成される。圧縮機吐出パージ空気配管１４０は、各種停止弁１４１、通気弁１４２及びドレン弁１４３を含む。圧縮機吐出パージ空気配管１４０は、圧縮機吐出１４６から供給された圧縮機吐出マニホルド１４５からの圧縮空気を受け入れる。蒸気希釈剤が注入されると、蒸気希釈剤及びパージ空気は一緒にパージ空気配管１４０を流れる。パージ空気配管は、二次燃料源１７１が分離される位置１５５で既存の二次燃料システム配管１５０に接続する。蒸気希釈剤及びパージ空気は、二次燃料マニホルド１６０に流れ、その後可撓性接続管１６５を通って個々の燃焼器４０に流れる。凝縮水を排水することができるように、１つ以上のドレン弁１５６が二次燃料路内に含まれる。
【００３２】
蒸気希釈剤注入システム２０２が止まると、制御弁２２０、圧力制御弁２２５及び停止弁２２６は、パージ空気システム１４０から蒸気希釈剤を分離するために閉鎖し、ドレン管路２３０は凝縮した蒸気を除去するために排水される。二次燃料を燃焼器に供給している場合、蒸気希釈剤注入システム２０２は停止する。制御弁２２０、圧力制御弁２２５及び停止弁２２６，１４１は、二次燃料路から希釈剤注入システム及びパージ空気システムを分離するために閉鎖し、管路２３０は凝縮した蒸気を除去するために排水される。
【００３３】
図４に関して前述したように、ガス状希釈剤制御システム１０３と、図６に関して前述したように、蒸気希釈剤制御システム２０３とは共に、各々の希釈剤型が別々に注入されるか、又は両方の希釈剤型が一緒に注入されるように、圧縮機吐出パージ空気配管１４０への接続管に並列配置が使用されることを理解されたい。図７は、二次燃料路１５０及び二次燃料マニホルド１６０からガスタービン（図示せず）の燃焼器４０へ一方又は両方の型の希釈剤を供給するために１３８で圧縮機吐出パージ空気配管１４０と並行して流動的に接続されてつながるガス状希釈剤制御システム１０３及び蒸気希釈剤制御システム２０３を含む希釈剤注入システムの実施形態を示す。ガス状希釈剤制御システム１０３は、チョーク流れ作動に関する圧力制御弁２２５を含む蒸気希釈剤制御システム２０３と並行するチョーク流れ作動を提供する圧力制御弁１２５を含む。並列に作動する希釈剤制御システムの一方又は両方は、圧力制御弁１２５，２２５を含まなくてもよく、制御弁１２０，２２０への入口でチョーク流れによって作動しなくてもよいことを理解されたい。
【００３４】
本発明の別の態様によれば、燃焼器への希釈剤流体の専用の流路又は注入点を供給しないガスタービンシステムに関して、ガスタービンの燃焼器に希釈剤を注入するシステムが提供される。そのようなシステムは、第１燃料マニホルドから燃焼器への一次燃料流路と、二次マニホルドから燃焼器への二次燃料流路とを含む。図８は、そのようなガスタービンの燃焼器に希釈剤を供給する方法のフローチャートを示す。ステップ４００は、ガスタービンの希釈剤流量制御システムを提供することを含む。ステップ４１０は、第１燃料注入路がガスタービンの燃焼器に燃料を供給している場合に希釈剤流量制御システムを第２燃料注入路に接続することを含む。ステップ４２０は、第２燃料注入路に希釈剤を注入するために希釈剤注入システムを準備する。ステップ４３０は、第２燃料注入路から燃焼器に希釈剤を注入することを含む。
【００３５】
そのようなシステムは、マニホルドが燃焼器に燃料を供給していない場合に関連するマニホルド及び燃料ノズルをパージするために、一次マニホルド及び二次マニホルドの一方又は両方に接続する圧縮機吐出パージ空気システムを含む。
【００３６】
この方法は、希釈剤流量制御システムを提供するステップを含む。提供される希釈剤流量制御システムは、Ｎ２又はＣＯ２等のガス状希釈剤の流量制御システムであってもよく、蒸気希釈剤の流量制御システムであってもよい。希釈剤制御システムは、蒸気希釈剤又はガス状希釈剤が個別に添加されるか、又は両方が一緒に添加されるように、蒸気希釈剤及びガス状希釈剤の両方の制御システムを提供する。希釈剤流量制御システムを提供するステップは、希釈剤供給源と、燃焼器への希釈剤の流れを制御する制御装置と、希釈剤流を測定する流量測定器具と、燃焼器への希釈剤の流れを制御するようになっている流量制御弁とを提供することを含む。提供するステップはまた、流量制御弁でのチョーク流れに関して流量制御弁の圧力を制御するようになっている圧力制御弁を提供することを含む。
【００３７】
この方法は、第２燃料注入路が燃焼器に燃料を供給していない場合に希釈剤流量制御システムを第２燃料注入路に接続するステップを更に含む。希釈剤流量制御システムを燃焼器への第２燃料注入路に接続するステップは、二次燃料注入路に接続された既存のプラントシステムとの流体接続管を形成することを含む。初期の機械的接続は、既知の機械的接合技術によって行なわれる。燃料注入路と連通する既存の流体システムは、圧縮機吐出ヘッダーからのパージ空気配管である。蒸気希釈剤及びガス状希釈剤の両方を一緒に提供することになっている実施形態に関しては、機械的接続は、二次燃料注入路と流体連通する既存のプラントシステムに並行して結合されるように両方の流量制御システムを流動的に接続しなければならない。
【００３８】
システムの始動の準備をするステップは、希釈剤源を圧縮機吐出パージ空気配管に接続するように手動又は遠隔制御下で弁を作動させることを含む。ドレン弁は、蒸気希釈剤流量制御システムのウォームアップ、作動及び停止の少なくとも１つの間に最低点のドレンから凝縮した蒸気を排水するためにシステムに設けられる。通気弁は、ガス状希釈剤流量制御システムの始動、停止及び作動中にシステム内のガス状希釈剤又は空気を通気するために設けられる。
【００３９】
第２燃料注入路が燃焼器に燃料を供給するのに使用されていない場合に希釈剤制御システムから第２燃料注入路を通って希釈剤を注入する方法は、ガスタービンの作動条件に必要な希釈剤流量を決定するステップを含む。そのような決定は、タービン制御装置又はそのサブシステムに関して行なわれる。この方法は、測定された流量値を制御装置に提供する流量測定器具によって希釈剤流量を測定するステップを更に含む。制御装置はそれから、正確な希釈剤流量を確定するために流量制御弁に制御信号を提供する。この方法は、チョーク流れ状態を提供するように圧力制御弁によって流量制御弁への入口の圧力を確定するステップを更に含む。
【００４０】
この方法は、第１燃料注入路に供給された燃料が天然ガス及び精油の一方であり、第２燃料注入路に供給された燃料が合成ガス又はプロセスガスを含む場合に、燃焼器に希釈剤を注入するステップを提供する。
【００４１】
本明細書において種々の実施形態が説明されたが、本発明の要素、変形形態、又は改善形態の種々の組み合わせを実施することができ、これらは本発明の範囲内にあることは、本明細書から理解されるであろう。
【符号の説明】
【００４２】
１０  燃料システム
１１  従来の燃料システム
１２  従来の燃料
１３  二次燃料システム
１４  二次燃料
１５  従来の燃料路
２０  従来の燃料ヘッダー
２５  可撓性流体コネクタ
４０  複数の燃焼器
４１  一次燃料入口
４２  二次燃料入口
４３  一次燃料ノズル
４４  二次燃料ノズル
４５  後板
４６  希釈剤
４７  一次燃料
４８  二次燃料
４９  空気パージ
６０  ガスタービン圧縮機
６５  圧縮機吐出マニホルド
７０  圧縮機吐出パージ空気
７５  パージ空気システム配管
８０  希釈剤
８５  二次燃料ヘッダー
８６  可撓性流体コネクタ
１００  ガス状希釈剤注入システムの第１の実施形態
１０１  希釈剤流量制御装置
１０２  ガス状希釈剤注入システムの第２の実施形態
１０３  希釈剤流量制御装置
１０５  ガス状希釈剤供給源
１１０  流量測定器具
１１１  流量測定信号
１１２  制御信号
１１５  ストレーナ
１２０  流量制御弁
１２５  圧力制御弁
１２６  停止弁
１３０  通気弁
１３５  タービン制御システム
１３８  接続管
１４０  圧縮機吐出パージ空気配管
１４１  停止弁
１４２  通気弁
１４３  ドレン弁
１４５  圧縮機吐出マニホルド
１４６  圧縮機吐出
１５０  二次燃料路
１５５  二次燃料源が分離される位置
１５６  ドレン弁
１６０  二次燃料マニホルド
１６５  可撓性接続管
１７０  従来の燃料供給源
１７１  二次燃料源
１８５  可撓性流体コネクタ
１９０  ガス状希釈剤注入システムの第１の実施形態
１９１  希釈剤流量制御装置
１９３  ガス状希釈剤注入システムの第２の実施形態
１９４  チョーク流れ状態の希釈剤流量制御装置
２００  蒸気希釈剤注入システム
２０１  蒸気希釈剤流量制御装置
２０２  蒸気希釈剤注入システム
２０３  蒸気希釈剤流量制御装置
２１１  流量測定値
２１２  制御信号
２１３  圧力制御信号
２１５  ストレーナ
２２０  流量制御弁
２２５  圧力制御弁
２２６  停止弁
２３０  ドレン弁
３００  希釈剤流量制御システム
【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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