(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービン用の二元燃料供給システムを提供する。【解決手段】ガスタービン用の二元燃料供給システム４００は、主燃料油導管４０６および主燃料ガス導管４０４を有する主燃料ライン４０２であって、主燃料ガス導管４０４が少なくとも部分的に主燃料油導管４０６を包囲している、主燃料ライン４０２と、主燃料ライン４０２に接続された燃料リング４０８であって、主燃料ガス導管４０４に接続された燃料ガスリング４１０と、主燃料油導管４０６に接続された燃料油リング４１４とを有しており、燃料ガスリング４１０が少なくとも部分的に燃料油リング４１４を包囲している、燃料リング４０８と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン用の二元燃料供給システム（４００）であって、
主燃料油導管（４０６）および主燃料ガス導管（４０４）を有する主燃料ライン（４０２）であって、前記主燃料ガス導管（４０４）が少なくとも部分的に前記主燃料油導管（４０６）を包囲している、主燃料ライン（４０２）と、
前記主燃料ライン（４０２）に接続された燃料リング（４０８）であって、前記主燃料ガス導管（４０４）に接続された燃料ガスリング（４１０）と、前記主燃料油導管（４０６）に接続された燃料油リング（４１４）とを有しており、前記燃料ガスリング（４１０）は、少なくとも部分的に前記燃料油リング（４１４）を包囲している、燃料リング（４０８）と、
を備えることを特徴とする、ガスタービン用の二元燃料供給システム（４００）。
【請求項２】
前記燃料リング（４０８）に接続された少なくとも１つの燃料供給ライン（４１２）をさらに備え、該燃料供給ライン（４１２）は、前記燃料ガスリング（４１０）に接続された燃料ガス供給ライン（４１８）と、前記燃料油リング（４１４）に接続された燃料油供給ライン（４１６）とを有し、前記燃料ガス供給ライン（４１８）は、少なくとも部分的に前記燃料油供給ライン（４１６）を包囲している、請求項１記載の二元燃料供給システム。
【請求項３】
前記燃料油供給ライン（４１６）と前記燃料油リング（４１４）との間の接続部は、延長手段（４２０）を含む、請求項２記載の二元燃料供給システム。
【請求項４】
前記燃料ガス供給ライン（４１８）は、延長手段（４２２）を含む、請求項３記載の二元燃料供給システム。
【請求項５】
前記燃料供給ライン（４１２）に接続された二元燃料ノズル（４２８）をさらに備える、請求項２から４までのいずれか１項記載の二元燃料供給システム。
【請求項６】
前記主燃料ガス導管（４０４）は、延長手段（４２４）を含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の二元燃料供給システム。
【請求項７】
前記燃料ガスリング（４１０）と前記燃料油リング（４１４）との間に滑り固定部（４３２）をさらに備える、請求項１から６までのいずれか１項記載の二元燃料供給システム。
【請求項８】
燃料リング平面と前記主燃料ライン（４０２）との間の接続角度が、０°とは異なる、請求項１から７までのいずれか１項記載の二元燃料供給システム。
【請求項９】
前記主燃料ライン（４０２）と、前記燃料リング（４０８）とは、Ｌ字形接続部を介して接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の二元燃料供給システム。
【請求項１０】
前記主燃料ライン（４０２）の入口に接続され、燃料ガスを前記主燃料ガス導管（４０４）に、燃料油を前記主燃料油導管（４０６）に供給するように適応された燃料マニホールド（５０６）をさらに備える、請求項１から９までのいずれか１項記載の二元燃料供給システム。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項記載の二元燃料供給システム（４００）を備えるガスタービン（１００）。
【請求項１２】
カン型燃焼器（７０２）と、冷却空気ハウジング（７０４）と、バーナ（６００）とをさらに備え、前記主燃料ラインの入口（４３０）は前記カン型ハウジング（７０２）の外側に配置されており、前記主燃料ライン（４０２）の出口は、前記冷却空気ハウジング（７０４）と前記バーナ（６００）との間に配置されており、前記燃料リング（４０８）は、前記冷却空気ハウジング（７０４）と前記バーナ（６００）との間に配置されている、請求項１１記載のガスタービン。
【請求項１３】
請求項１２記載のガスタービン（１００）のバーナ（６００）に二元燃料（１１２，１１４）を供給する方法であって、
燃料油（１１２）および／または燃料ガス（１１４）を前記主燃料ライン（４０２）に供給するステップと、
前記燃料油（１１２）および／または前記燃料ガス（１１４）を前記バーナ（６００）に案内するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料供給システムに関し、特に、本発明は、ガスタービンエンジン用の二元燃料（dual fuel）供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代のガスタービンは、様々な種類の液体および気体燃料などの多くの異なる燃料によって作動することがある。この理由から、発電プラントは、二元燃料能力を備えて、例えば天然ガスおよびディーゼル燃料によって作動することができるガスタービンエンジンを有してもよい。一般に、作動燃料の選択は、価格、入手可能性および作動パラメータに依存する。
【０００３】
ガスタービンは、燃料を圧縮空気内で燃焼させることによって高温ガスを発生するように構成された様々なタイプの燃焼器を有する。燃料は、１つまたは複数の燃料ノズルを使用して燃焼器に導入される。運転の柔軟性を提供するために、ノズルは、通常、二元燃料を噴射する能力を有する。
【０００４】
二元燃料は、燃料源から燃料ノズルへ供給されなければならない。このような二元燃料供給システムの設計は、スペースの制約、振動不安定性および熱膨張などの様々な課題を有する。
【０００５】
図２は、２つの燃料リング管２０２および２０４を有する燃料供給システム２００を示している。リング管２０２および２０４はそれぞれ１つのタイプの燃料を供給し、各管は、ガスタービンの燃焼器バーナ（図示せず）に接続される複数の燃料供給部２０６を有する。全てのバーナが１つのランスを有する構成では、リング管２０２および２０４のそれぞれから１つの分岐部が、２つのタイプの燃料を１つのバーナへ供給する。この設計は、複雑さが高く、多数の供給ラインおよび接続部を生じる。図３は、複数（この例では３つ）の噴射ノズル３１０を有するバーナ３１２用の二元燃料供給システム３００を示している。２つのタイプの燃料３０２および３０４は、全てのノズル３１０に供給される。燃料３０２は第１の燃料ライン３０６を介して供給されるのに対し、第２の燃料３０４は第２の燃料ライン３０８を介して供給される。図２の設計と同様に、この燃料供給システムはコンパクトではなく、熱的および振動的な不安定性を生じる可能性がある。
【０００６】
したがって、従来のシステムよりも単純でかつより効率的な二元燃料供給システムが望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の問題を考慮して、本発明の主な目的は、ガスタービンエンジン用の改良された二元燃料供給システムを提供することである。
【０００８】
本発明の１つの目的は、複雑さおよびスペース節約の観点から改良された二元燃料供給システムを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、熱的および振動的安定性の観点から改良された二元燃料供給システムを提供することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、実質的に円筒状のバーナに特に適応された、改良された二元燃料システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明の上述の目的およびその他の目的は、主燃料油導管および主燃料ガス導管を有する主燃料ラインであって、主燃料ガス導管が少なくとも部分的に主燃料油導管を包囲している、主燃料ラインと、主燃料ラインに接続された燃料リングであって、主燃料ガス導管に接続された燃料ガスリングと、主燃料油導管に接続された燃料油リングとを有しており、燃料ガスリングが少なくとも部分的に燃料油リングを包囲している、燃料リングと、を備える、ガスタービン用の二元燃料供給システムによって達成される。
【００１２】
好適な実施形態によれば、二元燃料供給システムは、燃料リングに接続された少なくとも１つの燃料供給ラインをさらに備え、燃料供給ラインは、燃料ガスリングに接続された燃料ガス供給ラインと、燃料油リングに接続された燃料油供給ラインとを有し、燃料ガス供給ラインは、少なくとも部分的に燃料油供給ラインを包囲している。
【００１３】
さらに別の実施形態によれば、燃料油供給ラインと燃料油リングとの間の接続部は、延長手段、好適には金属ホースを含む。
【００１４】
別の実施形態によれば、燃料ガス供給ラインは、延長手段、好適にはベローを含む。
【００１５】
さらに別の実施形態によれば、燃料供給ラインは、二元燃料ノズルを含む。
【００１６】
別の実施形態によれば、主燃料ガス導管は、延長手段、好適には金属ベローを含む。
【００１７】
さらに別の実施形態によれば、二元燃料は、燃料ガスリングと燃料油リングとの間の滑り固定部を含む。
【００１８】
別の実施形態によれば、燃料リング平面と主燃料ラインとの間の接続角度は、０°とは異なる。好適な実施形態では、主燃料ラインと燃料リングとは、実質的に９０°の角度で接続されている。この実施形態は、ガスタービン内のスペース節約に関して特に有利である。別の実施形態では、主燃料ラインと燃料リングとは、Ｌ字形接続部を介して接続されている。
【００１９】
さらに別の実施形態によれば、二元燃料供給システムは、さらに、主燃料ラインの入口に接続され、燃料ガスを主燃料ガス導管に、燃料油を主燃料油導管に供給するように適応された燃料マニホールドを含む。
【００２０】
本願は、二元燃料供給システムを含むガスタービンにも関する。好適な実施形態において、ガスタービンは、カン型燃焼器と、冷却空気ハウジングと、バーナとをさらに備え、主燃料ラインの入口はカン型ハウジングの外側に配置されており、主燃料ラインの出口は、冷却空気ハウジングとバーナとの間に配置されており、燃料リングは、冷却空気ハウジングとバーナとの間に配置されている。
【００２１】
加えて、本願は、二元燃料供給システムを含むガスタービンのバーナに二元燃料を供給する方法をも提供する。この方法は、燃料油および／または燃料ガスを主燃料ラインへ供給するステップと、燃料油および／または燃料ガスをバーナへ案内するステップとを含む。
【００２２】
本発明の付加的な利点および特徴は、以下に続く説明において部分的に示され、部分的に以下の説明の検討により当業者に明らかになるか、または本発明の実施によって学ばれ得る。ここで、添付の図面を特に参照して、本発明を説明する。
【００２３】
本発明の好適な実施形態が図面を参照して以下に説明される。図面は、本発明の現時点で好適な実施形態を示すためのものであり、発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るガスタービンの概略図である。
【図２】従来の二重リング燃料供給システムの透視図である。
【図３】従来の燃料供給システムの概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る二元燃料供給システムの概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る二元燃料供給システムの透視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る二元燃料供給システムの透視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るガスタービン内の二元燃料供給システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
ここで図面を参照すると、複数の図面を通じて同一の符号は同一の要素を指示しており、図１は、本発明の一実施形態に係るガスタービンエンジンの概略図を示している。ガスタービン１００は、入口空気１１６の流れを圧縮する圧縮機１０２を有する。圧縮空気１１８は、複数の燃焼器カンおよびバーナを含んでもよい燃焼器１０６へ方向付けられる。燃焼器１０６において、空気１１６は、燃料油１１２または燃料ガス１１４と混合され、空気と燃料の混合物が点火され、高温燃焼ガス１２０の流れを生ぜしめ、この流れは、タービン１０４を駆動するために方向付けられる。タービン１０４において発生する機械的仕事は、軸１２２を介して圧縮機１０２および負荷１１０を駆動する。燃料１１２および１１４は、本発明に係る二元燃料供給システム４００を通じて燃焼器１０６に供給される。
【００２６】
図４は、ガスタービン１００とともに使用されてもよい、本発明に係る二元燃料供給システム４００を示している。二元燃料供給システム４００は、主燃料油導管４０６と、主燃料ガス導管４０４とを有する主燃料ライン４０２を含む。図４に示された好適な実施形態では、導管４０４および４０６は、２つの同心状の導管の形式であり、主燃料ガス導管４０４は、導管４０６の進入セクションを除き、主燃料油導管４０６を完全に包囲している。全体として、主燃料ガス導管４０４は、少なくとも部分的に主燃料油導管４０６を包囲している。二元燃料供給システム４００は、主燃料ライン４０２に接続された燃料リング４０８も含む。燃料リング４０８は、主燃料ガス導管４０４に接続された燃料ガスリング４１０と、主燃料油導管４０６に接続された燃料油リング４１４とを含む。燃料ガスリング４１０は、少なくとも部分的に燃料油リング４１４を包囲している。図４に示された好適な実施形態では、燃料ガスリング４１０は、燃料油リング４１４を完全に包囲している。本発明の好適な実施形態では、二元燃料供給システム４００は、さらに、燃料リング４０８に接続された少なくとも１つの燃料供給ライン４１２を含む。図４の例は、燃料リング４０８に接続された、燃料リング４０８から延びる１２の同じ供給ライン４１２を示している。燃料供給ライン４１２は、燃料ガスリング４１０に接続された燃料ガス供給ライン４１８と、燃料油リング４１４に接続された燃料油供給ライン４１６とを有する。燃料ガス供給ライン４１８は、少なくとも部分的に燃料油供給ライン４１６を包囲している。
【００２７】
熱膨張および不都合な振動効果を回避することに寄与する付加的な有利な特徴も、図４に示されている。第１に、主燃料ガス導管４０４は、延長手段、好適には金属ベロー４２４を含んでもよい。第２に、燃料ガス供給ライン４１８は、延長手段、好適にはベロー４２２を含んでもよい。第３に、燃料油供給ライン４１６と燃料油リング４１４との間に接続部は、金属ホース４２０などの延長手段を含んでもよい。最後に、二元燃料供給システム４００は、燃料ガスリング４１０と燃料油リング４１４との間に滑り固定部４３２を含んでもよい。
【００２８】
本発明の好適な実施形態では、二元燃料供給システム４００は、さらに、燃料リング４０８に接続された少なくとも１つの燃料供給ライン４１２を含む。
【００２９】
図４は、二元燃料供給システム４００の概略的な、単純化された、二次元の図である。主燃料ライン４０２、燃料リング４０８および燃料供給ライン４１２は、全てが必ずしも１つの平面に配置されるわけではない。全体として、燃料リング４０８は、燃料リング平面に配置されており、主燃料ライン４０２は、燃料リング平面と主燃料ライン４０２との間の角度として規定された接続角度で燃料リング４０８に接続されている。
【００３０】
図５は、本発明の好適な実施形態に係る二元燃料供給システム４００の透視図を示している。図５は、内部のガスおよび油の導管およびリングを示さず、システム４００の外側部分のみを示している。接続角度がゼロ度である（すなわち、燃料リング４０８と主燃料ライン４０２とが同じ平面にある）図４の実施形態とは対照的に、図５の１つの実施形態における接続角度は、実質的に９０°である。これにより、二元燃料供給システム４００は、有利にはコンパクトなサイズを有する。接続角度は、＞１０°、好適には５０°〜９０°であってもよい。好適な実施形態において、主燃料ライン４０２と、燃料リング４０８とは、図５に示したようにＬ字形接続部によって接続されている。この実施形態は、ガスタービン１００内の二元燃料供給システムの配置に関して特に有利である。図５は、主燃料ライン４０２の入口に接続された燃料マニホールド５０６も示している。マニホールド５０６は、燃料ガスおよび燃料油を主燃料ライン４０２に供給するために使用される。マニホールド５０６は、一般に、外部燃料供給部（図示せず）に接続されている。
【００３１】
図６は、燃料供給ライン４１２を受け入れるように適応された円筒状のバーナ６００と組み合わされた、本発明の好適な実施形態に係る二元燃料供給システム４００の透視図を示している。
【００３２】
本発明は、本発明に係る二元燃料供給システム４００とともに使用されるように適応されたガスタービンエンジン１００も開示する。図７は、概略的に、ガスタービン１００の一部の図を示しており、主要な構成部品の壁部の複数の部分のみが示されている。図７に示したように、ガスタービンは、好適には、カン型燃焼器７０２、冷却空気ハウジング７０４、および燃料供給ライン４１２を受け入れるように適応されたバーナ６００を含む。好適な実施形態では、主燃料ラインの入口４３０はカン型ハウジング７０２の外側に配置されており、主燃料ライン４０２の出口は、冷却空気ハウジング７０４とバーナ６００との間に配置されており、燃料リング４０８は、冷却空気ハウジング７０４とバーナ６００との間に配置されている。供給ライン４１２の出口はバーナ６００内に配置されている。
【００３３】
図７は、二元燃料供給システム４００を含むガスタービン１００のバーナ６００に二元燃料、つまり燃料油１１２および燃料ガス１１４を供給する方法をも示している。燃料油１１２および／または燃料ガス１１４は、主燃料ライン４０２に供給され、次いで、リング４０８を通じて、バーナ６００へ、供給ライン４１２を介して案内される。次いで、燃料は圧縮空気と混合され、燃焼させられる。
【００３４】
上記は本願の好適な実施形態のみに関し、以下の請求の範囲によって規定される本発明の一般的な思想および範囲から逸脱することなく、当業者によって好適な実施形態に多くの変更および修正をなし得ることは明らかである。
【符号の説明】
【００３５】
１００  ガスタービンエンジン
１０２  圧縮機
１０４  タービン
１０６  燃焼器
１１０  負荷
１１２  燃料油
１１４  燃料ガス
１１６  入口空気
１１８  圧縮空気
１２０  燃焼ガス
１２２  軸
２００  燃料供給システム
２０２  燃料リング管
２０４  燃料リング管
２０６  燃料供給部
３００  二元燃料供給システム
３０２  燃料
３０４  燃料
３０６  燃料ライン
３０８  燃料ライン
３１０  ノズル
３１２  バーナ
４００  二元燃料供給システム
４０２  主燃料ライン
４０４  主燃料ガス導管
４０６  主燃料油導管
４０８  燃料リング
４１０  燃料ガスリング
４１２  燃料供給ライン
４１４  燃料油リング
４１６  燃料油供給ライン
４１８  燃料ガス供給ライン
４２０  金属ホース
４２２  ベロー
４２４  ベロー
４２８  ノズル
４３０  主燃料ラインの入口
４３２  滑り固定部
５０６  燃料マニホールド
６００  バーナ
７０２  カン型ハウジング
７０４  冷却空気ハウジング
【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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【外国語明細書】
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