(57)【要約】      （修正有）【課題】バナジウム汚染物質を含む重油の流れを燃焼させるためのガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン、重油１１０の流れを燃焼させるための燃焼器２５と、マグネシウム２４０の流れと重油１１０の流れとを混合するための上流側マグネシウム混合システム２３０と、タービンと、タービンに連通する抽気システムと、抽気システムにマグネシウム２４０の流れを供給するための下流側マグネシウム混合システム４１０と、を含むことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バナジウム汚染物質を有する重油（１１０）の流れを燃焼させるためのガスタービンエンジン（１０）であって、
前記重油（１１０）の流れを燃焼させるための燃焼器（２５）と、
マグネシウム（２４０）の流れと前記重油（１１０）の流れとを混合するための上流側マグネシウム混合システム（２３０）と、
タービン（４０）と、
前記タービン（４０）と連通する抽気システム（７０）と、
前記抽気システム（７０）に前記マグネシウム（２４０）の流れを提供するための下流側マグネシウム混合システム（４１０）と、を含むガスタービンエンジン（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記上流側マグネシウム混合システム（２３０）は、前記マグネシウム（２４０）の流れおよび水の流れ（２６０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記上流側マグネシウム混合システム（２３０）は、上流側マグネシウム混合チャンバ（２９０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項４】
請求項３に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記上流側マグネシウム混合チャンバ（２９０）は、上流側混合マグネシウム流（３６０）を生成するための傾斜した上流側対向流ノズル（３５０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項５】
請求項４に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記上流側マグネシウム混合システム（２３０）は、前記上流側混合マグネシウム流（３６０）と前記重油（１１０）の流れとを混合するための重油混合チャンバ（３７０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項６】
請求項５に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記重油混合チャンバ（３７０）は、均質な流れを生成するための傾斜した主対向流ノズルを含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項７】
請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合システム（４１０）は、前記マグネシウム（２４０）の流れおよび水の流れ（２６０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項８】
請求項７に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合システム（４１０）は、下流側マグネシウム混合チャンバ（４２０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項９】
請求項８に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合チャンバ（４２０）は、下流側混合マグネシウム流（４８０）を生成するための傾斜した下流側対向流ノズル（３５０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１０】
請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合システム（４１０）は、重油（１１０）の流れと連通するバナジウムセンサ（１７５）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１１】
請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記マグネシウム（２４０）の流れは、水性マグネシウム亜硫酸乳剤を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１２】
請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記抽気システム（７０）は、圧縮機部抽気配管（７２）およびタービン部冷却空気配管（８０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１３】
請求項１２に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合システム（４１０）は、前記タービン部冷却空気配管（８０）と連通する、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１４】
請求項１２に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記タービン部冷却空気配管（８０）は、第２段のタービン冷却空気配管（８２）および第３段の冷却空気配管（８４）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１５】
ガスタービンエンジン（１０）における燃焼中の重油（１１０）の流れの中のバナジウムの影響を制限する方法であって、
重油（１１０）の流れの中のバナジウムの性質を決定するステップと、
マグネシウム（２４０）の流れと前記重油（１１０）の流れとを混合するステップと、
マグネシウム（２４０）と重油（１１０）との前記混合流を燃焼させるステップと、
前記ガスタービンエンジン（１０）のタービン（４０）にマグネシウム（２４０）のさらなる流れを注入するステップと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願およびその結果としての特許は、一般的にはガスタービンエンジンに関し、特にガスタービンエンジンにおいて重油の燃焼中のバナジウムなどの金属不純物の影響を軽減するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重荷重ガスタービンは、天然ガス、軽質原油、重油、残留燃料油、および他の種類の低品質の可燃性液体燃料（本明細書では重油と呼ぶ）で動作することができる。このような低品質燃料は、比較的安価であり得るが、このような燃料は、バナジウムおよび他の種類の金属化合物などの望ましくない汚染物質を含む場合がある。たとえば、バナジウムは、重油の燃焼中に反応して、酸化バナジウム（Ｖ2０5）などの望ましくない腐食性化合物を形成する。これらのバナジウム化合物は、灰などの硬質の腐食性の複合体を形成する場合がある。時間の経過と共に、この灰は、タービンブレード、ノズル、および他の種類の高温ガス経路部品の形状を歪ませる可能性があり、高温ガス経路部品の寿命、ならびにガスタービン全体の性能、可用性、およびメンテナンスを低下させるおそれがある。
【０００３】
バナジウムの腐食効果を軽減するために、マグネシウム系化合物を重油の流れに加えることができる。マグネシウムは、バナジウムと比較的低い融点の合金を形成することができる。これらのマグネシウム合金は、タービンノズル、バケット、および他の高温ガス経路部品の表面からより容易に除去することができる。しかし、重油の流れにマグネシウムを添加する公知の方法は、燃料ストリーム中の保護マグネシウムの不均質な混合物および／またはマグネシウムの過剰な注入をもたらす場合がある。その結果、現在の方法では、燃焼ゾーンの下流側のタービンノズルおよびバケットなどの高温ガス経路部品の最適な腐食保護がそれほど得られない。タービン後段部品のこの部分的または無処理は、全体的な効率および出力の低減をもたらすおそれがある。さらに、ガスタービンエンジンは、影響を受けた部品を取り外して交換するために、運転の停止時間を必要とする場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０１１５９５５号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本願およびその結果としての特許は、したがって、バナジウム汚染物質を有する炭化水素系液体燃料の流れを燃焼させるためのガスタービンエンジンを提供する。ガスタービンエンジンは、炭化水素系液体燃料の流れを燃焼させるための燃焼器と、マグネシウムの流れと炭化水素系液体燃料の流れとを混合するための上流側マグネシウム混合システムと、タービンと、タービンと連通する抽気システムと、抽気システムにマグネシウムの流れを提供するための下流側マグネシウム混合システムと、を含むことができる。
【０００６】
本願およびその結果としての特許は、ガスタービンエンジンにおける燃焼中の重油の流れの中のバナジウムの影響を制限する方法をさらに提供する。本方法は、重油の流れの中のバナジウムの性質を決定するステップと、マグネシウムの流れと重油の流れとを混合するステップと、マグネシウムと重油との混合流を燃焼させるステップと、ガスタービンエンジンのタービンにマグネシウムのさらなる流れを注入するステップと、を含むことができる。
【０００７】
本願およびその結果としての特許は、バナジウム汚染物質を有する重油の流れを燃焼させる際にタービンを保護するためのマグネシウム分配混合システムをさらに提供する。マグネシウム分配混合システムは、重油の流れと連通するバナジウムセンサと、マグネシウムの流れと、水の流れと、マグネシウム混合チャンバと、マグネシウム混合チャンバおよびタービンと連通する抽気システムと、を含むことができる。
【０００８】
本願およびその結果としての特許のこれらのおよび他の特徴もしくは改良は、いくつかの図面および添付の特許請求の範囲と併せて、以下の詳細な説明を検討することにより当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】圧縮機、燃焼器、タービン、および負荷を示すガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】抽気システムを有する図１の圧縮機およびタービンの部分断面図である。
【図３】本明細書に記載され得る上流側マグネシウム混合システムおよび下流側マグネシウム混合システムを有する燃料供給システムの概略図である。
【図４】図３の下流側マグネシウム混合システムと共に使用するための制御システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで図面を参照するが、いくつかの図を通して類似の符号は類似の要素を示し、図１は、本願で使用することができるガスタービンエンジン１０の概略図を示す。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１５を含むことができる。圧縮機１５は、流入する空気２０の流れを圧縮する。圧縮機１５は、圧縮された空気２０の流れを燃焼器２５に供給する。燃焼器２５は、圧縮された空気２０の流れと加圧された燃料３０の流れとを混合し、混合気に点火して、燃焼ガス３５の流れを生成する。単一の燃焼器２５のみを示しているが、ガスタービンエンジン１０は、任意の数の円周方向のアレイに配置された燃焼器２５またはサイロ型燃焼器などを含むことができる。燃焼ガス３５の流れは、次にタービン４０に供給される。燃焼ガス３５の流れは、タービン４０を駆動して、機械的仕事を生成する。タービン４０で生成された機械的仕事は、シャフト４５を介して圧縮機１５を駆動し、かつ発電機などの外部負荷５０を駆動する。
【００１１】
ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、様々な種類の合成ガス、重油などの液体燃料、ならびに／または他の種類の燃料およびこれらの混合を使用することができる。ガスタービンエンジン１０は、米国ニューヨーク州ＳｃｈｅｎｅｃｔａｄｙのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙが提供するいくつかの異なるガスタービンエンジンのうちのいずれか１つであってもよく、それは、これに限定されないが、７または９シリーズの重荷重ガスタービンエンジンなどを含んでもよい。ガスタービンエンジン１０は、異なる構成を有してもよく、他の種類の部品を用いてもよい。他の種類のガスタービンエンジンも、本願で使用することができる。複数のガスタービンエンジン、他の種類のタービン、および他の種類の発電機器もまた本願で共に使用することができる。
【００１２】
図２は、圧縮機１５およびタービン４０の一部をより詳細に示す。圧縮機１５は、いくつかの段５５を含むことができる。任意の数の段５５を本願で用いることができ、各段５５領域は徐々に小さくなっている。各段５５は、円周方向に配列された、いくつかの回転するブレード６０を含むことができる。任意の数のブレード６０を使用することができる。各段５５はまた、円周方向に配列された固定したベーン６５を含むことができる。任意の数のベーン６５を使用することができる。空気２０の流れは、圧縮機１５に入ることができ、各段５５のブレード６０およびベーン６５を通って圧縮され得る。
【００１３】
ガスタービンエンジン１０はまた、抽気システム７０を含むことができる。抽気システム７０は、タービン４０を冷却する際に用いるために、また他の目的のために圧縮機１５から空気２０の流れの一部を抽出することができる。抽気システム７０は、圧縮機部抽気配管７２を含むことができる。一例として挙げるに過ぎないが、圧縮機部抽気配管７２は、圧縮機１５のそれぞれ第９段および第１３段から延在する、第９段の圧縮機抽気配管７４および第１３段の圧縮機抽気配管７６を含むことができる。抽気システム７０はまた、タービン部冷却空気配管８０を含むことができる。タービン部冷却空気配管８０は、タービン４０のそれぞれ第２段、第３段、または後段と連通する、第２段もしくは後段のタービン冷却空気配管８２および第３段もしくは後段の冷却空気配管８４を含むことができる。第９段の圧縮機抽気配管７４は、第３段または後段の冷却空気配管８４と連通することができ、第１３段の圧縮機抽気配管７６は、第２段または後段のタービン冷却空気配管８２と連通することができる。圧縮機１５の他段から、および／またはタービン４０の他段への抽出を用いてもよい。抽気システム７０の他の種類および他の構成を用いてもよい。
【００１４】
図３は、本明細書で説明することができる重油供給システム１００の一実施例を示す。重油供給システム１００は、上述したガスタービンエンジン１０の燃焼器２５などと共に使用することができる。重油供給システム１００は、燃焼させるために重油１１０などの流れを燃焼器２５に供給することができる。他の種類の炭化水素系液体燃料および残留燃料油などを含む低品質燃料もまた本願で使用することができる。上述したように、重油１１０の流れは、種々の量のバナジウムなどの汚染物質を含む場合がある。
【００１５】
重油１１０は、原燃料タンク１２０に格納することができる。原燃料タンク１２０は、任意の適切な大きさ、形状、または構成を有することができる。重油１１０は、遠心分離機１３０または他の種類の分離装置で原燃料タンク１２０の下流側の処理工程を受けることができる。遠心分離機１３０は、より重い不純物、ならびに水、溶剤、および吸収剤などを除去することができる。遠心分離機１３０は、従来の設計のものであってもよい。重油１１０は、清浄燃料タンク１４０に格納することができる。清浄燃料タンク１４０は、任意の適切な大きさ、形状、または構成を有することができる。重油１１０は、本明細書で説明するものに加えて、原燃料タンク１２０および／または清浄燃料タンク１４０の前または後に処理工程を受けてもよい。
【００１６】
燃料供給システム１００は、清浄燃料タンク１４０の下流側に主燃料ポンプ１５０を含むことができる。主燃料ポンプ１５０は、従来の設計のものであってもよい。主燃料ポンプ１５０は、１つまたは複数の選択バルブ１６０およびフィルタ１７０を介して清浄燃料タンク１４０と連通することができる。選択バルブ１６０は、従来の３方向バルブであってもよい。フィルタ１７０は、さらに、微粒子などの形態で重油１１０の流れから汚染物質をさらに除去することができる。バナジウムセンサ１７５も、清浄燃料タンク１４０の下流側に配置することができる。バナジウムセンサ１７５は、重油１１０の流れの中のバナジウムの量または濃度を決定することができる。バナジウムの性質および／または重油１１０の流れに関する他の種類のパラメータを決定することもできる。バナジウムセンサ１７５は、従来の設計のものであってもよい。他の種類のセンサも使用することができる。
【００１７】
分流器１８０は、主燃料ポンプ１５０の下流側に配置することができる。分流器１８０は、使用する燃焼器２５の数に応じて重油１１０の流れを分流することができる。分流器１８０は、いくつかのマニホールド１９０および燃焼器２５と連通するいくつかの送出燃料ライン２００を含むことができる。１９本の送出燃料ライン２００が示されているが、任意の数の燃料ライン２００を本願で用いることができる。停止バルブ２１０およびバイパスライン２２０は、主燃料ポンプ１５０と分流器１８０との間に配置することができる。他の部品および他の構成を本願で用いてもよい。
【００１８】
燃料供給システム１００はまた、本明細書に記載することができる上流側マグネシウム混合システム２３０を含むことができる。上流側マグネシウム混合システム２３０は、マグネシウムタンク２５０に格納されたマグネシウム２４０のうちのある量を含むことができる。具体的には、水性マグネシウム亜硫酸乳剤などを使用することができる。他の種類のバナジウム反応性化学物質または他の種類の化学抑制剤を、種々の濃度および／または量で本願において使用することができる。マグネシウムタンク２５０は、任意の適切な大きさ、形状、または構成を有することができる。上流側マグネシウム混合システム２３０はまた、キャリアタンク２７０に格納された水またはディーゼル／油などのキャリア流体２６０のうちのある量を含むことができる。キャリアタンク２７０は、任意の適切な大きさ、形状、または構成を有することができる。他の種類のキャリア流体２６０は、任意の適切な量で本願において使用することができる。他の部品および他の構成を本願で用いてもよい。
【００１９】
マグネシウム混合システム２３０は、上流側マグネシウム混合チャンバ２９０を含むことができる。マグネシウムタンク２５０は、上流側マグネシウムポンプ３００を介して上流側マグネシウム混合チャンバ２９０と連通することができ、キャリアタンク２７０は、上流側水ポンプ３１０を介して上流側マグネシウム混合チャンバ２９０と連通することができる。ポンプ３００、３１０は、容積式および／または高楊程ポンプなどであってもよい。いくつかの停止バルブ３２０、逆止バルブ３３０、およびバイパスライン３４０なども用いることができる。上流側マグネシウム混合チャンバ２９０は、マグネシウム２４０の流れのためのいくつかの傾斜した対向流ノズル３５０を含むことができる。マグネシウム２４０の流れは、可動部品を使用せずに内部で良好に混合するために、傾斜した対向流ノズル３５０を介して、流入する水の流れ２６０の中に、ある角度で注入することができる。良好な混合はまた、水の流れ２６０と比較してより高い圧力でマグネシウム２４０の流れを上流側マグネシウム混合チャンバ２９０に注入することにより促進することができる。上流側マグネシウム混合チャンバ２９０は、任意の適切な大きさ、形状、または構成を有することができる。このようにして、上流側混合マグネシウム流３６０が、上流側マグネシウム混合チャンバ２９０から流出することができる。他の部品および他の構成も本願で用いることができる。
【００２０】
上流側マグネシウム混合システム２３０はまた、重油混合チャンバ３７０を含むことができる。重油混合チャンバ３７０は、主燃料ポンプ１５０と分流器１８０との間に、好ましくは分流器１８０のすぐ上流側に配置することができるが、本願では他の位置を用いてもよい。重油混合チャンバ３７０は、上述した上流側マグネシウム混合チャンバ２９０と同様であってもよく、可動部品を使用せずに、傾斜した対向流ノズル３５０を含むことができる。重油混合チャンバ３７０は、任意の適切な大きさ、形状、または構成を有することができる。傾斜した対向流ノズル３５０の使用はまた、その中の流体の良好な混合を促進する。上流側混合マグネシウム流３６０はまた、重油流１１０よりも高い圧力で注入することができる。重油混合チャンバ３７０は、このようにして、重油流１１０と、マグネシウムを中に含む上流側混合マグネシウム流３６０と、を混合する。このようにして、均質な流れ３８０が、重油混合チャンバ３７０から出て、分流器１８０およびガスタービンエンジン１０の燃焼器２５に向かって流れることができる。様々な種類の流量制御バルブ３９０、停止バルブ４００、および逆止バルブ４１０なども用いることができる。他の部品および他の構成も本願で用いることができる。
【００２１】
本明細書に記載した種々のバルブおよびポンプは、均質な溶液を形成するために、水流中への耐腐食性マグネシウム添加剤、重油中への耐腐食性マグネシウム添加剤を含む水流、および重油中への耐腐食性マグネシウム添加剤の供給および分配を制御および調整することができる。他の流体の組み合わせを本願で用いてもよい。
【００２２】
分流器１８０のすぐ上流側に重油混合チャンバ３７０を配置することにより、混合物の分離または重油成分のドロップアウトのための最小の滞留時間を提供する。同様に、キャリア流体２６０として水を用いることにより、重油１１０との混合処理を改善して、均質な流れ３８０を提供する。均質な流れ３８０はマグネシウム２４０の保護流の十分な供給を促進する。マグネシウム２４０の流れは、このようにして、重油１１０内のバナジウムなどと結合して、定期メンテナンス時などに高温ガス経路部品の洗浄することができる柔らかい灰を生成する。このように、均質な流れ３８０は、バナジウムに起因し得る高温ガス経路部品の腐食レベルを低減し、ガスタービンエンジン１０の全体の信頼性および可用性を向上させる。
【００２３】
燃料供給システム１００はまた、下流側マグネシウム混合システム４１０を含むことができる。下流側マグネシウム混合システム４１０は、マグネシウムタンク２５０に格納されたマグネシウム２４０の流れを使用することができる。さらなるおよび／または別個のマグネシウムタンク２５０も本願で使用することができる。下流側マグネシウム混合システム４１０は、キャリアタンク２７０に格納された水の流れ２６０を使用することができる。さらなるおよび／または別個のキャリアタンク２７０も本願で使用することができる。下流側マグネシウム混合システム４１０は、下流側マグネシウム混合チャンバ４２０を含むことができる。マグネシウムタンク２５０は、下流側マグネシウムポンプ４３０を介して下流側マグネシウム混合チャンバ４２０と連通することができ、キャリアタンク２７０は、下流側水ポンプ４４０を介して下流側マグネシウム混合チャンバ４２０と連通することができる。いくつかの停止バルブ４５０、逆止バルブ４６０、およびバイパスライン４７０なども用いることができる。下流側マグネシウム混合チャンバ４２０は、マグネシウム２４０の流れのためのいくつかの下流側の傾斜した対向流ノズル３５０を含むことができる。マグネシウム２４０の流れは、可動部品を使用せずに内部で良好に混合するために、下流側の傾斜した対向流ノズル３５０を介して、流入する水の流れ２６０の中に、ある角度で注入することができる。良好な混合はまた、水の流れ２６０と比較してより高い圧力でマグネシウム２４０の流れを下流側マグネシウム混合チャンバ４２０に注入することにより促進することができる。下流側マグネシウム混合チャンバ４２０は、任意の適切な大きさ、形状、または構成を有することができる。このようにして、下流側混合マグネシウム流４８０が、下流側マグネシウム混合チャンバ４２０から流出することができる。他の部品および他の構成も本願で用いることができる。
【００２４】
下流側混合マグネシウム流４８０は、第２段もしくは後段のタービン冷却空気配管８２および第３段もしくは後段の冷却空気配管８４と連通することができる。冷却空気配管８２、８４への流れは、流量制御バルブ４９０などを介して制御することができる。流量制御バルブ４９０は、冷却空気配管８２、８４のいずれかまたは両方への下流側混合マグネシウム流４８０の流れを変化させることができる。１つまたは複数の逆止バルブ５００も、流量制御バルブ４９０の下流側で用いることができる。他の部品および他の構成も本願で用いることができる。
【００２５】
下流側マグネシウム混合システム４１０は、このようにして、石灰水洗浄処置中のバナジウム保護および除去を改善するために、あるいは抽気システム７０を介して、タービン４０の下流側段へ下流側混合マグネシウム流４８０を供給する。下流側のタービン段に供給される下流側混合マグネシウム流４８０の量は、バナジウムセンサ１７５などによって決定された重油１１０の流れの中のバナジウムの量または濃度に依存してもよい。下流側マグネシウム混合システム４１０は、このように、過剰な流れを必要とせずに必要に応じて、十分な量の下流側混合マグネシウム流４８０をタービン４０に供給することを支援する。
【００２６】
一般に燃料供給システム１００の、特にマグネシウム混合システム２３０、４１０の動作は、コントローラ５１０によって提供することができる。コントローラ５１０は、重油中へのマグネシウムのバルブおよび分配を制御するための所定の論理およびシーケンスを利用した任意の種類のプログラム可能なマイクロコントローラなどであってもよい。コントローラ５１０は、ガスタービンエンジン１０全体を制御することができ、および／またはコントローラ５１０は、タービンマグネシウム混合システム２３０、４１０に特有のものであってもよい。コントローラ５１０の一例は、ニューヨーク州ＳｃｈｅｎｅｃｔａｄｙのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される「Ｓｐｅｅｄｔｒｏｎｉｃ（商標）」ガスタービンコントローラである。
【００２７】
図４は、下流側マグネシウム混合システム４１０に関するコントローラ５１０の動作をより詳細に示す。バナジウムセンサ１７５に加えて、他の種類のセンサもコントローラ５１０と通信することができる。たとえば、いくつかの流量センサ５２０は、下流側マグネシウム混合チャンバ４２０の上流側および下流側、ならびに下流側の流量制御バルブ４９０の下流側に配置することができる。同様に、マグネシウム圧力センサ５３０および水圧センサ５４０は、下流側マグネシウム混合チャンバ４２０の上流側に配置することができ、ならびに出力センサ５５０は、下流側マグネシウム混合チャンバ４２０の下流側に配置することができる。またマグネシウムタンク２５０は、レベルセンサ５６０を含むことができる。流量制御バルブセンサ５７０は、流量制御バルブ４９０の正しい位置を保証することができる。制御パネル／ディスプレイ５８０は、コントローラ５１０と通信することができる。制御パネル／ディスプレイ５８０は、最適な動作を保証するために、様々なバルブの位置、マグネシウムのレベル、それぞれのポンプが動作しているか否か、流量センサからの入力、圧力センサからの入力、および様々なバルブの位置を示すことができる。また他の種類の動作パラメータも、本願でモニタすることができる。他の部品および他の構成を本願で用いてもよい。
【００２８】
重油１１０の流れの中のバナジウムの量および／または濃度に基づいて、コントローラ５１０は、下流側マグネシウムポンプ４３０および下流側水ポンプ４４０を作動させて、マグネシウムの流れおよび水の流れを下流側マグネシウム混合チャンバ４２０に供給することができる。コントローラ５１０はまた、タービン４０へ供給するために、流量制御バルブ４９０および逆止バルブ５００を開いて、必要に応じて、第２段もしくは後段のタービン冷却空気配管８２および／または第３段もしくは後段の冷却空気配管８４に下流側混合マグネシウム流４８０を供給することができる。他の部品および他の構成を本願で用いてもよい。
【００２９】
上流側マグネシウム混合システム２３０および下流側マグネシウム混合システム４１０は、このように、タービン４０のすべての段にバナジウム保護を提供する。具体的には、上流側マグネシウム混合システム２３０は、重油の流れ１１０の中に適切に混合されたマグネシウムの流れを燃焼器２５に供給する。下流側マグネシウム混合システム４１０は、必要に応じて、混合されたマグネシウムの付加的な流れを既存の抽気システム７０を介して様々な下流側タービン段に提供する。マグネシウム供給システム２３０、４１０は、このように、重油中のバナジウムなどに起因する高温ガス経路部品の腐食レベルを低減し、ガスタービンエンジン１０の全体の信頼性および可用性を向上させる。
【００３０】
上記の記載は本願およびその結果としての特許の特定の実施形態にのみ関するものであることは明らかである。添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される本発明の一般的な趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者は多くの変更および修正を行うことができる。
［実施態様１］
バナジウム汚染物質を有する炭化水素系液体燃料の流れを燃焼させるためのガスタービンエンジン（１０）であって、
前記炭化水素系液体燃料の流れを燃焼させるための燃焼器（２５）と、
マグネシウム（２４０）の流れと前記炭化水素系液体燃料の流れとを混合するための上流側マグネシウム混合システム（２３０）と、
タービン（４０）と、
前記タービン（４０）と連通する抽気システム（７０）と、
前記抽気システム（７０）に前記マグネシウム（２４０）の流れを提供するための下流側マグネシウム混合システム（４１０）と、を含むガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２］
実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記上流側マグネシウム混合システム（２３０）は、前記マグネシウム（２４０）の流れおよびキャリア流体（２６０）の流れを含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様３］
実施態様２に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記上流側マグネシウム混合システム（２３０）は、上流側マグネシウム混合チャンバ（２９０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様４］
実施態様３に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記上流側マグネシウム混合チャンバ（２９０）は、上流側混合マグネシウム流（３６０）を生成するための傾斜した上流側対向流ノズル（３５０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様５］
実施態様４に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記上流側マグネシウム混合システム（２３０）は、前記上流側混合マグネシウム流（３６０）と前記炭化水素系液体燃料の流れとを混合するための炭化水素系液体燃料混合チャンバ（３７０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様６］
実施態様５に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記炭化水素系液体燃料混合チャンバ（３７０）は、均質な流れを生成するための傾斜した主対向流ノズルを含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様７］
実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合システム（４１０）は、前記マグネシウム（２４０）の流れおよびキャリア流体（２６０）の流れを含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様８］
実施態様７に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合システム（４１０）は、下流側マグネシウム混合チャンバ（４２０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様９］
実施態様８に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合チャンバ（４２０）は、下流側混合マグネシウム流（４８０）を生成するための傾斜した下流側対向流ノズル（３５０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１０］
実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合システム（４１０）は、重油（１１０）の流れと連通するバナジウムセンサ（１７５）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１１］
実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記マグネシウム（２４０）の流れは、水性マグネシウム亜硫酸乳剤を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１２］
実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記抽気システム（７０）は、圧縮機部抽気配管（７２）およびタービン部冷却空気配管（８０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１３］
実施態様１２に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記下流側マグネシウム混合システム（４１０）は、前記タービン部冷却空気配管（８０）と連通する、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１４］
実施態様１２に記載のガスタービンエンジン（１０）であって、前記タービン部冷却空気配管（８０）は、第２段のタービン冷却空気配管（８２）および第３段の冷却空気配管（８４）を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１５］
ガスタービンエンジン（１０）における燃焼中の重油（１１０）の流れの中のバナジウムの影響を制限する方法であって、
重油（１１０）の流れの中のバナジウムの性質を決定するステップと、
マグネシウム（２４０）の流れと前記重油（１１０）の流れとを混合するステップと、
マグネシウム（２４０）と重油（１１０）との前記混合流を燃焼させるステップと、
前記ガスタービンエンジン（１０）のタービン（４０）にマグネシウム（２４０）のさらなる流れを注入するステップと、を含む方法。
［実施態様１６］
バナジウム汚染物質を有する重油（１１０）の流れを燃焼させる際にタービン（４０）を保護するためのマグネシウム分配混合システム（２３０，４１０）であって、
前記重油（１１０）の流れと連通するバナジウムセンサ（１７５）と、
マグネシウム（２４０）の流れと、
水の流れと、
マグネシウム混合チャンバ（２９０，４２０）と、
前記マグネシウム混合チャンバ（２９０，４２０）および前記タービン（４０）と連通する抽気システム（７０）と、を含むマグネシウム分配混合システム（２３０，４１０）。
［実施態様１７］
実施態様１６に記載のマグネシウム混合システム（２３０，４１０）であって、前記マグネシウム（２４０）の流れは、水性マグネシウム亜硫酸乳剤を含む、マグネシウム混合システム（２３０，４１０）。
［実施態様１８］
実施態様１６に記載のマグネシウム混合システム（２３０，４１０）であって、前記抽気システム（７０）は、タービン部冷却空気配管（８０）を含む、マグネシウム混合システム（２３０，４１０）。
［実施態様１９］
実施態様１８に記載のマグネシウム混合システム（２３０，４１０）であって、前記タービン部配管は、第２段のタービン冷却空気配管（８２）および第３段の冷却空気配管（８４）を含む、マグネシウム混合システム。（２３０，４１０）
［実施態様２０］
実施態様１６に記載のマグネシウム混合システム（２３０，４１０）であって、前記バナジウムセンサ（１７５）と通信するコントローラ（５１０）をさらに含む、マグネシウム混合システム（２３０，４１０）。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ガスタービンエンジン
１５  圧縮機
２０  空気
２５  燃焼器
３０  燃料
３５  燃焼ガス
４０  タービン
４５  シャフト
５０  外部負荷
５５  段
６０  ブレード
６５  ベーン
７０  抽気システム
７２  圧縮機部抽気配管
７４  第９段の圧縮機抽気配管
７６  第１３段の圧縮機抽気配管
８０  タービン部冷却空気配管
８２  第２段のタービン冷却空気配管
８４  第３段の冷却空気配管
１００  重油供給システム、燃料供給システム
１１０  重油、重油流
１２０  原燃料タンク
１３０  遠心分離器
１４０  清浄燃料タンク
１５０  主燃料ポンプ
１６０  選択バルブ
１７０  フィルタ
１７５  バナジウムセンサ
１８０  分流器
１９０  マニホールド
２００  送出燃料ライン
２１０  停止バルブ
２２０  バイパスライン
２３０  上流側マグネシウム混合システム、マグネシウム供給システム
２４０  マグネシウム
２５０  マグネシウムタンク
２６０  キャリア流体
２７０  キャリアタンク
２８０  ディーゼル燃料
２９０  上流側マグネシウム混合チャンバ
３００  上流側マグネシウムポンプ
３１０  上流側水ポンプ
３２０  停止バルブ
３３０  逆止バルブ
３４０  バイパスライン
３５０  傾斜した対向流ノズル
３６０  上流側混合マグネシウム流
３７０  重油混合チャンバ
３８０  均質な流れ
３９０  流量制御バルブ
４００  停止バルブ
４１０  下流側マグネシウム混合システム、マグネシウム供給システム、逆止バルブ
４２０  下流側マグネシウム混合チャンバ
４３０  下流側マグネシウムポンプ
４４０  下流側水ポンプ
４５０  停止バルブ
４６０  逆止バルブ
４７０  バイパスライン
４８０  下流側混合マグネシウム流
４９０  流量制御バルブ
５００  逆止バルブ
５１０  コントローラ
５２０  流量センサ
５３０  マグネシウム圧力センサ
５４０  水圧センサ
５５０  出力センサ
５６０  レベルセンサ
５７０  流量制御バルブセンサ
５８０  制御パネル／ディスプレイ
【図１】
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【図２】
2017129128.tif 000004
【図３】
2017129128.tif 000005
【図４】
2017129128.tif 000006
【外国語明細書】
2017129128000001.pdf