(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの停止後にガスタービンの燃料系（１０）から液体燃料を確実に除去するための方法であって、前記燃料系（１０）の場合ガスタービンの通常運転においては液体燃料が少なくとも第１の供給導管（１２）を介してバーナ（１１）に供給され、該バーナにおいて燃料ノズルを介して燃焼器へ供給され、液体燃料を、不活性の補助媒体を使用することにより燃料系（１０）から流し出し、ガスタービンの停止と同時に、第１の供給導管（１２）を介する液体燃料の供給を、第１の供給導管（１２）に設けられた中断箇所（３３）において中断し、補助媒体を、第２の供給導管（１３）を介して、中断箇所（３３）とバーナ（１１）との間に位置した送込み点（３２）において第１の供給導管（１２）へ送り込む形式のものにおいて、
第１のステップにおいて、送込み点（３２）において送り込まれる補助媒体を用いて、燃料系（１０）の送込み点（３２）と燃料ノズルとの間に位置した液体燃料を燃料ノズルを介して燃焼器へ洗流し、第２のステップにおいて、流れ方向で見て、第１の供給導管（１２）に位置した送込み点（３２）よりも上流に位置した液体燃料を、送込み点（３２）において送り込まれる補助媒体を用いて、分岐した排出部（２９，３０，３１）を介して第１の供給導管（３２）から流し出すことを特徴とする、ガスタービンの燃料系から液体燃料を確実に除去するための方法。
【請求項２】
第１のステップ内で、第１の低圧洗流しプロセスにおいて、液体燃料の大部分を燃料器へ除去し、この場合、補助媒体が、液体燃料を関連のある導管から排出させ、液体燃料の残量のみが、特に表面膜として残留し、第２の高圧洗流しプロセスにおいて、液体燃料の残留残量を除去する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記低圧洗流しプロセス及び前記高圧洗流しプロセスのために、それぞれ、補助媒体の規定された体積流量を利用し、この場合、高圧洗流しプロセスの場合の体積流量が、低圧洗流しプロセスの場合の体積流量よりも大きくなっている、請求項２記載の方法。
【請求項４】
低圧洗流しプロセスの間、空気を燃焼器を通じて送り、燃焼器における空燃比を、消滅若しくは希薄着火限度よりも低く保持する、請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
燃焼器への空気の送込みのために、ガスタービンの惰性的に次第に停止する段階を利用する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
燃焼器への空気の送込みのために、ガスタービンを、スイッチが入った始動装置を用いて、有利には規定された通気回転数で運転する、請求項４記載の方法。
【請求項７】
燃料系（１０）に、燃焼領域への水の噴射のために水噴射系が平行に接続されており、水噴射系の供給導管（１３）を第２の供給導管として利用する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
不活性の補助媒体として水を利用する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
不活性の補助媒体として、不活性ガス、特にＮ２又はＣＯ２を利用する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置であって、
少なくとも第１の供給導管（１２）を備えたガスタービンのための燃料系（１０）が設けられており、前記第１の供給導管を介して液体燃料がガスタービンのバーナ（１１）へ導かれかつ燃焼器へ供給されるようになっており、第２の供給導管（１３）が設けられており、該第２の供給導管が、送込み点（３２）において第１の供給導管（１２）と接続可能である形式のものにおいて、
流れ方向で見て送込み点（３２）の上流に、第１の供給導管（１２）に、分岐した排出部（２９，３０，３１）が設けられていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置。
【請求項１１】
前記第２の供給導管（１３）が、水噴射系の供給導管であり、該供給導管を通じて水を燃焼器へ供給することができ、第２の供給導管（１３）が、接続導管（２６）を介して、第１の供給導管（１２）に設けられた送込み点（３２）と接続されており、接続導管（２６）には、接続導管（２６）を遮断するための手段（２７）が配置されている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記遮断装置が、逆止め弁（２７）又は弁を含んでいる、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の供給導管（１３）に２つのバイパス導管（２０，２１）が配置されており、該バイパス導管が選択的に第２の供給導管（１３）に接続可能でありかつそれぞれ規定された体積流量の確定ための手段を有している、請求項１１又は１２記載の装置。
【請求項１４】
前記排出部が、排出弁（３０）を備えた排出導管（２９）を有しており、該排出導管（２９）が、漏洩油タンク（３１）へ導かれている、請求項１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービン技術の分野に関する。本発明は、ガスタービンの停止後にガスタービンの燃料系から液体燃料を確実に除去するための方法に関し、この燃料系の場合、ガスタービンの通常運転時に、少なくとも第１の供給導管を介してバーナに液体燃料が供給され、バーナにおいて燃料ノズルを介して燃焼器内に供給される。本発明は、さらに、この方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンには、多段バーナ系が益々備えられる。この場合、液体燃料は、複雑な噴霧ノズルを用いて燃焼系へ噴射される。放出と作用程度とに関して燃焼の質を最適化する試みの範囲では、このことは、現在のガスタービンの噴射の場合、噴霧の質について常により高い要求を満たさなければならない。定置のガスタービンは、広い範囲の液体燃料の質を用いて運転される。この燃料、例えば、“超軽量”の質の加熱油は、気化した場合に残渣を形成（コークス化）する傾向がある。
【０００３】
液体燃料を用いて運転されるガスタービンが停止させられると、サーマルブロックの領域に位置した燃料系統から燃料を完全に空にされない限り、このような残留物が形成するおそれがある程度にまで、燃料噴射系統は、循環する材料の対流性の高温流を介して加熱される。この硬い残留物は噴射の質を許容できない程度にまで低下させ、ノズルの流過抵抗を増大させる。前記の、残留物形成の段階においては、ガスタービンはもはやそれ以上運転されることができない。
【０００４】
コークス化の問題の他に、流体燃料によって運転されるガスタービンの停止後に、燃料系からの燃料が、ロータが停止している場合には燃焼器又は、可能であればガスタービンに後置されたボイラへ制御されずに到達し、そこで、静止した空気と共に、爆発の可能性のある混合物を形成するという危険性が存在する。
【０００５】
前記問題を回避するために、燃料は、ガスタービンの停止後に、制御されたプロセスにおいて燃料系から除去されなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、残留する燃料を、停止したガスタービンの燃料系から確実に除去することができ、これにより、バーナにおけるコークス化と、ガスタービンの排ガス管路における、爆発する可能性のある空気・燃料混合物の形成とを回避することができるような方法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の方法では、液体燃料を、不活性の補助媒体を使用することにより燃料系から流し出すようにした。
【０００８】
前記課題を解決するために本発明の構成では、第２の供給導管が設けられており、この第２の供給導管が、送込み点において第１の供給導管と接続可能であるようにした。
【０００９】
【発明の効果】
前記課題は、冒頭に述べた形式の方法の場合、燃料が、不活性の補助媒体の利用の下で、燃料系から流し出される。本発明による洗流しにより、残留した流体燃料の除去が、簡単かつうまく制御可能な形式で行われる。特に、補助媒体の利用により、例えば表面膜のような僅かな残余燃料が、迅速かつ確実に燃料系から除去される。
【００１０】
本発明による方法の第１の有利な実施例は、ガスタービンの停止と同時に、第１の供給導管を介する液体燃料の供給が、第１の供給導管に設けられた中断箇所において中断され、補助媒体が第２の供給導管を介して、第１の供給導管に設けられた、中断箇所とバーナとの間に位置した送込み点との間において送り込まれるということを特徴としている。供給導管の特別な送込み点における送込みにより、洗い流し部を燃焼器の極めて近くに配置することができる。これにより、燃焼器を介して流し出さなければならずかつ爆発する可能性のある混合物を排出管路に生ぜしめる可能性がある液体燃料分が、少なく保持される。
【００１１】
この実施例の有利な別の構成は、第１のステップにおいて、送込み点において送り込まれる補助媒体によって、燃料系における送込み点と燃料ノズルとの間にある液体燃料が、燃料ノズルを介して燃焼器へ洗い流され、第２のステップにおいて、流れ方向で見て第１の供給導管の送込み点よりも前にある液体燃料が、送込み点において供給される補助媒体によって、分岐した排出部を介して、第１の供給導管から流し出される。第１のステップにより、バーナの領域における、コークス化の傾向がある液体燃料は、簡単に、バーナ系及び燃料系における簡単な構造的手段によって、完全に除去することができる。第２のステップによって、液体燃料は、供給導管の、流れ方向で見てさらに上流に位置した区分から、バーナの既に洗い流されたランス又はノズルへ後から流入することが回避される。
【００１２】
第１のステップ、すなわち燃焼器への燃料の流出は、２つの洗流しプロセスに分割されると有利であり、第１の低圧洗流しプロセスにおいては、液体燃料の大部分が燃焼器へ排出され、この場合、補助媒体が液体燃料を、関連のある導管から排出し、特に表面膜としての液体燃料の残余量のみが残留し、また、第２の高圧洗流しプロセスにおいては、液体燃料の残留した残量が除去され、また、低圧洗流しプロセスと高圧洗流しプロセスとのそれぞれのために、規定された体積流量の補助媒体が用いられ、この場合、高圧洗流しプロセスの場合の体積流量は、低圧洗流しプロセスの場合の体積流量よりも大きい。
【００１３】
低圧洗流しプロセスにより、燃料の主要部分は、ゆっくりと、制御された条件の下で排出される。この場合、低圧洗流しプロセスの継続時間は、燃料の大部分が、極めて小さな衝撃によって燃料ノズルから排出されるように選択されている。ランスのデッドウォータ空間における又は材料表面上の膜としての燃料の僅かな残量のみが、僅かな体積流量による小さな除去力のために、残留するおそれがある。高圧洗流しプロセスにより、バーナランスは完全に洗浄される。このためには、補助媒体若しくは洗流し媒体の作動圧力及びひいては体積流量が、燃料膜若しくは油膜がノズル表面から残らず除去され、全てのデッドウォータ部分が完全に燃料から解放され、ひいては全てのコークス化の危険性が排除されるまで高められる。
【００１４】
低圧洗流しプロセスの場合、燃料の主要量は燃焼器へ排出され、爆発の危険性を考慮して無害に行われなければならないので、本発明の実施例の有利な別の構成によれば、低圧洗流しプロセスの間、空気が燃焼器を通じて送られ、燃焼器内の空燃比が、消滅限界若しくは希薄着火限度よりも低く保持される。これにより、爆発が確実に回避される。燃焼器への空気の送込みのために、この場合、ガスタービンの惰性的に次第に停止する段階が利用されるか、又は、ガスタービンが、スイッチが入った始動装置を用いて、有利には規定された通気回転数で運転される。
【００１５】
少なくとも第１の供給導管を備えたガスタービンのための燃料系を有しており、この燃料系を介して燃料がガスタービンのバーナへ導かれかつ燃焼器へ噴射されるようになっている、前記方法を実施するための本発明による装置は、第２の供給導管が設けられており、この供給導管が、送込み点において第１の供給導管と接続可能であることを特徴としている。
【００１６】
本発明による装置の有利な第１実施例は、第２の供給導管が、水噴射系の供給導管であり、この供給導管を通じて水が燃焼器へ供給されることができ、また、第２の供給導管が、接続導管を介して、第１の供給導管に設けられた送込み点と接続されており、接続導管には、接続導管の遮断のための手段が設けられており、遮断手段が、逆止め弁を含んでいることを特徴とする。これにより、既存の、バーナのための供給系を簡単な形式で洗流し目的に利用することができる。
【００１７】
別の構成は従属請求項より分かる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明による装置の有利な実施例の導管の図が示されている。ガスタービンの（バーナランス、ノズル及び同様のものを備えた）バーナ１１の燃料系１０は、２つの供給導管１２及び１３を有している。第１の供給導管１２を介してバーナ１１に液体燃料が供給される。このために、第１の供給導管にはポンプ１５が設けられている。ポンプ１５の下流には、第１の供給導管１２において自体公知の形式で迅速遮断弁１７と、燃料体積流量の制御のための制御弁１９とが配置されている。制御弁１９は、同時に供給導管１２において中断箇所３３として働き、ガスタービンの停止時に中断箇所３３において燃料流が中断される。制御弁１９の下流においては、供給導管１２は、（選択的に設けられる）セクター弁２８を介してバーナ１１若しくは燃料ランス（図示せず）にまで延びている。
【００１９】
第１の供給導管１２に対して平行に第２の供給導管１３が設けられており、第２の供給導管１３にも同様にポンプが装備されており、また、第２の供給導管１３は同様に迅速切断弁１６と、制御弁１８と、セクター弁２５とを介してバーナ１１へ導かれている。ＮＯｘの値を低減する必要がある場合には、第２の供給導管１３を介してバーナ１１に水を供給することができ、この水は燃焼領域へ噴射されることができる。第２の供給導管１３は、今や第１の供給導管１２若しくは燃料系１０の流れのために利用することができるので有利である。このために、２つの修正が行われている。第１に、バーナ１１の直前において両供給導管１２及び１３は接続導管２６によって互いに接続されており、この接続導管は、逆止め弁２７（又は弁）によって中断されることができる。第２に、第２の供給導管１３に対して平行に２つのバイパス導管２０，２１が延びており、これらのバイパス導管は、弁１６及び１８を省略しており、洗流し弁２３及び２４を介して接続可能である。バイパス導管２０，２１にはオリフィスが設けられており、そのうちの１つ、つまりバイパス導管２１のためのオリフィス２２が図１に示されている。オリフィス２２によって、バイパス導管に、低圧洗流しの場合及び高圧洗流しの場合にそれぞれ必要とされる規定された流量が提供される。バイパス導管２１に設けられたオリフィス２２は、比較的小さな開口サイズを有しており、低圧洗流しのために利用される僅かな体積流量を生ぜしめる。これに対して、バイパス導管２０に設けられた開口横断面はより大きく形成されている。対応するより大きな流量が、高圧洗流しプロセスの場合に使用される。
【００２０】
別の修正は、供給導管１２に設けられた付加的な排出部に関する。この排出部は、中断箇所３３の下流において、分岐した排出導管２９によって形成されており、この排出導管２９は、排出弁３０を介して漏洩油タンク３１にまで導かれており、この漏洩油タンクに、流れ出した燃料が捕集される。
【００２１】
図１に示した装置における本発明による流れプロセスの経過を、図２に示した時間経過ダイアグラムに基づき説明する。特性曲線Ａ（実線で示した）は、この場合、洗流し時に生じる燃焼器における空燃比を示している。特性曲線Ｂ（破線で示した）は、補助若しくは洗流し媒体の体積流量を示している。特性曲線Ｃ（二点鎖線で示した）は、排出導管２９における体積流量を示している。特性曲線Ｄ（実線で示した）は、空燃比用の消滅限度特性曲線である。特性曲線Ｅ（実線で示した）は、ガスタービンのロータ速度を示している。特性曲線Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ及びＫは、対応する弁２４，２３，３０，２８及び１９の切り換え箇所（開閉）を示している。
【００２２】
洗流しプロセスは、ガスタービンの停止と同時に時点ｔ０において開始し、ガスタービンの回転速度はその後特性曲線Ｅで示したように次第に低下し始める。同時に、中断箇所３３における制御弁１９の閉鎖により、液体燃料の供給が中断される（特性曲線Ｋ）。ガスタービンの停止（時点ｔ１）の後できるだけ迅速に、接続導管２６に設けられた逆止め弁２７（又は弁）（容量を最小限に低減するためにできるだけ燃料ランスの近傍に配置されている）の開放により、低圧の流過媒体が、停止された燃料系に供給される（時点ｔ１とｔ３との間の特性曲線Ｂ）。該当する導管内の燃料は、洗流し媒体によって排出され、燃焼室へ漏出し、この燃焼室において燃料は燃焼室空気によって又は排出系を介して搬送され、燃料タンクへ戻される。
【００２３】
この低圧洗流しプロセスの間、排ガス管路における爆発の危険性を排除するために、燃焼室と排ガス管路における空燃比は、希薄着火、消滅若しくは安定限界（特性曲線Ｄ）を超過してはならない。このプロセスは、燃焼質量流量が明確に規定されており、また、明確に規定されかつ知られた空気質量流量が燃焼室に存在する場合には、達成することができる。後者の要求は、ガスタービンの停止後できるだけ迅速にロータの惰性的に次第に停止する段階の間（図２）に、又はスイッチが入った始動装置が、規定された通気回転数の場合に洗い流されることにより、保証される。実際の空気量についての情報は、圧縮機特性ダイアグラムと、ガスタービンにおける空気配分と、実際の回転数とから得られる。
【００２４】
低圧洗流しプロセスの継続時間（ｔ１〜ｔ２若しくはｔ１〜ｔ３）は、燃料の大部分が極めて小さな衝撃によって燃料導管から除去されるように選択されている。僅かな体積流量に伴う小さな除去力のために、ランスのデッドウォータ空間における又は材料表面における膜としての燃料の僅かな残量が残留させられる可能性がある。
【００２５】
燃料の最も大きな別の部分が低圧洗流し（ｔ１〜ｔ３）の間にバーナランスから除去された後には、バーナランスは、第２段階、すなわち高圧洗流しプロセスによって完全に洗い流される。このためには、（時点４において洗流し弁２４及び２３の開放により；特性曲線Ｆ及びＧ）洗流し媒体の作動圧力及びひいては体積流量は、油膜が導管表面から残らず除去されかつ全てのデッドウォータ領域が油若しくは燃料から完全に解放されるまで高められる（ｔ４とｔ５との間の特性曲線Ｂ）。
【００２６】
供給導管１２から既に浄化されたランス又はノズルへの燃料の戻りを確実に回避するために、残りの、まだ燃料で満たされた燃料供給系は、後方へ、漏洩油タンク３１へ空にされる。このためには、高圧洗流しプロセスの後直ぐに（時点５）、つまり最大の洗流し圧力と共に排出弁３０が解放され（特性曲線Ｈ）、排出導管２９が漏洩油タンク３１へ解放される。同時に、セクター弁２８が開放されなければならない（特性曲線Ｉ）。この場合、洗流し媒体の一部は、この油を供給導管１２へ排除するために使用される（ｔ５とｔ６との間の特性曲線Ｃ）。時点６において洗流し弁２３及び２４が閉鎖され（特性曲線Ｆ及びＧ）、洗流しプロセスが終了する。
【００２７】
所定のガスタービンの場合、水導管及び油導管に設けられた１つ又は２つ以上の弁、いわゆるセクター弁２５，２８の閉鎖により、供給導管１３を介してランス若しくはバーナ１１へ水を平行に供給することを阻止することができる。これにより、洗流し媒体流若しくは洗流し水流は、正確に分配されることができ、全ての水を、当該導管区分の洗流しのために利用することができる。
【００２８】
既に上で説明したように、２つの規定された体積流量を洗流し時に調整するために、対応する流れ制限オリフィス２２を備えた有利には２つの接続可能なバイパス導管２０，２１が用いられる。この代わりに、規定された圧力レベルの調整弁又は容量タンク、又は調整可能な体積流量を備えた余分なポンプを用いることも可能である。洗流し媒体としては、有利な水と同様に、Ｎ２又はＣＯ２のような不活性ガスも適している。
【００２９】
要するに、本発明により、残留燃料を除去するための方法及び装置が提供され、この方法及び装置は以下のような利点を有している。
【００３０】
−極めて簡単な装置に関する
−費用をかけて形成された燃料ノズルを利用しない
−方法及び装置は極めてコストが安い
−装置は高い自由度を有している
−燃料系が、ガスタービンのそれぞれの停止後に、規定された危険でない状態を占める
−燃料の後着火に関する安全度が高い
−燃料のコークス化に関する安全度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による公知の有利な実施例の導管を示す図である。
【図２】本発明による方法の有利な実施例による図１の装置を用いた流れプロセスのための経過を示す図である。
【符号の説明】
１０  燃料系、  １１  バーナ、  １２，１３  供給導管、  １４，１５  ポンプ、  １６，１７  迅速遮断弁、  １８，１９  制御弁、  ２０，２１  バイパス導管、  ２２  オリフィス、  ２３，２４  洗流し弁、  ２５，２８  セクター弁、  ２６  接続導管、  ２７  逆止め弁、  ２９  排出導管、  ３０  排出弁、  ３１  漏洩油タンク、  ３２  供給点、  ３３  中断箇所、  Ａ〜Ｋ  特性曲線、  ｔ０〜ｔ６  時点
【図１】
0004253389.tif 000002
【図２】
0004253389.tif 000003