[发明专利]操作供应燃气和惰性介质的供应组件的方法、供应组件以及燃气涡轮

说明书

本发明提供用于操作供应组件的方法，该供应组件配置成用于将燃气和惰性吹扫介质供应至燃气涡轮燃烧器；该方法包括：a)设置供应组件，其包括：燃料分配系统，连接到至少一个燃烧器；燃气回路和惰性吹扫介质回路，分别将燃气源和惰性吹扫介质源连接至燃料分配系统；控制单元，配置成用于对燃气流动速率和惰性吹扫介质流动速率进行控制；b)以上流动速率在燃气回路中供应燃气；c)使燃气流动速率从上流动速率降低至下流动速率；d)停止燃气回路中的燃气的供应；e)开始惰性吹扫介质回路中的惰性吹扫介质的供应；其中，为了将燃气和惰性吹扫介质临时并行供应至燃料分配系统，在步骤d)之前，执行步骤e)。

发明领域

本发明涉及用于操作供应组件的方法，该供应组件配置成用于将燃气和惰性介质作为吹扫流而供应至燃气涡轮燃烧器，具体地，多个罐式燃烧器。

此外，本发明涉及配置成用于执行上文提到的方法的供应组件，并且，涉及包括这样的供应组件的燃气涡轮。

现有技术描述

众所周知，燃气涡轮动力装置(在下文中，仅简称为燃气涡轮)包括转子，该转子设置有上游压缩机、至少一个燃烧室以及至少一个下游涡轮。术语“下游”和“上游”指的是从压缩机至涡轮的经过燃气涡轮的主气流的方向。具体地，压缩机包括以空气供应的入口以及配置成用于使进入压缩机的空气压缩的多个叶片和导叶。离开压缩机的压缩空气流动至集气室中，且从集气室流动至燃烧装置(Burner)中。在燃烧装置的内侧，使压缩空气与至少一种燃料混合。这样的燃料和压缩空气的混合物流动至燃烧室中，在燃烧室中，使该混合物燃烧。由此产生的热气离开燃烧器室，且在涡轮中膨胀以对转子做功。

为了达到高效率，要求高的涡轮入口温度。然而，由于该高温而导致高的NOx排放水平。

为了减少这些排放物且提高操作灵活性，目前已知被称为“顺序”燃气涡轮的特定的一类燃气涡轮。

通常，顺序燃气涡轮包括串联的两个燃烧室。根据第一类顺序燃气涡轮，通过被称为高压涡轮的一级涡轮叶片而使两个燃烧室在物理上分离。

目前已知未设置高压涡轮的第二类顺序燃气涡轮。根据这类燃气涡轮，两个燃烧室集成于例如罐形燃烧器之类的单个壳体中。当然，这类燃气涡轮设置有多个罐式燃烧器，这些燃烧器作为环而围绕涡轮轴布置。

虽然未提到其他种类，但这些种类的燃气涡轮包括燃气回路，该燃气回路配置成用于将燃气从燃气源供应至燃烧器。顺着燃气流，燃气回路包括燃气源、截止阀、控制阀、燃料分配系统以及多个燃料管路，燃料管路连接至燃烧器，例如，燃烧器可能是单个环形形状的燃烧器或围绕涡轮轴布置的多个罐形燃烧器。

上文提到的燃气回路是供应组件的一部分，供应组件还包括惰性吹扫介质回路，且有时还包括空气回路。惰性吹扫介质回路和空气回路在下游连接至由燃气回路馈送的同一燃料分配系统。顺着惰性吹扫介质流，惰性吹扫介质回路包括惰性吹扫介质源、截止阀，且有时包括控制阀。

根据现有技术的实践，当在燃气涡轮运行的期间，将燃料级导通/截止时，将惰性吹扫介质供应至燃料分配系统。具体地，目前已知在将燃气引入之前，将惰性吹扫介质供应至燃料分配系统。该程序避免在燃料分配系统内侧发生化学反应。此外，目前已知在将燃气回路封闭之后，将惰性吹扫介质供应至燃料分配系统，以便防止燃料分配系统内侧的化学反应。通常，将氮气用作惰性吹扫介质。

遗憾的是，目前，从燃气至惰性吹扫介质的输送运行影响到燃烧器稳定性。实际上，根据现有技术的实践(这将在附图4和5的描述中详细地解释)，在将气体燃料回路封闭之后，在燃料分配系统内侧，发生高突发热动力振荡。取决于发生燃气泄漏的条件，由此产生的突发放热可能损伤燃气涡轮硬件。

发明公开