利用燃料气体来吹扫闲置的燃料气体线路的制作方法
【专利摘要】公开了一种利用燃料气体来吹扫闲置的燃料气体线路的方法。在一方面，存在向燃料气体线路供应燃料的燃料气体供应。各联接到燃料气体线路之一的气体控制阀控制从燃料气体供应到燃料气体线路的燃料气体流。燃料吹扫系统用来自燃料气体供应的燃料气体来选择性地吹扫燃料气体线路之中闲置的燃料气体线路。
【专利说明】利用燃料气体来吹扫闲置的燃料气体线路
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及燃烧润轮(combustion turbine)发动机,且更特定地涉及在发动机转变通过不同燃烧模式时使用燃料气体来吹扫燃烧涡轮发动机内闲置(dormant)的燃料气体线路。
【背景技术】
[0002]燃烧涡轮发动机，例如释放低水平氮氧化物(NOx)排放的燃气涡轮发动机，通常通过在负荷上升时分级进行(stage)向发动机的燃烧器段内的不同燃料气体线路(例如，燃料管线、燃料通路歧管和燃料喷嘴等)输送燃料气体来操作。各燃料气体线路利用气体控制阀来控制该线路在稳态和瞬态操作期间可发生的各种燃烧模式期间需要接收的燃料气体的输送。在某些燃烧模式期间，其中一些燃料气体线路将不输送燃料。当燃料气体线路不输送燃料时，它们在该特定燃烧模式期间变为闲置的。在燃料气体线路闲置时，需要吹扫这些停滞的通路以便防止冷凝物聚集，并且最大限度地减少可引起对燃料喷嘴的损坏的燃烧气体回流的可能性。典型地，用从燃气涡轮发动机的压缩机段提取的高温、高压吹扫空气来吹扫闲置的燃料气体线路。在用从压缩机段提取的空气吹扫之后，燃料气体线路在闲置状态下等待，直到燃烧模式转变为导致它们变为活动并输送燃料气体的另一模式。当用吹扫空气吹扫闲置的燃料气体线路时，在燃料气体跨过与线路流连通的闭合的气体控制阀泄漏并与吹扫空气混合时，存在形成可燃混合物的可能性。
【发明内容】
[0003]在本发明的一方面，提供了一种系统。该系统包括燃料气体供应和多个燃料气体线路。各联接到多个燃料气体线路之一的多个气体控制阀控制从燃料气体供应到多个燃料气体线路的燃料流。燃料吹扫系统用来自燃料气体供应的燃料气体来选择性地吹扫多个燃料气体线路之中闲置的燃料气体线路。
[0004]在本发明的第二方面，公开了一种用于燃烧涡轮发动机的燃料吹扫系统。该系统包括燃料气体供应和多个燃料气体线路。各联接到多个燃料气体线路之一的多个气体控制阀控制从燃料气体供应到多个燃料气体线路的燃料气体流。吹扫系统用来自燃料气体供应的预定量的燃料气体来选择性地吹扫多个燃料气体线路之中闲置的至少一个燃料气体线路，以维持其中的正压。
[0005]在本发明的第三方面，公开了一种用于吹扫燃气涡轮发动机的方法，该燃气涡轮发动机具有压缩机和燃烧器，燃烧器接收来自压缩机的压缩空气和来自燃料气体供应的燃料气体，以在生成热气体以驱动涡轮的多个燃料气体线路中燃烧。该方法包括:当燃烧器转变通过燃烧模式变化时，选择性地将多个燃料气体线路之中的燃料气体线路除去燃料(defuel)，其中燃料气体线路响应于被除去燃料而从活动变成闲置；以及用来自燃料气体供应的预定量的燃料气体来选择性地吹扫多个燃料气体线路之中闲置的燃料气体线路，以维持通过燃料气体线路的正压。[0006]根据一方面，一种系统包括:燃料气体供应；多个燃料气体线路；各联接到多个燃料气体线路之一的多个气体控制阀，其控制从燃料气体供应到多个燃料气体线路的燃料气体流；以及燃料吹扫系统，其用来自燃料气体供应的燃料气体来选择性地吹扫多个燃料气体线路之中闲置的燃料气体线路。
[0007]优选地，吹扫系统包括联接在多个气体控制阀中的至少一个周围的旁通阀，其中，在多个气体控制阀中的至少一个位于闭合位置时打开旁通阀使得预定量的燃料气体能够流入闲置的燃料气体线路中。
[0008]优选地，进入闲置的燃料气体线路中的预定量的燃料气体流维持了其中的正流体流。
[0009]优选地，燃料吹扫系统还包括燃料气体孔口，其限制从燃料气体供应进入闲置的燃料气体线路中的燃料气体流。
[0010]优选地，燃料吹扫系统还构造成用吹扫空气选择性地吹扫多个燃料气体线路之中闲置的燃料气体线路。
[0011]优选地，燃料吹扫系统包括位于多个气体控制阀中的至少一个的下游的隔离阀、以及联接在隔离阀与多个气体控制阀中的至少一个之间的通风阀，其中，隔离阀和通风阀防止燃料气体与供应到闲置的燃料气体线路中的吹扫空气混合。
[0012]优选地，隔离阀、多个气体控制阀中的至少一个以及排气阀共同形成双阻塞和泄放阀构型。
[0013]根据另一方面，一种用于燃烧涡轮发动机的燃料吹扫系统包括:燃料气体供应；多个燃料气体线路；各联接到多个燃料气体线路之一的多个气体控制阀，其控制从燃料气体供应到多个燃料气体线路的燃料气体流；以及吹扫系统，其用来自燃料气体供应的预定量的燃料气体来选择性地吹扫多个燃料气体线路之中闲置的至少一个燃料气体线路，以维持其中的正压。
[0014]优选地，吹扫系统包括联接在多个气体控制阀中的至少一个周围的旁通阀，其中，在多个气体控制阀中的至少一个位于闭合位置时打开旁通阀使得预定量的燃料气体能够流入闲置的燃料气体线路中。
[0015]优选地，吹扫系统还包括燃料气体孔口，其限制从燃料气体供应进入闲置的燃料气体线路中的燃料气体流。
[0016]优选地，吹扫系统还构造成用从燃烧涡轮发动机的压缩机段生成的吹扫空气来选择性地吹扫多个燃料气体线路之中闲置的至少一个燃料气体线路。
[0017]优选地，吹扫系统包括位于多个气体控制阀中的至少一个的下游的隔离阀、以及联接在隔离阀与多个气体控制阀中的至少一个之间的通风阀，其中，隔离阀和通风阀防止燃料气体与由压缩机段供应到闲置的燃料气体线路中的吹扫空气混合。
[0018]优选地，隔离阀、多个气体控制阀中的至少一个以及通风阀共同形成双阻塞和泄放阀构型。
[0019]根据又一方面，提供了一种用于吹扫燃气涡轮发动机的方法，燃气涡轮发动机具有压缩机和燃烧器，燃烧器接收来自压缩机的压缩空气和来自燃料气体供应的燃料空气，以用于生成热气体以驱动涡轮的多个燃料气体线路中的燃烧，该方法包括:当燃烧器转变通过燃烧模式变化时，选择性地将多个燃料气体线路之中的燃料气体线路除去燃料，其中，燃料气体线路响应于被除去燃料而从活动变成闲置；以及用来自燃料气体供应的预定量的燃料气体来选择性地吹扫多个燃料气体线路之中闲置的燃料气体线路，以维持通过燃料气体线路的正压，由此防止回流。
[0020]优选地，该方法还包括用从压缩机生成的吹扫空气来选择性地吹扫多个燃料气体线路之中闲置的燃料气体线路。
[0021]优选地，该方法还包括阻止施加至燃料气体线路的吹扫空气与任何燃料气体混
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【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明的一个实施例的用于燃烧涡轮发动机(例如燃气涡轮发动机)的燃料吹扫系统的高水平示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的、以可在图1中绘出的图示中实施的第一燃烧模式操作的燃料吹扫系统的更详细视图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的、以可在图1中绘出的图示中实施的第二燃烧模式操作的图2的燃料吹扫系统；
图4示出了根据本发明的一个实施例的、以可在图1中绘出的图示中实施的第三燃烧模式操作的图2的燃料吹扫系统；以及
图5示出了根据本发明的一个实施例的、以可在图1中绘出的图示中实施的第四燃烧模式操作的图2的燃料吹扫系统。
[0023]附图标记:
100燃料吹扫系统 105燃烧涡轮发动机 110发电机
115转子轴
120压缩机
125涡轮
130燃烧器
135空气吸入管线
140燃料气体供应
143第一管道
145第二管道
150燃料气体供应管线
155燃料管线
160燃料管线
165气体控制阀
170气体控制阀
175气体吹扫阀
180燃料气体吹扫管线
185燃料气体孔口187空气吹扫阀190空气吹扫管线192控制器193控制线195控制线196控制线197控制线200燃料吹扫系统202燃料气体线路204燃料气体线路206燃料气体线路208燃料气体线路210燃料气体供应212燃料通路歧管(D5)
214燃料喷嘴216燃料管线218燃料通路歧管(PMl)
220燃料喷嘴222燃料管线224燃料通路歧管(PM3)
226燃料喷嘴228燃料管线230燃料通路歧管(PM2)
232燃料喷嘴
234燃料管线
236气体控制阀
238气体控制阀
240气体控制阀
242气体控制阀
244燃料气体供应管线
246滤过兀件(straining element)
248停止阀
250停止/速度比例阀
252通风阀
254分配集管
256旁通阀
258燃料气体孔口
260旁通阀
262燃料气体孔口 264隔离阀 266隔离阀 268空气吹扫管线 270通风阀 272隔离阀 274通风阀。
【具体实施方式】
[0024]本发明的各种实施例致力于利用燃料气体来选择性地吹扫在燃烧涡轮发动机(例如燃气涡轮发动机)的燃烧器段内操作的燃料气体线路。在一个实施例中，吹扫系统用预定量的燃料气体选择性地吹扫闲置的燃料气体线路以维持正压，由此防止流体在处于闲置状态时的回流。在一个实施例中，吹扫系统包括旁通阀，其联接到与燃料气体线路中的每一个相关联的、控制燃料气体到各线路的流量的气体控制阀中的至少一个。在一个实施例中，旁通阀位于打开位置，而至少一个气体阀位于闭合位置，从而使预定量的燃料气体能够流入闲置的燃料气体线路中。在另一实施例中，吹扫系统构造成用从燃气涡轮发动机的压缩机段提取的吹扫空气来选择性地吹扫闲置的燃料气体线路。在一个实施例中，吹扫系统包括:隔离阀，在与燃料气体线路中的每一个相关联的、控制燃料气体到各线路的流量的气体控制阀中的至少一个下游串联联接；以及通风阀，联接在隔离阀与至少一个气体控制阀之间。隔离阀和通风阀防止燃料气体与从燃气涡轮发动机的压缩机段提供的、供应到闲置的燃料气体线路中的吹扫空气混合。在一个实施例中，隔离阀、至少一个气体控制阀以及通风阀共同形成双阻塞和泄放阀构型。
[0025]本发明的各种实施例的技术效果包括消除以下可能性:当从燃气涡轮发动机的压缩机段提供的吹扫空气与泄漏的燃料气体混合时，形成可在某些燃料气体线路中出现的可燃混合物。
[0026]参照附图，图1示出了根据本发明的一个实施例的用于燃烧涡轮发动机105的燃料吹扫系统100的高水平示意图。如文中所用，燃烧涡轮发动机可包括所有类型的燃烧涡轮或旋转发动机，包括发电设备的发动机(例如，燃气涡轮发动机)及其它，以及飞行器发动机。燃烧涡轮发动机105包括通过转子轴115连接至压缩机120和涡轮125的发电机110。这些构件的连接和构型按照常规技术做出。燃烧器130可定位在压缩机120与涡轮125之间。如图1中所示，空气吸入管线135可连接至压缩机120。空气吸入管线135向压缩机120提供进入空气。第一管道143可将压缩机120连接至燃烧器130且可将由压缩机120压缩的空气引导到燃烧器130中。燃烧器130通常以已知方式用从燃料气体供应140提供的燃料来燃烧压缩空气供应，以产生也称为工作流体的热压缩动力气体。
[0027]第二管道145传导工作流体离开燃烧器130并将其引导到涡轮125，其在此用来驱动涡轮125。特别地，工作流体在涡轮125中膨胀，从而导致涡轮125的转子叶片围绕转子轴115旋转。叶片的旋转导致转子轴115旋转。这样，与旋转的转子轴115相关联的机械能可用来驱动压缩机120的转子叶片围绕转子轴115旋转。压缩机120的转子叶片的旋转导致其向燃烧器140供应压缩空气以用于燃烧。这继而导致发电机110的线圈生成电功率并产生电力。[0028]本领域技术人员将认识到，如图1中所示和上文所述的燃烧涡轮发动机105仅为可用根据文中所述的各种实施例的本发明的燃料吹扫系统实施的涡轮发动机的一个示例。燃烧涡轮发动机105并非意在限制文中所述的燃料吹扫系统的各种实施例的范围。其它燃烧涡轮发动机应用适于与文中所述的燃料吹扫系统的各种实施例联用。
[0029]燃料吹扫系统100可用燃烧涡轮发动机105的燃料气体输送系统来实施。在图1中，燃料气体输送系统可经由燃料气体供应管线150从燃料气体供应140接收燃料气体。如图1中所示，来自燃料气体供应管线150的燃料气体可被输送到燃料管线155和燃料管线160，其将燃料气体供给到燃烧器130中，以与由压缩机120提供的压缩空气一起燃烧。本领域技术人员将认识到，燃料管线的该数量仅为示例且并非意在限制本发明的各种实施例。气体控制阀165可控制经燃料管线155从燃料气体供应140提供给燃烧器130的燃料气体的流量，而气体控制阀170可控制经燃料管线160从燃料气体供应140提供给燃烧器130的燃料气体的流量。
[0030]虽然图1中未示出，但本领域技术人员将认识到，燃料管线155和燃料管线160可具有便于向燃烧器130供应燃料气体的其它构件。例如，燃料管线155和燃料管线160的分别在气体控制阀165和气体控制阀170上游(即，左侧)的部分可包括诸如燃料压缩机、燃料后冷却器、滤过元件、监测压力和温度的仪器、停止阀、停止/速度比例阀、通风阀等的构件。类似地，燃料管线155和燃料管线160的分别在气体控制阀165和气体控制阀170下游(即，右侧)的部分可包括诸如燃料通路歧管和伴随的燃料喷嘴、滤过元件、压力计、管道等的构件。如文中所用，燃料管线155和燃料管线160的在气体控制阀165和气体控制阀170下游的这些构件形成用来向燃烧器130输送燃料气体的燃料气体线路。
[0031]对于希望在从涡轮125释放的排气中生成低水平氮氧化物(NOx)排放的应用而言，当燃烧涡轮发动机105的负荷上升时，分级进行燃料气体从不同燃料气体线路到燃烧器130的输送。因此，在某些燃烧模式期间，其中一些燃料气体线路将不被安排燃料。当燃料气体线路未被安排燃料时，它们被除去燃料，从而在该特定燃烧模式期间变成闲置的。当燃料气体线路闲置时，需要吹扫这些停滞的通路，以便防止冷凝物聚集，并最大限度地减少自动点火的可能性。
[0032]在本发明的各种实施例中，来自燃料气体供应140的燃料气体可被用来吹扫来自闲置燃料气体线路的气体。在一个实施例中，图1的燃料吹扫系统100可包括气体吹扫阀175,以用来自燃料气体供应140的燃料气体吹扫燃料管线155。在本例中，当燃料管线155闲置(即，气体控制阀165闭合)时，从燃料管线155分支的燃料气体吹扫管线180经由气体吹扫阀175和燃料气体孔口 185供应预定量的燃料气体。这将维持燃料管线155中的正压。本领域技术人员将认识到，燃料气体孔口 185是任选的，并且孔口 185所提供的效果可通过将气体吹扫阀175定尺寸为获得期望的流限制以便于用吹扫管线所需的期望燃料气体量进行气体吹扫来获得。
[0033]本领域技术人员将认识到，并非所有燃料管线都必须用燃料气体吹扫。出于说明目的，图1示出了空气吹扫阀187可用来便于在闲置时吹扫燃料管线160。在一个实施例中，从压缩机120排出的高温、高压吹扫空气从第一管道143提供给空气吹扫管线190。这样，空气吹扫阀187可在燃料管线160闲置(即，气体控制阀170闭合)时打开，以向燃料管线160提供吹扫空气，以便维持该管线中的正压。[0034]如图1中所示的控制器192可控制燃料气体从燃料气体供应140到燃烧器130的燃料气体输送，以及分别用燃料气体和吹扫空气对燃料管线155和160的吹扫。例如，可沿着图1中作为虚线示出的相应控制线193和195按照从控制器192生成的控制信号来控制分别调节通过燃料管线155和燃料管线160的燃料气体的流量的气体控制阀165和气体控制阀170的设定。同样，可沿着图1中作为虚线示出的相应控制线196和197按照从控制器192生成的控制信号来控制分别经燃料管线155吹扫燃料气体并经燃料管线160吹扫空气的气体吹扫阀175和空气吹扫阀187的设定。
[0035]控制器192可包括电子或计算机实施的装置，其包括与一个或多个阀的操作有关的控制逻辑。按照该控制逻辑和/或由控制器192监测的一个或多个操作参数，控制器可向一个或多个阀发送电子信号，并由此控制阀的设定。这样，可控制一个或多个阀，例如以执行功能，例如控制通过燃料管线155和160的燃料气体的流量，以及控制用燃料气体和吹扫空气在闲置时对这些管线的吹扫。
[0036]在一个实施例中，由控制器192执行的处理操作可采用完全硬件的实施例或者包含硬件和软件要素两者的实施例的形式来实施。例如，可使用单个专用集成电路，例如特定应用集成电路(ASIC)，其具有用于总体系统级控制的主或中央处理器段以及专用于在中央处理器段的控制下执行各种不同特定组合、功能和其它处理的单独段。控制器192还可使用合适地编程的通用计算机来实施，例如微处理器或微控制器或者诸如中央处理单元(CPU)或微处理器单元(MPU)的其它处理装置，单独或与一个或多个周边数据和信号处理装置相结合。一般地，可使用有限状态机能够对其实施由控制器192执行的各种处理功能的逻辑流的任何装置或类似装置。控制器192还可使用各种单独的专用或可编程的集成或其它电子电路或装置来实施，例如硬连线电子或逻辑电路，包括分立元件电路或可编程逻辑装置，例如可编程逻辑装置(PLD)、可编程阵列逻辑装置(PAL)、可编程逻辑阵列(PLA)
坐寸ο
[0037]在一个实施例中，由控制器192执行的处理功能可在包括但不限于固件、常驻软件、微代码等的软件中实施。此外，由控制器192执行的处理功能可采用计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可从提供用于由计算机或任何指令执行系统(例如，处理单元)使用或与它们结合使用的程序代码的计算机可用或计算机可读介质存取。出于该描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是可包含或存储用于由计算机或指令执行系统使用或与它们结合使用的程序的任何计算机可读存储介质。
[0038]计算机可读介质可以是电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)。计算机可读介质的示例包括半导体或固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。光盘的当前示例包括密盘-只读存储器(⑶-ROM)、密盘-读/写(CD-R/W)和数字视频光盘(DVD)。
[0039]返回参照附图，本领域技术人员将理解，燃烧涡轮发动机105和燃料吹扫系统100可具有除图1中所示的那些之外的其它构件。例如，那些其它构件可包括过滤器、燃料气体洗涤器、加热器、传感器等。这些元件的包括和构型对于文中所述的本发明的各种实施例的操作而言不是必需的。因此，这些其它构件既未在图1中示出，也未在本公开中详细地讨论。类似地，图2至5中所示的燃料吹扫系统可包括除所示的那些之外的其它构件。然而，由于它们与本发明的各种实施例相离的性质，这些构件在文中既未示出也未描述。[0040]图2至图5示出了以可用诸如图1中所示的燃烧涡轮发动机实施的各种燃烧模式下或在不同燃烧涡轮发动机应用中操作的燃料吹扫系统200。图2至图5中所示的燃料吹扫系统200的所有构件基本相同。因此，为了清楚和简洁起见，在图2至图5中对共同的构件使用类似的数字标记。由于图2至图5中所示的各图示代表燃烧涡轮发动机的不同操作模式，因而诸如各种阀的构件在各图之间可以不同方式操作。为了说明燃烧模式之间的这些操作差别，使用阀的描影(shade)来表示不同操作位置。如文中所用，描影的阀为阀位于闭合位置的指示，而未描影的阀为阀位于打开位置的指示。
[0041]参照图2至图5，示出了与四个燃料气体线路202、204、206和208联用的燃料吹扫系统200，其中各燃料气体线路可将燃料气体从燃料气体供应210输送到燃烧器(未示出)。本领域技术人员将认识到，燃料气体线路的该数量仅出于说明目的，而并非意在限制文中所述的燃料吹扫系统的各种实施例的范围。燃料气体线路202可包括燃料通路歧管(D5) 212，其带有引导沿燃料管线216供应的任何燃料气体流到燃烧器的伴随的燃料喷嘴214。在一个实施例中，D5歧管212的燃料喷嘴214可具有五个喷嘴以引导沿燃料管线216供应的燃料气体流到燃烧器。
[0042]燃料气体线路204可包括燃料通路歧管(PMl) 218，其带有引导沿燃料管线222供应的任何燃料气体流到燃烧器的伴随的燃料喷嘴220。在一个实施例中，PMl歧管218的燃料喷嘴218可具有一个喷嘴以引导沿燃料管线222供应的燃料气体流到燃烧器。
[0043]燃料气体线路206可包括燃料通路歧管(PM3) 224，其带有引导沿燃料管线228供应的任何燃料气体流到燃烧器的伴随的燃料喷嘴226。在一个实施例中，PM3歧管224的燃料喷嘴226可具有三个喷嘴以引导沿燃料管线228供应的燃料气体流到燃烧器。
[0044]燃料气体线路208可包括燃料通路歧管(PM2) 230，其带有引导沿燃料管线234供应的任何燃料气体流到燃烧器的伴随的燃料喷嘴232。在一个实施例中，PM2歧管230的燃料喷嘴232可具有两个喷嘴以引导沿燃料管线234供应的燃料气体流到燃烧器。
[0045]在一个实施例中，分别与D5歧管212、PM1歧管218、PM3歧管224和PM2歧管230相关联的燃料喷嘴214、220、226和232均可联接到燃烧罐。在一个实施例中，各燃烧罐可呈环形阵列布置以形成燃烧器。这种布置中的燃烧通常在略微在从歧管散发的各喷嘴下游的点在燃烧罐内开始，其中来自压缩机的空气与来自喷嘴的燃料混合以用于其燃烧。
[0046]气体控制阀236、238、240和242可用来控制从燃料气体供应210提供的燃料气体分别到燃料气体管道202、204、206和208的流量。特定而言，气体控制阀236是用于D5歧管212的D5气体控制阀，气体控制阀238是用于PMl歧管218的PMl气体控制阀，且气体控制阀240是用于PM3歧管224的PM3气体控制阀，而气体控制阀242是用于PM2歧管230的PM2气体控制阀。
[0047]在一个实施例中，燃料气体供应管线244可用来分别经由气体控制阀236、238、240和242将燃料气体从燃料气体供应210输送到燃料气体线路202、204、206和208。滤过元件246(例如，Y型滤器)可沿燃料气体供应管线244定位，以去除燃料气体中存在的不想要的固体。停止阀248可在滤过元件246的下游沿燃料气体供应管线244定位，以在希望停止从燃料气体供应210到燃料气体线路202、204、206和208的燃料气体流的情形(例如，故障安全跳闸操作)中使用。
[0048]在一个实施例中，停止阀248可充当用于位于停止阀248下游的停止/速度比例阀250的备用停止阀。通常，停止/速度比例阀250可作为主停止阀操作，从而使其为保护燃烧涡轮发动机的一体部分。停止/速度比例阀250还可用来调节气体控制阀236、238、240和242上游的燃料气体供应管线244中的压力。通风阀252可位于停止/速度比例阀250下游，以便在故障安全操作情形期间进一步补充停止阀248和停止/速度比例阀250的保护特征。例如，通风阀252可在停止阀248和停止/速度比例阀250闭合时打开，以泄放保留在燃料气体供应管线244中的任何燃料气体。这防止了燃料气体进一步流经分配集管254并经由燃料气体线路202、204、206和208相应的气体控制阀236、238、240和242流到燃料气体线路202、204、206和208上。
[0049]在图2至图5中，燃料吹扫系统200可用来在燃料气体线路被除去燃料而进入闲置状态时用燃料气体选择性地吹扫燃料气体线路202、204、206和208。例如，旁通阀256和燃料气体孔口 258可联接在气体控制阀240周围。这样，当燃料气体线路206闲置(S卩，气体控制阀240闭合时)，预定量的燃料气体可从分配集管254供应至燃料气体孔口 258和旁通阀256。在燃料气体线路206闲置时容许预定量的燃料气体经燃料气体孔口 258和旁通阀256流向燃料气体线路206维持了该燃料气体线路中的正压。在闲置时维持燃料气体线路206中的正压防止了流体的回流。正压还可防止PM3歧管224的燃料喷嘴226处的过热。
[0050]旁通阀260和燃料气体孔口 262还可联接在气体控制阀242周围。这样，当燃料气体线路208闲置(S卩，气体控制阀242位于闭合位置)时，预定量的燃料气体可从分配集管254供应至燃料气体孔口 262和旁通阀260。在燃料气体线路208闲置时容许预定量的燃料气体经燃料气体孔口 262和旁通阀260流向燃料气体线路208维持了该燃料气体线路中的正压。在闲置时维持燃料气体线路208中的正压防止了流体的回流。正压还可防止PM2歧管230的燃料喷嘴232处的过热。
[0051]本领域技术人员将认识到，燃料气体孔口 258和262可作为选项使用。燃料气体孔口 258和262对燃料吹扫系统200提供的效果可通过以适当的方式为旁通阀256和260定尺寸以用期望量的燃料气体获得期望的流限制以吹扫燃料气体线路206和208来获得。
[0052]在图2至图5中，一些燃料气体线路可能不能用燃料气体吹扫，且因此这些线路可用从压缩机(在这些图中未示出)获得的吹扫空气吹扫。例如，在图2至图5中示出的实施例中，不希望用高负荷操作下的燃料气体来吹扫包括D5气体歧管212、燃料喷嘴214和燃料管线216的燃料气体线路202，因为其可增加从涡轮(在这些图中未示出)释放的排放物。因此，有益的是用从压缩机获得的吹扫空气来吹扫燃料气体线路202。在一个实施例中，如图2至图5中所示，可经由由可为停止阀的隔离阀264和266形成的双阻塞和泄放构型向燃料气体线路202供应吹扫空气。例如，隔离阀264和266可沿将来自压缩机的吹扫空气供应至燃料气体线路202的空气吹扫管线268定位。通风阀270可定位于隔离阀264和266之间，并用来从空气吹扫管线268泄放当隔离阀264和266已闭合时保留在管线中的任何吹扫空气。这防止了吹扫空气流入燃料气体线路202中并因此具有由燃料气体与吹扫空气的混合引起的自动点火情形。
[0053]为了防止在燃料气体线路202中出现自动点火，燃料吹扫系统200可包括在控制阀236下游串联连接的隔离阀272，其可为停止阀。此外，通风阀274可联接在隔离阀272与气体控制阀236之间。这样，隔离阀272和通风阀274可防止燃料气体与吹扫空气混合。例如，当燃料气体线路202闲置时，气体控制阀236位于闭合位置，隔离阀272于是可闭合，以确保燃料气体不会在空气吹扫管线268向闲置的燃料气体线路202供应吹扫空气时与吹扫空气混合。当气体控制阀236和隔离阀272闭合时，通风阀274可打开以泄放掉位于气体控制阀236与隔离阀272之间的管线中的任何保留的燃料气体。在此实施例中，气体控制阀236、隔离阀272和通风阀274共同形成可防止出现可燃条件的双阻塞和泄放阀构型。
[0054]在图2至图5中，可能不希望吹扫每一个燃料气体线路。例如，在图2至图5中示出的实施例中，不希望吹扫包括PMl气体歧管218、燃料喷嘴220和燃料管线222的燃料气体线路204，因为该燃料气体线路通常将始终有燃料气体流过，而不论哪个燃烧操作模式起作用。因此，在燃料气体线路204中将始终存在正压，这避免了对吹扫燃料气体的需要。
[0055]如上所述，图2至图5代表用于燃烧涡轮发动机的一个示例的不同燃烧操作模式。在本例中，燃烧涡轮发动机属于生成低水平NOx排放的类型。因此，当燃烧涡轮发动机的负荷上升时，分级进行燃料气体从不同燃料气体线路(例如202、204、206和208)到燃烧器的输送。通常，生成低水平NOx的类型的燃烧涡轮发动机构造成具有可在发动机的瞬态(例如，起动前、起动和停机)和稳态(例如，加载)操作期间实施的若干不同的燃烧操作模式。图2至图5示出了燃料吹扫系统200在一些燃烧操作模式期间如何工作。本领域技术人员将理解，这些燃烧操作模式指示燃烧模式的仅仅一些示例，并且燃料吹扫系统200在这些其它模式期间的操作将取决于发动机的特定级和NOx排放的期望水平。
[0056]现参照图2，燃料吹扫系统200示出为在全预混操作期间操作。在本例中，燃料气体线路204、206和208被供以燃料，而燃料气体线路202被除去燃料进入闲置状态。因此，燃料喷嘴220、226和232均可从燃料气体供应210接收燃料气体。燃料喷嘴220、226和232可接收燃料气体，因为它们相应的气体控制阀(即，238、240和242)中的每一个打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)，由此容许从分配集管254到PMl歧管218、PM3歧管224和PM2歧管230以及它们相应的喷嘴的燃料气体流。在燃料气体线路204、206和208被供以燃料时，可吹扫燃料气体线路202，因为它是闲置的。为了吹扫燃料气体线路202，气体控制阀236和隔离阀272闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)，而通风阀274打开。
[0057]闭合气体控制阀236和隔离阀272停止了从分配集管254到D5歧管212和伴随的燃料喷嘴214的燃料气体流。打开通风阀274可容许保留在气体控制阀236与隔离阀272之间的任何燃料气体的泄放。保持气体控制阀236和隔离阀272闭合且通风阀274打开防止了燃料管线216中的任何燃料在从压缩机供应吹扫空气时混合。在本例中，当隔离阀264和266打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)且通风阀270闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)时，来自压缩机的吹扫空气沿空气吹扫管线268供应。防止燃料管线216中的任何燃料在供应吹扫空气时混合的有益之处在于防止了潜在的自动点火事件。
[0058]现参照图3，燃料吹扫系统200示出为在带有扩散的部分预混操作期间操作。在本例中，燃料气体线路202和204被供以燃料，而燃料气体线路206和208是闲置的。因此，燃料喷嘴214和220可从燃料气体供应210接收燃料气体。燃料喷嘴214和220可接收燃料气体，因为它们相应的气体控制阀(即，236和238)中的每一个打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)，由此容许从分配集管254到D5歧管212和PMl歧管218以及它们相应的喷嘴的燃料气体流。除了使气体控制阀236打开外，隔离阀272也打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)，而通风阀274闭合(未描影的阀指示阀位于打开位置)，以便向燃料气体线路202供应燃料气体。
[0059]在燃料气体线路202和204被供以燃料时，可吹扫燃料气体线路206和208，因为它们是闲置的。为了吹扫燃料气体线路206和208，它们相应的气体控制阀240和242闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)。此外，旁通阀256和旁通阀260打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)。而且，在本例中，来自压缩机的吹扫空气不沿空气吹扫管线268供应。因此，隔离阀264和266闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)，并且通风阀270打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)。这样，当燃料气体线路202和204被供以燃料时，用预定量的燃料气体吹扫燃料气体线路206和208。用燃料气体吹扫燃料气体线路206和208维持了防止回流的正压。此外，以此方式吹扫燃料气体线路206和208防止了燃料喷嘴226和232处的过热。
[0060]现参照图4，燃料吹扫系统200示出为在带有扩散的部分预混操作的另一示例期间操作。在本例中，燃料气体线路202、204和206被供以燃料，而燃料气体线路208是闲置的。因此，燃料喷嘴214、220和226可从燃料气体供应210接收燃料气体。燃料喷嘴214、220和226可接收燃料气体，因为它们相应的气体控制阀(即，236、238和240)中的每一个打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)，由此容许从分配集管254到D5歧管212、PM1歧管218和PM3歧管206以及它们相应的喷嘴的燃料气体流。除了使气体控制阀236打开外，隔离阀272也打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)，且通风阀274为燃料气体线路202闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)。而且，为了向燃料气体线路206输送燃料，除了使气体控制阀240打开外，旁通阀256闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)。
[0061]在燃料气体线路202、204和206被供以燃料时，燃料气体线路208可在它闲置时被吹扫。为了吹扫燃料气体线路208，其相应的气体控制阀242闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)。此外，旁通阀260打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)。而且，在本例中，来自压缩机的吹扫空气不沿空气吹扫管线268供应。因此，隔离阀264和266闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)，且通风阀270打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)。这样，在燃料气体线路202、204和206被供以燃料时，用预定量的燃料气体吹扫燃料气体线路208。用燃料气体吹扫燃料气体线路208维持了防止回流的正压。此外，以此方式吹扫燃料气体线路208防止了燃料喷嘴232处的过热。
[0062]现参照图5，燃料吹扫系统200示出为在带有扩散的全预混操作期间操作。在本例中，所有燃料气体线路202、204、206和208被供以燃料且均不闲置。因此，燃料喷嘴214、220,226和232均可从燃料气体供应210接收燃料气体。燃料喷嘴214、220、226和232可接收燃料气体，因为它们相应的气体控制阀(即，236、238、240和242)中的每一个打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)，由此容许从分配集管254到D5歧管212、PMl歧管218、PM3歧管224和PM2歧管230以及它们相应的喷嘴的燃料气体流。
[0063]由于燃料气体线路206和208在本例中未被吹扫，因而旁通阀256和旁通阀260闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)。这确保了燃料气体分别经由燃料管线228和234供应至燃料气体线路206和208。而且，在本例中，由于燃料气体线路202未用吹扫空气吹扫，因而压缩机不向该线路供应任何吹扫空气。因此，隔离阀264和266闭合(描影的阀指示阀位于闭合位置)，且通风阀270打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)，以防止吹扫空气流入燃料气体线路202中。此外，由于燃料气体线路202被供以燃料，因而隔离阀272打开(未描影的阀指示阀位于打开位置)，且通风阀274闭合(未描影的阀指示阀位于打开位置)，而气体控制阀236打开。
[0064]虽然已结合本公开的优选实施例特定地示出和描述了本公开，但将理解，本领域技术人员将想到变型和修改。因此，应该理解，所附权利要求意图覆盖落入本公开的真实精神内的所有此类修改和变化。
【权利要求】
1.一种系统(100)，包括: 燃料气体供应(140，210)； 多个燃料气体线路(202，204, 206, 208)； 各联接到所述多个燃料气体线路(202，204，206，208)之一的多个气体控制阀(165，170，236，238，240，242)，其控制从所述燃料气体供应(140，210)到所述多个燃料气体线路(202，204，206，208)的燃料气体流；以及 燃料吹扫系统(175，200)，其用来自所述燃料气体供应的燃料气体来选择性地吹扫所述多个燃料气体线路(202，204，206，208)之中闲置的燃料气体线路。
2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述吹扫系统(200)包括联接在所述多个气体控制阀(165，170, 236，238，240, 242)中的至少一个周围的旁通阀(256，260)，其中，在所述多个气体控制阀(165，170, 236，238，240, 242)中的所述至少一个位于闭合位置时打开所述旁通阀使得预定量的燃料气体能够流入闲置的燃料气体线路中。
3.根据权利要求2所述的系统(100)，其特征在于，进入所述闲置的燃料气体线路中的所述预定量的燃料气体流维持了其中的正流体流。
4.根据权利要求2所述的系统(100)，其特征在于，所述燃料吹扫系统(200)还包括燃料气体孔口(185，258，262)，其限制从所述燃料气体供应(140，210)进入所述闲置的燃料气体线路中的所述燃料 气体流。
5.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述燃料吹扫系统(175，200)还构造成用吹扫空气选择性地吹扫所述多个燃料气体线路(202，204，206，208)之中闲置的燃料气体线路。
6.根据权利要求5所述的系统(100)，其特征在于，所述燃料吹扫系统(175，200)包括位于所述多个气体控制阀(165，170, 236，238，240, 242)中的所述至少一个的下游的隔离阀(264)、以及联接在所述隔离阀(264)与所述多个气体控制阀(165，170，236，238，240, 242)中的所述至少一个之间的通风阀(270)，其中，所述隔离阀(264)和所述通风阀(270)防止燃料气体与供应到闲置的燃料气体线路中的所述吹扫空气混合。
7.一种用于燃烧涡轮发动机(105)的燃料吹扫系统(100)，包括: 燃料气体供应(140，210)； 多个燃料气体线路(202，204, 206, 208)； 各联接到所述多个燃料气体线路(202，204，206，208)之一的多个气体控制阀(165，170，236，238，240，242)，其控制从所述燃料气体供应(140，210)到所述多个燃料气体线路(202，204，206，208)的燃料气体流；以及 吹扫系统(175，200)，其用来自所述燃料气体供应(140，210)的预定量的燃料气体来选择性地吹扫所述多个燃料气体线路(202，204，206，208)之中闲置的至少一个燃料气体线路，以维持其中的正压。
8.根据权利要求7所述的燃料吹扫系统(100)，其特征在于，所述吹扫系统(175，200)包括联接在所述多个气体控制阀(165，170, 236，238，240, 242)中的至少一个周围的旁通阀(256，260)，其中，在所述多个气体控制阀(165，170, 236，238，240, 242)中的所述至少一个位于闭合位置时打开所述旁通阀(256，260)使得所述预定量的燃料气体能够流入闲置的燃料气体线路中。
9.根据权利要求8所述的燃料吹扫系统(100)，其特征在于，所述吹扫系统(175，200)还包括燃料气体孔口(185，258，262)，其限制从所述燃料气体供应(140，210)进入所述闲置的燃料气体线路中的所述燃料气体流。
10.根据权利要求7所述的燃料吹扫系统(100)，其特征在于，所述吹扫系统(175，200)还构造成用从所述燃烧涡轮发动机(105)的压缩机段(120)生成的吹扫空气来选择性地吹扫所 述多个燃料气体线路(202，204，206，208)之中闲置的至少一个燃料气体线路。
【文档编号】F02C7/22GK103590906SQ201310210204
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】D.M.埃里克森, R.L.布鲁克斯, D.S.拜尔德, J.R.劳 申请人:通用电气公司