移动式净化装置及方法

专利名称：移动式净化装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种用 于净化燃烧器构件的移动式净化装置。此外，本发明还涉及一 种用于净化燃烧器构件的方法。
背景技术：
燃气轮机的燃烧器包括多个管状的燃料管道系统，它们设计用于不同的燃料。每 个燃烧器有一个第一端，燃料在第一端可经由不同的接头供给燃烧器。在已装入状态，燃烧 器的与此燃烧器第一端相对置的第二端通入燃气轮机燃烧室内。第二端通常设有多个喷嘴 系统，燃料或燃料-空气混合物可以从喷嘴系统喷入燃烧室内。为了将燃烧器固定在燃烧 室壁上，在第一与第二端之间布设围绕燃烧器的燃烧器凸缘，它可以通过螺钉与燃烧器壁 连接。在燃烧器工作期间，可能尤其在燃烧器喷嘴的区域内由于沉积层导致污染。沉积 层可例如通过在燃料内的硫化物与燃烧器构件基本材料发生化学反应造成。也就是说，由 此在燃烧器内部形成硫化铁覆层。它们有时导致堵塞燃料要通过它们喷入燃烧室内的管 路。从而造成燃烧不均勻。其结果是，燃烧器不再能发挥其全部能力。此外，过量的沉积会 损坏燃烧器构件。尤其在燃气轮机中，基于燃烧器污染造成的功率下降是非常有害的，因为 由此对燃气轮机的总功率和排放极限值带来负面的影响。所以严重损害燃气轮机的可利用 率。如今当肯定在燃气轮机燃烧器中已受污染时，通过手工贯通燃烧器喷嘴。接着 应借助燃气轮机实施吹风作业，从喷嘴吹出污物残渣。另一种方法在于装入新的燃烧 器。然而这导致提高成本。因为所述疑难问题优先出现在通过预热工作的机器中，所以 必须考虑到有大量要净化的机器。由于在一个设备中存在不同的燃烧器，如引燃燃烧器 (Pilotbrenner)或扩散燃烧器，有必要创造一种能涵盖所有燃烧器的净化设备。除此之外 期望创造一种能净化在设备上的燃烧器，不必将燃烧器分解成燃烧器零件。US4995915公开了一种燃气轮机内受污染的煤气燃烧喷嘴的净化系统，在这种系 统中当燃气轮机运行期间向煤气添加化学清洁剂。DE102005009724B3涉及一种净化方法，用于具有至少一个补燃燃烧气体的燃烧室 的燃烧设备，其中将至少一个空气射流吹入燃烧室内，以便通过燃烧气体的涡流改善补燃。 必要时暂时促使DE102005009724的空气射流进行涡旋。若吹入的空气射流为了改善混合 已经施加涡旋，则为了净化的目的附加地造成涡旋。

发明内容
因此本发明要解决的技术问题是，提供一种改进的用于净化燃烧器构件的设备， 燃烧器无需拆卸可以在设备上方便地进行净化。另一个要解决的技术问题是提供一种净化 燃烧器构件的方法，尤其可以在设备上实施的方法。所述涉及装置方面的技术问题，通过提供一种用于净化燃烧器构件的移动式净化装置得以解决，其中包括一个可封闭的压力容器，以及其中，燃烧器在喷嘴一侧的端部布设 在压力容器内部，以及，与出口侧端部相对置的、规定用于输入燃料的燃烧器第一端部，布 设在压力容器外部。因此移动式净化装置包括一个可基本上封闭的压力容器。燃烧器在喷嘴一侧的出 口端布设在压力容器的内部。与出口侧端部相对置的、规定用于输入燃料的燃烧器第一端 部，则布设在压力容器外部。因此在净化时仅燃烧器在喷嘴一侧的端部设有压力容器。压 力容器在需要时，亦即在净化时安装，以及在实施净化后随接拆卸。通过使用这种移动式装 置，可以直接在工作现场、在设备上或在各种净化装置中，到达受污染的燃烧器。现在，采用 本发明的净化装置，可以免除将燃烧器分解为一个个组件。由此可以非常经常地进行净化， 这有助于遵守排放极限值。优选地，压力容器壁至少部分由燃烧器凸缘构成。
此外按优选的设计，压力容器固定在燃烧器凸缘上。在这里可以利用在燃烧器凸 缘上已经存在的一些孔。由此可以实现快速和不复杂地固定。优选地，压力容器的固定装 置还包括一个快速夹具，借助它密封燃烧器凸缘。按优选的设计，移动式净化装置包括一个替换盖。通过这种替换盖可用同一个移 动式装置净化例如引燃和扩散燃烧器。在这里，这种引燃和扩散燃烧器通过替换盖安装在 移动式装置中。若替换盖例如通过不同的钻孔布置图而尺寸不同，则只要一个净化装置基 体，便可用于净化不同燃气轮机的燃烧室。优选地，替换盖包括高强度铝和/或高强度铝合金。这种比较轻的材料的特征在 于独特的强度和刚度。轻质材料同样有利于净化装置的机动灵活性。按优选的设计，压力容器包括一个粉末镀层。由此即使例如使用柠檬酸作净化剂， 仍有长的使用寿命。优选地，压力容器借助涡轮蜗杆传动装置固定在运动底盘上。通过运动的底盘，装 置可以恰当定位在例如燃烧器结构中。此外，在移动式净化装置中设有一个收集槽。在收集槽内收集沉积层，以及在用吹 洗液净化时收集这种吹洗液。所述涉及方法方面的技术问题，通过提供一种用于净化燃烧器构件的方法得以解 决，其中燃烧器在喷嘴一侧与移动式净化装置连接，以及与燃料的流动方向相反地吹洗要 净化的构件，从而使沉积层松脱并吹出。在这方面优选地，所述吹洗借助高压吹洗液进行。 此外，所述吹洗也可以借助高压的压缩空气进行。因此，借助本方法可以将松脱的沉积层，用吹洗液和/或借助压缩空气或连接的 压缩机，从在前面的“喷嘴侧”通过燃烧器，并通过其接头排出。若用吹洗液吹洗，则压力容器还可以有通风孔和泵的连接接管。其他接头，尤其燃 烧器的进口和出口，应气密地封闭。在这里燃烧器或构件的净化借助高压液吹洗。为此借 助泵从吹洗液储罐将吹洗液泵入压力容器，直至将压力容器充填得足够满。在充填压力容 器时，打开一个或多个通风孔。若压力容器已充填到足够满，则用高压吹洗。为此关闭通风 孔。必要的吹洗压力由与吹洗液储罐连接的泵建立。由于这种压力，液体通过燃烧器流入 收集槽，因此沉积层松脱并带走脱落的沉积层颗粒。若用压缩空气吹洗，则压缩空气通过进口泵入压力容器中，直至压力容器被充填到足够满。若压力容器已充填到足够满，高压的压缩空气便流过要净化的构件并因而使沉 积层松脱。通过组合这两种方法可达到特别有效的净化。在这种情况下首先借助用高压吹洗 液吹洗燃烧器_燃料管道，进行燃烧器的净化，也就是说净化各个燃料喷嘴和与之流动连 接的燃烧器内部燃料管道，此时通流也沿(相对于燃料流动方向而言的)反方向进行。由 此使燃烧器内部的沉积层松脱并送出(借助吹洗液吹出)。也可使吹洗液脉冲，因为由此可 去除在流动死腔中的沉积层。通过使流动反向达到进一步提高净化效果。接着，通过将处于高压状态(例如彡6bar)的压缩空气吹入压力容器中，以及经过 燃烧器的内部，亦即通过其燃料管道流出，使燃烧器干燥和特别彻底地净化。在这里，空气 同样沿(相对于要不然流动燃料而言)相反的方向流动，从而使随空气吹出的颗粒通过第 一端部从燃烧器排出。也可使气流脉冲，以防松脱的沉积层沉淀在管道弯折内(借助压缩 空气吹出)。 优选地，压缩空气或/和吹洗液含有颗粒。它们有冲蚀作用。由此附加地可以将 沉积层从构件壁机上机械地剥落或“击下”。


下面借助附图详细说明本发明的其他特征、优点和详情。其中简化和未按尺寸比 例地表示图1示意性表示出燃气轮机；图2表示按照本发明用于净化燃烧器构件的装置；图3示意性表示出借助移动式净化装置净化混流式叶栅和预混管；图4示意性表示出借助移动式净化装置净化供油装置；以及图5示意性表示出燃烧器的固定。在所有的图中相同的部件采用同一附图标记。
具体实施例方式图1所示的燃气轮机1包括用于燃烧空气的压气机2、燃烧室4和驱动压气机2的 涡轮6，以及没有进一步表示的发电机或作功机械，以及具有一个用于热燃气M从燃烧室4 转移到涡轮6的环腔24。在压气机2内压缩输入的空气L。为此涡轮6与压气机2安装在 公共的也称为涡轮转子的涡轮轴8上，发电机或作功机械也与之连接，以及涡轮轴8可绕其 中心线旋转地支承。涡轮6有一些与涡轮轴8连接并可旋转的工作叶片12。工作叶片12 环状地排列在涡轮轴8上并由此构成一些工作叶片圈。此外，涡轮6还包括一些固定的导 向叶片14。工作叶片12用于通过流经涡轮6的热介质，亦即工质，例如热燃气M传输的冲 量，驱动涡轮轴8。导向叶片14则用于工质，例如热燃气M的流动导引。每个导向叶片14 有一个也称为叶根的平台18，它用于将各自的导向叶片14固定在涡轮6的作为壁件的内机 匣上。每个工作叶片12按类似的方式通过一个也称为叶根20的平台固定在涡轮轴8上。 在两个相邻导向叶片圈的导向叶片14的彼此间隔安置的平台18之间，分别在涡轮6的内 机匣16上安装一个导向环21。设在相邻导向叶片圈之间的导向环21在这里尤其用作覆盖 件，它保护内壁16或其他机匣，防止因流过涡轮的热工质M产生过大的热负荷。在本实施例中，燃烧室4设计为所谓的环形燃烧室，其中多个沿周向围绕涡轮轴8排列的燃烧器10 汇入到公共的燃烧室腔内。为此，燃烧室4在其总体上设计为围绕涡轮轴8定位的环形结 构。
通过燃料内硫化物(H2S)与燃烧器构件基本材料化学反应生成硫化铁覆层，也就 是在燃烧器内部的沉积层。这些覆层散裂以及有时导致孔，尤其较小的孔被堵塞，而燃料应 通过这些孔喷入燃烧室内。其结果是导致燃烧不均勻，从而严重恶化所涉及到的燃烧器10 的排放值。严重影响机器的可用性。图2表示用于净化燃烧器10构件的移动式净化装置。它主要包括可封闭的压力 容器32。此压力容器32在这里可以设计为外壳或一种钟罩。它优选地由无缝钢管构成。 为了改善抗腐蚀性，外壳可以被施加镀层，例如粉末镀层。压力容器32可以用钢或合金钢 或高强度铝或铝合金制造。在压力容器32上安装高强度的夹紧杆31或锚固件。在这里，压力容器32固定在燃烧器凸缘58 (图4)上。此时可利用已经存在的孔。 由此保证特别迅速和简单地固定。部分压力容器壁可以由燃烧器凸缘58构成(图4、图5)，从而将燃烧器10的在喷 嘴一侧的出口端设在压力容器32内部。燃烧器10的与此出口端相对置的规定用于输入燃 料的第一端，则设在压力容器32外部。在燃烧器这一端连接收集槽42(图1)。收集槽42 可以直接与运动底盘40连接。收集槽42与燃料管可以处于流动连接状态(图2)。燃烧 器10的固定可通过其燃烧器凸缘58实现，燃烧器凸缘58可借助快速夹具46与移动式净 化装置气密地连接。此外，压力容器32还包括一个涡轮蜗杆传动装置36，它有一个自锁的 密封盖。其与运动底盘40连接，运动底盘40对于净化装置的机动灵活性非常有利并显著 简化净化装置的定位。通过使用移动式装置，可以直接在工作现场、在设备上或在不同的净 化装置中到达受污染的燃烧器10。图1还表示在吹洗期间的移动式净化装置与燃烧器10。此外，移动式净化装置有一个替换盖34。通过这种替换盖34可以用同一个移动式 净化装置净化引燃燃烧器和扩散燃烧器。在这里替换盖34可以设计为不同尺寸，例如有不 同的钻孔布置图。在所述运动底盘40上可布设存放盒65，用于放置不同的替换盖34。燃烧器10的引燃和扩散燃烧器在这里借助替换盖34安装在移动式装置中。借助 快速夹具来密封燃烧器凸缘58。由此，只需一个净化基体，便可用于净化不同燃气轮机的燃 烧器10。图3示意性表示出借助移动式净化装置净化混流式叶栅52和预混管48。燃烧器 10在喷嘴侧装入压力容器32中，此时压力容器32用盖46封闭。压力容器包括一个进口 60，它优选地安置在压力容器32的下游端。压缩空气44借助压缩空气设备(未表示)通 过此进口 60吹入。高压(》6bar)的压缩空气44在压力容器32中逆燃料的流动方向流 入燃烧器10，经过混流式叶栅52和接着通过气体预混管48。为了达到尽可能高的压力使 沉积层脱落，其他进口和出口，如这里作为举例的油管50，装上塞子56。脱落在净化槽内的 污垢，借助压缩空气或连接的压缩机，在之前的“喷嘴侧或上游”通过燃烧器10 (直径较大) 后，通过例如在叶片上有小直径孔的混流式叶栅，亦即通过其接头送出。燃烧器10的气体 预混管48与无压力的收集槽42连接。在这里，所述的吹出还通过消音器55进行。因此，空气(相对于要不然流过燃料的方向而言)沿反方向流动，从而使随空气44 吹出的颗粒通过第一端从燃烧器10排出。
因此燃烧器10的受污染构件可以说是实施“反向”吹洗。气流44在这里可以脉 冲式施加，为的是防止脱落的沉积层颗粒沉淀在管道弯折内。图4表示借助压缩空气44净化油道50。在这里气体预混管48用塞子56封闭。 在燃烧器凸缘58上的出口也必须气密地封闭。图5再次示意性表示出压力容器32从上面在凸缘58上的固定。在这里表示简单 的装配。因此吹洗方向向下(图1)。燃烧器10在安装后可例如借助涡轮蜗杆传动装置36 沿吹洗方向旋转。当然由此也可以净化燃烧器10上的其他构件/通道。为此只须将进口和出口交替地用塞子56或类似的封盖封闭。在这里，移动式净化装置可以用压缩空气44或用一种吹洗液工作。在后一种情况 下，构件的净化借助用高压液吹洗。为此，燃烧器10以其凸缘58用螺钉固定在压力容器32 上。密封通过0型密封圈(未表示)实现，燃烧器10在燃气轮机内也是借助它密封的。在用吹洗液吹洗时，压力容器32取代进口 60或除了进口 60外可以有以下两个接 头第一个是用于泵的连接接管(未表示)，第二个是通风孔(未表示)。在用吹洗液充填压力容器32时打开通风孔，而在吹洗过程中关闭通风孔。借助泵 在吹洗液内建立必要的压力，从而使液体逆燃料的流动方向流动通过燃烧器10，并由此裂 解沉积层。泵优选地还与净化液储罐连接。例如有机酸适用于作为吹洗液，它们在净化后 可再次使用。因此液体在压力下通过燃烧器10流入收集槽42中并在此过程中拖走脱落的颗 粒。通过脉冲式流动可以达到提高净化作用的目的。这例如可以借助连接的脉冲发送器获 得。通过脉冲的工作方式还可以到达并去除在流动死腔内的污垢。通过反向流动可以达到 进一步提高净化效果。在用吹洗液吹洗后，抽出液体以及为了干燥构件而封闭泵的连接接管。通过通风 孔供给储罐内的压缩空气，它然后流动通过构件，例如混流式叶栅并将其干燥和去除遗留 的污垢。此外，吹洗液和压缩空气可以含有颗粒，它们有冲蚀的作用并因而将沉积层从壁 上机械地去除。如果采用含颗粒的吹洗液或压缩空气，则有利的是在净化后再用没有颗粒 的吹洗液或没有颗粒的压缩空气冲洗燃烧器10。因此用吹洗液和压缩空气“反向吹洗”燃烧器10，也可以共同作为一种方法实施。 由此提供一种十分有效的包括两个步骤的净化方法。在这种情况下，首先在第一步借助用 高压吹洗液冲洗燃烧器-燃料管道净化燃烧器10，尤其混流式叶栅52和各个燃料喷嘴以及 在流动技术上与之连接的燃烧器10的内部燃料管道，此时通流沿相对于燃料流动方向而 言的反方向进行。由此使燃烧器10内部的沉积层脱落并排出。接着，在第二步，通过在压力容器32内吹入处于高压(>6bar)状态的压缩空气 44，干燥和特别彻底地净化燃烧器10，压缩空气通过燃烧器10内部，亦即通过其燃料管道 流出。在这里，空气沿(相对于要不然流动燃料的方向而言)反方向流动，从而被空气吹洗 的颗粒可以说反向地从燃烧器10排出。气流44也可以是脉冲的，以防脱落的颗粒沉积在 管道弯折内。这两个步骤可以在单个净化装置中或也可以在两个不同净化装置中实施。
当然，用吹洗液或压缩空气反向吹洗也可以单独实施。 本发明提供了 一种用于净化燃烧器构件的移动式净化装置。此外提供了一种用于 净化燃烧器构件极其有效的方法，它可以包括两个步骤。第一步主要用于使颗粒从燃烧器 基本材料上脱落并将其送出，以及第二步主要用于干燥并送出遗留的颗粒。由于这种净化装置的机动性，使得装置可以在不同地点快速使用。通过具有一个 基体的替换盖，可以净化不同类型机器的不同燃烧器。也可以净化不同类型的燃烧器，如弓丨 燃和扩散燃烧器。尤其引燃燃烧器的净化，特别是有比已经堵塞的扩散燃烧器中更小的混 合喷嘴的预混式引燃燃烧器的净化，可以用这种移动式装置吹洗。这是特别有利的，因为对 于(扩散和预混式)引燃燃烧器，当前还没有令人满意的解决办法能将沉积层有效地从构 件去除。现在，采用本发明的净化装置和方法可以免去将燃烧器分解成一个个组件。此外， 不再需要新构件或用人工净化。也就是说，这两种情况，不仅由于构件本身，而且由于长的 停用时间，都导致巨大的费用支出。还有利地，通过迅速和简便地借助本装置实施本方法， 可以实现更经常地清除沉积层，因此现在可以非常容易遵守排放极限值。此外有利的是， 那些不可能简单地或根本不可能人工净化的构件区段(侧凹区、空腔)，现在也能有效地净 化。在这里介绍的装置以及这种方法，不仅能应用于有气体预混通道的燃烧器，而且也可以 使用于任何类型的燃烧器，例如工业燃气轮机用的燃烧器。因此，通过本装置和本方法，可 以直接在设备上更快速和更有效地净化。若要在酸槽浴中，尤其在柠檬酸槽浴中净化燃烧 器，则可以在各个步骤期间实施吹洗。
权利要求
一种用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置，其特征为该移动式净化装置包括可封闭的压力容器(32)，其中，所述燃烧器(10)在喷嘴一侧的端部布设在压力容器(32)内部，以及，与所述出口侧端部相对置的、规定用于输入燃料的燃烧器(10)的第一端部，布设在压力容器(32)外部。
2.按照权利要求1所述的用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置，其特征为， 压力容器壁至少部分由燃烧器凸缘(58)构成。
3.按照前列诸权利要求之一所述用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置，其 特征为，压力容器(32)固定在燃烧器凸缘(58)上。
4.按照前列诸权利要求之一所述用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置，其 特征为，压力容器(32)的固定装置包括快速夹具。
5.按照前列诸权利要求之一所述用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置，其 特征为，该移动式净化装置包括替换盖(34)。
6.按照权利要求5所述用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置，其特征为，所 述替换盖(32)包括高强度铝和/或高强度铝合金。
7.按照前列诸权利要求之一所述的用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置， 其特征为，压力容器(32)包括粉末镀层。
8.按照前列诸权利要求之一所述的用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置， 其特征为，压力容器(32)借助涡轮蜗杆传动装置(36)固定在运动底盘(40)上。
9.按照前列诸权利要求之一所述的用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置， 其特征为，设有收集槽(42)。
10.一种用于净化燃烧器(10)的构件的方法，其特征为-所述燃烧器(10)在喷嘴一侧与移动式净化装置连接，以及-与燃料流动方向相反地吹洗要净化的构件，从而使沉积层松脱并吹出。
11.按照权利要求10所述的用于净化燃烧器(10)的构件的方法，其特征为，所述吹洗 借助高压吹洗液进行。
12.按照权利要求10-11之一所述的用于净化燃烧器(10)的构件的方法，其特征为，所 述吹洗借助高压的压缩空气(44)进行。
13.按照权利要求10-12之一所述的用于净化燃烧器(10)的构件的方法，其特征为，压 缩空气(44)或/和吹洗液含有颗粒。
全文摘要
本发明涉及一种用于净化燃烧器(10)的构件的移动式净化装置，其中包括可封闭的压力容器(32)，燃烧器(10)在喷嘴一侧的端部布设在压力容器(32)内部，以及，与出口侧端部相对置的、规定用于输入燃料的燃烧器(10)第一端部，布设在压力容器(32)外部。此外，本发明还涉及一种用于净化燃烧器(10)构件的方法。
文档编号B08B3/04GK101873897SQ200880117427
公开日2010年10月27日 申请日期2008年9月29日 优先权日2007年11月23日
发明者安德烈·克鲁格, 安德烈亚斯·博特克, 萨拜因·图斯肯 申请人:西门子公司