专利名称：单歧管双气体涡轮机燃料系统的制作方法
技术领域：
本发明申请涉及燃气轮机燃料系统，且更具体地，涉及能够将两 种或更多种气态燃料输送到单个歧管的燃气轮机燃料系统。
背景技术：
当代燃气轮机要求对燃料系统的精确控制。例如，燃料喷嘴上的 压力降必须谨慎地保持在指定范围内以避免燃烧器损坏。通常，可能 难以在普通的高能量燃料(例如，天然气)以及高氢、低能量燃料(例如， 合成气)两者下操作当代燃气轮机。因此，所需的是一种可以适应且谨 慎地控制高能量燃料、低能量燃料以及高能量燃料和低能量燃料的混 合物的"双气体"式涡轮机燃料系统。
发明内容
因此，本发明申请提供了输送两种气体燃料的双气体燃料输送系 纟克禾口方法。
双气体燃料输送系统可包括(a)低能量气体输送系统，其包括低 能量气体入口和低能量气体主歧管出口； (b)高能量气体输送系统，其 包括高能量气体入口和高能量气体主歧管出口；以及(c)主歧管，其中， 低能量气体主歧管出口和高能量气体主歧管出口联接至主歧管。
将燃料输送到涡轮机的方法可包括(a)将低能量气体供给到低能 量气体输送系统的低能量气体入口 ； (b)将高能量气体供给到高能量气 体输送系统的高能量气体入口 ； (c)将低能量气体从低能量气体输送系 统的低能量气体主歧管出口供给到主歧管；(d)将高能量气体从高能量 气体输送系统的高能量气体主歧管出口供给到主歧管；以及(e)将低能量气体和高能量气体从主歧管供给到涡轮机。
在结合附图和所附的权利要求对以下的详细描述进行审查后，对 于本领域普通技术人员而言，本发明申请的这些和其他特征将变得显 而易见。
图l是描绘了单歧管双气体燃料输送系统的流程图。
图2是描绘了双气体和液体燃料输送系统的流程图。
部件列表100单歧管气体燃料系统
102低能量气体输送系统
104高能量气体输送系统
106主歧管
108低能量气体入口
110低能量气体主歧管出口
112高能量气体入口
114高能量气体主歧管出口
116主歧管管道入口
118主歧管管道出口
120低能量气体控制阀
122高能量气体控制阀
124低能量气体停止与压力控制阀
126高能量气体停止与压力控制阀
128低能量气体停止阀
130高能量气体停止阀
134低能量气体吹扫入口
136第 一低能量气体吹扫排》丈口142高能量气体吹扫入口
144第一高能量气体排放口
146第二高能量气体排放口
147低能量气体过滤器
148高能量气体过滤器
150低能量气体旁路出口
152高能量气体旁路出口
200双气体与液体燃料输送系统
202液体燃料输送系统
204液体歧管
206液体燃料入口
208液体燃料出口
210液体歧管管道入口
212液体歧管喷嘴出口
214空气入口
具体实施例方式
本发明申请提供了输送多种气体燃料的双气体燃料输送系统和 方法。
I.单歧管双气体燃料输送系统
现在参看附图，其中在所有分开的视图中相似的标号表示相似的 元件，图1显示了单歧管双气体燃料系统100的构造。系统100可用 于将气体输送到涡轮机。重要的是，系统100可输送高能量气体、低 能量气体或者高能量气体与低能量气体的混合物。双气体系统100的 能力可容许涡轮机在启动和停机期间于100%高能量气体下运行。系 统100还可容许涡轮机或者使用100%低能量气体或者使用高能量气
体与低能量气体的混合物而在满负载下运行。因为该构造可通过单歧
管系统输送两种气体燃料，所以可筒化燃料系统100。例如，该构造可消除对燃料传送阀和辅助气体歧管的需求，并且降低吹扫系统的复 杂性。
气体燃料
系统100可输送高能量气体、低能量气体或者高能量气体与低能
量气体的混合物。高能量气体可具有从约900BTU/ftS到约1100BTU/ft3 的范围内的能量值。低能量气体可具有从约820BTU/ftS到约 1550BTU/ft3的范围内的能量值。在一种特定实施例，高能量气体与低 能量气体之间的能量值的差处于约100到约450BTU/ft3的范围内。 输送系统
单歧管双气体燃料系统100可包括低能量气体输送系统102、高 能量气体输送系统104以及主歧管106。低能量气体输送系统102可 包括低能量气体入口 108和低能量气体主歧管出口 110。高能量气体 输送系统104可包括高能量气体入口 112和高能量气体主歧管出口 114。主歧管106可包括主歧管管道入口 116和主歧管喷嘴出口 118。 低能量气体主歧管出口 IIO和高能量气体主歧管出口 114可联接至主 歧管106。例如，低能量气体主歧管出口 110和高能量气体主歧管出 口 114可并入主歧管管道入口 116。
低能量气体输送系统102还可包括处于低能量气体入口 108和低 能量气体主歧管出口 110之间的低能量气^M空制阀120。类似地，高 能量气体输送系统104还可包括处于高能量气体入口 112和高能量气 体主歧管出口 114之间的高能量气体控制阀122。气体控制阀120和 122可控制流向主歧管106的燃料的流量，从而在主歧管喷嘴118上 保持精确的压力降。
低能量气体输送系统102还可包括处于低能量气体入口 108和气 体控制阀120之间的低能量气体停止与压力控制阀124。类似地，高 能量气体输送系统104还可包括处于高能量气体入口 112和气体控制 阀122之间的高能量气体停止与压力控制阀126。停止与压力控制阀 124和126可控制气体控制阀120和122上游的燃料流量，从而在停止与压力控制阀124和126与气体控制阀120和122之间保持恒定的 基准压力。通过使恒定基准压力的区域保持在气体控制阀120和122 的直接上游，可仅使用控制阀的位置(有效区域)来计算经过气体控制 阀的流率。
低能量气体输送系统102还可包括处于低能量气体入口 108和低 能量气体停止与压力控制阀124之间的低能量气体停止阀128。类似 地，高能量气体输送系统104还可包括处于高能量气体入口 112与高 能量气体停止与压力控制阀126之间的高能量气体停止阀130。停止 阀128和130可分别用于停止经过低能量气体输送系统102和高能量 气体输送系统104的气体的流动。例如，如果涡轮机仅在高能量气体 下运行，则低能量气体停止阀128可停止经过低能量气体输送系统102 的气体的流动，使得仅高能量燃料会流过主歧管106。此外，如果涡 轮机仅在低能量气体下运行，则高能量气体停止阀130可停止经过高 能量气体输送系统104的气体的流动，使得仅低能量燃料会流过主歧 管106。
低能量气体输送系统102还可包括处于低能量气体入口 108与低 能量气体控制阀120之间的低能量气体吹扫系统。低能量气体吹扫系 统可包括低能量气体吹扫入口 134和第一低能量气体吹扫排放口 136。 低能量气体吹扫入口 134可定位于低能量气体控制阀120和低能量气 体停止与压力控制阀124之间，且第一低能量气体吹扫排放口 136可 定位于低能量气体控制阀120和低能量气体停止与压力控制阀124之 间。低能量气体吹扫系统可用于降低当未使用低能量气体输送系统 102时的燃烧风险。例如，如果涡轮机在100%低能量燃料或者低能量 燃料与高能量燃料的混合下运行的同时跳脱(trip)，低能量气体吹扫入 口 134和低能量气体吹扫排放口 136可用于减轻点燃风险。
高能量气体输送系统104还可包括处于高能量气体入口 112与高 能量气体出口 114之间的高能量气体吹扫系统。该高能量气体吹扫系 统可包括高能量气体吹扫入口 142、第一高能量气体排放口 144以及笫二高能量排放口 146。高能量气体吹扫入口 142可定位于(a)高能量 气体控制阀122与主歧管喷嘴出口 118之间，或者定位于(b)低能量气 体控制阀120与主歧管喷嘴出口 118之间，第一高能量气体排放口 144 可定位于高能量气体控制阀122与高能量气体停止与压力控制阀126 之间，且第二高能量气体排放口 146可定位于高能量气体停止与压力 控制阀126和高能量气体停止阀130之间。当涡轮机在低能量燃料或 者低能量燃料与高能量燃料的混合下运行的同时跳脱时，气体吹扫系 统可用于降低燃烧的风险。
低能量气体输送系统102还可包括处于低能量气体入口 108与低 能量气体停止阀128之间的低能量气体过滤器147。类似地，高能量 气体输送系统104还可包括高能量气体入口 112与高能量气体停止阀 130之间的高能量气体过滤器148。过滤器147和148可将碎屑从燃 料中过滤出来，以防止例如在单歧管双气体燃料系统100中堵塞等问 题。
低能量气体输送系统102还可包括处于低能量气体入口 108和低 能量气体停止阀128之间的低能量气体旁路出口 150。类似地，高能 量气体输送系统104还可包括处于高能量气体入口 112和高能量气体 停止阀130之间的高能量气体旁路出口 152。旁路出口 150和152可 将气体供给到诸如加热系统和/或废气处理系统等系统。
单歧管双气体燃料系统100可用于将两种气体燃料输送到涡轮 机。低能量气体可供给到低能量气体输送系统102的低能量气体入口 108。然后可将低能量气体供给到主歧管106。例如，然后可将低能量 气体从低能量气体输送系统102的低能量气体主歧管出口 IIO供给到 主歧管106的主歧管管道入口 116。类似地，可将高能量气体供给到 高能量气体输送系统104的高能量气体入口 112。然后可将高能量气 体供给到主歧管106。例如，然后可将高能量气体从高能量气体输送 系统104的高能量气体主歧管出口 114供给到主歧管106的主歧管管 道入口 116。最后，可将低能量气体和高能量气体从主歧管106的主歧管喷嘴出口 118供给到涡轮机。
将两种气体燃料输送到涡轮机的方法还可包括在将低能量气体 供给到低能量气体输送系统102的步骤之后、且在将该低能量气体供 给到主歧管106的步骤之前，使该低能量气体穿过低能量气体控制阀 120。类似地，该方法可包括在将高能量气体供给到高能量气体输 送系统104的步骤之后、且在将该高能量气体供给到主歧管106的步 骤之前，使该高能量气体穿过高能量气体控制阀122。
这种输送两种气体燃料的方法还可包括在将低能量气体供馈到 低能量气体输送系统102的步骤之后、且在使该低能量气体穿过低能 量气体控制阀120的步骤之前，使该低能量气体穿过低能量气体停止 与压力控制阀124。类似地，该方法可包括在将高能量气体供给到 高能量气体输送系统104的步骤之后、且在使该高能量气体穿过高能 量气体控制阀122的步骤之前，使该高能量气体穿过高能量气体停止 与压力控制阀126。
这种输送两种气体燃料的方法还可包括在将低能量气体供馈到 低能量气体输送系统102的步骤之后、且在使该低能量气体穿过低能 量气体停止与压力控制阀124的步骤之前，使该低能量气体穿过低能 量气体停止阀128。类似地，该方法可包括在将高能量气体供给到 高能量气体输送系统104的步骤之后、且在使该高能量气体穿过高能 量气体停止与压力控制阀126的步骤之前，使该高能量气体穿过高能 量气体停止阀130。
n.单歧管双气体与液体燃料输送系统
图2显示了双气体与液体燃料输送系统200的构造。双气体与液 体燃料输送系统200可包括低能量气体输送系统102、高能量气体输 送系统104、主jt支管106、液体燃料输送系统202以及液体歧管204。
低能量气体输送系统102可包括低能量气体入口 108和低能量气 体主歧管出口 110。高能量气体输送系统102可包括高能量气体入口 112和高能量气体主歧管出口 114。液体燃料输送系统202可包括液体燃料入口 206和液体燃料出口 208。主歧管106可包括主歧管管道 入口 116和主歧管喷嘴出口 118。液体歧管204可包括液体歧管管道 入口 210和液体歧管喷嘴出口 212。低能量气体主歧管出口 110和高 能量气体主歧管出口 114可联接至主歧管106。例如，低能量气体主 歧管出口 IIO和高能量气体主歧管出口 114可以并入主歧管管道入口 116。液体燃料出口 208可联接至液体歧管204。例如，液体燃料出口 208可并入液体歧管管道入口 210。
主歧管106还可包括空气入口 214。空气入口 214可将空气供应 给主歧管，以便清除主歧管106的气体，在主歧管106中保持正的喷 嘴压力比，和/或保持主歧管喷嘴出口 118冷却。
双气体与液体燃料输送系统200可用于将两种气体燃料及液体燃 料输送到涡轮机。低能量气体可供给到低能量气体输送系统102的低 能量气体入口 108。然后可将该低能量气体从低能量气体输送系统102 的低能量气体主歧管出口 110供给到主歧管106的主歧管管道入口 116。类似地，高能量气体可供给到高能量气体输送系统104的高能 量气体入口 。然后可将该高能量气体从高能量气体输送系统104的高 能量气体主歧管出口 114供给到主歧管106的主歧管管道入口 116。 可将液体燃料供给到液体燃料输送系统202的液体燃料入口 206。然 后可将该液体燃料从液体燃料输送系统202的液体燃料出口 208供给 到液体歧管204的液体歧管管道入口 210。最后，可将低能量气体和 高能量气体从主歧管106的主歧管喷嘴出口 118供给到涡轮机，且可 将液体燃料从液体歧管204的液体歧管喷嘴出口 212供给到涡轮机。
应理解的是，前述内容仅仅涉本发明申请的优选实施例，且本文 中可以进行许多改变和修改而不脱离由所附的权利要求及其等效体 所限定的本发明的普遍精神和范围。
权利要求
1.一种燃料输送系统(100)，其包括a)包括低能量气体入口(108)和低能量气体主歧管出口(110)的低能量气体输送系统(102)；b)包括高能量气体入口(112)和高能量气体主歧管出口(114)的高能量气体输送系统(104)；以及c)主歧管(106)，其中，所述低能量气体主歧管出口(110)和所述高能量气体主歧管出口(114)联接至所述主歧管(106)。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于 所述低能量气体输送系统(102)还包括处于所述低能量气体入口(108)与所述低能量气体主歧管出口 (110)之间的低能量气体控制阀 (120);以及 ，所述高能量气体输送系统(104)还包括处于所述高能量气体入口 (112)与所述高能量气体主歧管出口 (114)之间的高能量气体控制阀 (122)。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于 所述低能量气体输送系统(102)还包括处于所述低能量气体入口(108)与所述低能量气体控制阀(120)之间的低能量气体停止与压力控 制阀(124);以及所述高能量气体输送系统(104)还包括处于所述高能量气体入口 (112)与所述高能量气体控制阀(122)之间的高能量气体停止与压力控 制阀(126)。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述低能量气体输送系统(102)还包括处于所述低能量气体入口 (108)与所述低能量气体停止与压力控制阀(124)之间的低能量气体停 止阀(128);以及所述高能量气体输送系统(104)还包括处于所述高能量气体入口 (112)与所述高能量气体停止与压力控制阀(126)之间的高能量气体停 止阀(130)。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述低能量气体输送系统(102)还包括处于所述低能量气体停止 阀(128)与所述低能量气体控制阀(120)之间的低能量气体吹扫系统 (134, 136);以及所述高能量气体输送系统(104)还包括处于所述高能量气体停止 阀(130)与所述高能量气体控制阀(122)之间的高能量气体吹扫系统 (142, 144, 146)。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于所述低能量气体吹扫系统(134, 1.36)包括低能量气体吹扫入口 (134)和低能量气体吹扫排放口(136);以及所述高能量气体吹扫系统(142, 144, 146)包括高能量气体吹扫入 口 (142)和高能量气体吹扫排放口 (144)。
7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括d) 包括液体燃料入口 (206)和液体燃料出口 (208)的液体燃料输送 系统(200);以及e) 液体歧管(204),其中，所述液体燃料出口(208)联接至所述液体歧管(204)。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于 所述主歧管(106)还包括空气入口(214)。
9. 一种将燃料输送至涡轮机的方法，其包括a) 将低能量气体供给到低能量气体输送系统(102)的低能量气体 入口(108);b) 将高能量气体供给到高能量气体输送系统(104)的高能量气体 入口(112);c) 将所述低能量气体从所述低能量气体输送系统(102)的低能量气体主歧管出口(110)供给到主歧管(106);d) 将所述高能量气体从所述高能量气体输送系统(104)的高能量 气体主歧管出口(114)供给到所述主歧管(106);以及e) 将所述低能量气体和所述高能量气体从所述主歧管(106)供给 到涡轮机。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 在将所述低能量气体供给到所述低能量气体输送系统(l 02)的步骤之后、且在将所述低能量气体供给到所述主歧管(106)的步骤之前，使所述低能量气体穿过低能量气体控制阀(120);以及在将所述高能量气体供给到所述高能量气体输送系统(l 04)的步骤之后、且在将所述高能量气体供给到所述主歧管(106)的步骤之前，使所述高能量气体穿过高能量气体控制岡(122)。
全文摘要
本发明涉及单歧管双气体涡轮机燃料系统。本发明申请提供了双气体燃料输送系统以及将两种气体燃料输送到涡轮机的方法。该双气体燃料输送系统可包括(a)包括低能量气体入口(108)和低能量气体主歧管出口(110)的低能量气体输送系统(102)；(b)包括高能量气体入口(112)和高能量气体主歧管出口(114)的高能量气体输送系统(104)；以及(c)主歧管(106)，其中低能量气体主歧管出口(110)和高能量气体主歧管出口(114)联接至主歧管(106)。
文档编号F02C7/22GK101576008SQ20091014122
公开日2009年11月11日 申请日期2009年5月5日 优先权日2008年5月5日
发明者R·M·乔世, W·J·劳森 申请人:通用电气公司