專利名稱：從燃?xì)廨啓C(jī)燃料系統(tǒng)中可靠地排出液體燃料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)工程領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種在燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)機(jī)之后從該燃?xì)廨啓C(jī)的燃料系統(tǒng)中可靠地排出液體燃料的方法以及實(shí)施該方法的裝置。在這種燃燒系統(tǒng)中，在燃?xì)廨啓C(jī)正常運(yùn)行中液體燃料通過至少一個(gè)第一輸送管輸送至燃燒器，并從這里經(jīng)一個(gè)燃料噴嘴噴入燃燒室中。
燃?xì)廨啓C(jī)正越來越多地被裝備多燃燒器系統(tǒng)。在采用多燃燒器系統(tǒng)的情況下，通過使用復(fù)合霧化噴嘴將液體燃料噴射到該燃燒器系統(tǒng)中。為了以改善噴射和效率為目的的優(yōu)化燃燒質(zhì)量，必須使這些參數(shù)能滿足與現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)噴霧質(zhì)量相關(guān)的更嚴(yán)格的質(zhì)量要求。固定式燃?xì)廨啓C(jī)可以由多種液體燃料質(zhì)量的燃料運(yùn)行。這些燃料，例如“超輕”質(zhì)加熱油在蒸發(fā)(焦化)化時(shí)會(huì)產(chǎn)生殘余物。
如果將一臺(tái)由液體燃料運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)閉，如果位于所述熱組范圍內(nèi)的燃料系統(tǒng)的燃料尚未完全排空的話，則所述燃燒噴射系統(tǒng)由其周圍的材料的對(duì)流熱通量而加熱至可產(chǎn)生所述殘余物的程度。這些硬的殘余物會(huì)將其霧化質(zhì)量惡化至不允許的程度，并導(dǎo)致提高噴嘴的流通阻力。在殘余物形成以后的階段，該燃?xì)廨啓C(jī)就不再能夠工作。
除了上述焦化問題之外，在關(guān)閉由液體燃料運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)之后，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，還存在燃料以失控的方式由燃料系統(tǒng)進(jìn)入燃燒室的危險(xiǎn)，或是進(jìn)入可能與該燃?xì)廨啓C(jī)下游連接的蒸發(fā)器，并與在那里與靜止的空氣形成可燃混合氣。
為了避免上述問題，在關(guān)閉所述燃?xì)廨啓C(jī)之后，必須以控制的方法將液體燃料從所述燃料系統(tǒng)中排出。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法和裝置，通過該方法和裝置可以從關(guān)閉的氣輪機(jī)的燃料系統(tǒng)中可靠地排出殘余的液體燃料。并因此而能夠避免在燃燒器中發(fā)生焦化和在該燃?xì)廨啓C(jī)的排氣部分形成可燃空氣/燃料混合物。
在上述類型的方法中，所述目的是在一開始通過使用惰性輔助介質(zhì)將液體燃料從燃料系統(tǒng)中沖出而實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的沖出方法能夠?qū)崿F(xiàn)以簡單而又受到有效控制的方式排出殘余的液體燃料。具體地講，輔助介質(zhì)的使用，提供了排出諸如表面薄膜的甚小燃料殘余物的可能性，例如，從燃料系統(tǒng)中迅速而又可靠地排出。
本發(fā)明方法的第一種優(yōu)選實(shí)施方案的特征是，隨著燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)閉，通過第一輸送管輸送的液體燃料在第一輸送管上的第一個(gè)中止點(diǎn)中止，所述輔助介質(zhì)由第二輸送管在位于所述中止點(diǎn)和燃燒器之間的一個(gè)輸入點(diǎn)輸入第一輸入管。通過在所述輸送管上的特定輸入點(diǎn)輸入，可以在極為接近燃燒器處開始沖入。因此，所述液體燃料成分必須經(jīng)燃燒器沖除，并可使在所述排氣部分的可燃混合氣保持少量。
該實(shí)施方案的優(yōu)選改進(jìn)之處在于，位于輸入點(diǎn)和燃料噴嘴之間的燃料系統(tǒng)中的液體燃料在第一步驟中通過于所述輸入點(diǎn)輸入的輔助介質(zhì)由所述燃料噴嘴沖入燃燒室中，其改進(jìn)還在于，位于沿流體方向的所述輸入點(diǎn)前面的所述第一輸送管中的液體燃料在第二步驟中通過于所述輸入點(diǎn)輸入的輔助介質(zhì)由一個(gè)獨(dú)立的出口從第一輸送管中輸出。通過所述第一步驟即可把會(huì)在燃燒器部分焦化的液體燃料以簡單的方式和無需進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)措施從該燃燒器/燃料系統(tǒng)中完全排出。所述第二步驟可防止液體燃料隨后從位于更上游的輸送管部分流入已經(jīng)清潔過的燃燒器噴槍或噴嘴中。
所述第一步驟，即把燃料排出到燃燒室中的過程優(yōu)選分成兩個(gè)沖洗步驟作業(yè)，使大部分的液體燃料在第一個(gè)低壓沖洗作業(yè)中排入所述燃燒室中，由所述輔助介質(zhì)將液體燃料從相關(guān)的管中排出，僅留下殘余量的液體燃料，特別是表面膜形式的殘余燃料，所述殘余量的液體燃料是在第二高壓沖洗作業(yè)中排出，在所述低壓沖洗作業(yè)和高壓沖洗作業(yè)時(shí)各自使用一定流量的輔助介質(zhì)，高壓沖洗作業(yè)的流量大于低壓沖洗作業(yè)的流量。
通過低壓沖洗作業(yè)，將大部分燃料在受控制的條件下緩慢排出。此時(shí)，要對(duì)低壓沖洗作業(yè)的時(shí)間加以選擇，以便以極低的脈沖將大量燃料從燃料噴嘴中排出。由于低流量的剪切力小，僅有很少殘余量的燃料會(huì)留在噴槍的靜水空間后面或以薄膜形式留在材料表面。通過高壓沖洗作業(yè)將燃燒器噴槍徹底清潔。因此，其工作壓力，以致輔助或沖洗介質(zhì)的流量加大，直到燃料或油膜被從噴嘴表面徹底排出，而所有靜水部位完全沒有燃料，從而消除一切焦化的危害。
由于在低壓沖洗作業(yè)時(shí)大量的液體燃料被排出到燃燒室中，而不致于發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，按照所述本發(fā)明實(shí)施方案的一種優(yōu)選的改進(jìn)，空氣是在低壓沖洗作業(yè)期間通過燃燒室吹送的，燃燒室中燃料與空氣之比保持低于滅火極限或貧點(diǎn)火極限。因此，能可靠地避免爆炸。在這種情況下，為了將空氣送入燃燒室，無論是利用燃?xì)廨啓C(jī)的慣性運(yùn)行階段，還是氣輪機(jī)由一個(gè)接通啟動(dòng)裝置操縱，優(yōu)選使用確定的通氣速度。
本發(fā)明用于實(shí)施所述方法的裝置，包括一個(gè)用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃料系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少具有一個(gè)第一輸送管，通過該管將液體燃料引入該燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器，并被噴入其燃燒室中，其特征在于設(shè)置了一個(gè)第二輸送管，該管可與第一輸送管在一個(gè)輸入點(diǎn)連接。
本發(fā)明裝置的第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的特征在于所述第二輸送管是一個(gè)水噴射系統(tǒng)的輸送管，通過該管可將水注射到燃燒室中，第二輸送管通過一個(gè)連接管與位于第一輸送管上的輸入點(diǎn)連接，用于關(guān)閉該連接管的裝置安裝在連接管上，關(guān)閉裝置包括一個(gè)止回閥。因此，現(xiàn)有的燃燒器供料系統(tǒng)可以極簡單的方式用于沖洗目的。
通過結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)說明，可以更全面地了解本發(fā)明，以及與之相關(guān)的諸多優(yōu)點(diǎn)，并可以更好地了解本發(fā)明。


圖1表示本發(fā)明裝置的優(yōu)選示例性實(shí)施方案的直線布置圖；和圖2表示按照本發(fā)明方法的一種優(yōu)選示例性實(shí)施方案使用圖1所示裝置進(jìn)行沖洗作業(yè)的順序曲線圖。
圖1表示本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選示例性實(shí)施方案的管線布置圖。一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器11(帶有燃燒器噴槍、噴嘴等)的燃料系統(tǒng)10包括兩個(gè)輸送管12和13。液體燃料通過第一輸送管12輸入燃燒器11中。為此，在第一輸送管12上設(shè)置一個(gè)泵15。以本身已知的方式在第一輸送管12上的泵15的下游設(shè)置一個(gè)快速關(guān)閉閥17，和一個(gè)用于控制燃料流量的控制閥19?？刂崎y19同時(shí)表示輸送管12上的中止點(diǎn)33，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)被關(guān)閉時(shí)，燃料流被中止于此處。在控制閥19的下游，輸送管12通過一個(gè)扇形閥28(選擇性地存在)通向燃燒器11或燃燒器噴槍(未示出)。
與第一輸送管12并行的是第二個(gè)輸送管13，該管同樣配備有泵14，并同樣通過一個(gè)快速關(guān)閉閥16、一個(gè)控制閥18和一個(gè)扇形閥25通向燃燒器11。如果需要，可通過第二輸送管13將水輸入燃燒器11，以降低NOx值，并可以噴入其燃燒區(qū)。第二輸送管13現(xiàn)在可被用于沖洗第一輸送管12或燃料系統(tǒng)10。為此，進(jìn)行了兩點(diǎn)改進(jìn)首先，在燃燒器11上游不遠(yuǎn)處通過一個(gè)連接管26連接兩個(gè)輸送管12和13，該連接管可以由止回閥27(或閥)截止。另一方面，與第二輸送管13并行布置的有兩個(gè)支管20、21，這兩個(gè)支管與閥16和18短接，并可通過沖洗閥23和24接入。支管20、21帶有孔，在圖1中示出了用于支管21的孔之一孔22。分別為低壓沖洗和高壓沖洗所需的限定流量由孔22供應(yīng)到所述支管中。支管21上的孔22具有較小的開口寬度，并能產(chǎn)生小的流量用于低壓沖洗作業(yè)。相反，支管20上的開口截面較大。相應(yīng)地，較大的流量被用于高壓沖洗作業(yè)。
另一個(gè)改進(jìn)涉及第一輸送管12上的另一個(gè)出口。該出口位于中止點(diǎn)33下游，由排泄支管29形成，該支管通過一個(gè)排泄閥30與排泄油箱31相通，該油箱中收集沖出的燃料。
用圖1所示裝置實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明沖洗作業(yè)的順序可以通過圖2所示的時(shí)變曲線圖進(jìn)行說明。在這種情況下，曲線A(連續(xù))表示在沖洗期間存在于燃料室中的燃料/空氣比。曲線B(虛線)表示輔助或沖洗介質(zhì)的流量。曲線C(點(diǎn)劃線)表示排泄管29中的流量。曲線D(連續(xù))是所述燃料/空氣比的滅火極限曲線。曲線E(連續(xù))表示燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子速度。曲線F、G、H、I和K表示相應(yīng)的閥24、23、30、28、和19的工作狀態(tài)(開-關(guān))。
沖洗作業(yè)始于燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)閉時(shí)刻to，其轉(zhuǎn)子速度開始按照曲線E連續(xù)下降。與此同時(shí)，位于中止點(diǎn)33的控制閥19的關(guān)閉中止了液體燃料的輸入(曲線K)。在燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)閉之后(時(shí)刻t1)，通過開啟連接管26中的止回閥27(或閥)低壓沖洗介質(zhì)盡可能快地進(jìn)入關(guān)閉的燃料系統(tǒng)(位于時(shí)刻t1和t3之間的曲線B)，所述止回閥安裝在盡可能接近燃料噴槍之處。相關(guān)管中的燃料由沖洗介質(zhì)排出，并排入燃燒室中，在這里，這些燃料要么被燃燒室空氣帶走或是通過排泄系統(tǒng)送回燃料箱中。
在上述低壓沖洗作業(yè)期間，所述燃料室和排氣部分里面的燃料與空氣之比(曲線A)決不允許超過貧點(diǎn)火極限、滅火極限或穩(wěn)定性極限(曲線D)，以排除在排氣部分發(fā)生爆炸的可能性。如果明確限定燃料的質(zhì)量流量并且在所述燃燒室中存在明確限定的、已知的空氣質(zhì)量流量則可以滿足上述條件。最后一條要求要么是通過這樣一個(gè)事實(shí)保證的，即沖洗是在燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)閉之后、轉(zhuǎn)子的慣性運(yùn)行階段(圖2)盡可能快地完成的，或是由一個(gè)以特定通氣速度接通的啟動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。有關(guān)空氣的實(shí)際量的資料是由壓縮機(jī)特征曲線燃?xì)廨啓C(jī)的空氣分布和當(dāng)前速度求出的。
對(duì)低壓沖洗作業(yè)的時(shí)間(t1-t2或t1-t3)加以選擇，以便以極低的脈沖將大量燃料從燃料噴嘴中排出。由于小流量的剪切力也小，因此，只有很少殘余量的燃料會(huì)留在噴槍的靜水空間內(nèi)，或以薄膜形式留在材料表面上。
在低壓沖洗期間，在大部分燃料已從燃燒器噴槍中排出之后，該噴槍在第二步的高壓沖洗作業(yè)中被徹底清潔。為此，將沖洗介質(zhì)的工作加力和流量加大(通過在時(shí)刻t4開啟沖洗閥24和23；曲線F和G)，直到噴嘴表面的油膜被完全清除，所有靜水部位完全無油或燃料(位于t4和t5之間的曲線B)。
為了可靠地防止燃料隨后流出輸送管12，進(jìn)入已清潔過的噴槍或噴嘴，將所述燃料系統(tǒng)的仍然裝滿燃料的部分向后排入泄油箱31中。為此，直接在高壓沖洗作業(yè)之后(時(shí)刻t5)，即使沖洗壓力處于其最大值，將排泄閥30開啟(曲線H)并松開通向排泄油箱31的排泄管29。必須同時(shí)開啟扇形閥28(曲線I)。在這種情況下，一部分沖洗介質(zhì)被用于將油從輸送管12中排出(位于t5和t6之間的曲線C)。在時(shí)刻t6，關(guān)閉沖洗閥23和24(曲線F和G)，并結(jié)束沖洗作業(yè)。
對(duì)于特定燃?xì)廨啓C(jī)來說，通過關(guān)閉水路和油路上的一個(gè)或幾個(gè)閥，即所謂的扇形閥28，即可防止經(jīng)由輸送管13同時(shí)將水噴射到噴槍或燃燒器11中。這樣，可以精確計(jì)量沖洗介質(zhì)或沖洗水流，并將所有的水用于沖洗相關(guān)的管部分。
正如上文所做的進(jìn)一步說明，當(dāng)優(yōu)選利用兩個(gè)支管20、21進(jìn)行沖洗時(shí)，可將所述支管接入，并具有流量限制孔(22)，以設(shè)定兩個(gè)特定的流量。不過，原則上可以用處于特定壓力水平的調(diào)節(jié)閥或容積蓄積器或具有可調(diào)流量的額外泵取代上述裝置。除水(水是優(yōu)選的)之外，諸如N2或CO2的惰性氣體也適于作為沖洗介質(zhì)。
總之，本發(fā)明提供了一種用于排出殘余燃料的方法和系統(tǒng)，其獨(dú)特之處在于以下優(yōu)點(diǎn)-該系統(tǒng)是非常簡單的一種；-不使用設(shè)計(jì)復(fù)雜的燃料噴嘴；-該方法和系統(tǒng)非常省錢；-該系統(tǒng)十分可行；-每次在關(guān)閉該燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)該燃料系統(tǒng)處在特定的安全狀態(tài)；-就隨后點(diǎn)燃燃料而言有高度的安全性；-就燃料的焦化而言，有高度的可靠性。
權(quán)利要求
1．一種用于在燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)閉之后從該燃?xì)廨啓C(jī)的燃料系統(tǒng)(10)中可靠地排出液體燃料的方法，在這種燃料系統(tǒng)(10)中，在該燃?xì)廨啓C(jī)正常作業(yè)時(shí)通過至少一個(gè)第一輸送管(12)將液體燃料輸送至燃燒器(11)，并由此通過燃料噴嘴噴入燃燒室中，其特征在于用一種惰性輔助介質(zhì)將液體燃料從燃料系統(tǒng)(10)中沖出。
2．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于隨著所述燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)閉，通過第一輸送管(12)進(jìn)行的液體燃料輸送在第一輸送管(12)上的中止點(diǎn)(33)中止，上述輔助介質(zhì)通過位于介于中止點(diǎn)(33)和燃燒器(11)之間的輸入點(diǎn)(32)的第二輸送管(13)輸入第一輸送管(12)中。
3．如權(quán)利要求2的方法，其特征在于存在于介于輸入點(diǎn)(32)和燃料噴嘴之間的燃料系統(tǒng)(10)中的液體燃料在第一步驟中通過由輸入點(diǎn)(32)輸入的輔助介質(zhì)經(jīng)燃料噴嘴沖入燃燒室中，位于沿流動(dòng)方向的輸入點(diǎn)(32)前面的第一輸送管(12)中的液體燃料在第二步驟中通過一個(gè)獨(dú)立的出口(29,30,31)由從輔入點(diǎn)(32)輸入的輔助介質(zhì)沖出。
4．如權(quán)利要求3的方法，其特征在于在所述第一步驟通過低壓沖洗作業(yè)將大部分液體燃料排入燃燒室中，由所述輔助介質(zhì)將所述液體燃料從相關(guān)的管中排出，僅留下殘余量的液體燃料，特別是表面薄膜形式的殘留燃料，在第二個(gè)高壓沖洗作業(yè)中將殘留的殘余量液體燃料排出。
5．如權(quán)利要求4的方法，其特征在于將特定流量的輔助介質(zhì)分別用于低壓沖洗作業(yè)和高壓沖洗作業(yè)，高壓沖洗作業(yè)的流量大于低壓沖洗作業(yè)的流量。
6．如權(quán)利要求4和5中的一項(xiàng)的方法，其特征在于空氣是在低壓沖洗期間經(jīng)燃燒室送入的，而燃燒室中燃料與空氣之比保持低于其滅火極限或貧點(diǎn)火極限。
7．如權(quán)利要求6的方法，其特征在于將所述燃?xì)廨啓C(jī)的慣性運(yùn)行階段用于將空氣輸入所述燃燒室中。
8．如權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述燃?xì)廨啓C(jī)是由一個(gè)接通的啟動(dòng)裝置運(yùn)行，該裝置優(yōu)選具有確定的通氣速度，以便將空氣送入所述燃燒室中。
9．如權(quán)利要求2-8中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將一個(gè)用于將水噴入燃燒區(qū)的水噴射系統(tǒng)與燃料系統(tǒng)(10)平行連接，所述水噴射系統(tǒng)的輸送管(13)被用作第二輸送管。
10．如權(quán)利要求1-9中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將水用作惰性輔助介質(zhì)。
11．如權(quán)利要求1-9中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將一種惰性氣體，特別是N2或CO2用作所述惰性輔助介質(zhì)。
12．一種用于實(shí)施權(quán)利要求1-11中的一項(xiàng)所述的方法的裝置，包括一個(gè)用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃料系統(tǒng)(10)，該系統(tǒng)至少具有一個(gè)第一輸送管(12)，通過該管將液體燃料引入所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器(11)中，并將其噴入所述燃燒室中，其特征在于設(shè)置一個(gè)第二管(13)，該管可以在輸入點(diǎn)(32)與第一輸送管(12)連接。
13．如權(quán)利要求12的裝置，其特征在于所述第二輸送管(13)是所述水噴射系統(tǒng)的輸送管，通過它可將水噴入燃燒室中，第二輸送管(13)通過一個(gè)連接管(26)與第一輸送管(12)上的輸入點(diǎn)(32)連接，在連接管(26)上設(shè)有用于關(guān)閉連接管(26)的裝置(27)。
14．如權(quán)利要求13的裝置，其特征在于所述關(guān)閉裝置包括一個(gè)止回閥(27)或閥。
15．如權(quán)利要求13和14中的一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在第二輸送管(13)上設(shè)有兩個(gè)支管(20,21)，可選擇性地將這兩個(gè)支管連接到第二輸送管(13)上，而且，總是包括用于確定特定流量的裝置。
16．如權(quán)利要求12-15中的一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在第一輸送管(12)上在沿流動(dòng)方向的輸入點(diǎn)(32)的前面設(shè)有獨(dú)立的出口(29,30,31)。
17．如權(quán)利要求16的裝置，其特征在于所述出口包括一個(gè)具有一個(gè)排泄閥(30)的排泄管(29)，該排泄管通向排泄油箱(31)。
全文摘要
一種用于在一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)閉之后從該燃?xì)廨啓C(jī)的燃料系統(tǒng)(10)中可靠地排出液體燃料的方法，在這種燃料系統(tǒng)中，所述液體燃料在該燃?xì)廨啓C(jī)正常工作時(shí)至少通過一個(gè)第一輸送管(12)輸入燃燒器(11)中，并通過一個(gè)燃料噴嘴由此噴入燃燒室中，通過以下事實(shí)以簡單方式即可十分可靠的防止爆炸和焦化利用惰性輔助介質(zhì)將所述液體燃料從燃料系統(tǒng)(10)中沖出。
文檔編號(hào)F23K5/18GK1227310SQ9910228
公開日1999年9月1日 申請(qǐng)日期1999年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月26日
發(fā)明者K·德貝林, G·恩格爾布雷赫特, G·米勒, F·馬格尼 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司