專利名稱：燃氣輪機的運行方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃氣輪機運行方法和設(shè)備。
所謂混合式燃燒器是公知的，例如，專利文獻EP-A-0193838中公開的混合式燃燒室可以向燃燒區(qū)域噴射水或蒸汽。有關(guān)燃燒器設(shè)計的細節(jié)，這篇文獻可作為特別的參考文獻。在專利文獻DE-A-3606625中還公開了另外各種帶有惰性物質(zhì)附加噴射的燃燒器。水和/或蒸汽噴射到燃燒室的燃燒區(qū)域，以降低燃燒區(qū)域的溫度，并因此減少有害于環(huán)境的氧化氮NOX的產(chǎn)生。
例如，為了防止燃氣渦輪機組件的損壞，向燃氣輪機的燃料中添加摻合劑也是公知的技術(shù)，特別是例如一些含釩重油燃料存在的問題是，在一些傳遞高溫燃氣的組件上，特別是渦輪葉片上，釩生成了釩的化合物，這些化合物的熔點較低，腐蝕性強，并能很快地使抗氧化膜溶解，致使大大地加速高溫腐蝕。為了避免這種形式的腐蝕，公知的手段是向燃料中添加金屬化合物，這些化合物在燃燒中與釩作用形成釩酸鹽。釩酸鹽的熔點很高，在通常的葉片工作溫度下仍然是固態(tài)。對用于此目的的絕大多數(shù)金屬化合物，其中鎂化合物是特別有效的，因為有足夠的鎂能生成在溫度達到1159℃時才能熔化的鎂的原釩酸(Mg3V2O8)，含有沉淀的合成鎂很容易地從葉片上除掉。至今，鎂一直是以可溶于油的化合物形式、或以膠狀懸浮體形式、或以可溶于水乳狀鹽的形式加入到燃料中。
可溶于油的添加劑的生產(chǎn)成本很高，例如，使用釩含量高的燃料是很不經(jīng)濟的。以懸浮或膠體狀態(tài)的低成本不溶于油的鎂化合物添加劑出現(xiàn)嚴(yán)重的穩(wěn)定問題且需要可觀的設(shè)備費用。氧化鎂懸浮物能引起燃燒器噴嘴腐蝕。在專利文獻AU-B496757中公開了使用能在水中溶解并與燃料乳化的硫酸鎂，但是計量和與燃料混合的費用相當(dāng)貴，且維持恒定的比例也困難。鑒于這種的原因，到目前為止，幾乎都采用成本高的可溶于油的添加劑。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，是提供一種使用含釩燃料的燃氣輪機的運行方法，該燃氣輪機的燃燒室中至少有一個燃燒器，溶于水的鎂化合物作為添加劑通過噴嘴單獨的噴射到燃燒室內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，是提供實施上述方法的設(shè)備，該設(shè)備有一個燃燒器，至少一個能將水和/或蒸汽噴射到燃燒室內(nèi)的噴嘴，和一個裝含有溶解的鎂化合物水的容器，該容器通過計量裝置和至少一個噴嘴連接。
含有溶解的鎂化合物的水直接噴射到燃燒器火焰上，具有噴嘴噴射燃料相同的作用。
鎂化合物最好是一種鎂鹽，具體地說可以是硫酸鎂(MgSO4)。每一份重量的釩大約要向燃燒室引入三份重量的鎂化合物。可溶于水的鎂化合物的濃度最好調(diào)節(jié)到每份容積燃料通過噴嘴噴入1/10或更少容積的含有溶解的鎂化合物水。
本發(fā)明提供的方法及其相關(guān)的設(shè)備就有可能對燃燒過程提供可靠的低成本的鎂添加劑，從而避免上述出現(xiàn)的技術(shù)問題。
向燃燒室單獨噴射水和溶解于水中的鎂化合物相對工藝技術(shù)的實現(xiàn)而言都要比溶于水中的鎂化物燃料乳化作用更為簡單。根據(jù)燃料中釩的比例而精確計量欲添加的鎂的比例能無困難的實現(xiàn)。有關(guān)燃燒器必要的輔助設(shè)備不是特別昂貴，且已證實對減少排氣中的氧化氮NOX是有效的。噴射溶解的鎂化物不出現(xiàn)任何技術(shù)上的問題，因為噴射用于其它目的較大比例的水已經(jīng)實現(xiàn)。
下面詳細說明整個工藝過程在20℃時，硫酸鎂MgSO4在水中的溶解為25.8%，而在0℃時為20.9%。在燃燒器火焰中發(fā)生下列反應(yīng)
由硫酸鹽引入的附加硫的含量與通常含于燃料中的含量相比小到可以忽略的程度。而且，與溶于油的鎂化物添加劑相比，對燃燃過程不存在別的缺點和反應(yīng)出別的產(chǎn)物。
利用下列實例可以說明所要求的各種含量對于在燃料中假設(shè)有高達百萬分之三百的含釩量和鎂與釩的計量比為3∶1，油耗為10kg/S的燃氣輪機大約需要硫酸鎂MgSO4為160kg/h。如果利用水中20%的硫酸鎂MgSO4溶劑(它離溶解度極限足夠遠)，則所要求的溶液量為800kg或670kg/h。
對實施本發(fā)明的方法而言，現(xiàn)有的燃燒器只要求有普通的輔助設(shè)備，即至少有一個裝溶于水的鎂化合物的容器和一個借助水的噴射向燃燒室輸送的計量裝置。
附圖
中簡要示出的是本發(fā)明的一個實例。對該實例而言，燃燒器是與專利文獻EP-A-0193838中一致的，有關(guān)其結(jié)構(gòu)細節(jié)未包括在內(nèi)。重要的是該燃燒器1具有噴嘴噴射水2和/或蒸汽3的裝置。至少燃燒器是預(yù)混型、擴散型或是所謂混合型并不重要。根據(jù)本發(fā)明，這種的燃燒器至少要配置一個容器4，該容器4通過計量裝置與水和/或蒸汽噴嘴噴射配件2、3連接。
本發(fā)明特別適用于含釩燃料或者始終或者周期性地燃燒的燃氣輪機。
權(quán)利要求
1.一種采用含釩燃料的燃氣輪機的運行方法，該燃氣輪機的燃燒室至少有一個燃燒器，溶于水的鎂化合物作為添加劑通過噴嘴單獨噴入燃燒室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是含有溶解的鎂化物的水直接噴入燃燒器火焰中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是鎂化合物為一種鎂鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是鎂鹽為硫酸鎂MgSO4。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征是每份重量的釩大約要向燃燒室引入三份重量的鎂。
6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征是溶于水的鎂化合物濃度調(diào)節(jié)到每份容積燃料通過噴嘴噴入約為1/10或更少容積的含有溶解的鎂化合物水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，基本上按上述所敘的那樣。
8.上述任一權(quán)利要求所述方法的專用設(shè)備，該設(shè)備包括有一個帶燃燒器的燃燒室。至少一個向燃燒室噴射水和/或蒸汽的噴嘴，和一個裝含有溶解的鎂化合物水的容器，該容器通過計量裝置至少與一個噴嘴相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征是所述容器的容積大于1M3。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，其特征在于噴射水或蒸汽的噴嘴的尺寸滿足通過噴嘴噴射的含有溶解的鎂化合物水的比倒約為單位時間所供燃料容積的1/10。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，基本上如參照附圖所示那樣和前面所敘那樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃氣輪機的運行方法，該燃氣輪機的一個燃燒室內(nèi)至少有一個燃燒器，為了避免燃料中含有的釩損害燃氣輪機部件，向燃燒室內(nèi)單另噴入水溶性鎂化合物。實施這種方法的設(shè)備由一個燃燒器(1)構(gòu)成，燃燒器(1)設(shè)有噴水(2)或噴蒸汽(3)裝置。上述噴射裝置通過一個計量裝置(5)與容器(4)相連。利用本發(fā)明，可用大大簡化的、價格低廉的水溶性鎂鹽取代昂貴的油溶性鎂化合物。
文檔編號F02C3/30GK1037577SQ8910250
公開日1989年11月29日 申請日期1989年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月10日
發(fā)明者諾伯特·切爾奇 申請人:西門子公司