專利名稱：單歧管雙氣體渦輪機(jī)燃料系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明申請涉及燃?xì)廨啓C(jī)燃料系統(tǒng)，且更具體地，涉及能夠?qū)?種或更多種氣態(tài)燃料輸送到單個歧管的燃?xì)廨啓C(jī)燃料系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)代燃?xì)廨啓C(jī)要求對燃料系統(tǒng)的精確控制。例如，燃料噴嘴上的 壓力降必須謹(jǐn)慎地保持在指定范圍內(nèi)以避免燃燒器損壞。通常，可能 難以在普通的高能量燃料(例如，天然氣)以及高氫、低能量燃料(例如， 合成氣)兩者下操作當(dāng)代燃?xì)廨啓C(jī)。因此，所需的是一種可以適應(yīng)且謹(jǐn) 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"雙氣體"式渦輪機(jī)燃料系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明申請?zhí)峁┝溯斔蛢煞N氣體燃料的雙氣體燃料輸送系 纟克禾口方法。
雙氣體燃料輸送系統(tǒng)可包括(a)低能量氣體輸送系統(tǒng)，其包括低 能量氣體入口和低能量氣體主歧管出口； (b)高能量氣體輸送系統(tǒng)，其 包括高能量氣體入口和高能量氣體主歧管出口；以及(c)主歧管，其中， 低能量氣體主歧管出口和高能量氣體主歧管出口聯(lián)接至主歧管。
將燃料輸送到渦輪機(jī)的方法可包括(a)將低能量氣體供給到低能 量氣體輸送系統(tǒng)的低能量氣體入口 ； (b)將高能量氣體供給到高能量氣 體輸送系統(tǒng)的高能量氣體入口 ； (c)將低能量氣體從低能量氣體輸送系 統(tǒng)的低能量氣體主歧管出口供給到主歧管；(d)將高能量氣體從高能量 氣體輸送系統(tǒng)的高能量氣體主歧管出口供給到主歧管；以及(e)將低能量氣體和高能量氣體從主歧管供給到渦輪機(jī)。
在結(jié)合附圖和所附的權(quán)利要求對以下的詳細(xì)描述進(jìn)行審查后，對 于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，本發(fā)明申請的這些和其他特征將變得顯 而易見。


圖l是描繪了單歧管雙氣體燃料輸送系統(tǒng)的流程圖。
圖2是描繪了雙氣體和液體燃料輸送系統(tǒng)的流程圖。
部件列表100單歧管氣體燃料系統(tǒng)
102低能量氣體輸送系統(tǒng)
104高能量氣體輸送系統(tǒng)
106主歧管
108低能量氣體入口
110低能量氣體主歧管出口
112高能量氣體入口
114高能量氣體主歧管出口
116主歧管管道入口
118主歧管管道出口
120低能量氣體控制閥
122高能量氣體控制閥
124低能量氣體停止與壓力控制閥
126高能量氣體停止與壓力控制閥
128低能量氣體停止閥
130高能量氣體停止閥
134低能量氣體吹掃入口
136第 一低能量氣體吹掃排》丈口142高能量氣體吹掃入口
144第一高能量氣體排放口
146第二高能量氣體排放口
147低能量氣體過濾器
148高能量氣體過濾器
150低能量氣體旁路出口
152高能量氣體旁路出口
200雙氣體與液體燃料輸送系統(tǒng)
202液體燃料輸送系統(tǒng)
204液體歧管
206液體燃料入口
208液體燃料出口
210液體歧管管道入口
212液體歧管噴嘴出口
214空氣入口
具體實施例方式
本發(fā)明申請?zhí)峁┝溯斔投喾N氣體燃料的雙氣體燃料輸送系統(tǒng)和 方法。
I.單歧管雙氣體燃料輸送系統(tǒng)
現(xiàn)在參看附圖，其中在所有分開的視圖中相似的標(biāo)號表示相似的 元件，圖1顯示了單歧管雙氣體燃料系統(tǒng)100的構(gòu)造。系統(tǒng)100可用 于將氣體輸送到渦輪機(jī)。重要的是，系統(tǒng)100可輸送高能量氣體、低 能量氣體或者高能量氣體與低能量氣體的混合物。雙氣體系統(tǒng)100的 能力可容許渦輪機(jī)在啟動和停機(jī)期間于100%高能量氣體下運行。系 統(tǒng)100還可容許渦輪機(jī)或者使用100%低能量氣體或者使用高能量氣
體與低能量氣體的混合物而在滿負(fù)載下運行。因為該構(gòu)造可通過單歧
管系統(tǒng)輸送兩種氣體燃料，所以可筒化燃料系統(tǒng)100。例如，該構(gòu)造可消除對燃料傳送閥和輔助氣體歧管的需求，并且降低吹掃系統(tǒng)的復(fù) 雜性。
氣體燃料
系統(tǒng)100可輸送高能量氣體、低能量氣體或者高能量氣體與低能
量氣體的混合物。高能量氣體可具有從約900BTU/ftS到約1100BTU/ft3 的范圍內(nèi)的能量值。低能量氣體可具有從約820BTU/ftS到約 1550BTU/ft3的范圍內(nèi)的能量值。在一種特定實施例，高能量氣體與低 能量氣體之間的能量值的差處于約100到約450BTU/ft3的范圍內(nèi)。 輸送系統(tǒng)
單歧管雙氣體燃料系統(tǒng)100可包括低能量氣體輸送系統(tǒng)102、高 能量氣體輸送系統(tǒng)104以及主歧管106。低能量氣體輸送系統(tǒng)102可 包括低能量氣體入口 108和低能量氣體主歧管出口 110。高能量氣體 輸送系統(tǒng)104可包括高能量氣體入口 112和高能量氣體主歧管出口 114。主歧管106可包括主歧管管道入口 116和主歧管噴嘴出口 118。 低能量氣體主歧管出口 IIO和高能量氣體主歧管出口 114可聯(lián)接至主 歧管106。例如，低能量氣體主歧管出口 110和高能量氣體主歧管出 口 114可并入主歧管管道入口 116。
低能量氣體輸送系統(tǒng)102還可包括處于低能量氣體入口 108和低 能量氣體主歧管出口 110之間的低能量氣^M空制閥120。類似地，高 能量氣體輸送系統(tǒng)104還可包括處于高能量氣體入口 112和高能量氣 體主歧管出口 114之間的高能量氣體控制閥122。氣體控制閥120和 122可控制流向主歧管106的燃料的流量，從而在主歧管噴嘴118上 保持精確的壓力降。
低能量氣體輸送系統(tǒng)102還可包括處于低能量氣體入口 108和氣 體控制閥120之間的低能量氣體停止與壓力控制閥124。類似地，高 能量氣體輸送系統(tǒng)104還可包括處于高能量氣體入口 112和氣體控制 閥122之間的高能量氣體停止與壓力控制閥126。停止與壓力控制閥 124和126可控制氣體控制閥120和122上游的燃料流量，從而在停止與壓力控制閥124和126與氣體控制閥120和122之間保持恒定的 基準(zhǔn)壓力。通過使恒定基準(zhǔn)壓力的區(qū)域保持在氣體控制閥120和122 的直接上游，可僅使用控制閥的位置(有效區(qū)域)來計算經(jīng)過氣體控制 閥的流率。
低能量氣體輸送系統(tǒng)102還可包括處于低能量氣體入口 108和低 能量氣體停止與壓力控制閥124之間的低能量氣體停止閥128。類似 地，高能量氣體輸送系統(tǒng)104還可包括處于高能量氣體入口 112與高 能量氣體停止與壓力控制閥126之間的高能量氣體停止閥130。停止 閥128和130可分別用于停止經(jīng)過低能量氣體輸送系統(tǒng)102和高能量 氣體輸送系統(tǒng)104的氣體的流動。例如，如果渦輪機(jī)僅在高能量氣體 下運行，則低能量氣體停止閥128可停止經(jīng)過低能量氣體輸送系統(tǒng)102 的氣體的流動，使得僅高能量燃料會流過主歧管106。此外，如果渦 輪機(jī)僅在低能量氣體下運行，則高能量氣體停止閥130可停止經(jīng)過高 能量氣體輸送系統(tǒng)104的氣體的流動，使得僅低能量燃料會流過主歧 管106。
低能量氣體輸送系統(tǒng)102還可包括處于低能量氣體入口 108與低 能量氣體控制閥120之間的低能量氣體吹掃系統(tǒng)。低能量氣體吹掃系 統(tǒng)可包括低能量氣體吹掃入口 134和第一低能量氣體吹掃排放口 136。 低能量氣體吹掃入口 134可定位于低能量氣體控制閥120和低能量氣 體停止與壓力控制閥124之間，且第一低能量氣體吹掃排放口 136可 定位于低能量氣體控制閥120和低能量氣體停止與壓力控制閥124之 間。低能量氣體吹掃系統(tǒng)可用于降低當(dāng)未使用低能量氣體輸送系統(tǒng) 102時的燃燒風(fēng)險。例如，如果渦輪機(jī)在100%低能量燃料或者低能量 燃料與高能量燃料的混合下運行的同時跳脫(trip)，低能量氣體吹掃入 口 134和低能量氣體吹掃排放口 136可用于減輕點燃風(fēng)險。
高能量氣體輸送系統(tǒng)104還可包括處于高能量氣體入口 112與高 能量氣體出口 114之間的高能量氣體吹掃系統(tǒng)。該高能量氣體吹掃系 統(tǒng)可包括高能量氣體吹掃入口 142、第一高能量氣體排放口 144以及笫二高能量排放口 146。高能量氣體吹掃入口 142可定位于(a)高能量 氣體控制閥122與主歧管噴嘴出口 118之間，或者定位于(b)低能量氣 體控制閥120與主歧管噴嘴出口 118之間，第一高能量氣體排放口 144 可定位于高能量氣體控制閥122與高能量氣體停止與壓力控制閥126 之間，且第二高能量氣體排放口 146可定位于高能量氣體停止與壓力 控制閥126和高能量氣體停止閥130之間。當(dāng)渦輪機(jī)在低能量燃料或 者低能量燃料與高能量燃料的混合下運行的同時跳脫時，氣體吹掃系 統(tǒng)可用于降低燃燒的風(fēng)險。
低能量氣體輸送系統(tǒng)102還可包括處于低能量氣體入口 108與低 能量氣體停止閥128之間的低能量氣體過濾器147。類似地，高能量 氣體輸送系統(tǒng)104還可包括高能量氣體入口 112與高能量氣體停止閥 130之間的高能量氣體過濾器148。過濾器147和148可將碎屑從燃 料中過濾出來，以防止例如在單歧管雙氣體燃料系統(tǒng)100中堵塞等問 題。
低能量氣體輸送系統(tǒng)102還可包括處于低能量氣體入口 108和低 能量氣體停止閥128之間的低能量氣體旁路出口 150。類似地，高能 量氣體輸送系統(tǒng)104還可包括處于高能量氣體入口 112和高能量氣體 停止閥130之間的高能量氣體旁路出口 152。旁路出口 150和152可 將氣體供給到諸如加熱系統(tǒng)和/或廢氣處理系統(tǒng)等系統(tǒng)。
單歧管雙氣體燃料系統(tǒng)100可用于將兩種氣體燃料輸送到渦輪 機(jī)。低能量氣體可供給到低能量氣體輸送系統(tǒng)102的低能量氣體入口 108。然后可將低能量氣體供給到主歧管106。例如，然后可將低能量 氣體從低能量氣體輸送系統(tǒng)102的低能量氣體主歧管出口 IIO供給到 主歧管106的主歧管管道入口 116。類似地，可將高能量氣體供給到 高能量氣體輸送系統(tǒng)104的高能量氣體入口 112。然后可將高能量氣 體供給到主歧管106。例如，然后可將高能量氣體從高能量氣體輸送 系統(tǒng)104的高能量氣體主歧管出口 114供給到主歧管106的主歧管管 道入口 116。最后，可將低能量氣體和高能量氣體從主歧管106的主歧管噴嘴出口 118供給到渦輪機(jī)。
將兩種氣體燃料輸送到渦輪機(jī)的方法還可包括在將低能量氣體 供給到低能量氣體輸送系統(tǒng)102的步驟之后、且在將該低能量氣體供 給到主歧管106的步驟之前，使該低能量氣體穿過低能量氣體控制閥 120。類似地，該方法可包括在將高能量氣體供給到高能量氣體輸 送系統(tǒng)104的步驟之后、且在將該高能量氣體供給到主歧管106的步 驟之前，使該高能量氣體穿過高能量氣體控制閥122。
這種輸送兩種氣體燃料的方法還可包括在將低能量氣體供饋到 低能量氣體輸送系統(tǒng)102的步驟之后、且在使該低能量氣體穿過低能 量氣體控制閥120的步驟之前，使該低能量氣體穿過低能量氣體停止 與壓力控制閥124。類似地，該方法可包括在將高能量氣體供給到 高能量氣體輸送系統(tǒng)104的步驟之后、且在使該高能量氣體穿過高能 量氣體控制閥122的步驟之前，使該高能量氣體穿過高能量氣體停止 與壓力控制閥126。
這種輸送兩種氣體燃料的方法還可包括在將低能量氣體供饋到 低能量氣體輸送系統(tǒng)102的步驟之后、且在使該低能量氣體穿過低能 量氣體停止與壓力控制閥124的步驟之前，使該低能量氣體穿過低能 量氣體停止閥128。類似地，該方法可包括在將高能量氣體供給到 高能量氣體輸送系統(tǒng)104的步驟之后、且在使該高能量氣體穿過高能 量氣體停止與壓力控制閥126的步驟之前，使該高能量氣體穿過高能 量氣體停止閥130。
n.單歧管雙氣體與液體燃料輸送系統(tǒng)
圖2顯示了雙氣體與液體燃料輸送系統(tǒng)200的構(gòu)造。雙氣體與液 體燃料輸送系統(tǒng)200可包括低能量氣體輸送系統(tǒng)102、高能量氣體輸 送系統(tǒng)104、主jt支管106、液體燃料輸送系統(tǒng)202以及液體歧管204。
低能量氣體輸送系統(tǒng)102可包括低能量氣體入口 108和低能量氣 體主歧管出口 110。高能量氣體輸送系統(tǒng)102可包括高能量氣體入口 112和高能量氣體主歧管出口 114。液體燃料輸送系統(tǒng)202可包括液體燃料入口 206和液體燃料出口 208。主歧管106可包括主歧管管道 入口 116和主歧管噴嘴出口 118。液體歧管204可包括液體歧管管道 入口 210和液體歧管噴嘴出口 212。低能量氣體主歧管出口 110和高 能量氣體主歧管出口 114可聯(lián)接至主歧管106。例如，低能量氣體主 歧管出口 IIO和高能量氣體主歧管出口 114可以并入主歧管管道入口 116。液體燃料出口 208可聯(lián)接至液體歧管204。例如，液體燃料出口 208可并入液體歧管管道入口 210。
主歧管106還可包括空氣入口 214?？諝馊肟?214可將空氣供應(yīng) 給主歧管，以便清除主歧管106的氣體，在主歧管106中保持正的噴 嘴壓力比，和/或保持主歧管噴嘴出口 118冷卻。
雙氣體與液體燃料輸送系統(tǒng)200可用于將兩種氣體燃料及液體燃 料輸送到渦輪機(jī)。低能量氣體可供給到低能量氣體輸送系統(tǒng)102的低 能量氣體入口 108。然后可將該低能量氣體從低能量氣體輸送系統(tǒng)102 的低能量氣體主歧管出口 110供給到主歧管106的主歧管管道入口 116。類似地，高能量氣體可供給到高能量氣體輸送系統(tǒng)104的高能 量氣體入口 。然后可將該高能量氣體從高能量氣體輸送系統(tǒng)104的高 能量氣體主歧管出口 114供給到主歧管106的主歧管管道入口 116。 可將液體燃料供給到液體燃料輸送系統(tǒng)202的液體燃料入口 206。然 后可將該液體燃料從液體燃料輸送系統(tǒng)202的液體燃料出口 208供給 到液體歧管204的液體歧管管道入口 210。最后，可將低能量氣體和 高能量氣體從主歧管106的主歧管噴嘴出口 118供給到渦輪機(jī)，且可 將液體燃料從液體歧管204的液體歧管噴嘴出口 212供給到渦輪機(jī)。
應(yīng)理解的是，前述內(nèi)容僅僅涉本發(fā)明申請的優(yōu)選實施例，且本文 中可以進(jìn)行許多改變和修改而不脫離由所附的權(quán)利要求及其等效體 所限定的本發(fā)明的普遍精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種燃料輸送系統(tǒng)(100)，其包括a)包括低能量氣體入口(108)和低能量氣體主歧管出口(110)的低能量氣體輸送系統(tǒng)(102)；b)包括高能量氣體入口(112)和高能量氣體主歧管出口(114)的高能量氣體輸送系統(tǒng)(104)；以及c)主歧管(106)，其中，所述低能量氣體主歧管出口(110)和所述高能量氣體主歧管出口(114)聯(lián)接至所述主歧管(106)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述低能量氣體輸送系統(tǒng)(102)還包括處于所述低能量氣體入口(108)與所述低能量氣體主歧管出口 (110)之間的低能量氣體控制閥 (120);以及 ，所述高能量氣體輸送系統(tǒng)(104)還包括處于所述高能量氣體入口 (112)與所述高能量氣體主歧管出口 (114)之間的高能量氣體控制閥 (122)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述低能量氣體輸送系統(tǒng)(102)還包括處于所述低能量氣體入口(108)與所述低能量氣體控制閥(120)之間的低能量氣體停止與壓力控 制閥(124);以及所述高能量氣體輸送系統(tǒng)(104)還包括處于所述高能量氣體入口 (112)與所述高能量氣體控制閥(122)之間的高能量氣體停止與壓力控 制閥(126)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述低能量氣體輸送系統(tǒng)(102)還包括處于所述低能量氣體入口 (108)與所述低能量氣體停止與壓力控制閥(124)之間的低能量氣體停 止閥(128);以及所述高能量氣體輸送系統(tǒng)(104)還包括處于所述高能量氣體入口 (112)與所述高能量氣體停止與壓力控制閥(126)之間的高能量氣體停 止閥(130)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述低能量氣體輸送系統(tǒng)(102)還包括處于所述低能量氣體停止 閥(128)與所述低能量氣體控制閥(120)之間的低能量氣體吹掃系統(tǒng) (134, 136);以及所述高能量氣體輸送系統(tǒng)(104)還包括處于所述高能量氣體停止 閥(130)與所述高能量氣體控制閥(122)之間的高能量氣體吹掃系統(tǒng) (142, 144, 146)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述低能量氣體吹掃系統(tǒng)(134, 1.36)包括低能量氣體吹掃入口 (134)和低能量氣體吹掃排放口(136);以及所述高能量氣體吹掃系統(tǒng)(142, 144, 146)包括高能量氣體吹掃入 口 (142)和高能量氣體吹掃排放口 (144)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括d) 包括液體燃料入口 (206)和液體燃料出口 (208)的液體燃料輸送 系統(tǒng)(200);以及e) 液體歧管(204),其中，所述液體燃料出口(208)聯(lián)接至所述液體歧管(204)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述主歧管(106)還包括空氣入口(214)。
9. 一種將燃料輸送至渦輪機(jī)的方法，其包括a) 將低能量氣體供給到低能量氣體輸送系統(tǒng)(102)的低能量氣體 入口(108);b) 將高能量氣體供給到高能量氣體輸送系統(tǒng)(104)的高能量氣體 入口(112);c) 將所述低能量氣體從所述低能量氣體輸送系統(tǒng)(102)的低能量氣體主歧管出口(110)供給到主歧管(106);d) 將所述高能量氣體從所述高能量氣體輸送系統(tǒng)(104)的高能量 氣體主歧管出口(114)供給到所述主歧管(106);以及e) 將所述低能量氣體和所述高能量氣體從所述主歧管(106)供給 到渦輪機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 在將所述低能量氣體供給到所述低能量氣體輸送系統(tǒng)(l 02)的步驟之后、且在將所述低能量氣體供給到所述主歧管(106)的步驟之前，使所述低能量氣體穿過低能量氣體控制閥(120);以及在將所述高能量氣體供給到所述高能量氣體輸送系統(tǒng)(l 04)的步驟之后、且在將所述高能量氣體供給到所述主歧管(106)的步驟之前，使所述高能量氣體穿過高能量氣體控制岡(122)。
全文摘要
本發(fā)明涉及單歧管雙氣體渦輪機(jī)燃料系統(tǒng)。本發(fā)明申請?zhí)峁┝穗p氣體燃料輸送系統(tǒng)以及將兩種氣體燃料輸送到渦輪機(jī)的方法。該雙氣體燃料輸送系統(tǒng)可包括(a)包括低能量氣體入口(108)和低能量氣體主歧管出口(110)的低能量氣體輸送系統(tǒng)(102)；(b)包括高能量氣體入口(112)和高能量氣體主歧管出口(114)的高能量氣體輸送系統(tǒng)(104)；以及(c)主歧管(106)，其中低能量氣體主歧管出口(110)和高能量氣體主歧管出口(114)聯(lián)接至主歧管(106)。
文檔編號F02C7/22GK101576008SQ20091014122
公開日2009年11月11日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
發(fā)明者R·M·喬世, W·J·勞森 申請人:通用電氣公司