-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Steuerung
der Temperatur von Verdichterausgangsluft in einer Doppelbrennstoff-Gasturbine
und insbesondere auf ein abgestuftes Doppelbypass-System zum Steuern
der Temperatur der Verdichterausgangsluft sowohl für einen
Flüssigbrennstoff-
als auch für
einen Gasbrennstoffbetrieb, die zwei verschiedene Betriebsarten
zur Wärmeabführung bei
Verwendung eines einzigen Wärmetauschers
erfordern.
-
Eine
Gasturbinenmaschine für
Doppelbrennstoffbetrieb ist in EP-A-0440164 offenbart. Bei Doppelbrennstoff-Gasturbinen
arbeitet die Turbine mit der Verbrennung entweder eines gasförmigen oder eines
flüssigen
Brennstoffs, wobei der letztgenannte Brennstoff typischerweise destilliertes Öl ist. Immer wenn
ein Brennstoff verbrannt wird, müssen
die Düsen
für den
anderen Brennstoff kontinuierlich gereinigt werden. Wenn in den
Brennern der Turbine z.B. gasförmiger
Brennstoff verbrannt wird, müssen
die Flüssigbrennstoff-,
Atomisierungsluft- und Wassereinspritzdüsen der Brenner unter Verwendung
gekühlter
Verdichterausgangsluft gereinigt werden. Wenn ein Flüssigbrennstoff
verbrannt wird, wird dem Brenner zum Atomisieren des Flüssigbrennstoffs Atomisierungsluft
zugeführt,
während
die Gasbrennstoffdüsen
unter Verwendung von Verdichterausgangsluft direkt von dem Gehäuse gereinigt
werden. In einem Luftatomisierungsmodus wird während des Flüssigbrennstoffbetriebs
Verdichterausgangsluft bei einer verringerten Temperatur von z.B.
von 107°C (225°F) zum Atomisieren
des durch die Flüssigbrennstoffdüse strömenden Flüssigbrennstoffs
zugeführt,
wohingegen in einem Reinigungsmodus die Verdichter ausgangsluft bei
einer verringerten Temperatur und einem verringertem Druck den Flüssigbrennstoff-,
Atomisierungsluft- und Wassereinspritzdüsen als Reinigungsluft zugeführt wird.
Es wird erkannt, dass während
des Atomisierungsluftmodus für den
Flüssigbrennstoffbetrieb
das Druckverhältnis
höher ist,
d.h. ein höheres
Druckverhältnis
zum Atomisieren des Brennstofföls
als einfach zum Sauberhalten der Düsendurchgänge benötigt wird. Folglich wird in
dem Reinigungsmodus während
des Gasbrennstoffbetriebs die Strömung von Verdichterausgangsreinigungsluft
auf z.B. etwa die Hälfte
derjenigen Strömung,
wie sie in dem Luftatomisierungsmodus bestünde, aber bei derselben Temperatur,
verringert.
-
Wie
es wohlbekannt ist, gibt ein Gasturbinenverdichter oder -kompressor
Luft mit einer im Wesentlichen konstanten Temperatur in der Größenordnung
von z.B. 427°C
(800°F)
ab. In dem Atomisierungsluftmodus werden 100% der Systemluft in
den Brennern zum Atomisieren des Flüssigbrennstoffs verwendet,
während
in dem Reinigungsmodus nur näherungsweise
50% der Systemluft zum Reinigen verwendet werden. Sowohl in dem
Atomisierungs- als auch in dem Reinigungsluftmodus wird die Temperatur
der Verdichterausgangsluft verringert, d.h. diese in einem Wärmetauscher
auf etwa 107°C (225°F) abgekühlt. Ein
Kühlmedium,
typischerweise Wasser und im Folgenden so bezeichnet, wird mit der Verdichterausgangsluft
in eine Wärmeaustauschbeziehung
versetzt, um die Lufttemperatur auf die gewünschte Temperatur zu verringern.
Diese verringerte Lufttemperatur wird durch Steuerung der Wasserströmung durch
den Wärmetauscher
erreicht. Die Kühlwassereinlasstemperatur
in den Wärmetauscher ändert sich
in Abhängigkeit
von den jahreszeitlichen Umgebungsbedingungen erheblich. Das System muss
auch für
den ungünstigsten
Fall oder die Worst-Case-Bedingungen, d.h. den Atomisierungsluftzustand, dimensioniert
sein, weil die Wärmeabgabe
an das Kühlwasser
in dem Wärmetauscher
in dem Reinigungsmodus nur etwa die Hälfte der Wärmeabgabe in dem Atomisierungsluftmodus
beträgt.
-
In
einem konventionellen System zur Steuerung der Temperatur der Verdichterausgangsluft
wird die Strömung
des Kühlmediums
durch den Wärmetauscher
durch ein Temperaturregelventil geregelt, das auf die Temperatur
der aus dem Wärmetauscher austretenden
Verdichterausgangsluft anspricht. Sollte die Umgebungstemperatur
des Kühlwassers
jedoch niedrig sein, z.B. wenn unter Winterbedingungen zugeführtes Kühlwasser
verwendet wird, kann die Verringerung der Wasserströmung ein
Sieden des Wassers in dem Wärmetauscher
hervorrufen. Dies kann in der Folge zu Schäden an dem Wärmetauscher
führen
und eine Abschaltung der Turbine erzwingen. In Kenntnis dieses Problems
ist bislang ein Öffnungs-
bzw. Blenden-Bypass um das Wasserströmungssteuerungsventil herum
geschaffen worden. Dies stellt eine minimale, schützende Wasserströmung durch
den Wärmetauscher
sicher, wenn die Menge der in dem Wärmetauscher an das Kühlwasser
abgegebenen Wärme
bei einem solchen Betrag liegt, dass die Temperatur der aus dem
Wärmetauscher
austretenden Luft auf eine Temperatur verringert wird, die das Temperaturregelventil
zum Schließen
veranlasst. Eine Überkühlung der
Ausgangsluft muss verhindert werden und beeinträchtigt anderenfalls das System.
-
Das
Problem, bei niedrigeren Wassereinlasstemperaturen aus der Umgebung
in den Wärmetauscher
nicht zu einer ausreichenden Verringerung der Wasserströmung in
der Lage zu sein, wird verschärft, wenn
das System in dem Reinigungsmodus statt in dem Atomisierungsluftmodus
betrieben wird. In dem Reinigungsmodus wird die in dem Wärmetauscher an
das Kühlwasser
abgegebene Wärme
stark verringert, z.B. größenordnungsmäßig um die
Hälfte
im Vergleich zu der Wärmeabführung in
dem Atomisierungsluftmodus, und der erforderliche Kühlwasserfluss
wird folglich reduziert. Weil der Wärmetauscher für die maximale
Wärmeabgabe
bei der maximalen Kühlwassertemperatur
ausgelegt ist, wird es unmöglich,
die gewünschte
Verdichterausgangslufttemperatur von 107°C (225°F) unter den Bedingungen einer minimalen
Wärmeabgabe
und niedriger Einlasstemperatur des Umgebungskühlwassers einzuhalten, was
zu eine Überkühlung der
Verdichterausgangsluft führt.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein gestuftes Doppelbypass-System in Verbindung mit einem
auf die Temperatur ansprechenden Strömungsregelventil geschaffen,
das die Erfordernisse sowohl der Atomisierungsluft- als auch der
Reinigungsbetriebsart erfüllt,
wobei ein einziger Wärmetauscher
verwendet wird. Um dies zu erreichen, wird die Strömung des
Kühlmediums,
z.B. Wasser, wie in dem zuvor offenbarten, konventionellen System durch
ein Temperaturregelventil geregelt, das auf die Temperatur der aus
dem Wärmetauscher
austretenden Verdichterausgangsluft anspricht. Im Gegensatz dazu
wird jedoch ein Paar von Kanälen
geschaffen, die das Temperaturregelventil umgehen, wobei jeder Kanal
eine Blende aufweist. Die Blendenabmessung in dem ersten Bypasskanal
ist so bemessen, dass sie den Fluss des Kühlwassers durch den Wärmetauscher
während
des Betriebs in dem Reinigungsmodus ermöglicht, wenn das Temperaturregelventil
geschlossen ist. Dies lässt
eine verringerten Strömung des
Kühlmediums
durch den Wärmetauscher
zum Kühlen
der Verdichterausgangsluft auf etwa 107°C (225°F) zu und verhindert folglich
eine Überkühlung. Das
bedeutet, dass dieser erste Bypasskanal mit der Blendenabmessung
für den
Reinigungsmodusbetrieb ausgelegt ist und die verringerte Strömung des Kühlwassers
durch den Wärmetauscher
dementsprechend in der Lage ist, die Temperatur der aus dem Wärmetauscher
austretenden Verdichterausgangsluft bei etwa 107°C (225°F) zu halten. In dem Atomisierungsluftmodus
wird ein Bypass-Trennventil in dem zweiten Bypasskanal geöffnet. Sollte
das Temperaturregelventil in Folge einer niedrigen Umgebungseinlasstemperatur
des Kühlwassers
und folglich einer verringerten Temperatur der den Wärmetauscher
verlassenden Luft schließen,
so ermöglichen
die beiden Bypasskanäle
in dem Atomisierungsluftmodus einen minimalen, schützenden
Kühlwasserfluss
durch den Wärmetauscher,
um einen Wärmestau
in dem Kühlwasser
in dem Wärmetauscher
zu verhindern, der den Wärmetauscher
beschädigen
und eine Stillsetzung der Turbine erfordern könnte. Die Blenden in den beiden
Bypasskanälen
sind folglich für
das ungünstigste
mögliche
Szenario in dem Atomisierungsluftmodus dimensioniert. Folglich erfüllt das
gestufte Doppelbypass-System die Leistungsanforderungen der Wärmeabführung von
zwei verschiedenen Systembetriebsmodi, wobei nur ein einziger Wärmetauscher
verwendet wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Steuerung
der Temperatur der Verdichterausgangsluft geschaffen, die in einem
Reinigungsmodus während
des Gasbrennstoffbetriebs und in einem Atomisierungsluftmodus während des
Flüssigbrennstoffbetriebs
in einer Doppelbrennstoff-Gasturbine geliefert wird, wobei die Vorrichtung
einen Wärmetauscher, um
die Verdichterausgangsluft in eine Wärmeaustauschrelation mit einem
Kühlmedium
mit einer Einlasstemperatur in den Wärmetauscher zu versetzen, die
niedriger als die Tempera tur der Verdichterausgangsluft ist, um
der Verdichterausgangsluft Wärme zu
entziehen, ein Ventil zur Steuerung der Strömung des Kühlmediums durch den Wärmetauscher,
einen ersten und zweiten Bypass-Strömungskanal, die auf den gegenüberliegenden
Seiten des Strömungssteuerventils
parallel verbunden sind, wobei jeder Bypass-Strömungskanal eine eine vorbestimmte
Strömung
durch sie hindurch ermöglichende
Blende aufweist, und ein Bypassventil in dem zweiten Strömungskanal
enthält,
wobei das Bypassventil in dem Atomisierungsluftmodus offen ist,
wodurch eine Strömung
von Kühlmedium
durch den ersten und zweiten Bypass-Strömungskanal und die Blenden
ermöglicht wird,
und in dem Reinigungsmodus geschlossen ist, wodurch eine Strömung durch
den zweiten Bypasskanal verhindert wird.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung der Temperatur der Verdichterausgangsluft
in einer Doppelbrennstoff-Gasturbine geschaffen, die Gas- und Flüssigbrennstoffbetriebsarten
aufweist, wobei das Verfahren die Schritte des Versetzens der Verdichterausgangsluft
in eine Wärmeaustauschbeziehung
mit einem Kühlmedium,
das eine Einlasstemperatur in den Wärmetauscher aufweist, die niedriger
als die Temperatur der Verdichterausgangsluft ist, des Steuerns
der Strömung
des Kühlmediums
durch den Wärmetauscher
zum Regeln der Temperatur der den Wärmetauscher verlassenden Verdichterausgangsluft,
des Aufrechterhaltens einer minimalen Strömung von Kühlmedium durch den Wärmetauscher,
wenn die Gasturbine in dem Flüssigbrennstoffmodus
betrieben wird, und des Verringerns der Strömung von Kühlmedium durch den Wärmetauscher
auf eine Strömung
unterhalb der minimalen Strömung
enthält,
wenn die Gasturbine in dem Gasbrennstoffmodus betrieben wird.
-
Demgemäß versucht
die vorliegende Erfindung, ein Regelungssystem für die Temperatur der Verdichterausgangsluft
für eine
Doppelbrennstoff-Gasturbine zu schaffen, das entweder in einem Atomisierungsluftmodus
oder einem Reinigungsluftmodus betrieben wird, um die den Wärmetauscher verlassende
Verdichterausgangsluft bei einer vorbestimmten Temperatur, z.B.
etwa 107°C
(225°F),
zu halten, während
es sich an starke Schwankungen der Einlasstemperatur des dem Wärmetauscher
zugeführten
Kühlmediums
anpasst.
-
Die
Erfindung wird nun im Wege eines Beispiels mit Bezug zu den Zeichnungen
genauer beschrieben, in denen
-
1 eine
schematische Darstellung eines Steuerungssystems für die Temperatur
der Verdichterausgangsluft nach dem Stand der Technik zeigt,
-
2 eine
schematische Darstellung eines Steuerungssystems für die Temperatur
der Verdichterausgangsluft gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, das einen Parallelströmungs-Wärmetauscher und eine nicht
verstärkte
Reinigung bzw. Non-Boosted Purge verwendet,
-
3 eine
der 2 ähnliche
Ansicht zeigt, bei der ein Gegenströmungs-Wärmetauscher und eine nicht
verstärkte
Reinigung verwendet werden, und
-
4 eine
der 2 ähnliche
Ansicht zeigt, bei der ein Parallelströmungs-Wärmetauscher und eine verstärke Reinigung
bzw. Boosted-Purge verwendet werden.
-
Mit
Bezug auf das System nach dem Stand der Technik aus 1:
Ein Wärmetauscher 10 ist schematisch
dar gestellt, der jeweils Einlässe 12 und 14 für Verdichterausgangsluft
und Kühlmedium,
z.B. Wasser, für
den Wärmeaustausch
zwischen den beiden Medien aufweist, wodurch die Temperatur der Verdichterausgangsluft
von näherungsweise
427°C (800°F) auf etwa
107°C (225°F) verringert
werden kann. Um dies zu erreichen wird die Strömung des Kühlmediums durch den Wärmetauscher
durch ein Temperaturregelventil 16 gesteuert, das auf die
Temperatur der aus dem Wärmetauscher 10 austretenden
Verdichterausgangsluft anspricht, wie es durch die gepunktete Linie 17 in 1 eingezeichnet
ist. Das bedeutet, dass die Strömung
des Kühlmittels entsprechend
verstärkt
oder verringert wird, wenn die Temperatur der den Wärmetauscher 10 verlassenden
Luft über
die gewünschte
Temperatur hinaus ansteigt oder unter diese absinkt. Der Wärmetauscher 10 kann
ein Parallelströmungs- oder ein Gegenströmungs-Wärmetauscher
sein. In beiden Fällen
wird die Temperatur der Verdichterausgangsluft bei einer vorbestimmten
Temperatur an dem Ausgang des Wärmetauschers 10 gehalten,
indem die Strömung des
Kühlmediums,
z.B. Wasser, durch den Wärmetauscher 10 gesteuert
wird.
-
Bei
diesem System nach dem Stand der Technik liegt ein Bypasskanal 18,
der eine Bypassblende 20 in dem Kanal 18 aufweist,
zu dem Ventil 16 parallel. Wenn die Einlasstemperatur des
Kühlmediums
niedriger als normal liegt, z.B. unter winterlichen Bedingungen,
wenn Wasser mit Umgebungstemperatur als Kühlmedium verwendet wird, wird
erkannt, dass die Strömung
des Wassers durch den Wärmetauscher
reduziert werden muss, um die gewünschte Temperatur der den Wärmetauscher
verlassenden Luft einzuhalten, wodurch eine Überkühlung verhindert wird. Wenn
die Wasserströmung
jedoch zu stark reduziert wird, kann das Wasser in dem Wärmetauscher 10 sieden,
was zu Schäden
an dem Wärmetauscher
und einer Stillsetzung der Turbine führen kann. Deshalb sind der
Bypasskanal 18 und die Blende 20 um das Regelventil 16 herum
vorgesehen, um eine schützende
Mindestströmung
sicherzustellen, wenn die Temperatur der den Wärmetauscher 10 verlassenden
Verdichterausgangsluft zu niedrig wird und das Ventil 16 schließt.
-
Bei
dem System nach dem Stand der Technik aus 1 fließt die austretende
Luft durch einen Wasserabscheider 22 und einen Filter 24 und
verzweigt sich auf zwei Kanäle 26 und 28.
Der Kanal 26 enthält
ein Atomisierungsluft/Reinigungsmodus-Ventil 30, während der
Kanal 28 eine Reinigungsblende 32 aufweist. Die
Kanäle 26 und 28 vereinigen
sich auf den stromabwärtigen
Seiten des Ventils 30 und der Blende 32. Die Ausgangsluft
fließt
dann zu einem Atomisierungsluftverdichter 34, dessen Auslass
sich in zwei Kanäle 36 und 38 verzweigt.
In einem Reinigungsmodusbetrieb ist das Atomisierungsluft/Reinigungsmodus-Ventil 30 geschlossen,
und eine um etwa die Hälfte
reduzierte Luftströmung
fließt
durch den Kanal 28 und die Reinigungsblende 32.
An dem Auslass des Verdichters 34 wird die Luft verzweigt, um
durch den Kanal 36 zu den Atomisierungsluftdüsen der
Brenner (nicht gezeigt) zu fließen,
und ein Reinigungsluftverteilerventil 40 liefert Reinigungsluft an
Reinigungsluftverteiler (nicht gezeigt), um während des Gasbrennstoffbetriebs
Reinigungsluft zu den Flüssigbrennstoff-
und Wassereinspritzdüsen der
Brenner fließen
zu lassen. Umgekehrt ist das Atomisierungsluft/Reinigungsmodus-Ventil 30 während des
Betriebs im Atomisierungsluftmodus offen, und das Reinigungsluftverteilerventil 40 ist
geschlossen.
-
Es
wird erkannt, dass die minimale akzeptable Wasserströmung durch
den Wärmetauscher 10 bei
niedrigen Kühlwas sereinlasstemperaturen
eine starke Überkühlung der
aus dem Wärmetauscher austretenden
Verdichterausgangsluft hervorrufen kann, wenn in dem Reinigungsmodus
gearbeitet wird. Dies ist eine Folge der verringerten Luftströmung durch
den Wärmetauscher
während
des Reinigungsmodusbetriebs, wobei die an das Kühlmedium abgeführte Wärmemenge
wesentlich geringer ist, z.B. etwa die Hälfte der Wärmeabführung in dem Atomisierungsluftmodus.
-
Mit
Bezug auf 2: Es ist ein Temperatursteuerungssystem
zur Steuerung der Temperatur der den Wärmetauscher verlassenden Verdichterausgangsluft
dargestellt, das abgestufte Doppelbypasskanäle verwendet, die die Funktionsanforderungen sowohl
der Atomisierungsluft- als auch der Reinigungsmodusbetriebsbedingungen
erfüllen,
wobei ein einziger Wärmetauscher
verwendet wird. Mit Bezug auf 2: Es wird
ein Wärmetauscher 50 geschaffen,
der einen Verdichterausgangslufteinlass 52, einen Kühlmediumeinlass 54,
z.B. für
Wasser, und einen Verdichterausgangsluftauslass 56 aus
dem Wärmetauscher 50 aufweist.
Die Strömung
des Kühlmediums,
z.B. Wasser, durch den Wärmetauscher 50 wird
durch ein Temperaturregelventil 58 gesteuert, das auf die
Temperatur der den Wärmetauscher 50 verlassenden
Verdichterausgangsluft anspricht, wie es durch die gepunktete Linie 60 eingezeichnet
ist. In dem in 2 dargestellten System wird
ein Parallelströmungs-Wärmetauscher
geschaffen, bei dem das Temperaturregelventil 58 auf der
stromabwärtigen Seite
des Wärmetauschers 50 in
der Ausgangsleitung 62 liegt. Durch Regelung der Wasserströmung durch
den Wärmetauscher 50 entsprechend
der Temperatur der den Wärmetauscher 50 verlassenden
Verdichterausgangsluft kann die Lufttemperatur unter normalen Betriebsbedingungen
bei näherungsweise
107°C (225°F) gehalten
werden. Wenn die Einlasstemperatur des Kühlmediums jedoch niedrig ist, z.B.
wenn unter winterlichen Bedingungen Wasser als Kühlmedium verwendet wird, verringert
das Regelventil 58 die Wasserströmung und wird letztendlich
schließen,
wenn die von der Verdichterausgangsluft in dem Wärmetauscher abgegebene Wärme die
zur Einhaltung der Luftausgangstemperatur des Wärmetauschers von 107°C (225°F) erforderliche
Wärmeabgabe überschreitet.
Um das Problem einer Unfähigkeit
zur ausreichenden Verringerung der Wasserströmung bei niedrigen Wassereinlasstemperaturen
in den Wärmetauscher
zu lösen,
wenn das System in dem Reinigungsmodus betrieben wird, sieht die
vorliegende Erfindung ein Paar von Bypasskanälen 64 und 66 vor.
Der erste Bypasskanal 64 weist eine Bypassblende 68 auf
und steht mit der Kühlmediumausgangsleitung 62 und
einer Kühlmediumauslassleitung 70 auf
der gegenüberliegenden Seite
des Ventils 58 in Verbindung. Der Kanal 66 enthält eine
Bypassblende 72 und ein Bypass-Trennventil 74 und
steht mit der Kühlmediumausgangsleitung 62 und
der Kühlmediumauslassleitung 70 auch auf
gegenüberliegenden
Seite des Ventils 58 in Verbindung.
-
Von
dem Wärmetauscher 50 aus
stromabwärts
ist ein Filter 76 und optional ein Wasserabscheider wie
in dem konventionellen System aus 1 vorgesehen.
Die bei niedrigen Extremwerten der Wassertemperatur erzeugte minimierte
Menge von Kondenswasser könnte
durch einen kontinuierlichen Abblasvorgang bzw. eine Abblaseinrichtung 77 aus
dem System ausgeblasen werden. Von dem Filter 76 aus stromabwärts verzweigt
sich die Luftleitung 78 in Strömungen durch den Kanal 81 zu
einem Atomisierungsluftverdichter 80 und in einen Kanal 82,
der ein Atomisierungsluft/Reinigungsmodus-Bypassventil 84 enthält. Von
dem Ventil 84 aus stromabwärts verzweigt sich der Kanal 82,
um über
die Leitung 86 an den Atomisierungsluftverteiler (nicht
gezeigt) durch die Leitung 88 Luft zu liefern und über einen
Kanal 90 und ein Reinigungsluftverteilerventil 92 Luft
an Reinigungsluftverteiler (ebenfalls nicht gezeigt) zu liefern.
Ein Rückschlagventil
ist zwischen der Verbindung der Linien 86 und 88 und
dem Verdichter 80 angeordnet, um eine Rückströmung zu dem Verdichter zu verhindern.
-
Jetzt
mit Bezug auf 3: Es ist ein System ähnlich zu
dem aus 2 dargestellt, wobei ein Unterschied
in der Verwendung eines Gegenströmungs-Wärmetauschers
anstelle eines Parallelströmungs-Wärmetauschers
wie in 2 besteht, wobei ein weiterer Unterschied in der
optionalen Verwendung eines Wasserabscheiders wie in 1 anstelle des
Filters in 2 besteht. Die spezielle Entziehungsmöglichkeit
des Wasserabscheiders ist mit derjenigen des Filters in dem Betriebsströmungsbereich des
Systems vergleichbar. In 3 werden für gleiche Teile die gleichen
Bezugszeichen wie in 2 verwendet, wobei an diese
ein kleines "a" angehängt wird.
Demgemäß wird,
wie in 3 dargestellt, ein Gegenströmungs-Wärmetauscher 10a mit
einem Verdichterausgangslufteinlass 12a und einem Kühlmediumeinlass 14a,
z.B. für
Wasser, geschaffen. Die Strömung
des Kühlmediums
durch den Wärmetauscher 10a wird
von einem Temperaturregelventil 58a gesteuert, das auf
die Temperatur der aus dem Wärmetauscher 10a austretenden
Verdichterausgangsluft anspricht, wie es durch die gepunktete Linie 17a eingezeichnet
ist. Wie in der früheren
Ausführungsform
werden ein erster und ein zweiter Bypasskanal 64a und 66a parallel
auf gegenüberliegenden
Seiten des Temperaturregelventils 16a geschaffen. Die Kanäle 64a und 66a enthalten
jeweils Blenden 68a und 72a, wobei der Kanal 66a auch
ein Bypass-Trennventil 74a enthält. Die Bypasskanäle 64a und 66a sind
mit der Kühlmediumauslassleitung 70a verbunden.
Ein Wasserabscheider 79 ist in der Leitung 56a angeordnet.
Die Luftleitung 78a verzweigt sich in die Kanäle 81a und 82a,
die den Verdichter 80a bzw. das Atomisierungsluft/Reinigungsmodus-Bypassventil 84a enthalten.
Der Kanal 82a verzweigt sich, um über die Leitung 86a und
durch die Leitung 88a dem Atomisierungsluftverteiler (nicht
gezeigt) Luft zuzuführen und über einen
Kanal 90a und ein Reinigungsluftverteilerventil 92a Reinigungsluftverteilern
(ebenfalls nicht gezeigt) Luft zuzuführen. Ein Rückschlagventil 94a ist
zwischen der Verbindung der Leitungen 86a und 88a und
dem Verdichter 80a angeordnet.
-
Während des
Atomisierungsluftmodusbetriebs und des Betriebs der Turbine unter
Verwendung von Flüssigbrennstoff
sind das Atomisierungsluft-Bypassventil 84 (84a)
und das Reinigungsluftverteilerventil 92 (92a)
geschlossen, um die volle Luftströmung und die volle Wärmeabführung in
dem Wärmetauscher 50 (50a)
herzustellen. Das Ventil 74 (74a) wird auch geöffnet, um
eine volle oder kombinierte Strömung
von Bypasswasser durch die beiden Bypasskanäle 64a und 66a in
dem Fall zu ermöglichen,
dass die Umgebungstemperatur des Kühlmediums sehr niedrig ist,
was eine Überkühlung der
Verdichterausgangsluft und ein Schließen des Temperaturregelventils 58 (58a)
hervorruft. Das Paar von Bypasskanälen 64 (64a)
und 66 (66a) ist demgemäß dazu ausgelegt, während des
Atomisierungsluftbetriebsmodus eine minimale Wasserströmung durch den
Wärmetauscher
aufrecht zu erhalten, falls das Ventil 58 (58a)
schließen
sollte, um Schäden
an dem Wärmetauscher
zu verhindern. Während
dieses Flüssigbrennstoffbetriebs
wird die Atomisierungsluft der Flüssigbrennstoffdüse zum Atomisieren
des Flüssigbrennstoffs
unter hohem Druck zugeführt.
-
In
dem Reinigungsmodus sind das Bypassventil 84 (84a)
und das Reinigungsluftverteilerventil 92 (92a)
geöffnet.
Wenn das Ventil 84 (84a) offen ist, schließt das Ventil 74 (74a),
wodurch die Bypassströmung
des Kühlmediums
auf den Kanal 64 (64a) beschränkt wird, wenn das Temperaturregelventil 58 (58a)
schließt.
Die Blende 68 (68a) in dem Kanal 64 (64a)
ist für
den Betrieb in dem Reinigungsmodus bemessen. Folglich wird während des
Reinigungsluftbetriebs eine gegenüber der minimalen Wasserströmung, die
für den
Betrieb in dem Atomisierungsluftmodus erforderlich ist, weiter verringerte
Wasserströmung
bereitgestellt. Während
des Gasbrennstoffbetriebs der Turbine in dem Reinigungsluftmodus
wird die Reinigungsluft unter verringertem Druck den Reinigungsluftverteilern
zugeführt,
welche die Reinigungsluft als nächstes
den Wassereinspritz-, Atomisierungsluft- und Flüssigbrennstoffdüsen zuführen.
-
Mit
Bezug auf 4: Es ist ein System ähnlich zu
dem in 3 dargestellt, wobei ein Unterschied in der Verwendung
einer verstärkten
Reinigung wie in 1 anstelle der nicht verstärkten Reinigung
wie in den 2 und 3 besteht.
In 4 werden für
gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden
Ausführungsformen
verwendet, wobei an diese ein kleines "b" angehängt wird.
Folglich fließt
die den Filter 76b verlassende Luft während des Atomisierungsluftmodusbetriebs mit
der Flüssigbrennstoff
verwendenden Turbine durch das offene Atomisierungsluft/Reinigungsmodus-Ventil 30b,
das zu der Blende 32b parallel ist, zu dem Atomisierungsluftverdichter 34b und über die Leitung 36b zu
dem Atomisierungsluftverteiler, wobei das Reinigungsluftverteilerventil 40b geschlossen
ist. In dem verstärkten
Reinigungsmodus ist das Atomisierungsluft/Reinigungsmodusventil 30b geschlossen,
und eine verringer te Luftströmung
fließt
durch den Kanal 28b und die Blende 32b zu dem
Atomisierungsluftverdichter 34b, um durch den Kanal 36b zu der
Atomisierungsluftdüse
der Brenner und durch das Reinigungsluftverteilerventil 40b und
die Leitung 38b zu den Reinigungsluftverteilern zu fließen.
-
Auf
diese Weise gelingt unter Verwendung eines einzigen Wärmetauschers
eine Anpassung an die verschiedenen Funktionsanforderungen für den Atomisierungsluft-
und Reinigungsbetriebsmodus, die verschiedene Wärmeabgaben in dem Wärmetauscher
mit sich bringen.