[發明專利]對燃燒重質燃料的燃氣渦輪機的可用性改進

無效

• 申請號: 201010183841.2
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101886575A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: S·D·德雷珀;D·A·斯奈德;R·T·撒切爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;F02C7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

相關申請的交叉引用

本申請與在2009年5月13日提交并且轉讓給通用電氣公司的標題為“AVAILABILITY?IMPROVEMENTS?TO?HEAVY?FUEL?FIREDGAS?TURBINES”的美國臨時專利申請No.SER.61/178,013有關，并且要求其優先權，該申請通過引用而結合在本文中。

技術領域

本發明一般地涉及燃氣渦輪機，且更具體地，涉及用于執行加快的燃氣渦輪機停機的方法和設備。

背景技術

燃氣渦輪機運行的經濟性指示燃氣渦輪機可用來盡最大可能程度地產生動力。然而，已知在設備的壽命期間，為燃氣渦輪機預防性維護和修復而要求計劃和非計劃停機。能夠迅速地關停燃氣渦輪機、建立所需的條件以執行維護、以及然后在完成維護后快速地恢復運行是有利的。要求燃氣渦輪機的關停、冷卻、起動和加熱的操作的一個示例是熱氣體通道的渦輪機水清洗。

為了燃燒重質燃料(原油和殘油)而需要渦輪機清洗。取決于燃料的組分和其它工作和環境條件，這些清洗每隔3到17天發生。傳統的清洗循環提供清洗溶液進入燃燒器并穿過燃氣渦輪機的熱氣體通道的噴射。該清洗循環包括清洗、浸泡、沖洗、排水以及干燥操作。該清洗循環可持續大約1-2小時。然而，關停和冷卻燃氣渦輪機、執行清洗循環、以及然后將燃氣渦輪機恢復至基本負載按照慣例所需要的總時間可占去大約45小時。在很大程度上，為了避免對渦輪機轉子、壓縮機轉子和外殼的熱應力和壽命降低，通過允許至大約150華氏度的非強制冷卻，限制了從燃氣渦輪機的關停到恢復至基本負載的總時間長度。

對發電廠運營商而言，使燃氣渦輪機每隔3到17天停工大約45小時的渦輪機清洗循環是非常代價高昂的。另外，清洗循環的操作在長時間內需要大量的人力來支持清洗循環操作和燃氣渦輪機轉換。這些職員通常不會晝夜不停地工作。

因此，需要提供用來減少用于關停、冷卻、起動和恢復運行的燃氣渦輪機操作的停機時間，同時限制燃氣渦輪機構件上的熱應力并且防止來自瞬變的對構件的過度疲勞或損壞。

發明內容

簡而言之，根據本發明的一個方面，提供了執行對于燃氣渦輪機的熱氣體通道的維護操作的一種方法。該方法包括在關停期間將渦輪機保持在全速無負載狀態下達一段時間。該方法還包括在強制冷卻至適合進行維護的溫度期間，控制渦輪機到第一冷卻速度和第二冷卻速度的加速。以這些速度旋轉燃氣渦輪機轉子，推動空氣穿過燃氣渦輪機，這比非強制冷卻基準更快地冷卻燃氣渦輪機。該方法以第一冷卻速度執行部分的渦輪機冷卻，并且以第二冷卻速度完成渦輪機冷卻，此處第二冷卻速度大于第一冷卻速度。當渦輪機狀態固定后，則執行維護操作。該方法還包括在從點火到全速無負載的起動加速期間，以降低的斜率使得渦輪機速度傾斜，并且在加載渦輪機之前將渦輪機保持在全速無負載狀態達一段時間。

根據本發明的第二方面，提供用來為維護操作而執行包括壓縮機和渦輪的燃氣渦輪機至冷卻狀態的停機的一種方法。該方法包括在關停期間將燃氣渦輪機保持在全速無負載的狀態達一段時間。該方法提供在達到適合進行熱氣體通道的清洗操作的溫度的強制冷卻期間，控制燃氣渦輪機到第一冷卻速度和第二冷卻速度的加速。以第一冷卻速度執行部分的渦輪機冷卻。以第二冷卻速度完成渦輪機冷卻，此處第二冷卻速度大于第一冷卻速度。

本發明的第三方面提供用來從包括壓縮機和渦輪的燃氣渦輪機的停機從用于維護的冷卻狀態恢復的方法。該方法包括在從點火到全速無負載的起動加速期間以降低的斜率使得燃氣渦輪機速度傾斜，并且然后在加載渦輪機之前將燃氣渦輪機保持在全速無負載的狀態達一段時間。

附圖說明

參考附圖閱讀以下具體實施方式后，本發明的這些和其它特征、方面以及優點將變得更好理解，貫穿這些附圖，在其中，相似標號代表相似部件，其中：

圖1圖示了使用傳統方法的基準渦輪機清洗循環；

圖2圖示了用于燃氣渦輪機冷卻和恢復至燃氣渦輪機的帶負載運行的創造性方法的一個實施例的操作的順序；

圖3圖示了執行燃氣渦輪機(包括壓縮機和蝸輪)的停機的方法的流程圖，此處用于燃氣渦輪機的熱氣體通道被冷卻至維護條件、執行維護、以及將燃氣渦輪機恢復運行；

圖4圖示了用來執行使燃氣渦輪機(包括壓縮機和渦輪)達到用于維護操作的冷卻狀態的停機的方法；

圖5圖示了關于在停機后從冷卻的狀態恢復運行的方法的流程圖；以及

圖6圖示了具有起動馬達和扭矩轉換器的非工作燃氣渦輪機的旋轉方案。

部件列表

5渦輪機速度

6時間

10t＝0