专利名称：添加剂输送系统和方法
技术领域：
本文公开的主题涉及燃气涡轮发动机，且更具体地讲，涉及用于燃气涡轮发动机 的添加剂输送系统。
背景技术：
大体上，燃气涡轮发动机燃烧压缩空气和燃料的混合物以产生热的燃烧气体。燃 烧气体可流动通过一个或多个涡轮级，以便为负载和/或压缩机产生动力。因为对能源的 需求已经提高，所以燃气涡轮操作者和生产商日益探索在燃气涡轮中使用低质量的燃料， 例如残渣燃料油。但是，低质量的燃料可包括可腐蚀燃气涡轮的构件的大量杂质，例如钒。
发明内容
下面概述了在范围方面与原本要求保护的发明相当的某些实施例。这些实施例不 意图限制要求保护的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可行形式的 简要概述。实际上，本发明可包括可类似于或异于下面阐述的实施例的多种多样的形式。在第一实施例中，一种系统包括构造成以便燃烧燃料的燃烧器、构造成以便接收 燃烧的燃料的涡轮，以及构造成以便通过至少一个水通道以一定流率将水引导到燃烧器的 喷水系统。该流率是可变的，以实现第一控制功能。该系统还包括添加剂输送系统，添加剂 输送系统构造成以便通过该至少一个水通道将一定量的添加剂引导到燃烧器，以实现第二 控制功能。添加剂的量可基于水的流率而变化，且第一控制功能和第二控制功能彼此不同。在第二实施例中，一种系统包括添加剂输送系统，该添加剂输送系统构造成以便 将一定量的阻蚀添加剂供应到被喷水系统引导到涡轮燃烧器的水流中。该系统还包括配置 成以便至少部分地基于水的流量来调节阻蚀添加剂的量的控制器。水的流量是可变的，以 实现与阻蚀添加剂无关的功能。在第三实施例中，一种方法包括控制待添加到涡轮燃烧器的喷水系统的水供应中 的阻蚀物质的量。水供应的流率可独立于该量而变化，以实现非阻蚀控制功能。该量可至 少部分地基于水供应的流率而变化，以实现阻蚀控制功能。
当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得 更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中图1是具有可用来输送添加剂的喷水系统的燃气涡轮发动机的一个实施例的示 意性流程图；图2是通过纵向轴线截取的图1的燃气涡轮发动机的一个实施例的截面图；图3是图2的燃气涡轮发动机的燃烧器的燃料喷嘴的局部剖视图；图4是描绘了用于通过图1所示的喷水系统的实施例来输送添加剂的方法的流程 图；以及
图5是描绘了用于采用喷水添加剂系统和燃料添加剂系统来将添加剂输送到燃 气涡轮发动机的方法的流程图。部件列表
10燃气涡轮发动机
12燃烧器
14燃料
16燃料供应系统
18加压空气
20溶液
22喷水系统
24水
26水供应
27添加剂输送系统
28添加剂
30添加剂供应
32空气
34进气口
38压缩机
40热的燃烧气体
42涡轮
44轴
46负载
48排气段
50控制器
52传感器
54传感器
56传感器
58阀
59阀
60输送系统
62添加剂供应
64添加剂
66阀
69头端
70燃料喷嘴
72歧管
74歧管
76歧管
77歧管
78叶片
80过渡段
90基座
92通道
94通道
96通道
98通道
110方法
112步骤
114步骤
116步骤
118步骤
120方法
122步骤
124步骤
126步骤
128步骤
130步骤
具体实施例方式下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施 例的简明描述，可能不会在说明书中描述实际实现的所有特征。应当理解，在例如在任何工 程或设计项目中的任何这种实际实现的开发中，必须作出许多对于实现而言专有的决定， 以实现开发人员的具体目标，例如符合与系统有关及与商业有关的约束，开发人员的具体 目标可根据不同的实现而彼此有所改变。而且，应当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时 的，但尽管如此，对具有本公开的益处的普通技术人员来说，这种开发工作将是设计、生产 和制造的例行任务。在介绍本发明的各实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图表 示存在一个或多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”意图为包括性的，且表示除了列出 的元件之外，还可存在另外的元件。本公开涉及具有设计成通过用于喷水的现有通道供应添加剂的添加剂输送系统 的燃气涡轮发动机。出于非添加剂的目的，例如排放控制、动力增大或涡轮浸湿，可使用现 有通道来将水提供给燃烧器。目前的实施例使用这些现有通道来将添加剂和水一起提供给 燃烧器，通过使用现有水通道，而非采用单独的专用添加剂喷射通道或采用燃料通道来喷 水，这可降低制造成本和/或复杂性。在某些实施例中，添加剂可实现操作控制功能，例如 阻止腐蚀和/或生烟。例如，可将诸如镁的添加剂喷射到燃烧器中，以阻止可能由于包含在 低质量的燃料中的杂质造成的腐蚀。如下面所论述，某些目前公开的添加剂输送系统可采 用水溶性添加剂，而非油溶性或油分散性添加剂。水溶性添加剂可降低或消除燃料处理装 备的退化，且可能比油基添加剂，特别是杂质浓度较高的油基添加剂，更廉价。
因此，在目前的实施例中，添加剂输送系统设计成与喷水系统相协调，以通过用于 喷水的现有通道喷射水溶性或水分散性添加剂。换句话说，通过已经用于喷水的现有通道 来喷射添加剂，以实现非添加剂控制功能，除了别的以外，例如排放控制、动力增大或涡轮 浸湿。使用现有通道允许对燃烧器提供添加剂而不用使用单独的添加剂专用通道。例如，可 在液体和/或气体燃料燃烧期间采用喷水系统，以将水喷射到燃烧器中，以减少复合物-例 如氧化一氮和二氧化氮(总称为N0x)_的排放。喷水系统可将水从水供应引导到燃料喷嘴 内或燃烧器内的单独的水专用通道。然后水可与燃料和空气一起进入燃烧区。可通过由排 放喷水系统使用的相同通道将添加剂喷射到燃烧器中。在其它实例中，可采用喷水系统将 水喷射到燃烧器中，以用于增大动力或用于浸湿涡轮(例如以便去除灰烬)。也可通过用来 提供水以用于增大动力或用于浸湿涡轮的这些相同的通道来喷射添加剂。在某些实施例中，添加剂可与水混合，以形成包含水和添加剂两者的溶液。然后可 通过用来为了非添加剂的目的而提供水的现有水通道将该溶液喷射到燃烧器中。以这种方 式，可采用现有水通道来将添加剂输送到燃烧器，而非使用添加剂专用通道或燃料通道。通 过经由不与液体燃料通道流体连通的水通道输送添加剂，可减轻或消除燃料系统的污染。 另外，通过由喷水系统使用的现有水通道来添加添加剂允许采用水溶性添加剂，这通常可 比使用油基添加剂更廉价。此外，添加剂输送系统通过允许将现有喷水系统修改成结合添 加剂输送系统而提供了制造柔性。当然，添加剂输送系统也可在初始制造期间结合到喷水 系统中。现在转到附图，且首先参看图1，示出了燃气涡轮发动机10的一个实施例的框图。 燃气涡轮发动机10可为简单循环系统或联合循环系统的一部分。燃气涡轮发动机10包括 接收来自燃料供应系统16的燃料14的燃烧器12。燃料供应系统16可将诸如天然气、轻 或重馏出油、石脑油、原油、残油或合成气的液体或气体燃料14提供给燃气涡轮发动机10。 在某些实施例中，燃料供应系统16可构造成用于双燃料操作，以便当燃气涡轮发动机10在 负载下操作时在液体燃料和气体燃料之间选择性地转换。可将气体燃料和液体燃料引导到 燃烧器12内的两个单独的液体通道和气体通道(例如通过燃料喷嘴)。在燃烧器12内，燃料14可与加压空气(由箭头18所示)混合，且会发生点燃，从 而产生对燃气涡轮发动机10供以动力的热的燃烧气体。除了接收燃料14和加压空气18 之外，燃烧器12可接收来自喷水系统22的水溶液20。喷水系统22可调节从水供应26流 到燃烧器12的水24的流量。喷水系统22可包括容纳了装备(例如泵、流量计、阀、管道、 压力开关、马达等)的集成式组件，例如装备台，其构造成以便调节从水供应26流到燃烧器 12的水24的流量。喷水系统22可将溶液20供应到燃烧器12，以执行控制功能，例如降低 诸如NOx的复合物的排放。在其它实施例中，喷水系统22可将溶液20供应到燃烧器12，以 提供动力增大。在又其它实施例中，喷水系统22可将溶液20供应到燃烧器12，以提供涡轮 浸湿，涡轮浸湿使涡轮沉积物(例如灰烬)变湿，以有利于去除沉积物。在燃烧器12内，溶 液20可流动通过与液体和气体燃料通道以及空气通道隔开的水通道。喷水系统22可流体地联接到添加剂输送系统27上，以将添加剂28供应到燃烧器 12。添加剂输送系统27可将添加剂28供应到喷水系统22，以便于通过喷水通道将添加剂 28输送到燃烧器12。添加剂28可以液体、固体或气体形式存在，且可设计成用来在燃气涡 轮发动机10内阻止腐蚀和/或生烟。例如，添加剂可包括钡或锰复合物，以便于减少生烟。在另一个实施例中，添加剂可为阻蚀添加剂，例如与存在于燃烧器中(例如作为燃烧产物) 的五氧化钒或其它钒复合物反应以阻止腐蚀的镁基复合物。除了别的以外，阻蚀添加剂还 可降低或阻止氧化、硫化和/或热腐蚀。在某些实施例中，添加剂28可包括硫酸镁、氯化镁 或硝酸镁的水溶性溶液。除了别的以外，添加剂28还可包括镍或钙。在其它实施例中，添 加剂28可包括油溶性添加剂，例如磺酸镁或有机酸的镁盐。另外，除了别的以外，添加剂28 内还可存在其它元素和/或复合物，例如硅、铬和氯。添加剂28可与喷水系统22中的水24组合成各种类型的混合物。例如，添加剂28 可包括分散、悬浮或溶解在水24中的微粒。在另一个实例中，添加剂28可存在于与水24 形成乳剂的油基溶液中。在又一个实例中，添加剂28可存在于由水24稀释的水基溶液中。添加剂输送系统27可包括存储容器，例如罐30，该存储容器存储待供应到喷水系 统22的一定量的添加剂28。在某些实施例中，罐30可存储大约100至200加仑的浓缩的 水基添加剂溶液。但是，在其它实施例中，除了别的以外，基于诸如燃气涡轮大小、期望的添 加剂量和期望的添加剂强度等因素，罐可存储任何量的添加剂溶液。在其它实施例中，罐30 可存储粉末形式的添加剂。喷水系统22可通过管道或类似的装备接收添加剂28，且可将水 24和添加剂28混合在一起，以形成包含水24和添加剂28的溶液20。在某些实施例中，溶 液20可包括水24和添加剂28的均质混合物。但是，在其它实施例中，溶液20可包括非均 质混合物和/或关于作为单独的流存在的水24和添加剂28的双流式流。不管混合物的类 型如何，然后溶液20都可由喷水系统22供应到燃烧器12。如图所示，罐30位于喷水系统 22的上游，从而使得添加剂28可在喷水系统22中与水24混合。但是，在其它实施例中， 罐30可位于喷水系统22的下游，且水24可在离开喷水系统22之后与添加剂28混合。另 外，在其它实施例中，罐30可连接到水供应26上，或者连接到单独的水供应上，以接收水， 以用于在罐30中制备添加剂28的溶液以及/或者用于改变罐30中的添加剂28的浓度。在到达燃烧器12之后，可通过用于燃烧器12的燃料喷嘴内或燃烧器12本身内的 水通道将溶液20引导到燃烧区中。例如，溶液20可通过用于燃烧器12的燃料喷嘴内的专 用水通道进入燃烧器12。溶液20还可通过安装到燃料喷嘴的冷侧上的喷嘴、通过安装到燃 烧器12的端盖上的喷嘴、通过安装在主燃料喷嘴下游的燃烧器12的端盖上的辅燃料喷嘴， 或者通过燃烧器12下游的过渡段内的水通道进入燃烧器12 (例如交叉地或相对于流以各 种角度喷射到流动流中)。在燃烧器12中，加压空气18可与燃料14燃烧，以产生热的燃烧气体40。加压空 气18可包括进入空气32，进入空气32通过空气进气口段34进入燃气涡轮系统10，且流动 通过压缩机38。加压空气18可进入燃烧器12，其中，加压空气可与燃料14混合和燃烧以 产生热的燃烧气体40。溶液20可与燃料14 一起被引导到燃烧区中，其中，水24可降低排 放，而添加剂28可阻止腐蚀。来自燃烧器12的热的燃烧气体40可流动通过经由轴44驱 动压缩机38的涡轮42。例如，燃烧气体40可对涡轮42内的涡轮转子叶片施加原动力，以 使轴44旋转。在流动通过涡轮42之后，热的燃烧气体可通过排气段48离开燃气涡轮系统 10。添加剂输送系统27的操作可由控制器50管理。控制器50可接收来自传感器52、 54和56的输入，以确定供应到燃烧器12的添加剂28的水平。传感器52和54可感测进入 燃烧器12的燃料14的性质。特别地，传感器52可感测燃料流率，而传感器54可感测燃料
7中的元素(例如钒)的量。传感器56可感测进入喷水系统22的水24的流率。控制器50可以可操作地联接到阀58上，以基于来自传感器52、54和56的输入来 调节从罐30进入喷水系统22的添加剂28的量。例如，控制器50可执行硬件或软件控制 算法，以保持进入燃烧器20的添加剂28的量和进入燃烧器20的燃料14的量之间的恒定 比率。基于通过传感器52接收到的燃料流率，控制器50可通过阀58改变流率，以保持燃 料14对进入燃烧器12的添加剂28的具体比率。控制器50还可使用通过传感器56接收到的水24的流率来改变进入喷水系统22 的添加剂28的流率。可改变进入喷水系统22的水24的流率，以实现非添加剂相关的控制 功能，除了别的以外，例如排放控制、动力增大或涡轮浸湿。控制器50可接收来自传感器56 的设定水流率，且可基于该水流率来改变进入喷水系统22的添加剂28的量。控制器50可 考虑水流率，且可保持燃料14中的复合物或元素与添加剂28之间的恒定比率。例如，控制 器50可调节阀58，以提供镁基添加剂28与燃料14中的钒的量之间的大约3 1的比率。 在此实例中，传感器54可感测燃料14中的钒的量，且将此信息提供给控制器50。控制器可 使用该信息来改变添加剂28的流率，以保持添加剂与燃料中的元素或复合物之间的预定 比率。在某些实施例中，控制器50可在燃烧器12中保持阻蚀添加剂与燃料中的腐蚀性元 素之间的预定比率。该预定比率可取决于阻蚀添加剂和腐蚀性元素而变化。例如，在某些 实施例中，比率可为大约1 1、2 1、3 1、4 1或5 1。但是，在其它实施例中，可采 用任何适当的比率。在其它实施例中，可基于燃料14中的其它复合物或元素来调节添加剂流率。另 外，在某些实施例中，可例如由用户将燃料14中的元素或复合物的量输入到控制器50中， 且可以不采用传感器54。但是，控制器50可通过传感器56接收水流率，且在改变进入喷水 系统22的添加剂28的量时考虑该水流率。根据示例性实施例，控制电路可包括诸如模拟-数字转换器、微处理器、非易失性 存储器以及接口板的构件。当然，其它装置可包括在系统中，例如感测溶液20和/或燃料 14的温度和压力的额外的压力和/或温度变送器或开关。另外，在其它实施例中，控制器 50可使用其它操作参数来调节阀58，以控制添加剂28与燃料14的比率。例如，控制器50 可使用(除了别的之外)诸如扭矩、排气排放或动力输出的操作参数来表明应当应用到燃 烧器12的添加剂28的量。另外，在某些实施例中，控制器50可独立地控制两种或更多种 添加剂到喷水系统22的供应。例如，可与阀58并联地包括多个阀和管道构造，以调节进入 喷水系统22的不同添加剂的流量。控制器50可独立地调节进入喷水系统22的各种添加 剂的量。例如，可基于燃料中的腐蚀性元素的量来调节添加剂28，同时基于涡轮发动机10 的另一个操作参数来调节另一种添加剂。控制器50也可管理喷水系统22的操作。例如，在某些实施例中，当燃气涡轮发动 机10以液体燃料14操作时，可将水供应到燃烧器12。但是，添加剂输送系统27可构造成 以便在燃烧器12以或者液体或者气体燃料14操作时将添加剂28输送到燃烧器12。在这 些实施例中，控制器50可以可操作地联接到阀59上，该阀59调节从水供应26流到喷水系 统22的水24的流量。当燃气涡轮发动机10以气体燃料操作时，控制器50可使喷水系统 22能够提供水24，以形成将添加剂28输送到燃烧器12的溶液20。在这些实施例中，可通 过经由控制器50调节阀66来采用低流率的水。换句话说，即使也许不能采用水24来执行
8非添加剂功能，例如燃烧器12内的排放控制，也仍然可提供一定量的水24，以在燃烧器12 内保持期望的添加剂28的水平。在其它实施例中，控制器50可控制喷水系统22内的水24的流量，且可省略单独 的阀59。另外，在某些实施例中，添加剂输送系统27可结合到喷水系统22中。但是，在其 它实施例中，特别是修改了现有喷水系统22的那些实施例中，添加剂输送系统27可作为独 立构件存在。另外，额外的装备，例如泵、驱动器、流量计、压力和温度变送器，以及控制器， 可包括在添加剂输送系统27内。除了水基添加剂输送系统27之外，燃气涡轮发动机10可包括可选的油基添加剂 输送系统60。油基系统60包括添加剂供应62，添加剂供应62通过阀66将油基添加剂64 引导到燃料供应系统16。除了别的以外，油基添加剂64可包括设计成用来阻止腐蚀的油 溶性添加剂，例如磺酸镁、有机酸(例如较高分子量酸、脂肪酸、环烷酸以及石油磺酸)的镁 盐，除了其它之外，包括石油磺酸镁和环烷酸镁。但是，在其它实施例中，油基添加剂64可 包括微粒或粉末悬浮液、分散液或乳剂。可针对包含相对低水平的腐蚀性元素或复合物的燃料14采用油基添加剂系统 60。例如，当使用包含大约百万分之0至30的钒的燃料时，可能更加成本有效的是采用油基 添加剂64而非水溶性添加剂28来阻止腐蚀。更具体地，当使用包含大约百万分之5至15 的钒以及其间所有子范围的燃料时，可采用油基添加剂64。在这些实施例中，传感器54可 感测燃料14中的钒的量，且将该量提供给控制器50。当该水平低于某个阈值时，例如百万 分之10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20，控制器50就可关闭阀58且打开阀66，以将 油基添加剂64引导到燃料供应系统16。当钒的水平提高时，例如超过大约百万分之5、6、 7、8、9、10、11、12、13、14或15，控制器50可关闭阀66且打开阀58，以操作水基添加剂输送 系统27。在某些实施例中，控制器50也可配置成以便停用水基添加剂输送系统27和油基 添加剂输送系统60两者。例如，当传感器54感测到小于大约百万分之1、2或3的钒的水平 时，控制器50就可停用添加剂输送系统27和60两者。控制器50还可管理其它装备(例 如除了阀58、59和66之外，系统27、60和22内的泵和驱动器)的操作。图2是图1的燃气涡轮发动机10的一个实施例的截面侧视图。燃气涡轮发动机 10包括位于燃烧器12的头端69处的燃料喷嘴70。在某些实施例中，燃气涡轮发动机10 可包括设置成环形布置的多个燃烧器12。燃料喷嘴70接收来自液体燃料连接件72的液体 燃料14 (图1)和来自气体燃料连接件74的气体燃料14 (图1)。燃料连接件72和74可 联接到燃料供应系统16 (图1)上，以接收燃料14。除了燃料14之外，燃料喷嘴70可通过 联接到喷水系统22(图1)上的喷水连接件76接收水溶液20(图1)。但是，在其它实施例 中，可通过在其它位置处的喷嘴，例如通过安装到燃料喷嘴的冷侧上的喷嘴、通过安装到燃 烧器12的端盖上的喷嘴、通过安装到主燃料喷嘴下游的燃烧器12的端盖上的辅燃料喷嘴 或者通过燃烧器12下游的过渡段80内的水通道，将水溶液20供应到燃烧器。如以于关于图1所描述的，空气可通过进气口段34进入系统10，且可被压缩机38 压缩。然后来自压缩机38的压缩空气可被引导到燃烧器12中。在某些实施例中，压缩空 气的一部分可经历进一步的处理，例如额外的压缩和/或冷却，且通过雾化空气连接件71 作为雾化空气被引导到燃烧器12。在燃烧器12内，该空气可与通过燃料连接件72和74进入燃烧器12的燃料14混合。在某些实施例中，燃料喷嘴70可以以用于最优的燃烧、排放、 燃料消耗和动力输出的适当比率将燃料混合物喷射到燃烧器12中。当通过连接件72或74 喷射燃料时，可通过喷水连接件76将溶液20供应到燃烧器12，以提供阻蚀添加剂。当在燃 烧器12内发生燃烧以产生热的燃烧气体时，水溶液20可被喷射到燃烧器12中，以降低排 放、阻止腐蚀，以及/或阻止生烟。燃烧气体可离开燃烧器12到达过渡段80，且流动通过过渡段80到达涡轮42。在 涡轮42内，燃烧气体可在通过排气段48离开之前，使在涡轮42内沿径向延伸的叶片78转 动，以使轴44(图1)旋转。图3显示了燃烧器12的燃料喷嘴的一个实施例的剖视图。燃料喷嘴70安装到法 兰90上，法兰90可将燃料喷嘴70安装到燃烧器12的头端69上。法兰90可流体地联接 到连接件72、74和76上，且可包括使雾化空气、燃料14和水溶液20(图1)传递通过燃料 喷嘴70且进入燃烧器12中的导管或槽道。液体燃料可流动通过液体通道92，而气体燃料 可流动通过气体通道94。如以上关于图1所描述，燃烧器12可构造成以便接收气体燃料和 液体燃料两者。包含添加剂28和水24的水溶液20可流动通过水通道96，且其与燃料14 一起被排到燃烧器12中。雾化空气可通过雾化空气通道98进入燃烧器12，雾化空气通道 98设计成用来使液体燃料雾化。如图3所示，液体通道92、气体通道94、水通道96和空气 通道98同轴地位于燃料喷嘴70内。但是，在其它实施例中，可改变通道92、94、96和98的 位置、大小和形状。例如，通道92、94、96和98可为不同轴的。在另一个实例中，对于燃料 和/或水，可存在多个轴向地成级的喷射点。另外，在某些实施例中，通道92、94、96和98 中的一个或全部可包括多个独立的回路。但是，虽然示出了单个燃料喷嘴设计，但是也可在 具有多个燃料喷嘴的燃烧器中、在构造成以便接收多种燃料类型的燃烧器中、在具有多个 燃烧级的燃烧器中以及/或者在包括多个燃烧器和/或多个燃烧反应级的系统中采用添加 剂输送系统。图4描绘了用于将添加剂输送到燃烧器的示例性方法110。该方法可通过感测(框 112)燃料流率来开始。例如，传感器52(图1)可感测进入燃烧器12的燃料14的流率。使 用该燃料流率，控制器50 (图1)可确定(框114)供应到燃烧器12(图1)的添加剂的量。 例如，控制器50可配置成以便基于燃料流率或基于包含在燃料14中的元素或复合物的量 来供应设定量的添加剂。例如，在某些实施例中，对于燃料内的每份钒，可供应大约三份镁 基添加剂。在其它实施例中，可基于燃料14内的其它腐蚀性元素或复合物的存在来控制添 加剂的量。如以上关于图1所描述的，可使用传感器(诸如图1所示的传感器54)来确定 燃料14内的元素或复合物的量。在控制器50确定了添加剂的量之后，控制器50可例如使用传感器56 (图1)来感 测水流率(框116)。基于水流率和燃料流率，控制器50可确定目标添加剂流率。因为添加 剂输送系统设计成用来使用喷水系统来将添加剂传输到燃烧器，所以控制器50可基于当 前由喷水系统使用的水流率来确定添加剂流率。该水流率可设定成以便实现非添加剂控制 功能，例如排放控制、动力增大或涡轮浸湿。为了降低对非添加剂控制功能的扰断，控制器 50可基于现有的水流率来调节添加剂流率。然后控制器50可调节(框118)添加剂流率， 直到添加剂流率达到目标流率为止。例如，控制器50可通过打开或关闭阀58 (图1)来调 节添加剂流率。可基于水流率来调节添加剂流率，以提供期望的添加剂水平。在某些实施
10例中，控制器50可将添加剂流率调节到目标流率，直到感测到燃料流率的变化。在其它实 施例中，控制器50还可调节流到添加剂供应(例如图1所示的罐30)的水的流量，以调节 进入喷水系统的添加剂的浓度。控制器50可调节从水供应26 (图1)或者从独立的水供应 (未显示)到添加剂罐30的水的流量。例如，当不需要水或需要相对少量的水来实现非添 加剂控制功能时，控制器50可改变进入罐30的水量，以调节添加剂流率。然后该方法可通 过感测(框112)燃料流率再次开始。在某些实施例中，控制器50可选择性地使能水基添加剂输送系统27(图1)和油 基添加剂输送系统60 (图1)。图5描绘了用于在水基添加剂输送系统27和油基添加剂输 送系统60之间转换的示例性方法120。方法120可通过确定(框122)燃料14的成分开 始。例如，传感器54(图1)可感测燃料14中的复合物或元素(例如钒)的量，且将该信息 提供给控制器50。在某些实施例中，可由另一个控制系统或由用户将燃料成分输入到控制 器50中。然后控制器50可确定(框124)燃料成分是否在最小设定点以上。例如，在某些 实施例中，设定点可为燃料14内大约百万分之1-2的钒。如果燃料成分在最小设定点以下 或在最小设定点处，控制器50就可停用(框126)添加剂系统。例如，如图1所示，控制器 50可关闭阀58和66，以停用油基系统60和水基系统27两者。如果燃料成分在最小设定点以上，则控制器50就可确定(框128)燃料成分是否 在油基添加剂设定点以上。例如，在某些实施例中，油基设定点可为大约百万分之3、4或5 的钒。如果燃料成分在设定点以下或在设定点处，控制器就可操作(框130)油基添加剂系 统60(图1)。例如，控制器50可打开阀66，以将添加剂62供应到燃料供应系统16。控制 器50也可关闭阀58，以切断对喷水系统22的添加剂28的供应。但是，如果钒的水平在油 基设定点以上，控制器就可操作(框132)水基添加剂系统27 (图1)。例如，控制器50可 关闭阀66及打开阀58，以将水基添加剂28供应到喷水系统22。如可理解的，可使用各种 各样的控制算法和控制装置来管理油基添加剂输送系统60和水基添加剂输送系统27的操 作。例如，在某些实施例中，控制器50可使能和停用各种装备(除了别的以外，例如泵、阀、 计量仪、驱动器和传感器)，以使能和停用各个系统60和27。另外，设定点仅仅是以实例的 方式提供的，且其不意图为限制性的。最小设定点和油基设定点可基于燃料的各种组分，且 可包括各种值和范围。另外，在某些实施例中，设定点可基于燃料14内的多种组分。本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够 实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予 专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它 实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要 求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意图处于权利要求书的范 围之内。
权利要求
一种系统，包括构造成以便燃烧燃料(14)的燃烧器(12)；构造成以便接收所述燃烧的燃料的涡轮(42)；构造成以便通过至少一个水通道(96)以一定流率将水(24)引导到所述燃烧器(12)的喷水系统(22)，其中，所述流率是可变的，以实现第一控制功能；以及构造成以便通过所述至少一个水通道(96)将一定量的添加剂(30)引导到所述燃烧器(12)以实现第二控制功能的添加剂输送系统(27)，其中，所述量可基于水的所述流率而变化，且所述第一控制功能和所述第二控制功能彼此不同。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷水系统(22)构造成以便作为所述 第一控制功能实现排放控制、动力增大或涡轮浸湿中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述添加剂输送系统(27)包括构造成以 便作为所述第二控制功能来实现阻蚀的阻蚀添加剂输送系统。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述添加剂输送系统(27)包括构造成以 便作为所述第二控制功能来实现阻烟的阻烟添加剂输送系统。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃烧器(12)包括至少一个燃料喷嘴 (70)，所述至少一个燃料喷嘴(70)包括构造成以便将所述燃料(14)引导通过所述燃料喷嘴(70)的至少一个燃料通道(92， 94)；以及所述至少一个水通道(96)，其中，所述至少一个水通道(96)与所述至少一个燃料通道 (92，94)隔开。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷水系统(22)构造成以便独立于 所述添加剂输送系统(27)而操作，以实现所述第一功能，并且其中，所述添加剂输送系统 (27)构造成以便取决于由所述喷水系统(22)确定的所述流率来操作，以实现所述第二功 能。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成以便在系统操作期 间将所述燃料(14)从气体燃料转换到液体燃料的燃料供应系统(16)。
8.一种方法，包括控制(118)待添加到涡轮燃烧器的喷水系统(22)的水供应(26)中 的阻蚀物质(28)的量，其中，所述水供应的流率可独立于所述量而变化，以实现非阻蚀控 制功能，且所述量可至少部分地基于所述水供应(26)的所述流率而变化，以实现阻蚀控制 功能。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括感测(112)进入所述涡轮燃烧器(12)的燃料(14)的燃料流率；以及基于所述燃料流率来调节(118)所述阻蚀添加剂的量。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定(122)进入所述涡轮燃烧器(12)的燃料(14)中的腐蚀性元素的量；以及基于所述量选择性地将所述阻蚀添加剂(28)供应(124，128)到所述涡轮燃烧器(12) 以及将油基添加剂供应(124，128)到所述涡轮燃烧器。
全文摘要
本发明涉及添加剂输送系统和方法。提供了用于将添加剂(28)输送到涡轮燃烧器(12)的方法和系统。在一个实施例中，喷水系统(22)通过水通道(96)以一定流率将水(24)引导到涡轮燃烧器(12)，该流率是可变的，以实现第一控制功能。添加剂输送系统(27)通过水通道(96)将一定量的添加剂(28)引导到燃烧器(12)，以实现第二控制功能。添加剂(28)的量可基于水(24)的流率而变化，且第一控制功能和第二控制功能彼此不同。
文档编号F02C3/30GK101852133SQ20101015705
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者R·A·西蒙兹 申请人:通用电气公司