[发明专利]加入添加剂的燃气轮机运行方法

说明书

本发明涉及一种运行燃气轮机的方法，此燃气轮机具有一个带燃烧器的燃烧室，其中，通过燃烧室的燃烧器供入含钒的燃料，以及，一种镁的化合物和水的溶液作为添加剂与燃料分开地单独喷入燃烧室内。

这类方法由文件WO 89/08803 A1得知，该文件的全部内容应看作本公开的组成部分。

由专利文件EPO193838 B1和美国专利4701124与Re.33896，已知一种用于燃气轮机燃烧室的“混合式燃烧器”，它可以预先规定在燃烧室的燃烧区内，亦即火焰所在区，喷入水或蒸汽。有关混合式燃烧器结构的详细情况可参阅上述三个文件。允许附加地喷入惰性材料的其他燃烧器的方案，可由公开文件DE 3606625 A1得知。如前所述，水和/或蒸汽喷入燃烧室的燃烧区内，以便降低那里的温度，并因而减少生成有害于环境的一氧化氮。

此外，由现有技术还已知，在供入燃气轮机的燃料中混合添加剂，用于例如防止损伤燃气轮机的某些构件。因此应特别注意避免在采用含钒的燃料(例如重油)时产生的问题。钒在热燃气中工作的构件上，尤其在燃气轮机的工作轮叶片和导向叶片上形成低熔点的钒化合物，这种化合物有很强的腐蚀性并能腐蚀构件的表面。尤其是，这种钒化合物能迅速地溶解构件上的保护氧化层。因此会大大加速承载构件的高温腐蚀。为避免这种高温腐蚀，已知在燃料中添加化合物，这种化合物在燃烧过程中与钒起作用，并生成某种盐，亦即钒酸盐，它具有高熔点，以致在一般的温度下它始终以固态存在于燃气轮机中。在众多的金属化合物中，已证明镁的化合物是可靠的，因为由钒和镁生成一种称为原钒酸镁的化合物(Mg₃V₂O₈)，它在1159℃时才熔化。这种化合物在燃气轮机的构件尤其是叶片上形成固体被覆层，当然可以容易地重新把它除去。镁的化合物向燃烧室的供入通常与燃料一起进行。为此，可在燃料中溶入油溶性的尤其是有机金属的镁化合物，或在燃料中或多或少地散布含镁的任何配制品；例如是一种悬浮在燃料中的固体配制品，以形成一种胶质的溶液，或乳化在燃料中的一种液体配制品，尤其是一种含水的镁盐溶液，以形成一种乳剂。

钒则不同于碱金属，碱金属可通过用水洗涤重油后除去，但是钒一般溶解为有机金属化合物，所以不耗费巨资无法将其从重油中排除，而碱金属则不同，它们以固体悬浮小颗粒的形式或含水的溶液形式散布着。

由三份ASME出版物74-GT-44，81-GT-187，和82-GT-53，可知有关运行一种用含钒燃料进行燃烧并输入燃料添加剂的燃气轮机的其他说明。所有三个文献的均涉及向燃料中加入一种含镁的化合物，在这方面，无论是溶解一种油溶性化合物还是散布一种镁的化合物都是可以采用的。将镁加入燃烧室总是与燃料的供入一起进行的。供入每重量百分比的钒，大约添加3个重量百分比的镁。

制造油溶性燃料添加剂非常昂贵，结果是使成本很高，这就会使采用高含钒量的燃料成为不经济的。在燃料中混合价廉物美的非油溶性的镁化合物(例如氧化镁)以形成弥散，带来了难以保持弥散稳定性的问题，并且要求有巨大的设计性费用。此外，形式上为悬浮液的弥散会磨损燃烧器中的喷嘴。

由AU-B 496757已知将硫酸镁水溶液散布在燃料中以形成一种乳化液。然而，这种溶液的定量配料和与燃料进行混合的费用比较昂贵，而且很难保持恒定不变。与此相应地迄今几乎在所有的使用场合，均不得不采用昂贵的油溶性的或可作为呈固体散布的含有镁的燃料添加剂。

由论文“残余燃料在燃气轮机中的应用”(第四次世界石油会议论文集，V1/D卷论文4，291至293页，罗马，1955年)可知向液态燃料中混合添加剂的其他说明。

向燃烧含钒燃料的燃气轮机燃烧室中加镁的所有已知的方法，要求加入大量的、按重量百分率计和随燃油供入的钒相比通常为3倍的过量镁，以便做到将钒充分转化为安全的化合物。因此，所形成的附加的灰分不可避免地结合在离开燃烧室的烟气中，其结果是可能导致燃气轮机及其相应构件十分显著的负荷。镁的这种大的过量还造成富含氧化镁的灰分，氧化镁不溶于水，而且用通常的洗涤方法难以从涡轮上除去沉积的灰分。

本发明的目的是提供一种前言所述类型的方法，采用这种方法，与现有技术的方法相比，可以显著减少形成附加的灰分。