Combustion Turbine Deposition Observations From Residual and Simulated Residual Oil Studies

Abstract

Burning residual oil in utility combustion turbines and the consequent deposition on blades and vanes may adversely affect reliability and operation. Corrosion and deposition data for combustion turbine materials have been obtained through dynamic testing in pressurized passages. The deposition produced by the 1900°F (1038°C) combustion gases from a simulated and a real residual oil on cooled Udimet 500 surfaces is described. Higher deposition rates for the doped fuel than for the real residual oil raised questions of whether true simulation with this approach can be achieved. Particles 4–8 μ m in dia predominated in the gas stream, with some fraction in the 0.1–12 μ m range. Deposition rates seemed to be influenced by thermophoretic delivery of small molten particles, tentatively identified as magnesium pyro and metavanadates and free vanadium pentoxide, which may act to bond the larger, solid particles arriving by inertial impaction to turbine surfaces. Estimated maintenance intervals for current utility turbines operating with washed and treated residual oil agreed well with field experience.

Direct Coal-Fueled Combustion Turbines

“…Consequently, a DEC screening approach was formulated to independently control and evaluate as many DEC variables as possible with available resources. The DEC test approach and facility developed in this program are advancements of those previously used to evaluate turbine degradation based in 600 hr of residual oil tests (Whitlow et al, 1982) and 1400 hr of coal-derived liquid tests (Spengler et al, 1983). Figure 2 is a schematic of the DEC test facility.…”

Βελτιστοποιηση Πτερυγωσεων Στροβιλων Με Σκοπο Την Ελαχιστοποιηση Των Προσκρουσεων Και Της Ολικης Εναποθεσης Στερεων Σωματιδιων Στις Αεροτομες

“…The transfer of solid particles to the blade surface is controlled by a number of deposition mechanisms: inertia, eddy diffusion, Brownian motion and thermophoresis. Previous work [10,67,90,153,154,157] has shown that particles with diameters less than 0.01 μιη are transported to the blades mainly by Brownian diffusion. For particles in the size range 0.01 to 1 μπι ^he main mechanisms are eddy diffusion and thermophoresis, while supermicron particles are transported to the blades by inertial forces, resulting in erosion, as shown in figure 18.…”

“…Καθώς ο ρυθμός άφιξης στην κοιλιά είναι μεγαλύτερος, τό κατάλοιπο εκεί είναι παχύτερο [157]. Υπενθυμίζεται ότι τα μεγαλύτερα σωματίδια προσκολλώνται στην επιφάνεια του πτερυγίου λόγω του κολλώδους στρώματος που σχηματίζουν τά μικρότερα σωματίδια Ο Carpenter [16] επισημαίνει τους παραπάνω μηχανισμούς εναπόθεσης και προτείνει συστήματα ψύξης με νερό ή με έγχυση αέρα στο πτερύγιο για τήν μείωση τής εναπόθεσης.…”

“…Οι μηχανισμοί μεταφοράς των σωματιδίων στις επιφάνειες των πτερυγίων όσο και προσκόλλησης τους σε αυτά είναι πολύπλοκοι και δεν έχουν γίνει μέχρι σήμερα πλήρως κατανοητοί [154]. Οι μελέτες έχουν ωστόσο αποδείξει ότι τό κατάλοιπο προκαλεί (i) μείωση τής ενεργού διατομής της ροής μέσα στο κανάλι, (ii) αλλοίωση της ροής στο χείλος εκφυγής και αυξημένες αεροδυναμικές απώλειες, (iii) αύξηση της τραχύτητας της επιφάνειας των πτερυγίων καί (iv) αλλοίωση της διαδικασίας μεταφοράς θερμότητας από τα πτερύγια προς την ροή [4,10,11,65,115,153,154,157].…”