ES2284750T3 - Instalacion de turbina de gas con una chimenea para los gases de escape. - Google Patents
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Abstract
Instalación de turbina de gas (1) con por lo menos una turbina de gas (3) y una chimenea para los gases de escape (5), caracterizada porque la chimenea para los gases de escape (5) está formada por una pieza de transición (7) de un generador de vapor (9), en la que puede introducirse gas de escape (11) de la turbina de gas (3) y puede descargarse de la pieza de transición (7) a través de un orificio de chimenea (13), comprendiendo la pieza de transición (7) aquel componente del generador de vapor (9), mediante el cual puede alimentarse el gas de escape (11) a una zona de calderas (15) del generador de vapor (9) aguas abajo de la pieza de transición (7) en la dirección de la corriente del gas de escape (11), en la que se dispone por lo menos una superficie de calentamiento (17) para la generación de vapor y, además, la pieza de transición (7) presenta una pared sellante (19), por medio de la cual se evita la salida de gas de escape (11) de la pieza de transición (7) excepto por el orificio de chimenea (13).
Description
Instalación de turbina de gas con una chimenea
para los gases de escape.
La presente invención hace referencia a una
instalación de turbina de gas.
En una instalación de turbina de gas se producen
gases de escape durante su funcionamiento, que se tiene que extraer
y descargar de la turbina de gas. Para ello es preciso,
generalmente, la edificación de una chimenea especial.
Una chimenea de este tipo también es necesaria y
tiene que construirse por separado, si la instalación de turbina de
gas por medio de un generador de vapor, en el que se utiliza el gas
de escape de la turbina de gas para la generación de vapor, se
amplía con una turbina de vapor para formar una instalación de
turbina de ciclo combinado (instalación GyV) y se desea un
funcionamiento de la turbina de gas ya antes de la conclusión de la
instalación GyV completa ("funcionamiento preferido de la turbina
de gas").
Gracias a la
DE-C-19636107 se conoce una chimenea
de gases de escape con un desviador de gas.
La llamada chimenea de bypass se construye y se
emplea, al menos, para la expulsión del gas de escape de la turbina
de gas, hasta que se instalen los componentes correspondientes a la
turbina de vapor y estén listos para su funcionamiento, de forma
que el gas de escape de la turbina de gas pueda introducirse en el
generador de vapor de calor residual.
La edificación de una chimenea de bypass de este
tipo y su eventual desinstalación tras la terminación de la
instalación GyV son complejas.
Por tanto, la presente invención se basa en el
objetivo de especificar una instalación mejorada de turbina de gas
con una chimenea de gases de escape, debiendo poder ejecutarse la
chimenea para los gases de escape de manera especialmente sencilla
y económica.
Conforme a la presente invención, el objetivo se
resuelve con una instalación de una turbina de gas con, por lo
menos, una turbina de gas y una chimenea para los gases de escape,
estando formada la chimenea de gases de escape por la pieza de
transición de un generador de vapor, en la que puede introducirse
gases de escape de la turbina de gas y puede descargarse de la
pieza de transición a través de un orificio de chimenea,
comprendiendo la pieza de transición aquel componente del generador
de vapor, mediante el cual puede alimentarse el gas de escape a una
zona de calderas del generador de vapor en sentido hacia abajo de la
pieza de transición en la dirección de la corriente del gas de
escape, en la que se dispone por lo menos una superficie de
calentamiento para la generación de vapor.
La presente invención parte además de la
consideración de que, particularmente en los casos, en los que la
edificación de una instalación GyV deba realizarse con un
funcionamiento preferido de la propia turbina de gas, puede
renunciarse a la edificación de una chimenea de bypass para la
expulsión del gas de escape de la turbina de gas.
La función de la chimenea de bypass adopta, en
conexión con la invención, la pieza de transición de un generador
de vapor, particularmente del generador de vapor, que se prevé y
debería instalarse completamente en un estado posterior de la
ampliación de la instalación para la generación de vapor para una
turbina de vapor. La pieza de transición es particularmente el
canal de admisión de un generador de vapor dispuesto en la dirección
de la corriente del gas de escape, por medio del cual puede
alimentarse el gas de escape a la zona de calderas del generador
de
vapor.
vapor.
De esta forma no se tiene que instalar ninguna
chimenea adicional y una ampliación de una instalación de turbina
de gas conforme a la invención a una instalación GyV es
especialmente sencilla y económicamente viable. La instalación de
turbina de gas puede, en este caso, operar ulteriormente y la pieza
de transición de un generador de vapor, que sirve de chimenea para
los gases de escape, se completa en el transcurso de la medida de
ampliación en torno a la zona de calderas hasta el generador de
vapor, que se conecta aún a una turbina de vapor.
La presente invención ofrece, por otra parte, la
ventaja de que, en comparación con las soluciones del estado actual
de la técnica, en las que se construye una chimenea de bypass
independiente para el funcionamiento preferido de la turbina de
gas, las conexiones de tuberías necesarias para la turbina de vapor
se acortan, particularmente porque el diseño de una instalación GyV
no queda afectado por una chimenea de bypass separada y las
tuberías se pueden mantener, por tanto, tan cortas como sea
posible.
La pieza de transición presenta una pared
sellante, por medio de la cual se evita la salida de gas de escape
de la pieza de transición, excepto por el orificio de chimenea.
La pared sellante cierra una zona de transición
de la pieza de transición, que desemboca en la zona de calderas en
la dirección de la corriente del gas de escape.
En un generador de vapor, la zona de transición
de la pieza de transición en la zona de calderas, donde se dispone
la superficie de calentamiento para la generación de vapor, no se
separa, en función de la construcción, de la zona de calderas, ya
que se desea la entrada directa del gas de escape en la zona de
calderas.
En este modo de ejecución se prevé un cierre de
la zona de transición contra la zona de calderas por medio de la
pared sellante, de forma que, por un lado, el gas de escape sólo
pueda salir a través del orificio de chimenea de la pieza de
transición y, por otro lado, puede procederse a la ampliación del
generador de vapor mediante la edificación de la zona de calderas,
sin que se tenga que interrumpir el funcionamiento de la turbina de
gas.
La pared sellante puede proveerse, además y
particularmente también para la protección del personal de montaje,
de una capa termoaislante.
En un modo de ejecución favorable de la
invención, el orificio de chimenea está diseñado como un canal de
flujo corto en comparación con la extensión vertical de la pieza de
transición, que presenta preferentemente una sección transversal
rectangular.
En este modo de ejecución se dispone un
"extremo del canal" en una posición adecuada de la pieza de
transición, que sirve como orificio de salida para el gas de
escape. Un canal corto de flujo de este tipo puede fabricarse
fácilmente y puede integrarse fácilmente como orificio de chimenea
en la pieza de transición o adosarse a ésta.
Como la pieza de transición del conocido
generador de vapor se diseña a menudo esencialmente en forma de
caja, un canal corto de flujo con sección transversal rectangular
resulta especialmente sencillo de realizar, en conexión con la
invención.
En una instalación de turbina de gas conforme a
la presente invención, el orificio de chimenea se dispone
preferentemente en una zona de cabeza de la pieza de transición.
La zona de cabeza de la pieza de transición
comprende además, particularmente una superficie delimitante
superior de la pieza de transición.
En un modo de ejecución especialmente preferido
de la presente invención, la instalación de turbina de gas puede
ampliarse a una instalación de turbinas de ciclo combinado, pudiendo
ampliarse la pieza de transición, por medio de la zona de calderas,
a un generador de vapor operacional, y pudiendo conectarse una
turbina de vapor al generador de vapor.
En este modo de ejecución es posible, de manera
especialmente sencilla, llegar a una instalación de turbinas de
ciclo combinado partiendo de una instalación de turbina de gas
conforme a la invención, ya que no se precisa ninguna modificación
arquitectónica y/o constructiva mayor y/o instalación de componentes
auxiliares de la instalación de turbina de gas.
A la instalación de turbina de gas conforme a la
invención se le añade la zona de calderas del generador de vapor,
completándose el generador de vapor, y ulteriormente se conecta el
generador de vapor a la turbina de vapor.
Tras la extracción de una pared sellante
existente, si fuera necesario, que cierra una zona de transición de
la pieza de transición a la zona de calderas, así como tras el
cierre del orificio de chimenea de la pieza de transición, la
instalación GyV así originada está inmediatamente lista para su
empleo, sin que tengan que retirarse los componentes auxiliares
montados eventualmente de manera provisional, por ejemplo, una
chimenea de bypass, o dimensionarse de otra manera los componentes
diseñados constructivamente durante la transición al funcionamiento
GyV en relación a la instalación de turbina de gas.
La presente invención conlleva, en adelante, el
empleo de la pieza de transición de un generador de vapor, en la
que puede introducirse gases de escape de la turbina de gas y puede
descargarse de la pieza de transición a través de un orificio de
chimenea, como chimenea para los gases de escape para una turbina de
gas, comprendiendo la pieza de transición aquel componente del
generador de vapor, mediante el cual puede alimentarse el gas de
escape a una zona de calderas del generador de vapor en dirección
hacia abajo de la pieza de transición en la dirección de la
corriente del gas de escape, en la que se dispone por lo menos una
superficie de calentamiento para la generación de vapor.
Otras ordenaciones favorables del empleo
conforme a la invención se establecen en las subreivindicaciones
retroactivamente referidas al empleo.
A continuación se representa con mayor detalle
un ejemplo de ejecución de la presente invención.
Muestra:
La Fig, una instalación de turbina de gas
conforme a la invención.
En la Figura se representa una instalación de
turbina de gas conforme a la invención 1. Para el funcionamiento de
una turbina de gas 3 se alimenta en ella gas de humo 29, que se
transforma por medio de la turbina de gas 3 en energía cinética de
rotación y, mediante un generador 31 conectado a la turbina de gas
3, se convierte en energía eléctrica.
El gas de escape 11 de la turbina de gas 3 se
introduce en la pieza de transición 7 de un generador de vapor 9
conocido.
La pieza de transición 7 del generador de vapor
9 conocido comprende, además, aquel componente del generador de
vapor conocido, mediante el cual puede alimentarse el gas de escape
11 a una zona de calderas 15 del generador de vapor 9 en dirección
hacia abajo de la pieza de transición 7 en la dirección de la
corriente del gas de escape 11, disponiéndose, en el caso de
generadores de vapor 9 conocidos, en la zona de calderas 15, por lo
menos una superficie de calentamiento 17 para la generación de
vapor, por ejemplo, para una turbina de vapor 27.
Las superficies de calentamiento 17 pueden estar
además formadas, por ejemplo, por conductos del generador de
vapor.
La pieza de transición 7 presenta, conforme a la
presente invención, un orificio de chimenea 13, formado, por
ejemplo, por un canal corto de flujo en comparación con la extensión
vertical de la pieza de transición 7, presentando este canal corto
de flujo, preferentemente, una sección transversal rectangular. El
gas de escape 11 de la turbina de gas 3 introducido en la pieza de
transición 7 se extrae por el orificio de chimenea 13, de forma que
una chimenea de gases de escape 5 conforme a la presente invención
esté constituida por la pieza de transición 7 de un generador de
vapor 9 conocido.
En una instalación de turbina de gas conforme a
la invención 11 resulta innecesaria, por tanto, la edificación de
una chimenea de bypass para la expulsión del gas de escape 11 de la
turbina de gas 3, particularmente si, en un paso posterior de
ampliación de la instalación de turbina de gas 1, se prevén
componentes de ampliación 35, que comprendan una zona de calderas
15 del generador de vapor 9 y la turbina de vapor 27, para ampliar
la instalación de turbina de gas 1 a una instalación de turbina de
ciclo combinado 25.
Como en uno de estos casos la edificación del
generador de vapor 9 es necesaria de todas formas, se instala,
conforme a la invención, la pieza de transición 7 del generador de
vapor 9 y se emplea como chimenea de gases de escape 5 conforme a
la invención para el gas de escape 11 de la turbina de gas 3. En una
ampliación posterior de la instalación de turbina de gas 1 puede
perdurar entonces la pieza de transición 7 y completarse mediante
la adición de la zona de calderas 15 para obtener un generador
operacional de vapor 9.
Para que durante el funcionamiento de la
instalación de turbina de gas 1 el gas de escape 11 sólo se extraiga
a través del orificio de chimenea 13 previsto, en una zona de
transición 21 de la pieza de transición 7, que desemboca en la
dirección de la corriente del gas de escape 11 en la zona de
calderas 15, se prevé una pared sellante 19, que cierra la zona de
transición 21, de forma que el gas de escape 11 sólo se elimine a
través del orificio de chimenea 13.
Si se interpreta la Figura como representación
en corte longitudinal, la pared sellante 19 se extiende
transversalmente a la dirección de la corriente del gas de escape
11.
Cuando la instalación de turbina de gas 1 deba
ampliarse mediante la adición de los componentes de ampliación 35 a
una instalación GyV y ponerse en funcionamiento, sólo hay que
extraer la pared sellante 19 y cerrar el orificio de chimenea 13,
por ejemplo, soldándolo, de forma que el gas de escape 11 de la
turbina de gas 3 pueda introducirse en la zona de calderas 15 del
generador de vapor 9, para generar allí vapor para la turbina de
vapor 27 en intercambio de calor con las superficies de
calentamiento 17.
La turbina de vapor 27 comprende, en el presente
ejemplo de ejecución, una primera etapa de la turbina 271, por
ejemplo, una etapa de alta presión, y una segunda etapa de la
turbina de vapor 272, por ejemplo, una etapa de baja presión.
El generador de vapor 9 alimenta, de una manera
no representada en detalle, a la primera etapa de la turbina de
vapor 271 vapor de proceso 37, que transforma al menos una parte de
su energía en energía cinética de rotación en la primera etapa de
la turbina de vapor 271 y se alimenta como vapor parcialmente
expandido 39 al generador de vapor 9 para el recalentamiento
intermedio. El vapor 41 recalentado de esta manera se introduce en
la segunda etapa de la turbina de vapor 272, donde se verifica de
nuevo una transformación energética en energía cinética de
rotación. La energía cinética de rotación producida por la turbina
de vapor 27 se transforma con un generador 33 en energía
eléctrica.
El vapor residual 43 remanente de la segunda
etapa de la turbina de vapor 272 puede suministrarse, por ejemplo,
a un condensador.
En resumen, una ventaja fundamental de una
instalación de turbina de gas conforme a la invención 1 consiste en
que el gas de escape 11 de la turbina de gas 3 se extrae por medio
de un componente, necesario de todas formas en una etapa posterior
de ampliación de la instalación y por tanto, por un lado, durante el
funcionamiento de la instalación de turbina de gas 1, asume la
función de la chimenea de gases de escape 5, de forma que no
proceda la edificación de una chimenea de bypass independiente, y,
por otro, pueda dejarse, cuando la instalación de turbina de gas se
amplíe a una instalación GyV.
Claims (9)
1. Instalación de turbina de gas (1) con por lo
menos una turbina de gas (3) y una chimenea para los gases de
escape (5), caracterizada porque la chimenea para los gases
de escape (5) está formada por una pieza de transición (7) de un
generador de vapor (9), en la que puede introducirse gas de escape
(11) de la turbina de gas (3) y puede descargarse de la pieza de
transición (7) a través de un orificio de chimenea (13),
comprendiendo la pieza de transición (7) aquel componente del
generador de vapor (9), mediante el cual puede alimentarse el gas
de escape (11) a una zona de calderas (15) del generador de vapor
(9) aguas abajo de la pieza de transición (7) en la dirección de la
corriente del gas de escape (11), en la que se dispone por lo menos
una superficie de calentamiento (17) para la generación de vapor y,
además, la pieza de transición (7) presenta una pared sellante
(19), por medio de la cual se evita la salida de gas de escape (11)
de la pieza de transición (7) excepto por el orificio de chimenea
(13).
2. Instalación de turbina de gas (1) acorde a la
Reivindicación 1, caracterizada porque la pared sellante
(19) cierra una zona de transición (21) de la pieza de transición
(7), que desemboca en la zona de calderas (15) en la dirección de
la corriente del gas de escape (11).
3. Instalación de turbina de gas (1) según al
menos una de las Reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque
el orificio de chimenea (13) está diseñado como un canal de flujo
corto en comparación con la extensión vertical de la pieza de
transición (7) y, preferentemente, con sección transversal
rectangular.
4. Instalación de turbina de gas (1) según al
menos una de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque
el orificio de chimenea (13) se dispone en una zona de cabeza (23)
de la pieza de transición (7).
5. Instalación de turbina de gas (1) según al
menos una de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque
la instalación de turbina de gas (1) puede extenderse a una
instalación de turbina de ciclo combinado (25), pudiendo extenderse
la pieza de transición (7) a un generador de vapor (9) operacional
por medio de la zona de calderas (15), y pudiendo conectarse una
turbina de vapor (27) al generador de vapor (9).
6. Empleo de una pieza de transición (7) de un
generador de vapor (9), en la que puede introducirse gas de escape
(11) de la turbina de gas (3) y puede descargarse de la pieza de
transición (7) a través de un orificio de chimenea (13), como
chimenea para los gases de escape (5) para una turbina de gas (3),
comprendiendo la pieza de transición (7) aquel componente del
generador de vapor (9), mediante el cual puede alimentarse el gas
de escape (11) a una zona de calderas (15) del generador de vapor
(9) aguas abajo de la pieza de transición (7) en la dirección de la
corriente del gas de escape (11),en la que se dispone por lo menos
una superficie de calentamiento (17) para la generación de vapor y,
además, la pieza de transición (7) presenta una pared sellante
(19), por medio de la cual se evita la salida de gas de escape (11)
de la pieza de transición (7) excepto por el orificio de chimenea
(13).
7. Empleo acorde a la Reivindicación 6,
caracterizado porque la pared sellante (19) cierra una zona
de transición (21) de la pieza de transición (7), que desemboca en
la zona de calderas (15) en la dirección de la corriente del gas de
escape (11).
8. Empleo según al menos una de las
Reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque el orificio de
chimenea (13) está diseñado como un canal de flujo corto en
comparación con la extensión vertical de la pieza de transición (7)
y, preferentemente, con sección transversal rectangular.
9. Empleo según al menos una de las
Reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el orificio de
chimenea (13) se dispone en una zona de cabeza (23) de la pieza de
transición (7).
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