ES2308548T3 - Precedimiento para el accionamiento de un quemador, especialmente un quemador de una turbina de gas. asi como un dispositivo para la realizacion del procedimiento. - Google Patents
Precedimiento para el accionamiento de un quemador, especialmente un quemador de una turbina de gas. asi como un dispositivo para la realizacion del procedimiento. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para el accionamiento de un quemador (13), en el cual, al quemador (13) se le suministra un combustible (15), éste se inyecta al aire de combustión (7) y junto con el aire de combustión (7) se mezcla obteniendo una mezcla de combustible y aire y se quema en una cámara de combustión (11), en este procedimiento, para reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno, se regula adecuadamente una característica del combustible, teniendo en cuenta una emisión de óxidos de nitrógeno predeterminada, asimismo se determina un cambio de un parámetro que caracteriza al combustible (15), asimismo, se determina una profundidad de ingreso de los chorros de combustible al aire de combustión, adaptada a la modificación, asimismo se determina el índice de Wobbe (WI) como parámetro que caracteriza al combustible (15), caracterizado porque para regular el índice de Wobbe (WI) deseado, la temperatura (T) del combustible se regula adecuadamente teniendo en cuenta una emisión de óxidos de nitrógeno predeterminada.
Description
Procedimiento para el accionamiento de un
quemador, especialmente un quemador de una turbina de gas, así como
un dispositivo para la realización del procedimiento.
La presente invención comprende un procedimiento
para el accionamiento de un quemador, en el cual, al quemador se le
suministra un combustible, éste se inyecta al aire de combustión y
junto con el aire de combustión se lo mezcla obteniendo una mezcla
de combustible y aire y se lo quema en una cámara de combustión.
Teniendo en cuenta los esfuerzos internacionales
para disminuir las emisiones de gases contaminantes de plantas de
combustión, especialmente, en el caso de turbinas de gas, en los
últimos años se desarrollaron procedimiento de funcionamiento para
quemadores que presentan emisiones especialmente bajas de óxido de
nitrógeno (NO_{x}). A su vez, se valoró mucho que dichos
quemadores no sólo se puedan accionar, opcionalmente, con un sólo
combustible, sino, en lo posible, con diferentes combustibles, por
ejemplo, petróleo, gas natural y/o gas sintético (por ejemplo gas
de carbón) e incluso combinando dichos combustibles, para
incrementar la seguridad de suministro y la flexibilidad en el
funcionamiento. Este tipo de quemadores están descritos, por
ejemplo, en la memoria EP 0 276 696 B1.
Con esto se relaciona un problema de una
combustión estable en el quemador que se basa en un estado estable
de la zona de combustión en el quemador. Ésta se modifica
drásticamente si se presentan modificaciones de la composición del
combustible, es decir, por ejemplo, si un gas de combustión presenta
una gran proporción de hidrocarburos saturados superiores, como
alcanos C_{2+}, etano o propano. En este caso, existe el peligro
de un retroceso de la llama al quemador. Por ello, la memoria WO
03/06218 A1 supervisa con absorción infrarroja especialmente a los
alcanos C_{2+} del gas de combustión que ingresa. Para evitar un
retroceso de la llama, en el caso de una elevada proporción de
alcanos C_{2+}, se lleva a cabo una regulación de la
característica del combustible, interviniendo, por ejemplo, en el
suministro de combustible, pero también en una inyección de agua o
vapor.
El problema en la disposición de quemadores para
todas las diferentes condiciones de funcionamiento y combustibles
posibles, especialmente, también en el caso de la variación de la
composición del combustible o en las oscilaciones de la calidad del
combustible, consiste en que los volúmenes (el caudal másico de
combustible) de cada combustible requeridos para el funcionamiento
son completamente diferentes, de modo que se dificulta la
utilización del mismo sistema de suministro y los mismos orificios
de inyección para todos los combustibles. Por ello, en el estado de
la técnica se utilizan diferentes sistemas de suministro para
combustibles líquidos y gaseosos. Otro problema también se genera
cuando se desea utilizar, opcionalmente, combustibles gaseosos con
valores específicos de combustión completamente diferentes, por
ejemplo, gas natural o gas de carbón. Las relaciones de volumen
totalmente diferentes en la aplicación de ambos combustibles y los
diferentes procesos químicos en sus combustiones requieren una
modificación y una ampliación de los sistemas conocidos.
En relación con esto, la memoria DE 103 02 48711
publica un procedimiento para la determinación en tiempo real de
una composición del gas de combustión. La memoria WO 03/062618 AA
presenta un procedimiento para el accionamiento de un turbogrupo de
gas en el cual, durante el funcionamiento del turbogrupo de gas, se
miden continuamente las características determinantes del
combustible.
La memoria DE 197 31 209 A publica un
procedimiento para el acondicionamiento de materiales residuales
combustibles gaseosos para la combustión en una turbina de gas.
Los sistemas de combustión modernos
Low-NO_{x} se basan usualmente en el concepto de
mezcla denominado "Jet in Crossflow". La combustión con bajas
emisiones de contaminantes, especialmente, con bajas emisiones de
NO_{x}, puede, a su vez, realizarse a través de la disposición
correspondiente de la mezcla del combustible en el aire de
combustión que fluye transversalmente. Una dimensión de la
disposición fundamental es, a su vez, la profundidad de ingreso de
los chorros de combustible en el aire que fluye perpendicular. Esta
disposición constructiva, adaptada de la mejor manera posible, se
realizó, correspondientemente, sólo para una determinada
composición del combustible. La invención se basa en el problema de
que, en el caso de una modificación temporal de la composición del
combustible, o en el caso de un cambio de combustible se puede
producir una modificación del campo de mezcla, lo cual, en el caso
de mezclas inadecuadas, puede conducir a emisiones de NO_{x}
elevadas.
Partiendo de esta observación, el objetivo de la
invención es indicar un procedimiento para el accionamiento de un
quemador, con el que sea posible una combustión con bajas emisiones
de óxido de nitrógeno, también en el caso de una modificación de la
composición del combustible. Además, el objetivo de la invención es
presentar un dispositivo adecuado para la realización del
procedimiento.
El primer objetivo se logra, acorde a la
invención, a través de un procedimiento para el accionamiento de un
quemador, en el cual, al quemador se le suministra un combustible,
éste se inyecta al aire de combustión y junto con el aire de
combustión se mezcla obteniendo una mezcla de combustible y aire y
se quema en una cámara de combustión, en este procedimiento, para
reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno, se regula
adecuadamente una característica del combustible, teniendo en cuenta
una emisión de óxidos de nitrógeno predeterminada; asimismo se
determina un cambio de un parámetro que caracteriza al combustible,
asimismo, se determina una profundidad de ingreso de los rayos de
combustible al aire de combustión, adaptada a la modificación,
asimismo se determina el índice de Wobbe (WI) como parámetro que
caracteriza al combustible y para regular el índice de Wobbe (WI)
deseado, se regula adecuadamente la temperatura (T) del combustible
teniendo en cuenta una emisión de óxidos de nitrógeno
predeterminada.
La presente invención se basa, para ello, en el
reconocimiento de que una compensación de la influencia de las
oscilaciones de la composición de combustible en las emisiones de
NO_{x} en lo posible no debería llevarse a cabo a través de
medidas complejas en lo que respecta al quemador, o a través de una
adaptación constructiva costosa en la cámara de combustión, para
alcanzar una suficiente flexibilidad y una adaptación en tiempo real
a la emisión de óxidos de nitrógeno predeterminada. Las medidas
constructivas sólo pudieron eliminar de manera reducida pero no
completa la sensibilidad a las oscilaciones de la calidad del
combustible, y, y con ello, las oscilaciones del campo de mezcla.
Esto está causado porque se lleva a cabo una disposición
constructiva óptima de los dispositivos de inyección y mezcla del
quemador para una composición del combustible determinada
(característica del combustible). Los diseños con múltiples puntos
de inyección para el combustible, bien distribuidos a lo largo del
corte transversal atravesado por el flujo, o la implementación de
mezcladores estáticos para la regulación de un campo de mezcla
deseado, no son adecuados, a causa de la falta de la flexibilidad
requerida, para garantizar la conservación de un límite de
contaminantes permitido de la emisión de NO_{x} en el
funcionamiento del accionamiento o de la planta de combustión, sobre
todo en el caso de oscilaciones de la composición del combustible
a corto plazo. Por otro lado, la invención se basa en el
reconocimiento de que, a través de la inyección del combustible en
el aire de combustión, con una profundidad de ingreso de los
chorros de combustible lo más favorable posible, el campo de mezcla
se regula teniendo en cuenta una combustión con bajas emisiones de
contaminantes. Este campo de mezcla también puede ser mantenido
durante el funcionamiento, observando los parámetros que
caracterizan al combustible.
Con la presente invención se propone entonces,
primero obtener una combustión con muy bajas emisiones de óxido de
nitrógeno, supervisando la característica del combustible, es decir,
la composición del combustible, para que, al modificar un parámetro
que caracteriza al combustible, se regule, en caso de ser necesario,
nuevamente un modo de funcionamiento óptimo con bajas emisiones de
contaminantes en lo tocante a los óxidos de nitrógeno, gracias a
medidas adecuadas. De ese modo, se obtiene la posibilidad de
mantener in-situ las emisiones de óxidos de
nitrógeno por debajo de un valor límite predeterminado, a través del
parámetro que caracteriza al combustible, asimismo, se provoca una
profundidad de ingreso de los chorros de combustible en el aire de
combustión, adaptada a la modificación.
Como un parámetro que caracteriza al combustible
se determina el índice de Wobbe. Un estándar usual para
caracterizar la composición del combustible y la temperatura, es el
denominado índice de Wobbe. El índice de Wobbe permite realizar una
comparación de la capacidad calórica de diferentes combustibles
respecto del volumen, especialmente, de los gases de combustión, a
diferentes temperaturas. Dado que un sistema de combustión como,
por ejemplo, una turbina de gas, se acciona liberando finalmente la
energía calórica en una cámara de combustión y regulando la
corriente de combustible a través del mando de un caudal,
combustibles con diferente composición del combustible pero con un
índice de Wobbe relativamente similar, en general pueden ser
suministrados al quemador para la combustión a través del mismo
sistema de suministro de combustible. Las oscilaciones en la
composición del combustible producen oscilaciones en las emisiones
de óxidos de nitrógeno, asimismo, gracias a una regulación del
índice de Wobbe se garantiza un valor máximo de emisión de óxidos
de nitrógeno durante el funcionamiento de la turbina de gas.
A su vez, para regular el índice de Wobbe
deseado, se regula adecuadamente la temperatura del combustible,
teniendo en cuenta una emisión de óxidos de nitrógeno
predeterminada. Como se puede observar en la fórmula indicada
anteriormente, el índice de Wobbe se encuentra en una relación
relativamente simple con la temperatura de combustión real, a
saber, inversamente proporcional a la raíz de la temperatura de
combustión. Es por ello que, en el caso de una modificación del
índice de Wobbe, es decir, una desviación del índice de Wobbe del
valor nominal predeterminado con una emisión de óxidos de nitrógeno
menor, el índice de Wobbe deseado y, de ese modo, la emisión de
óxidos de nitrógeno deseada, se regulan a través de una regulación
correspondiente de la temperatura de combustión. El combustible
puede ser calefaccionado o refrigerado, de acuerdo con el estado
respecto del valor nominal, para alcanzar, A través de la regulación
de la temperatura, el valor nominal del índice de Wobbe para la
emisión de NO_{x} deseada.
Preferentemente, se inyecta el combustible en el
aire de combustión y se lo mezcla con el aire de combustión. En el
quemador se mezclan el combustible y el aire de combustión,
asimismo, a través de la inyección del combustible en el aire de
combustión se debe prestar atención a una profundidad de ingreso de
los chorros de combustible en el aire de combustión lo más
favorable posible. De este modo, el campo de mezcla también puede
ser mantenido durante el funcionamiento, observando los parámetros
que caracterizan al combustible, en lo que respecta a una
combustión con bajas emisiones de contaminantes.
En un acondicionamiento especialmente preferido
se registra una modificación del parámetro que caracteriza al
combustible y se transmite a un sistema de control. Asimismo, el
parámetro que caracteriza al combustible se detecta de modo
continuo y se evalúa en el sistema de control. La determinación del
parámetro que caracteriza al combustible puede, a su vez, llevarse
a cabo en la corriente del combustible, a través de una medición
adecuada durante el funcionamiento y, de ese modo, el desarrollo
temporal del parámetro que caracteriza al combustible se almacena y
se evalúa.
Preferentemente, la característica del
combustible se la ajusta a un valor de referencia o valor nominal
del parámetro que caracteriza al combustible, basado en la emisión
de óxidos de nitrógeno predeterminada. A su vez, en el sistema de
control ya puede, a su vez, consignarse un campo característico
determinado previamente, que represente la relación entre la
composición del combustible y las emisiones de óxidos de nitrógeno.
Pero de modo alternativo también pueden medirse al mismo tiempo y
transmitirse al sistema de control tanto los valores de emisión de
óxidos de nitrógeno real como así también la composición del
combustible.
En el procedimiento acorde a la invención, la
determinación del índice de Wobbe del combustible se lleva a cabo
evaluando la fórmula
en la cual LHV es el valor inferior
de calefacción del combustible, T su temperatura absoluta, SG el
peso específico del combustible respecto del aire, bajo condiciones
estándar y TRef una temperatura de
referencia.
Pero también es posible que, para regular la
característica del combustible, al combustible se le agregue de
manera controlada un medio. También de este modo se puede alcanzar,
en caso de ser necesario, especialmente una modificación del índice
de Wobbe, para asegurar un funcionamiento con bajas emisiones de
contaminantes. Como medio suministrado al combustible se pueden
utilizar preferentemente agua, vapor o nitrógeno, pero también, por
ejemplo, hidrocarburos con un valor de calefacción elevado.
De modo alternativo al índice de Wobbe, también
se puede determinar y evaluar, como parámetro que caracterice al
funcionamiento, la relación de la densidad del impulso. Relación
densidad del impulso: La calidad de mezcla en el caso de "Jet in
Crossflow" depende, en el caso de una geometría determinada, casi
exclusivamente de la relación de la densidad del impulso. Es decir,
del cociente de la densidad del impulso del chorro de combustible
(jet) y la densidad del impulso del aire que fluye transversalmente
(crossflow).
- Densidad del impulso i
- = I/A (superficie)
- \quad
- = p c^{2}
La densidad del impulso del aire está
determinada, esencialmente, a través de las condiciones del entorno
y la potencia GT. La densidad del impulso del combustible sólo
depende de la composición del combustible, además de la potencia
GT. A partir del valor de calefacción se obtiene el caudal de masa,
y con ello, junto con la densidad en la geometría fija, la densidad
del impulso. La densidad del impulso no es entonces una
característica del combustible sino una magnitud que depende de la
composición del combustible. También a través de un control de la
composición del combustible durante el funcionamiento puede
regularse esta magnitud hasta alcanzar nuevamente el valor nominal
deseado, en el caso de una modificación.
Se prefiere utilizar el procedimiento durante el
funcionamiento de un quemador de una turbina de gas. Los requisitos
establecidos para la combustión con bajas emisiones de contaminantes
durante el funcionamiento de turbinas de gas, especialmente en el
caso de turbinas de gas estacionarias para la generación de energía,
se han incrementado continuamente en los últimos años. Con el
procedimiento acorde a la invención es posible un funcionamiento
con bajas emisiones de contaminantes, en el cual, durante el
funcionamiento de la planta de turbinas de gas, en el caso de
oscilaciones en la composición del combustible se pueden llevar a
cabo las medidas descritas anteriormente. Se puede prescindir de
una medida constructiva costosa en lo que respecta al quemador.
Para el funcionamiento se utiliza
preferentemente un combustible líquido o gaseoso. Se puede aplicar
el procedimiento, por ejemplo, en el caso de petróleo, gas natural
o un gas sintético, por ejemplo, gas de carbón.
El objetivo de la invención orientado al
dispositivo se logra con un dispositivo para realizar el
procedimiento, con un dispositivo de análisis para analizar la
composición real del combustible durante el funcionamiento del
quemador y con un sistema de control y de mando para determinar una
desviación y para regular un parámetro que caracteriza al
combustible en un valor nominal, basado en una emisión de gases
contaminantes predeterminada, asimismo, el sistema de control y de
mando está configurado para una regulación de la temperatura de
combustible del combustible.
Las ventajas del dispositivo acorde a la
invención se desprenden de las ventajas arriba descritas en lo
tocante al procedimiento.
A su vez, el sistema de control y de mando está
configurado para una regulación de la temperatura de combustible
del combustible, es decir, para una calefacción o refrigeración del
combustible, según sea necesario.
Además, se prefiere si el sistema de control y
de mando incluye medios para la inyección controlada de un medio
inerte en el combustible, especialmente, vapor, agua o nitrógeno o
un hidrocarburo.
A continuación, se comenta en detalle la
invención, a partir del ejemplo de ejecución. Se muestran de modo
esquemático y no a escala:
Figura 1 una planta de turbinas de gas,
Figura 2 una representación esquemática de un
dispositivo de tratamiento de combustible para el funcionamiento de
la planta de turbinas de gas con bajas emisiones de óxido de
nitrógeno acorde a la figura 1, y
Figura 3 una representación esquemática que
muestra la relación del índice de Wobbe como función de la
temperatura de combustión en diferentes composiciones del
combustible.
\vskip1.000000\baselineskip
Las mismas referencias tienen el mismo
significado en las figuras.
La planta de turbinas de gas acorde a la figura
1 presenta una turbina de gas 1, que presenta un compresor 3, una
cámara de combustión 9 así como una turbina 17 posconectada a la
cámara de combustión 9. El compresor 3 y la turbina 17 están
acoplados eventualmente a través de un árbol rotor 5 común. A la
turbina 17 está posconectado, por ejemplo, un generador eléctrico
19 a través de un árbol generador 25, acoplado a la turbina 17. La
cámara de combustión 9 comprende una cámara de combustión 11 así
como un quemador 13 que ingresa a la cámara de combustión 11 para
la combustión de un combustible 15 líquido o gaseoso. Durante el
funcionamiento de la turbina de gas 1 se absorbe aire 7 en el
compresor 3 y allí es comprimido. El aire comprimido 7 se suministra
como aire de combustión al quemador 13 y es mezclado con el
combustible 15. La mezcla de combustible y aire obtenida se quema
en la cámara de combustión 11, originando gases de combustión
calientes. Los gases de combustión se suministran a la turbina 17,
donde se distienden durante la prestación de trabajo e inician la
rotación tanto del árbol rotor 5 del lado del compresor, como así
también del árbol generador 25. De este modo se genera potencia
eléctrica, que el generador 19 libera, para la distribución, a una
red eléctrica. Del salida de la turbina 17 se eliminan los gases de
combustión a modo de gas de escape 21, parcialmente refrigerados y
distendidos. Estos gases de escape 21 poseen contaminantes, en el
gas de escape hay, sobre todo, presencia de óxidos de nitrógeno que
se forman a elevadas temperaturas de combustión en la cámara de
combustión 11. También se producen elevadas emisiones de óxidos de
nitrógeno cuando la mezcla de combustible y aire sufre una
modificación en el campo de mezcla, como puede ocurrir, por
ejemplo, en el caso de una modificación temporal de la composición
del combustible o en el caso de que deba efectuarse un cambio de
combustible. Esto produce, en general, una mezcla inadecuada y un
incremento notable de la tasa de formación de óxidos de nitrógeno
durante el proceso de combustión. Las medidas tomadas hasta ahora
en el estado de la técnica se limitan solamente a una disposición
constructiva del sistema de combustión, adaptada nuevamente, es
decir, medidas en lo que respecta al quemador, para posibilitar
emisiones de sustancias contaminantes todavía aceptables, aun en el
caso de una composición del combustible modificada.
La presente invención no prevé, por el
contrario, medidas en lo que respecta al quemador para resolver este
problema, se hace foco en la influencia en las características del
combustible durante el funcionamiento, para conservar la emisión de
óxidos de nitrógeno predeterminada como valor límite superior. Para
ello, la turbina de gas 1 en el sistema de alimentación para el
combustible 15 está equipada con un dispositivo de tratamiento de
combustible 23, este dispositivo 23 posibilita tanto un análisis de
las características del combustible real durante el funcionamiento
de la turbina de gas 1, como así también una regulación adecuada de
una característica del combustible teniendo en cuenta la emisión de
óxidos de nitrógeno predeterminada para la reducción de óxidos de
nitrógeno. Para ello se determina y se controla una modificación de
un parámetro que caracteriza al combustible 15. Además, se genera
una profundidad de ingreso de los chorros de combustible en el aire
de combustión, adaptada a la modificación.
En la figura 2 se muestra una representación muy
simplificada del dispositivo de tratamiento de combustible 23. Este
dispositivo 23 comprende un dispositivo de análisis 27 para el
combustible 15 y un sistema de control y de mando 29 posconectado
al dispositivo de análisis 27. Para controlar adecuadamente una
característica del combustible se desvía del caudal de combustible
15, por ejemplo, una corriente parcial para el análisis 31 y se la
conduce al dispositivo de análisis 27, a los fines de su análisis.
En el dispositivo de análisis 27 se realiza el análisis de la
composición del combustible. A su vez, se determina un parámetro que
caracteriza al combustible15, como, por ejemplo, el índice de
Wobbe, que influye indirectamente sobre la emisión de óxidos de
nitrógeno real, y este valor es transmitido como señal de salida 33
al sistema de control y de mando 29. Además, el parámetro que
caracteriza al combustible 15 es detectado constantemente en el
dispositivo de análisis 27 y evaluado en el sistema de control y de
mando 29. En el sistema de control y de mando se lleva a cabo una
comparación del valor de referencia o valor nominal y se regula la
característica del combustible de modo tal que se ajusta a un valor
de referencia o valor nominal del parámetro que caracteriza al
combustible 15, basado en la emisión de óxidos de nitrógeno
predeterminada. Como un parámetro que caracteriza al combustible 15
es especialmente adecuado el índice de Wobbe WI (véase la figura
3). Éste se puede regular directamente a través de una regulación
de la temperatura del combustible T, para llegar a un valor deseado.
Una corrección requerida del índice de Wobbe WI, al comprobarse
una desviación del valor nominal, puede lograrse, de modo
alternativo, inyectando un medio en el combustible. Como medio
inerte adecuado se puede utilizar, por ejemplo, vapor, agua o
nitrógeno para regular el índice de Wobbe WI hasta alcanzar el
valor nominal. Como un parámetro posible se puede determinar y
evaluar también la relación de la densidad del impulso. Con el
dispositivo de tratamiento de combustible 23 es posible una
regulación in-situ de un parámetro que
caracteriza al combustible, respecto de emisiones lo más bajas
posibles de óxidos de nitrógeno. El combustible 15 tratado de ese
modo en el dispositivo de tratamiento de combustible 23 es
conducido luego al quemador 13, mezclado de manera íntima con el
aire de combustión 7 obteniendo una mezcla de combustible y aire, y
es quemado en la cámara de combustión 11, como ya se detalló
anteriormente.
El índice de Wobbe WI es especialmente
característico para la composición del combustible real. El índice
de Wobbe WI se encuentra en una relación relativamente simple con la
temperatura de combustión real, como se detalla en la figura 3. La
figura 3 muestra un diagrama en el cual, para diferentes
composiciones del combustible, se representa la dependencia del
índice de Wobbe WI como función de la temperatura de combustión. Las
curvas características K1, K2 y K3 representan, respectivamente,
una composición del combustible. El índice de Wobbe WI es
inversamente proporcional a la raíz de la temperatura del
combustible T. Dado que el índice de Wobbe caracteriza la
composición del combustible, el índice de Wobbe WI también se puede
ver en relación con cada emisión de óxidos de nitrógeno en el
funcionamiento de una turbina de gas 1. Por ello existe un valor
"óptimo" para el índice de Wobbe WISOL, en el cual se deben
registrar las emisiones de óxidos de nitrógeno correspondientemente
bajas. En el caso de una modificación en la composición del
combustible durante el funcionamiento de la turbina de gas 1 se
generará una modificación en el índice de Wobbe WI. Ésta puede
determinarse mediante el dispositivo de análisis 27. A través de la
regulación de la temperatura del combustible T, en el caso de la
temperatura TOPT (K2), el índice de Wobbe WI puede ser regulado
nuevamente hasta alcanzar el valor nominal del índice de Wobbe
WISOL, de modo que no se supere un valor deseado de emisiones de
óxidos de nitrógeno.
Con la presente invención se propone modificar,
es decir, corregir, durante el funcionamiento de la turbina de gas,
la profundidad de ingreso de los chorros de combustible, y, con
ello, el campo magnético, mediante diferentes medidas, en el caso
de que se modifique la composición del combustible. Para ello se
propone controlar un parámetro que caracteriza al combustible y
regularlo en función de la emisión de óxidos de nitrógeno deseada.
La modificación de la composición del combustible se transmite a un
sistema de control y de mando, o bien como entrada manual o a
través de un sistema de medición y análisis 27 integrado en el
sistema de control, que mide continuamente la composición del
combustible. Se puede llevar a cabo una medida adecuada a través de
una prescripción de conversión, por ejemplo, una regulación del
índice de Wobbe. Las posibilidades son, por ejemplo, la
modificación de la temperatura del combustible, a través de
precalefacción o descenso de una precalefacción del combustible, el
agregado de vapor, nitrógeno o similares, por ejemplo, agua o
combustibles líquidos como aceite combustible. Una magnitud
directamente adecuada para la descripción de la característica del
combustible correspondiente, es el número de Wobbe, para el cual
existen diferentes definiciones, pero que todas se pueden remontar
a que los medios con el mismo número Wobbe, y en el caso de la misma
entrada de calor originan la misma pérdida de presión en la válvula
de combustible. Con la pérdida de presión está relacionada la
profundidad de ingreso de los chorros de combustible en el aire de
combustión, de modo que la aplicación y regulación de un parámetro
que caracteriza al combustible, como el número de Wobbe, representa
una prescripción de conversión relativamente simple para regular la
emisión de óxidos de nitrógeno deseada en el caso de oscilaciones
en la composición del combustible. Otras magnitudes de regulación
como, por ejemplo, la relación de la densidad del impulso, son
igualmente posibles.
Claims (12)
1. Procedimiento para el accionamiento de un
quemador (13), en el cual, al quemador (13) se le suministra un
combustible (15), éste se inyecta al aire de combustión (7) y junto
con el aire de combustión (7) se mezcla obteniendo una mezcla de
combustible y aire y se quema en una cámara de combustión (11), en
este procedimiento, para reducir las emisiones de óxidos de
nitrógeno, se regula adecuadamente una característica del
combustible, teniendo en cuenta una emisión de óxidos de nitrógeno
predeterminada, asimismo se determina un cambio de un parámetro que
caracteriza al combustible (15), asimismo, se determina una
profundidad de ingreso de los chorros de combustible al aire de
combustión, adaptada a la modificación, asimismo se determina el
índice de Wobbe (WI) como parámetro que caracteriza al combustible
(15), caracterizado porque para regular el índice de Wobbe
(WI) deseado, la temperatura (T) del combustible se regula
adecuadamente teniendo en cuenta una emisión de óxidos de nitrógeno
predeterminada.
2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1,
caracterizado porque una modificación del parámetro que
caracteriza al combustible (15) es transmitida a un sistema de
control (29).
3. Procedimiento acorde a la reivindicación 2,
caracterizado porque el parámetro que caracteriza al
combustible (15) se detecta de modo continuo y se evalúa en el
sistema de control (29).
4. Dispositivo acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se regula
la característica del combustible, asimismo, se la ajusta a un
valor de referencia o valor nominal del parámetro que caracteriza
al combustible (15), basado en la emisión de óxidos de nitrógeno
predeterminada.
5. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
determinación del índice de Wobbe (WI) del combustible (7)
evaluando la fórmula
en la cual LHV es el valor inferior
de calefacción del combustible, T su temperatura absoluta, SG el
peso específico del combustible (15) respecto del aire, bajo
condiciones estándar y TRef una temperatura de
referencia.
6. Dispositivo acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para
regular la característica del combustible, al combustible (15) se
le agrega, de manera controlada, un medio.
7. Procedimiento acorde a la reivindicación 6,
caracterizado porque como medio se utiliza vapor, agua,
nitrógeno o un hidrocarburo.
8. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se
determina y se evalúa la relación de la densidad del impulso como
de un parámetro dependiente del combustible (15).
9. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por una aplicación
durante el funcionamiento de un quemador de una turbina de gas.
10. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como
combustible (15) se utiliza petróleo, gas natural o un gas
sintético, especialmente, gas de carbón.
11. Dispositivo (23) para realizar el
procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, con
un dispositivo de análisis (27) para analizar la composición real
del combustible durante el funcionamiento del quemador y con un
sistema de control y de mando (29) para determinar una desviación y
para regular en un valor nominal a un parámetro que caracteriza al
combustible, basado en una emisión de gases contaminantes
predeterminada, caracterizado porque el sistema de control y
de mando (29) está configurado para una regulación de la temperatura
de combustible (T) del combustible (15).
12. Dispositivo acorde a la reivindicación 11,
caracterizado porque el sistema de control y de mando (29)
comprende medios para el agregado controlado de un medio al
combustible (15), especialmente, vapor, agua o nitrógeno o un
hidrocarburo.
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