ES2354703T3

ES2354703T3 - BURNER FOR THE COMBUSTION OF A COMBUSTION GAS OF LOW POWER CALORÍFICO AND METHOD TO OPERATE A BURNER.

Info

Publication number: ES2354703T3
Application number: ES05801280T
Authority: ES
Inventors: Andreas Heilos; Berthold Köstlin; Bernd Prade
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-10-11
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: CN101040149A; EP1800062B1; EP1800062A1; EP1645807A1; CN101040149B; WO2006040269A1

Abstract

Quemador (1) para la combustión de un gas de combustión (SG) de bajo poder calorífico, con un conducto de aire (2) que se extiende a lo largo de un eje del quemador (12) para el suministro de aire de combustión (10) y con un conducto de combustión (26) que se encuentra diseñado para un flujo volumétrico elevado de gas de combustión (SG) de bajo poder calorífico, donde el conducto de combustión (26) y el conducto de aire (2) desembocan en una zona de mezcla (27), caracterizado porque el conducto de aire (2) presenta una zona de desembocadura (28) directamente adyacente con respecto a la zona de mezcla (27) en cuanto al flujo, se proporciona un elemento de turbulencia (4) para la generación de aire de combustión (10) turbulento, y donde aguas arriba del elemento de turbulencia (4) se encuentran dispuestos álabes torsionados (5) en el conducto de aire (2).Burner (1) for the combustion of a combustion gas (SG) of low calorific value, with an air duct (2) extending along an axis of the burner (12) for the supply of combustion air ( 10) and with a combustion duct (26) that is designed for a high volumetric flow of combustion gas (SG) of low calorific value, where the combustion duct (26) and the air duct (2) flow into a mixing zone (27), characterized in that the air duct (2) has a mouth area (28) directly adjacent with respect to the mixing zone (27) in terms of flow, a turbulence element (4) is provided ) for the generation of turbulent combustion air (10), and where upstream of the turbulence element (4) are arranged twisted vanes (5) in the air duct (2).

Description

La presente invención hace referencia a un quemador para la combustión de un gas de combustión de bajo poder calorífico, con un conducto de aire que se extiende a lo largo de un eje del quemador para 5 el suministro de aire de combustión y con un conducto de combustión que se encuentra diseñado para un flujo volumétrico elevado de gas de combustión de bajo poder calorífico, donde el conducto de combustión y el conducto de aire desembocan en una zona de mezcla. The present invention refers to a burner for the combustion of a combustion gas of low calorific value, with an air duct extending along an axis of the burner for the supply of combustion air and with a duct of combustion that is designed for a high volumetric flow of combustion gas of low calorific value, where the combustion duct and the air duct flow into a mixing zone.

La presente invención se relaciona además con un método para operar un quemador, donde es carburado un combustible fósil y el combustible fósil carburado es suministrado al quemador como un 10 gas de síntesis de bajo poder calorífico, es mezclado con el aire de combustión para producir una mezcla de aire y de gas de combustión, y es quemado en una cámara de combustión. The present invention also relates to a method for operating a burner, where a fossil fuel is carbureted and the carbonated fossil fuel is supplied to the burner as a synthesis gas of low calorific value, is mixed with the combustion air to produce a mixture of air and combustion gas, and is burned in a combustion chamber.

La solicitud EP 0956475 B1 muestra un quemador para un combustible de alto poder calorífico, por ejemplo gas natural o aceite combustible de una mezcla muy homogénea de combustibles de alto poder calorífico y de aire de combustión. Para ello, dentro del conducto anular de suministro de aire se 15 encuentra introducido un elemento de turbulencia, a saber, de modo tal que la entrada del combustible de alto poder calorífico se encuentra dispuesta del lado de afluencia del elemento de turbulencia. El combustible es introducido para generar una mezcla homogénea mediante varios conductos de entrada que se encuentran dispuestos en los álabes torsionados dentro del conducto de suministro de aire. A continuación, esta mezcla es introducida en la cámara de combustión para la combustión. 20 Application EP 0956475 B1 shows a burner for a high calorific fuel, for example natural gas or fuel oil of a very homogeneous mixture of high calorific fuels and combustion air. To this end, a turbulence element is inserted into the annular air supply duct, namely, such that the inlet of the high calorific fuel is disposed on the inflow side of the turbulence element. The fuel is introduced to generate a homogeneous mixture through several inlet ducts that are arranged in the twisted blades inside the air supply duct. This mixture is then introduced into the combustion chamber for combustion. twenty

En vistas a los esfuerzos realizados en todo el mundo para disminuir la producción de contaminantes de instalaciones de combustible, en particular de turbinas de gas, en los últimos años han sido desarrollados quemadores y métodos para operar quemadores, los cuales presentan una expulsión particularmente reducida de óxido de nitrógeno (NOx). De este modo, se ha dado mucha importancia a que quemadores semejantes no sólo puedan ser operados con un único combustible, sino, de ser 25 posible, de forma opcional, puedan ser operados con combustibles diferentes, como por ejemplo aceite combustible, gas natural y/o gas de coque o incluso en combinación, para incrementar la seguridad de suministro y la flexibilidad al ser operado el quemador. Quemadores semejantes son descritos en la solicitud EP 0 276 696 B1. In view of the efforts made throughout the world to reduce the production of contaminants from fuel installations, particularly gas turbines, burners and methods for operating burners have been developed in recent years, which have a particularly reduced expulsion of nitrogen oxide (NOx). In this way, it has been given great importance that similar burners can not only be operated with a single fuel, but, if possible, optionally, can be operated with different fuels, such as fuel oil, natural gas and / or coke gas or even in combination, to increase supply security and flexibility when the burner is operated. Similar burners are described in application EP 0 276 696 B1.

En comparación con los combustibles convencionales para turbinas de gas, gas natural y derivados 30 del petróleo, los cuales se componen esencialmente de hidrocarburos, los componentes combustibles de los gases de síntesis se componen esencialmente de monóxido de carbono y de hidrógeno. En función del método de carburación y del concepto de la instalación en su totalidad, el valor calorífico del gas de síntesis es aproximadamente de 5 a 10 veces más bajo que el valor calorífico del gas natural. Los componentes principales, junto con el monóxido de carbono y el hidrógeno, son 35 componentes inertes como el nitrógeno y/o el vapor de agua y, dado el caso, también dióxido de carbono. Debido al bajo valor calorífico, los elevados flujos volumétricos de gas de combustión deben ser suministrados a través del quemador de la cámara de combustión. A consecuencia de ello, debe proporcionarse un conducto de combustión separado para la combustión de combustibles de bajo poder calorífico – como gas de síntesis- el cual se encuentra diseñado para un elevado flujo 40 volumétrico de gas de combustión de bajo poder calorífico. Compared to conventional fuels for gas, natural gas and petroleum by-product turbines, which are essentially composed of hydrocarbons, the combustible components of synthesis gases are essentially composed of carbon monoxide and hydrogen. Depending on the method of carburation and the concept of the installation as a whole, the calorific value of the synthesis gas is approximately 5 to 10 times lower than the calorific value of the natural gas. The main components, together with carbon monoxide and hydrogen, are 35 inert components such as nitrogen and / or water vapor and, if necessary, also carbon dioxide. Due to the low calorific value, high volumetric flue gas flows must be supplied through the combustion chamber burner. As a result, a separate combustion duct must be provided for the combustion of low calorific fuels - such as synthesis gas - which is designed for a high volumetric flow of low calorific combustion gas.

Para una operación opcional de un gas y de una instalación de turbina de vapor con un gas de síntesis de un equipo de carburación o de un combustible secundario o sustitutivo, el quemador, en la cámara de combustión asociada a la turbina de gas, debe ser diseñado como un quemador de dos o más combustibles, el cual, de acuerdo a la necesidad, pueda admitir tanto el gas de síntesis como también 45 el combustible secundario, por ejemplo gas natural o fueloil. El respectivo combustible, en este caso, es suministrado mediante un paso de combustible diseñado propiamente de forma constructiva en el quemador de la zona de combustión. For an optional operation of a gas and a steam turbine installation with a synthesis gas from a carburetion equipment or a secondary or substitute fuel, the burner, in the combustion chamber associated with the gas turbine, must be designed as a burner with two or more fuels, which, according to need, can admit both the synthesis gas and the secondary fuel, for example natural gas or fuel oil. The respective fuel, in this case, is supplied by a fuel passage designed in a constructive manner in the combustion zone burner.

En la solicitud EP 1 277 920 A1 se muestra un método para operar un quemador de una turbina de gas, así como una instalación de energía eléctrica basada en carburación integrada por carbono. En 50 este método para operar el quemador, un combustible fósil es carburado y el combustible fósil carburado es suministrado como gas de síntesis al quemador asociado a la turbina de gas para la combustión. De este modo, el gas de síntesis es distribuido en un primer flujo parcial y en un segundo flujo parcial y los flujos parciales son suministrados al quemador respectivamente de forma separada. A través de este modo de operación con dos flujos parciales de gas de síntesis, es posible un 55 funcionamiento escalonado del gas de síntesis, el cual es apropiado para la carga de la turbina de gas. EP 1 277 920 A1 shows a method for operating a gas turbine burner, as well as an installation of electric energy based on carbon integrated carburetion. In this method for operating the burner, a fossil fuel is carbureted and the carbonated fossil fuel is supplied as synthesis gas to the burner associated with the gas turbine for combustion. In this way, the synthesis gas is distributed in a first partial flow and in a second partial flow and the partial flows are supplied to the burner respectively separately. Through this mode of operation with two partial flows of synthesis gas, a stepped operation of the synthesis gas is possible, which is suitable for loading the gas turbine.

Junto con la temperatura estequiométrica de combustión del gas de síntesis, la calidad de la mezcla, entre el gas de síntesis y el aire de combustión en el frente de llamas, es un factor de influencia esencial para evitar picos de temperatura, y con ello, minimizar la producción térmica de óxido de nitrógeno. Una mezcla de gas de síntesis y de aire de combustión espacialmente buena es particularmente complicada debido al elevado flujo volumétrico en el gas de síntesis requerido y a la 5 gran extensión espacial correspondiente de la zona de mezcla. Por otra parte, una producción de óxido de nitrógeno lo más reducida posible, debido a la protección del medio ambiente y a las directivas legales correspondientes para la emisión de contaminantes, es un requisito para la combustión, en especial para la combustión en la instalación de una turbina de gas de una central eléctrica. En el caso de una mezcla no homogénea de combustible y aire, resulta una distribución 10 determinada de temperaturas de las llamas en la zona de combustión. La temperatura máxima de una distribución semejante, de acuerdo a la mencionada relación exponencial de producción de óxido de nitrógeno y de la temperatura de las llamas, determina considerablemente la cantidad producida de óxido de nitrógeno no deseado Together with the stoichiometric combustion temperature of the synthesis gas, the quality of the mixture, between the synthesis gas and the combustion air in the flame front, is an essential influence factor to avoid temperature peaks, and with it, Minimize the thermal production of nitrogen oxide. A mixture of synthesis gas and spatially good combustion air is particularly complicated due to the high volumetric flow in the required synthesis gas and the corresponding large spatial extent of the mixing zone. On the other hand, a production of nitrogen oxide as small as possible, due to the protection of the environment and the corresponding legal directives for the emission of pollutants, is a requirement for combustion, especially for combustion in the installation of a Gas turbine of a power plant. In the case of an inhomogeneous mixture of fuel and air, a determined distribution of flame temperatures in the combustion zone results. The maximum temperature of a similar distribution, according to the mentioned exponential ratio of nitrogen oxide production and the temperature of the flames, considerably determines the amount of unwanted nitrogen oxide produced

En base a esta problemática, es objeto de la presente invención mostrar un quemador para la 15 combustión de gases de bajo poder calorífico, en particular gas de síntesis, el cual produzca una cantidad reducida de óxido de nitrógeno. Es también objeto de la presente invención el mostrar un método para operar un quemador, donde tenga lugar la combustión de un gas de bajo poder calorífico. Based on this problem, it is the object of the present invention to show a burner for the combustion of low calorific gases, in particular synthesis gas, which produces a reduced amount of nitrogen oxide. It is also the object of the present invention to show a method for operating a burner, where combustion of a gas of low calorific value takes place.

Este objeto, orientado a un quemador, se alcanzará, conforme a la invención, a través de un quemador para la combustión de un gas de combustión de bajo poder calorífico, con un conducto de 20 aire que se extiende a lo largo de un eje del quemador para el suministro de aire de combustión y con un conducto de combustión que se encuentra diseñado para un flujo volumétrico elevado de gas de combustión de bajo poder calorífico, donde el conducto de combustión y el conducto de aire desembocan en una zona de mezcla, donde el conducto de aire presenta una zona de desembocadura directamente adyacente con respecto a la zona de mezcla en cuanto al flujo, se 25 proporciona un elemento de turbulencia para la generación de aire de combustión turbulento, y donde aguas arriba del elemento de turbulencia se encuentran dispuestos álabes torsionados en el conducto de aire. This object, oriented to a burner, will be achieved, according to the invention, through a burner for the combustion of a combustion gas of low calorific value, with an air duct that extends along an axis of the burner for the supply of combustion air and with a combustion duct that is designed for a high volumetric flow of combustion gas of low calorific value, where the combustion duct and the air duct flow into a mixing zone, where the air duct has a mouth area directly adjacent to the mixing zone in terms of flow, a turbulence element is provided for the generation of turbulent combustion air, and where upstream of the turbulence element they are arranged twisted blades in the air duct.

La presente invención se basa, por tanto, en analizar el hecho de que en los quemadores conocidos para la combustión de gases de combustión de bajo poder calorífico, la producción de óxido de 30 nitrógeno es demasiado elevada debido a la mezcla insuficiente del gas de combustión de bajo poder calorífico con el aire de combustión en la zona de mezcla, teniendo en cuenta los venideros valores límites de contaminantes. A través de la incorporación de un elemento de turbulencia en el conducto de aire, el grado de turbulencia del flujo de la masa de aire se incrementa ya antes de la mezcla del aire de combustión con el gas de combustión de bajo poder calorífico. De este modo, en la presente 35 invención puede observarse que, dentro de este contexto, es de particular importancia el que se produzca un incremento del grado de turbulencia sólo a un nivel microscópico, es decir que deben ser evitadas esferas de turbulencia con zonas de retorno muy marcadas y, en particular, con componentes del flujo orientados aguas arriba, puesto que de lo contrario se presenta el riesgo de un retroceso de la llama en el mismo quemador. Para que sea posible operar el quemador de forma particularmente 40 estable, el conducto de aire presenta una zona de desembocadura, dispuesta directamente adyacente con respecto a la zona de mezcla en cuanto al flujo, de manera que en la zona de desembocadura se encuentra dispuesto el elemento de turbulencia. Se ha demostrado que la disposición del elemento de turbulencia, al ser situado inmediatamente en la cercanía de la zona de mezcla, conduce a una producción particularmente efectiva de torbellino de aire, de manera que las turbulencias generadas al 45 nivel microscópico en la zona de mezcla contigua se difunden en gran medida sin dificultades. Debido a esto, se logra una mezcla espacial como también temporalmente homogénea de gas de combustión de bajo poder calorífico y de aire de combustión y, con ello, una producción reducida de nitrógeno. De modo sorprendente, se ha demostrado que el posicionamiento exacto del elemento de turbulencia en el conducto de aire es particularmente crítico para el resultado de la mezcla en la zona de mezcla. 50 The present invention is therefore based on analyzing the fact that in the known burners for combustion of low calorific combustion gases, the production of nitrogen oxide is too high due to insufficient combustion gas mixture of low calorific value with the combustion air in the mixing zone, taking into account the coming limit values of pollutants. Through the incorporation of a turbulence element in the air duct, the degree of turbulence of the air mass flow is increased even before the combustion air is mixed with the low calorific combustion gas. Thus, in the present invention it can be seen that, within this context, it is of particular importance that there is an increase in the degree of turbulence only at a microscopic level, that is to say that turbulence spheres with areas of very marked return and, in particular, with flow components oriented upstream, since otherwise there is a risk of a flashback in the same burner. To make it possible to operate the burner in a particularly stable manner, the air duct has a mouth area, arranged directly adjacent with respect to the mixing zone in terms of flow, so that in the mouth area the turbulence element. It has been shown that the arrangement of the turbulence element, being immediately located in the vicinity of the mixing zone, leads to a particularly effective production of air whirlwind, so that the turbulence generated at the microscopic level in the mixing zone contiguous diffuse greatly without difficulties. Due to this, a spatial as well as temporarily homogeneous mixture of low calorific combustion gas and combustion air and, thereby, reduced nitrogen production is achieved. Surprisingly, it has been shown that the exact positioning of the turbulence element in the air duct is particularly critical for the result of mixing in the mixing zone. fifty

Una ventaja esencial de la presente invención consiste en que se obtiene una mezcla particularmente buena de aire de combustión y de gas de combustión a través del flujo microturbulento del aire de combustión, donde al mismo tiempo es reducida la pérdida de presión provocada por el elemento de turbulencia. A través de la mezcla de gas de combustión de bajo poder calorífico y de aire de combustión provisto de turbulencia en la zona de mezcla se alcanza una homogeneidad espacial 55 considerablemente mejorada de la mezcla de aire y de gas de combustión. Las microturbulencias garantizan, de este modo, una mezcla particularmente íntima al ser evitado el retroceso de la llama. An essential advantage of the present invention is that a particularly good mixture of combustion air and combustion gas is obtained through the microturbulent flow of combustion air, where at the same time the loss of pressure caused by the element of combustion is reduced. turbulence. Through the mixture of low calorific combustion gas and combustion air provided with turbulence in the mixing zone a considerably improved spatial homogeneity of the mixture of air and combustion gas is achieved. The microturbulences guarantee, in this way, a particularly intimate mixture when the flashback is avoided.

Otra ventaja de la presente invención reside en la disposición del elemento de turbulencia, situado inmediatamente en la cercanía de la zona de mezcla en la zona de desembocadura. Dicha disposición conduce a la producción de un torbellino particularmente efectivo. Para obtener un buen resultado de 60 Another advantage of the present invention resides in the arrangement of the turbulence element, located immediately in the vicinity of the mixing zone in the mouth area. Such an arrangement leads to the production of a particularly effective whirlwind. To get a good result of 60

la mezcla deben evitarse, dentro de lo posible, otras incorporaciones en la zona de retorno del elemento de turbulencia. mixing should be avoided, if possible, other incorporations in the return zone of the turbulence element.

En una conformación preferente, el elemento de turbulencia se encuentra diseñado de modo tal que el flujo turbulento del aire de combustión que puede ser generado en el elemento de turbulencia no presenta esencialmente zonas de reflujo del aire de combustión. De este modo se garantiza un 5 funcionamiento seguro del quemador durante la combustión de gas de bajo poder calorífico y, en especial, se elimina el riesgo de un retroceso de la llama en el mismo quemador. In a preferred conformation, the turbulence element is designed such that the turbulent flow of combustion air that can be generated in the turbulence element does not essentially have reflux zones of the combustion air. This ensures a safe operation of the burner during the combustion of low calorific gas and, in particular, eliminates the risk of a flashback in the same burner.

De forma preferente, el conducto de aire se encuentra diseñado como un conducto anular que rodea concéntricamente al conducto de combustión. Preferably, the air duct is designed as an annular duct that concentrically surrounds the combustion duct.

Para lograr un incremento del grado de turbulencia lo más efectivo posible para el quemador a un nivel 10 microscópico, existen determinados requisitos relativos a la realización constructiva y a la disposición del elemento de turbulencia. De acuerdo a una conformación especialmente preferente de la invención, el elemento de turbulencia presenta: In order to achieve an increase in the degree of turbulence as effective as possible for the burner at a microscopic level 10, there are certain requirements regarding the constructive realization and the disposition of the turbulence element. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the turbulence element has:

a) un primer anillo de limitación con un eje de simetría, a) a first limiting ring with an axis of symmetry,

b) un segundo anillo de limitación de mayor tamaño, cuyo punto central se sitúa en el eje de 15 simetría, b) a second limitation ring of larger size, whose central point is on the axis of symmetry,

c) una superficie de unión que es atravesada por ambos anillos de limitación, y c) a joint surface that is crossed by both limiting rings, and

d) círculos que se sitúan a lo largo de la superficie de unión, cuyos respectivos puntos centrales se sitúan en el eje de simetría, una pluralidad de elementos planos de desviación, los cuales, respectivamente, se encuentran inclinados con respecto a la normal de la superficie de unión. 20 d) circles that are located along the joint surface, whose respective central points are located on the axis of symmetry, a plurality of plane deviation elements, which, respectively, are inclined with respect to the normal of the bonding surface twenty

El elemento de turbulencia es especialmente adecuado para ser empleado en un conducto de aire en forma de anillo. Se proporcionan al menos dos círculos, preferentemente tres. The turbulence element is especially suitable for use in a ring-shaped air duct. At least two circles, preferably three, are provided.

En una investigación referida a la oscilación temporal de la proporción de la mezcla, mediante experimentos, se ha demostrado que debido a la disposición constructiva del elemento de turbulencia, descrita anteriormente, las oscilaciones temporales de la proporción de la mezcla entre el gas de 25 combustión de bajo poder calorífico y el aire de combustión, las cuales se producen de modo local, son muy reducidas. Al mismo tiempo, con el elemento de turbulencia concebido de forma semejante, sólo se relaciona una pérdida de presión reducida, de manera que la eficiencia del quemador prácticamente no se ve perjudicada. In an investigation referring to the temporal oscillation of the proportion of the mixture, by experiments, it has been shown that due to the constructive arrangement of the turbulence element, described above, the temporal oscillations of the proportion of the mixture between the combustion gas Low calorific power and combustion air, which are produced locally, are very small. At the same time, with the similarly designed turbulence element, only a reduced pressure loss is related, so that the efficiency of the burner is practically not impaired.

De forma preferente, en el elemento de turbulencia la superficie de unión representa menos de la 30 mitad de la superficie del círculo rodeado por el anillo de limitación. Asimismo, se considera preferente que el diámetro del anillo de limitación de mayor tamaño sea menor de 1 m, en especial que ascienda de 50 a 80 cm. Con ello, el elemento de turbulencia es apropiado para ser utilizado en conductos de flujo pequeños, como por ejemplo en el conducto de aire del quemador. Preferably, in the turbulence element the joint surface represents less than 30% of the surface of the circle surrounded by the limiting ring. Likewise, it is considered preferred that the diameter of the limitation ring of larger size be smaller than 1 m, especially that it amounts from 50 to 80 cm. With this, the turbulence element is suitable for use in small flow ducts, such as in the burner air duct.

En otra conformación preferente, los elementos desviadores del elemento de turbulencia asociados a 35 un círculo son equidistantes entre ellos. De esta manera se logra un torbellino regular sobre toda la superficie de unión y, por tanto, se produce una mezcla particularmente homogénea del gas de combustión de bajo poder calorífico, en especial del gas de síntesis, y del aire de combustión en la zona de mezcla. In another preferred conformation, the deviating elements of the turbulence element associated with a circle are equidistant from each other. In this way a regular whirlpool is achieved over the entire joint surface and, therefore, a particularly homogeneous mixture of the low calorific combustion gas, especially the synthesis gas, and the combustion air in the area of mixture.

A su vez, se considera preferente que cada elemento desviador del elemento de turbulencia disminuya 40 desde la superficie de unión hacia un borde de salida para la generación de turbulencias, donde dicho elemento desviador presenta en particular una forma trapezoidal o triangular. A través de esta conformación se logra un torbellino particularmente fuerte. In turn, it is considered preferred that each diverter element of the turbulence element decreases 40 from the joint surface towards an outlet edge for the generation of turbulence, where said diverter element has in particular a trapezoidal or triangular shape. Through this conformation a particularly strong whirlwind is achieved.

De forma preferente, los elementos desviadores asociados a un círculo respectivo se encuentran inclinados en el mismo sentido. Preferentemente, los elementos desviadores dispuestos en círculos 45 mutuamente adyacentes se encuentran inclinados en sentidos opuestos. Debido a esta disposición de los elementos desviadores, de forma adicional con respecto a la mezcla buena local, a través del torbellino, tiene lugar una homogeneización sobre una superficie de mayor tamaño del flujo de aire. Esto es particularmente importante para asegurar turbulencias a un nivel microscópico al desembocar el gas de combustión de bajo poder calorífico y el aire de combustión en la zona de mezcla, en vistas 50 a la obtención de una mezcla homogénea de gas de síntesis y de aire de combustión durante el funcionamiento del quemador. Preferably, the diverter elements associated with a respective circle are inclined in the same direction. Preferably, the diverter elements arranged in mutually adjacent circles 45 are inclined in opposite directions. Due to this arrangement of the diverter elements, additionally with respect to the good local mixture, through the vortex, homogenization takes place on a larger surface of the air flow. This is particularly important to ensure turbulence at a microscopic level when the combustion gas of low calorific power and combustion air flows into the mixing zone, in view 50 to obtain a homogeneous mixture of synthesis gas and air of combustion during burner operation.

En una conformación especialmente preferente, el quemador se encuentra diseñado de modo tal que aguas arriba del elemento de turbulencia se encuentren dispuestos álabes torsionados en el conducto In a particularly preferred conformation, the burner is designed so that upstream of the turbulence element are arranged twisted blades in the duct

de aire. De este modo se logra que al aire de combustión, en el conducto de aire, le sea aplicada ya previamente una torsión mediante el álabe torsionado, antes de que a través del elemento de turbulencia, aguas abajo, el flujo de aire de combustión torsionado experimente un incremento del grado de turbulencia a un nivel microscópico. Igualmente, de este modo se logra que un elemento de turbulencia, con los efectos ventajosos descritos anteriormente con respecto a la homogeneidad de la 5 mezcla de gas de combustión de bajo poder calorífico y aire de combustión en la zona de mezcla, pueda ser utilizado también en combinación con álabes torsionados, los cuales finalmente actúan favorablemente en cuanto a la estabilidad de la combustión del gas de combustión de bajo poder calorífico. Al menos uno de los álabes torsionados puede estar diseñado como un álabe hueco, desde el cual, de acuerdo a la necesidad, puede ser introducido en el conducto de aire un combustible de 10 alto poder calorífico, en particular gas natural. Mediante esta conformación adicional, es posible utilizar una inyección regular de combustible de alto poder calorífico, por ejemplo al funcionar el quemador con gas natural, desde el álabe torsionado diseñado como un álabe hueco, produciendo otro efecto homogeneizante sobre la mezcla de combustible/aire, en combinación con las ventajas indicadas anteriormente. 15 of air. In this way it is achieved that the combustion air, in the air duct, is already previously applied a twist by means of the twisted blade, before through the turbulence element, downstream, the flow of twisted combustion air experiences an increase in the degree of turbulence at a microscopic level. Likewise, in this way it is achieved that a turbulence element, with the advantageous effects described above with respect to the homogeneity of the mixture of low calorific combustion gas and combustion air in the mixing zone, can also be used in combination with twisted blades, which finally act favorably on the combustion stability of the low calorific combustion gas. At least one of the twisted blades can be designed as a hollow blade, from which, according to need, a fuel of high calorific value, in particular natural gas, can be introduced into the air duct. Through this additional conformation, it is possible to use a regular injection of high calorific fuel, for example when the burner is operated with natural gas, from the twisted blade designed as a hollow blade, producing another homogenizing effect on the fuel / air mixture, in combination with the advantages indicated above. fifteen

El quemador puede estar diseñado como un quemador híbrido o de premezcla para ser empleado en instalaciones de turbinas de gas, con un conducto para el suministro de aire conformado como un conducto anular, el cual al menos rodea otros tres conductos anulares para el suministro de medios líquidos, dispuestos en particular concéntricamente con respecto al conducto para el suministro de aire, donde dos de estos conductos sirven para el suministro de un quemador piloto y donde a través 20 del quemador piloto puede ser generada una llama piloto para mantener la combustión. The burner may be designed as a hybrid or premix burner for use in gas turbine installations, with a conduit for the supply of air formed as an annular conduit, which at least surrounds three other annular conduits for the supply of means. liquids, arranged in particular concentrically with respect to the air supply duct, where two of these ducts serve for the supply of a pilot burner and where a pilot flame can be generated through the pilot burner to maintain combustion.

El objeto referido a un método, conforme a la invención, se alcanzará a través de un método para operar un quemador, donde es carburado un combustible fósil y el combustible fósil carburado es suministrado al quemador como un gas de síntesis de bajo poder calorífico, el aire de combustión es mezclado para producir una mezcla de aire y de gas de combustión, y es quemado en una cámara de 25 combustión, donde inmediatamente antes de la mezcla del gas de síntesis con el aire de combustión se incrementa el grado de turbulencia del flujo de la masa de aire. De modo preferente son generadas microturbulencias. The object referred to a method, according to the invention, will be achieved through a method for operating a burner, where a fossil fuel is carbureted and the carbonated fossil fuel is supplied to the burner as a synthesis gas of low calorific value, the combustion air is mixed to produce a mixture of air and combustion gas, and is burned in a combustion chamber, where the degree of flow turbulence increases immediately before mixing the synthesis gas with the combustion air of the air mass. Preferably microturbulences are generated.

Las ventajas del método para operar un quemador resultan, a su vez, de las ventajas del quemador descritas anteriormente, conforme a la invención, para la combustión de un gas de combustión de bajo 30 poder calorífico, en particular de un gas de síntesis. The advantages of the method for operating a burner result, in turn, from the advantages of the burner described above, according to the invention, for the combustion of a combustion gas of low calorific value, in particular of a synthesis gas.

En una conformación preferente del método, dicho método es aplicado al ser operado un quemador de una turbina de gas. In a preferred embodiment of the method, said method is applied when a gas turbine burner is operated.

Aún más preferente es una aplicación del método al ser operada una instalación de energía eléctrica con carburación integrada de carbono de un combustible fósil con respecto a un gas de síntesis, en 35 particular gas de coque. Even more preferred is an application of the method when an electrical energy installation with integrated carbon carburation of a fossil fuel is operated with respect to a synthesis gas, in particular coke gas.

A continuación, la presente invención es explicada en detalle mediante un ejemplo de ejecución. Los dibujos no presentan una representación a escala y muestran de forma esquemática: Next, the present invention is explained in detail by an exemplary embodiment. The drawings do not present a scale representation and show schematically:

Figura 1: una instalación de una central eléctrica con un equipo de carburación, Figure 1: an installation of a power plant with a carburetion equipment,

Figura 2: un corte longitudinal a través de un quemador conforme a la invención, 40 Figure 2: a longitudinal section through a burner according to the invention, 40

Figura 3: un elemento de turbulencia en una vista superior, y Figure 3: an element of turbulence in a top view, and

Figura 4: un elemento de turbulencia en una vista lateral. Figure 4: an element of turbulence in a side view.

Los mismos signos de referencia tienen el mismo significado en todas las figuras. The same reference signs have the same meaning in all figures.

La instalación de una central eléctrica 24, conforme a la figura1, comprende una instalación de una turbina de gas 25 con un equipo de carburación 23 aguas arriba con respecto a la instalación de la 45 turbina de gas 25 para un combustible fósil B. La instalación de la turbina de gas 25 presenta un compresor 14, una cámara de combustión 16, así como una turbina 18 aguas abajo de la cámara de combustión 16. El compresor 14 y la turbina 18 se encuentran acoplados el uno a la otra mediante un árbol del rotor 15 común. Un generador eléctrico 19 se encuentra acoplado, aguas abajo, a la turbina 18 mediante un árbol del generador 22. La cámara de combustión 16 comprende un espacio de 50 combustión 17, así como un quemador 1 que sobresale dentro del espacio de combustión 17 para la combustión de un gas de combustión de bajo poder calorífico SG, el cual es obtenido desde el equipo de carburación 23 a través de la carburación del combustible fósil B. The installation of a power plant 24, according to Figure 1, comprises an installation of a gas turbine 25 with a carburetion equipment 23 upstream with respect to the installation of the gas turbine 25 for a fossil fuel B. The installation of the gas turbine 25 has a compressor 14, a combustion chamber 16, as well as a turbine 18 downstream of the combustion chamber 16. The compressor 14 and the turbine 18 are coupled to each other by a shaft of the common rotor 15. An electric generator 19 is coupled downstream to the turbine 18 by means of a generator shaft 22. The combustion chamber 16 comprises a combustion space 17, as well as a burner 1 protruding within the combustion space 17 for the combustion of a combustion gas of low calorific value SG, which is obtained from the carburation equipment 23 through the carburation of the fossil fuel B.

Durante el funcionamiento de la turbina de gas 18 es absorbido aire 10 en el compresor 14 y allí es altamente comprimido. El aire 10 comprimido, seguidamente, es suministrado como aire de 55 During operation of the gas turbine 18, air 10 is absorbed in the compressor 14 and there it is highly compressed. Compressed air 10 is then supplied as air of 55

combustión al quemador 1 y es mezclado con el gas de combustión de bajo poder calorífico SG. La mezcla de aire y gas de combustión allí producida es quemada en el espacio de combustión 17, donde se originan gases de combustión muy calientes. Los gases de combustión calientes son suministrados a la turbina 18, donde se distensan produciendo potencia y tanto el árbol del rotor 15 como el árbol del generador 22 se desplazan mediante rotación. De este modo, es generada potencia eléctrica que es 5 proporcionada el generador 19 para la distribución en una red eléctrica. Del lado de afluencia de la turbina 18 son liberados los gases de combustión parcialmente enfriados y distendidos como gas residual 20. Estos gases residuales 20 contienen contaminantes, en particular presentan óxido de nitrógeno que se origina en el espacio de combustión 17 al producirse temperaturas de combustión elevadas. 10 combustion to burner 1 and is mixed with the combustion gas of low calorific value SG. The mixture of air and combustion gas produced there is burned in the combustion space 17, where very hot combustion gases originate. The hot combustion gases are supplied to the turbine 18, where they are distended producing power and both the rotor shaft 15 and the generator shaft 22 are displaced by rotation. In this way, electrical power is generated which is provided by the generator 19 for distribution in an electrical network. From the inflow side of the turbine 18, partially cooled and distended combustion gases are released as waste gas 20. These residual gases 20 contain pollutants, in particular they have nitrogen oxide that originates in the combustion space 17 when combustion temperatures occur high. 10

Se produce también una gran cantidad de emisiones de óxido de nitrógeno cuando la mezcla de aire y gas de combustión no se encuentra mezclada de forma lo suficientemente homogénea o cuando ésta experimenta una modificación temporal o espacial del campo de la mezcla. Esto conduce por lo general a una mezcla desfavorable de gas de combustión de bajo poder calorífico SG y aire de combustión 10 y a un incremento considerable del nivel de óxido de nitrógeno durante el proceso de 15 combustión. A large amount of nitrogen oxide emissions also occurs when the mixture of air and combustion gas is not mixed sufficiently homogeneously or when it undergoes a temporary or spatial modification of the mixture field. This generally leads to an unfavorable mixture of low calorific combustion gas SG and combustion air 10 and a considerable increase in the level of nitrogen oxide during the combustion process.

A este respecto, para remediar este problema, la presente invención sugiere una solución que mejora esencialmente la calidad de la mezcla entre el gas de síntesis SG y el aire de combustión 10 en el frente de llamas, para así garantizar un funcionamiento del quemador 1 donde se presenten pocos contaminantes y donde sean evitados picos de temperatura, y con ello se logre reducir la producción 20 térmica de óxido de nitrógeno, en comparación con los quemadores convencionales de gas de síntesis. In this regard, to remedy this problem, the present invention suggests a solution that essentially improves the quality of the mixture between the synthesis gas SG and the combustion air 10 in the flame front, in order to guarantee the operation of the burner 1 where few pollutants occur and where temperature peaks are avoided, and thereby reduce the thermal production of nitrogen oxide, compared to conventional synthesis gas burners.

Para ilustrar el concepto de la presente invención, la figura 2 muestra un quemador 1 para la combustión del gas de combustión de bajo poder calorífico SG conforme a la invención. El quemador 1 presenta aproximadamente una simetría rotativa con respecto a un eje 12. Un quemador piloto 9 25 instalado a lo largo del eje 12, con un conducto de suministro de combustible 8, se encuentra rodeado concéntricamente por un conducto anular de suministro de aire 7. El conducto de suministro de combustible 8 se encuentra diseñado para combustibles con un valor calorífico elevado, por ejemplo para admitir gas natural o aceite combustible. To illustrate the concept of the present invention, Figure 2 shows a burner 1 for combustion of the low calorific combustion gas SG according to the invention. The burner 1 has approximately rotational symmetry with respect to an axis 12. A pilot burner 9 25 installed along the axis 12, with a fuel supply line 8, is concentrically surrounded by an annular air supply conduit 7 The fuel supply line 8 is designed for fuels with a high calorific value, for example to admit natural gas or fuel oil.

El conducto de gas de combustión 26 se encuentra diseñado para un flujo volumétrico de gas de 30 combustión de bajo poder calorífico SG. El conducto de gas de combustión 26, observado en la dirección de flujo del gas de combustión SG, se encuentra aguas abajo rodeado parcialmente de forma concéntrica por un conducto anular de suministro de aire 2. En el conducto anular de suministro de aire 2 – representado de forma esquemática- se encuentra incorporada una corona de álabes torsionados 5, donde uno de estos álabes torsionados 5 puede estar diseñado como un álabe hueco 35 5a. De acuerdo a la necesidad, los álabes torsionados 5 pueden presentar una entrada formada a través de aberturas, para el suministro de un gas de combustión de alto poder calorífico. Aguas abajo de la corona de álabes torsionados 5 se encuentra incorporado un elemento de turbulencia 4 – representado esquemáticamente- en el conducto de aire 2. El conducto de gas de combustión 26 y el conducto de aire 2 desembocan respectivamente en una zona de mezcla 27 común, donde el gas de 40 combustión de bajo poder calorífico SG y el aire de combustión 10 se mezclan de forma íntima. El elemento de turbulencia 4 en el conducto de aire 2 se ocupa de la generación de aire de combustión 10 turbulento, de modo tal que se obtiene un buen resultado de la mezcla en la zona de mezcla 27 y, con ello, un funcionamiento pobre en cuanto a contaminantes del gas de síntesis del quemador 1. Para el resultado de la mezcla es particularmente ventajoso cuando – tal como se muestra en la figura 45 2- el conducto de aire 2 presenta una zona de desembocadura 28 directamente adyacente con respecto a la zona de mezcla 27 en cuanto al flujo, donde el elemento de turbulencia 4 se encuentra dispuesto en la zona de desembocadura. El elemento de turbulencia 4 se encuentra diseñado de modo tal que el flujo turbulento del aire de combustión 10 que puede ser generado en el elemento de turbulencia 4 no presenta esencialmente zonas de reflujo del aire de combustión 10. De esta manera 50 se logra que ninguna mezcla detonante de aire y de gas de combustión pueda refluir de forma notable hacia el elemento de turbulencia 4 y que la combustión no sea estabilizada en elemento de turbulencia 4, lo cual podría producir un daño del elemento de turbulencia 4. De este modo se logra un funcionamiento del quemador 1 con gas de síntesis SG con una producción reducida de óxido de nitrógeno. 55 The combustion gas conduit 26 is designed for a volumetric flow of combustion gas of low calorific value SG. The combustion gas conduit 26, observed in the direction of flow of the combustion gas SG, is downstream partially surrounded concentrically by an annular air supply conduit 2. In the annular air supply conduit 2 - shown schematically - a crown of twisted blades 5 is incorporated, where one of these twisted blades 5 can be designed as a hollow blade 35 5a. According to the need, the twisted blades 5 can have an inlet formed through openings, for the supply of a combustion gas of high calorific value. Downstream of the crown of twisted blades 5 a turbulence element 4 - schematically shown - is incorporated in the air duct 2. The combustion gas duct 26 and the air duct 2 respectively flow into a common mixing zone 27 , where the low calorific combustion gas 40 SG and the combustion air 10 are mixed intimately. The turbulence element 4 in the air duct 2 deals with the generation of turbulent combustion air 10, so that a good result of the mixing is obtained in the mixing zone 27 and, thereby, poor operation in as regards pollutants of the burner synthesis gas 1. For the mixing result it is particularly advantageous when - as shown in Figure 45 2- the air duct 2 has a mouth area 28 directly adjacent with respect to the zone of mixing 27 as regards the flow, where the turbulence element 4 is arranged in the mouth area. The turbulence element 4 is designed in such a way that the turbulent flow of the combustion air 10 that can be generated in the turbulence element 4 does not essentially have reflux zones of the combustion air 10. In this way 50 it is achieved that no detonating mixture of air and combustion gas can significantly reflux towards the turbulence element 4 and that the combustion is not stabilized in turbulence element 4, which could cause damage to the turbulence element 4. This is achieved operation of the burner 1 with SG synthesis gas with a reduced production of nitrogen oxide. 55

El quemador 1 puede ser operado mediante el quemador piloto 9 como un quemador de difusión, donde se emplea un combustible de alto poder calorífico. Sin embargo, de forma alternativa puede también utilizarse un quemador de premezcla; es decir, que un combustible de alto poder calorífico y aire de combustión 10 son mezclados en primer lugar y después son suministrados para la combustión. En este caso, el quemador piloto 9 sirve para mantener una llama piloto, la cual estabiliza 60 The burner 1 can be operated by the pilot burner 9 as a diffusion burner, where a high calorific fuel is used. However, alternatively a premix burner can also be used; that is, that a high calorific fuel and combustion air 10 are mixed first and then supplied for combustion. In this case, the pilot burner 9 serves to maintain a pilot flame, which stabilizes 60

la combustión durante el funcionamiento del quemador de premezcla en caso eventual de una variación en la proporción de combustible y aire. combustion during operation of the premix burner in case of a variation in the proportion of fuel and air.

En caso de un funcionamiento del quemador 1 con gas de síntesis, el gas de combustión de bajo poder calorífico SG es transportado respectivamente con el aire de combustión 10 primero aguas abajo en la zona de mezcla 27 y allí es mezclado de forma íntima y quemado en una zona de 5 combustión que no se encuentra representada en detalle. In case of operation of the burner 1 with synthesis gas, the low calorific combustion gas SG is transported respectively with the combustion air 10 first downstream in the mixing zone 27 and there it is intimately mixed and burned in a combustion zone that is not represented in detail.

Tal como se ha explicado, debido al flujo volumétrico elevado de gas de combustión de bajo poder calorífico SG y, con ello, a la extensión geométrica de la zona de mezcla 27, hasta el momento ha sido difícil garantizar una mezcla homogénea en cuanto al aspecto temporal y espacial, en vistas a una combustión pobre en contaminantes. Mediante el quemador 1 de la presente invención se obtiene una 10 mezcla particularmente homogénea de aire de combustión 10 y gas de combustión SG. Esto se logra a través del elemento de turbulencia 4 en el conducto de aire, ya que el aire de combustión 10 es transportado directamente aguas arriba de la zona de mezcla 27 en un flujo turbulento. De este modo se produce un incremento del grado de turbulencia a un nivel microscópico, es decir que grandes áreas de torbellinos con zonas de retorno muy marcadas deben ser evitadas, y en particular 15 componentes del flujo orientados aguas arriba, puesto que de lo contrario se mantendría presente el riesgo de un retroceso de la llama en el mismo quemador 1. Este requisito presenta una influencia directa sobre la conformación constructiva del elemento de turbulencia 4. Un diseño posible, especialmente ventajoso, se muestra en la figura 3 en una vista de un elemento de turbulencia 4. El elemento de turbulencia 4 no debe ocupar obligatoriamente la altura del conducto, es decir, del 20 conducto de aire 2, en su totalidad. As explained, due to the high volumetric flow of combustion gas of low calorific value SG and, with it, to the geometric extent of the mixing zone 27, it has so far been difficult to guarantee a homogeneous mixture in terms of appearance temporal and spatial, in view of poor combustion in pollutants. A particularly homogeneous mixture of combustion air 10 and combustion gas SG is obtained by the burner 1 of the present invention. This is achieved through the turbulence element 4 in the air duct, since combustion air 10 is transported directly upstream of the mixing zone 27 in a turbulent flow. In this way there is an increase in the degree of turbulence at a microscopic level, that is to say that large areas of whirlpools with very marked return zones must be avoided, and in particular 15 flow components oriented upstream, since otherwise would keep in mind the risk of a flashback in the same burner 1. This requirement has a direct influence on the constructive conformation of the turbulence element 4. A possible design, especially advantageous, is shown in Figure 3 in a view of a turbulence element 4. Turbulence element 4 must not necessarily occupy the height of the duct, that is, of the air duct 2, as a whole.

Mediante el elemento de turbulencia 4 mostrado en la figura 3 se obtiene una mezcla de aire de combustión 10 y de gas de síntesis SG particularmente homogénea en cuanto al aspecto espacial y temporal. Simultáneamente, la pérdida de presión ocasionada a través del elemento de turbulencia 4 es muy reducida, debido a lo cual el grado de eficiencia del quemador 1 con gas de síntesis 25 prácticamente no se ve alterado. By means of the turbulence element 4 shown in Figure 3, a mixture of combustion air 10 and synthesis gas SG is obtained, which is particularly homogeneous in terms of space and time. Simultaneously, the pressure loss caused by the turbulence element 4 is very low, due to which the efficiency degree of the burner 1 with synthesis gas 25 is practically not altered.

A continuación, se aborda en detalle la figura 3, donde se muestra una vista superior de un elemento de turbulencia 4, así como la figura 4, la cual muestra un elemento de turbulencia con el mismo signo de referencia, en una vista lateral. Next, Figure 3 is discussed in detail, where a top view of a turbulence element 4 is shown, as well as Figure 4, which shows a turbulence element with the same reference sign, in a side view.

Desde un anillo de limitación 52 interno, distribuida sobre la circunferencia anular, se encuentra 30 distribuida una pluralidad de resaltes 54 con respecto a un anillo de limitación 53 externo. El punto central del anillo de limitación 53 externo se sitúa sobre el eje de simetría 59 del anillo de limitación 52 interno y los resaltes 54 se encuentran normalmente orientados sobre el anillo de limitación 52 interno. La superficie de unión 56 representa la superficie lateral de un tronco cónico entre el anillo de limitación 52 interno y el anillo de limitación 53 externo. En cada resalte 54 se encuentran dispuestos 35 elementos desviadores 51 planos, trapezoidales, que señalan hacia el interior del tronco cónico. El lado ancho 51a de cada elemento desviador 51 se encuentra unido a un resalte 54. Los elementos desviadores 51 se encuentran dispuestos de modo equidistante unos con respecto a otros a lo largo de tres círculos concéntricos en relación al eje de simetría 59. Los elementos desviadores 51 se encuentran inclinados contra la normal del eje de unión 56, donde a loa largo de un círculo 55a, 55b, 40 55c; respectivamente, se encuentran inclinados en el mismo sentido y desde un círculo 55a, 55b, 55c con respecto a un círculo adyacente 55a, 55b,55c, se encuentran inclinados en sentidos opuestos. From a ring of internal limitation 52, distributed over the annular circumference, a plurality of projections 54 are distributed with respect to an external limitation ring 53. The center point of the outer limiting ring 53 is located on the axis of symmetry 59 of the inner limiting ring 52 and the projections 54 are normally oriented on the inner limiting ring 52. The joining surface 56 represents the lateral surface of a conical trunk between the inner limiting ring 52 and the outer limiting ring 53. On each shoulder 54 there are 35 trapezoidal flat 51 diverter elements 51, which point towards the inside of the conical trunk. The wide side 51a of each diverter element 51 is attached to a shoulder 54. The diverter elements 51 are arranged equidistant from each other along three concentric circles in relation to the axis of symmetry 59. The diverter elements 51 are inclined against the normal of the joint axis 56, where along a circle 55a, 55b, 40 55c; respectively, they are inclined in the same direction and from a circle 55a, 55b, 55c with respect to an adjacent circle 55a, 55b, 55c, they are inclined in opposite directions.

La circulación del elemento de turbulencia 4 con aire de combustión 10, normal con respecto a la superficie de unión 56 en el interior del tronco cónico conduce a que se formen torbellinos 57 en los lados estrechos 51b de los elementos desviadores 51. De este modo, al aire de combustión 10 le es 45 aplicada una microturbulencia que continúa hacia dentro de la zona de mezcla 27. Los flujos volumétricos que desembocan en la zona de mezcla 27, de gas de combustión de bajo poder calorífico SG y aire de combustión 10, desde el conducto de aire 2, son mezclados de forma particularmente intensiva y homogénea. La inclinación de los elementos de desvío 51 influencia al flujo principal del aire de combustión 10 y además a flujos secundarios 58, los cuales adicionalmente son 50 favorables para la buena circulación local debido a los torbellinos y ayudan a la homogeneización de la mezcla de gas de combustión y aire sobre toda la superficie transversal de la zona de mezcla 27 (véase la figura 2). A consecuencia de esta conformación del elemento de turbulencia 4, el cual en el funcionamiento con gas de síntesis presenta una influencia exclusivamente sobre el flujo de aire en el conducto de aire 2, la pérdida de presión ocasionada a través de la producción de torbellinos, al 55 mismo tiempo, es particularmente reducida. Circulation of the turbulence element 4 with combustion air 10, normal with respect to the joint surface 56 inside the conical trunk leads to whirlpools 57 forming on the narrow sides 51b of the diverter elements 51. Thus, To the combustion air 10 is applied a microturbulence that continues into the mixing zone 27. The volumetric flows that flow into the mixing zone 27, of combustion gas of low calorific value SG and combustion air 10, from the air duct 2, are mixed particularly intensively and homogeneously. The inclination of the diverting elements 51 influences the main flow of combustion air 10 and also secondary flows 58, which are additionally 50 favorable for good local circulation due to the whirlpools and help homogenize the gas mixture of combustion and air over the entire transverse surface of the mixing zone 27 (see Figure 2). As a result of this conformation of the turbulence element 4, which in the operation with synthesis gas has an influence exclusively on the air flow in the air duct 2, the pressure loss caused by the production of whirlpools, at At the same time, it is particularly reduced.

El quemador 1 de la presente invención, por tanto, es adecuado en particular para operar una instalación de una central eléctrica 24 con carburación integrada de un combustible fósil en relación a un gas de síntesis SG, por ejemplo gas de coque. El quemador 1 se encuentra dispuesto en una cámara de combustión 16 de una instalación de una turbina de gas 25. 60 The burner 1 of the present invention, therefore, is particularly suitable for operating an installation of a power plant 24 with integrated carburetion of a fossil fuel in relation to a synthesis gas SG, for example coke gas. The burner 1 is arranged in a combustion chamber 16 of an installation of a gas turbine 25. 60

Claims

1. Burner (1) for the combustion of a combustion gas (SG) of low calorific value, with an air duct (2) extending along an axis of the burner (12) for the supply of air from combustion (10) and with a combustion duct (26) that is designed for a high volumetric flow of combustion gas (SG) of low calorific value, where the combustion duct (26) and the air duct (2 ) flow into a mixing zone (27), characterized in that the air duct (2) has a mouth area (28) directly adjacent with respect to the mixing zone (27) in terms of flow, an element of turbulence (4) for the generation of combustion air (10) turbulent, and where upstream of the turbulence element (4) are arranged twisted blades (5) in the air duct (2). 10

2. Burner (1) according to claim 1, characterized in that the air duct (2) is designed as an annular duct, which concentrically surrounds the combustion duct (26).

3. Burner (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbulence element (4) has

a) a first limiting ring (52) with an axis of symmetry (59),

b) a second limitation ring (53) of larger size, whose central point is located on the axis of symmetry (59),

c) a joint surface (56) that is crossed by both limiting rings (52, 53), and

d) circles (55a, 55b, 55c) that are located along the joint surface (56), whose respective 20 central points are located on the axis of symmetry (59), a plurality of plane deviation elements (51 ), which, respectively, are inclined with respect to the normal joint surface (56).

4. Burner (1) according to claim 3, characterized in that the joining surface (56) of the turbulence element (4) represents less than half of the circle surface surrounded by the limiting ring (53).

5. Burner (1) according to claim 3 or 4, characterized in that the diverter elements (51) of the turbulence element (4) associated with a circle (55a, 55b, 55c) are equidistant from each other.

6. Burner (1) according to claim 3, 4 or 5, characterized in that each diverter element (51) of the turbulence element (4) decreases from the joining surface (56) towards an outlet edge (51b) for the generation of turbulence, where said diverter element has in particular a trapezoidal or triangular shape

7. Burner (1) according to one of claims 4 to 7, characterized in that the diverting elements (51) of the turbulence element (4) associated with a circle (55a, 55b, 55c) are inclined in the same direction .

8. Burner (1) according to claim 8, characterized in that the diverter elements (51) arranged in circles (55a, 55b, 55c) mutually adjacent to the turbulence element (51) are inclined in opposite directions.

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