ES2358837T3

ES2358837T3 - PROCEDURE USING A COGENERATION SYSTEM WITH AN AUXILIARY AIR SYSTEM ENRICHED IN OXYGEN.

Info

Publication number: ES2358837T3
Application number: ES06795153T
Authority: ES
Inventors: Tailai Hu; Pavol Pranda
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2011-05-16
Anticipated expiration: 2026-07-25

Abstract

Un procedimiento que usa un sistema (100) de cogeneración que incluye: - un motor de turbina (5) de gas y una chimenea principal (70); - un horno (50) que incluye una cámara (50b) de combustión y un quemador (50a) de conducto conectado a un suministro de combustible (F); y - al menos un intercambiador de calor (20), formando dicho horno (50) y dicho intercambiador de calor (20) un generador de vapor de recuperación de calor; haciéndose funcionar dicho sistema (100) de cogeneración bien en modo de cogeneración, en el que se hace funcionar dicho motor de turbina (5) de gas, o bien en modo de aire fresco, en el que se desconecta dicho motor de turbina (5) de gas, dicho generador de vapor de recuperación de calor (20, 50) se hace funcionar usando una fuente de combustible alternativa y dicho horno (50) proporciona una fuente alternativa (25d) de gas caliente para generación de vapor, comprendiendo adicionalmente dicho modo de aire fresco las siguientes etapas: - mezclar una primera corriente de gas de escape (25a) con una corriente (A) de aire fresco, de modo que se forma una primera mezcla (25b); - se inyecta dicha primera mezcla (25b), junto con una corriente de combustible (F) y una corriente de gas enriquecido en oxígeno (0 2), a dicho quemador (50a) de conducto; - mezclar y quemar dicha primera mezcla (25b) con dicha corriente de combustible (F) y dicha corriente de gas enriquecida en oxígeno (0 2), de modo que se forma una segunda corriente de gas de escape (25d), produciéndose sustancialmente el mezclado y la combustión en dicha cámara (50b) de combustión y produciéndose posiblemente algo de mezclado y combustión en dicho quemador (50a) de conducto; - extraer energía calorífica de dicha segunda corriente de gas de escape (25d) en dicho intercambiador (20) de calor para producir vapor; y -dividir dicha segunda corriente de gas de escape (25d) al menos en dicha primera corriente de gas de escape (25a) y una tercera corriente de gas de escape (25e), siendo liberada dicha tercera corriente de gas de escape (25e) a la atmósfera en dicha chimenea principal (70).A procedure using a cogeneration system (100) that includes: - a gas turbine engine (5) and a main chimney (70); - an oven (50) including a combustion chamber (50b) and a duct burner (50a) connected to a fuel supply (F); and - at least one heat exchanger (20), said furnace (50) and said heat exchanger (20) forming a heat recovery steam generator; said cogeneration system (100) being operated either in cogeneration mode, in which said gas turbine engine (5) is operated, or in fresh air mode, in which said turbine engine (5) is disconnected ) of gas, said heat recovery steam generator (20, 50) is operated using an alternative fuel source and said furnace (50) provides an alternative source (25d) of hot gas for steam generation, further comprising said mode of fresh air the following steps: - mixing a first stream of exhaust gas (25a) with a stream (A) of fresh air, so that a first mixture (25b) is formed; - said first mixture (25b), together with a stream of fuel (F) and a stream of oxygen-enriched gas (0 2), is injected into said duct burner (50a); - mixing and burning said first mixture (25b) with said fuel stream (F) and said oxygen enriched gas stream (0 2), so that a second exhaust gas stream (25d) is formed, substantially producing the mixing and combustion in said combustion chamber (50b) and possibly producing some mixing and combustion in said duct burner (50a); - extracting heat energy from said second exhaust gas stream (25d) in said heat exchanger (20) to produce steam; and - dividing said second exhaust gas stream (25d) at least into said first exhaust gas stream (25a) and a third exhaust gas stream (25e), said third exhaust gas stream (25e) being released to the atmosphere in said main chimney (70).

Description

Antecedentes Background

La comunidad para la investigación y el desarrollo de la generación de energía se enfrenta a un importante reto en los años venideros: producir mayores cantidades de energía con unas restricciones cada vez más rigurosas de mayor eficiencia y menor contaminación. Los mayores costes asociados al combustible en los últimos años enfatizan adicionalmente esta exigencia. The community for the research and development of energy generation faces an important challenge in the coming years: producing greater amounts of energy with increasingly stringent restrictions of greater efficiency and less pollution. The higher costs associated with fuel in recent years further emphasize this requirement.

Las turbinas de gas ofrecen ventajas significativas para la generación de energía porque son compactas, ligeras, fiables y eficientes. Son capaces de un arranque rápido, siguen bien la carga momentánea, y se pueden hacer funcionar a distancia o se pueden dejar desatendidas. Las turbinas de gas tienen vida de servicio prolongada, intervalos de servicio prolongados, y costes de mantenimiento bajos. Habitualmente no se requieren fluidos refrigerantes. Estas ventajas dan como resultado un amplio catálogo de motores de turbina de gas para generación de energía. Una instalación básica de turbina de gas incluye un compresor para introducir y comprimir un gas de trabajo (habitualmente aire), un combustor donde se mezcla un combustible (es decir, metano, propano, o gas natural) con aire comprimido y a continuación se quema la mezcla para añadir energía a la misma, y una turbina para extraer la energía mecánica de los productos de combustión. La turbina se acopla a un generador para convertir la energía mecánica generada por la turbina en electricidad. Gas turbines offer significant advantages for power generation because they are compact, lightweight, reliable and efficient. They are capable of a quick start, follow the momentary load well, and can be operated remotely or left unattended. Gas turbines have long service life, long service intervals, and low maintenance costs. Usually no refrigerant fluids are required. These advantages result in a wide range of gas turbine engines for power generation. A basic gas turbine installation includes a compressor to introduce and compress a working gas (usually air), a combustor where a fuel (i.e. methane, propane, or natural gas) is mixed with compressed air and then burns the mixture to add energy to it, and a turbine to extract mechanical energy from combustion products. The turbine is coupled to a generator to convert the mechanical energy generated by the turbine into electricity.

Una característica de los motores de turbina de gas es el incentivo de que funcionan a una temperatura de entrada a la turbina tan alta como permita la tecnología vigente. Este incentivo se deriva del beneficio directo tanto de la potencia de salida específica como de la eficiencia del ciclo. Con la alta temperatura de entrada se asocia una alta temperatura de escape que, si no se utiliza, representa calor excedente que se disipa a la atmósfera. En las aplicaciones industriales de las turbinas de gas están extendidos los sistemas para capturar este calor excedente a alta temperatura. A feature of gas turbine engines is the incentive that they operate at a turbine inlet temperature as high as current technology allows. This incentive derives from the direct benefit of both the specific output power and the efficiency of the cycle. A high exhaust temperature is associated with the high inlet temperature which, if not used, represents excess heat that dissipates into the atmosphere. In industrial applications of gas turbines, systems to capture this excess heat at high temperature are extended.

Ejemplos de sistemas de este tipo son los sistemas de cogeneración y sistemas de ciclo combinado. En ambos sistemas, se colocan uno o más intercambiadores de calor en el conducto de escape de la turbina para transferir el calor al agua de alimentación que circula por los intercambiadores para transformar el agua de alimentación en vapor. En el sistema de ciclo combinado, el vapor se usa para producir energía adicional usando una turbina de vapor. En el sistema de cogeneración, el vapor se transporta y se usa como fuente de energía para otras aplicaciones (habitualmente se denomina vapor de proceso). Examples of such systems are cogeneration systems and combined cycle systems. In both systems, one or more heat exchangers are placed in the exhaust duct of the turbine to transfer heat to the feed water that circulates through the exchangers to transform the feed water into steam. In the combined cycle system, steam is used to produce additional energy using a steam turbine. In the cogeneration system, steam is transported and used as an energy source for other applications (usually called process steam).

El documento EP0884468 A2 describe un sistema de ciclo combinado. EP0884468 A2 describes a combined cycle system.

Un sistema de cogeneración de la técnica anterior incluye típicamente un motor de turbina de gas, un generador, y un generador de vapor de recuperación de calor. Como se ha descrito anteriormente, el motor de turbina de gas incluye un compresor, un combustor (con suministro de combustible) y una turbina. El compresor funciona transfiriendo impulso al aire por la vía de un rotor de gran velocidad. La presión del aire se aumenta mediante el cambio en magnitud y radio de los componentes de la velocidad del aire cuando pasa por el rotor. Termodinámicamente hablando, el compresor transfiere al aire energía mecánica, que se suministra haciendo girar un eje acoplado al rotor, aumentando la presión y la temperatura del aire. Un combustor funciona mezclando combustible con el aire comprimido, encendiendo la mezcla combustible/aire para añadir a la misma energía calorífica primaria. Una turbina funciona de manera esencialmente opuesta con relación al compresor. La turbina expande los productos de combustión calientes y a presión a través de un rotor de álabes acoplado al eje, de modo que extrae energía mecánica de los productos de combustión. Los productos quemados se expulsan a un conducto. Se bombea agua de alimentación a través del generador de vapor situado en el conducto en el que se evapora a vapor. Por medio de este proceso se recoge la energía útil del gas de escape de la turbina. El gas de escape de la turbina se expulsa a la atmósfera por una chimenea. A prior art cogeneration system typically includes a gas turbine engine, a generator, and a heat recovery steam generator. As described above, the gas turbine engine includes a compressor, a combustor (with fuel supply) and a turbine. The compressor works by transferring impulse to the air via a high speed rotor. The air pressure is increased by the change in magnitude and radius of the air velocity components as it passes through the rotor. Thermodynamically speaking, the compressor transfers mechanical energy to the air, which is supplied by rotating a shaft coupled to the rotor, increasing the pressure and air temperature. A combustor works by mixing fuel with compressed air, lighting the fuel / air mixture to add to the same primary heat energy. A turbine works essentially opposite to the compressor. The turbine expands hot and pressurized combustion products through a blade rotor coupled to the shaft, so that it extracts mechanical energy from the combustion products. Burned products are expelled into a duct. Feed water is pumped through the steam generator located in the duct where it evaporates to steam. Through this process, the useful energy of the turbine exhaust gas is collected. The exhaust gas from the turbine is expelled into the atmosphere by a chimney.

Debido a la desregulación del mercado de la energía y la volatilidad en los precios de la energía, muchos operadores de cogeneración prefieren tener la opción de desconectar la instalación de la turbina al tiempo que conservan la capacidad de generación de vapor del sistema de cogeneración (lo que se conoce como funcionamiento en modo de aire fresco). Para facilitar el funcionamiento en este modo de aire fresco, se dispone un horno en el conducto de escape. El horno proporciona una fuente alternativa de gas caliente para generación de vapor. Para aumentar la eficiencia del modo de aire fresco, una porción de gas de escape se puede recircular al horno. Generalmente, la eficiencia del modo de aire fresco aumenta con el aumento en la tasa de recirculación del gas de escape. La energía calorífica perdida por la chimenea también disminuye con el aumento de la tasa de recirculación del gas de escape. Sin embargo, con el aumento de la tasa de recirculación del gas de escape, la concentración de oxígeno a la entrada del horno disminuye, lo cual eventualmente afecta adversamente a la estabilidad de la combustión (de la mezcla en el horno) y genera contaminantes. Así, es problemático mantener la combustión estable a tasas de recirculación altas del gas de escape. Due to deregulation of the energy market and volatility in energy prices, many cogeneration operators prefer to have the option of disconnecting the turbine installation while retaining the steam generation capacity of the cogeneration system (what which is known as operation in fresh air mode). To facilitate operation in this mode of fresh air, an oven is arranged in the exhaust duct. The oven provides an alternative source of hot gas for steam generation. To increase the efficiency of the fresh air mode, a portion of exhaust gas can be recirculated to the oven. Generally, the efficiency of the fresh air mode increases with the increase in the rate of recirculation of the exhaust gas. The heat energy lost by the chimney also decreases with the increase in the rate of recirculation of the exhaust gas. However, with the increase in the rate of recirculation of the exhaust gas, the oxygen concentration at the furnace inlet decreases, which eventually adversely affects the stability of combustion (of the mixture in the oven) and generates pollutants. Thus, it is problematic to maintain stable combustion at high exhaust gas recirculation rates.

Sumario Summary

Las realizaciones de la presente invención se refieren generalmente a un sistema de recirculación de gas de escape que mantiene una concentración de oxígeno deseada para combustión estable a mayores tasas de recirculación. En un aspecto se proporciona un procedimiento para generar energía calorífica. El procedimiento incluye las acciones de mezclar una primera corriente de gas de escape con una corriente de aire fresco, de modo que se forma una mezcla; inyectar la mezcla, una corriente de combustible, y una corriente de gas enriquecido en oxígeno en un quemador; mezclar y quemar esta mezcla con la corriente de combustible y la corriente de gas enriquecido en oxígeno, de modo que se forma una segunda corriente de gas de escape; y dividir la segunda corriente del gas de escape al menos en la primera corriente de gas de escape y una tercera corriente del gas de escape. The embodiments of the present invention generally relate to an exhaust gas recirculation system that maintains a desired oxygen concentration for stable combustion at higher recirculation rates. In one aspect a process for generating heat energy is provided. The procedure includes the actions of mixing a first stream of exhaust gas with a stream of fresh air, so that a mixture is formed; inject the mixture, a stream of fuel, and a stream of oxygen-enriched gas into a burner; mixing and burning this mixture with the fuel stream and the oxygen enriched gas stream, so that a second exhaust gas stream is formed; and dividing the second stream of the exhaust gas at least into the first stream of exhaust gas and a third stream of the exhaust gas.

En otra realización que no forma parte de la invención, se proporciona un generador de vapor. El generador de vapor incluye un conducto principal; un horno en comunicación fluida con el conducto principal. El horno incluye una cámara de combustión que tiene un primer extremo axial y un segundo extremo axial; y un quemador situado próximo al primer extremo axial. El generador de vapor incluye además un intercambiador de calor que tiene una primera cámara separada físicamente de una segunda cámara y en comunicación térmica con ella, la primera cámara ya sea en comunicación fluida con el conducto principal o formando parte del conducto principal, la primera cámara en comunicación térmica con el segundo extremo axial de la cámara de combustión. El generador de vapor incluye además un sistema de recirculación. El sistema de recirculación incluye un primer regulador desviador en comunicación fluida con la primera cámara del intercambiador de calor y un conducto de reciclado; el conducto de reciclado en comunicación fluida con el regulador desviador y un regulador de mezclado; y el regulador de mezclado en comunicación fluida con el conducto principal y el aire fresco. El generador de vapor incluye además un sistema de enriquecimiento en oxígeno. El sistema de enriquecimiento en oxígeno incluye una fuente de gas enriquecido en oxígeno en comunicación fluida con el quemador por la vía de una tubería de oxígeno. In another embodiment that is not part of the invention, a steam generator is provided. The steam generator includes a main duct; an oven in fluid communication with the main duct. The oven includes a combustion chamber having a first axial end and a second axial end; and a burner located near the first axial end. The steam generator also includes a heat exchanger having a first chamber physically separated from a second chamber and in thermal communication with it, the first chamber either in fluid communication with the main duct or as part of the main duct, the first chamber in thermal communication with the second axial end of the combustion chamber. The steam generator also includes a recirculation system. The recirculation system includes a first diverter regulator in fluid communication with the first chamber of the heat exchanger and a recycling duct; the recycling duct in fluid communication with the diverter regulator and a mixing regulator; and the mixing regulator in fluid communication with the main duct and fresh air. The steam generator also includes an oxygen enrichment system. The oxygen enrichment system includes a source of oxygen enriched gas in fluid communication with the burner via an oxygen pipe.

En un aspecto un procedimiento para generar energía calorífica usando un sistema de cogeneración que incluye un motor de turbina de gas y un sistema de generación de vapor, en el que el procedimiento incluye las acciones de hacer funcionar el sistema de cogeneración en un primer modo en el que el motor de turbina de gas se hace funcionar para producir energía; y haciendo funcionar el sistema de cogeneración en un segundo modo en el que se desactiva el motor de turbina de gas y se hace funcionar el sistema de generación de vapor para generar energía. El funcionamiento en el modo segundo incluye las acciones de hacer que fluya una mezcla combustible a una unidad de ignición a fin de quemar la mezcla combustible y producir gas de escape; introducir una porción recirculada del gas de escape en una ubicación del sistema de generación de vapor aguas arriba de la unidad de ignición; e introducir un gas enriquecido en oxígeno en una ubicación del sistema de generación de vapor próxima a la unidad de ignición. In one aspect a procedure for generating heat energy using a cogeneration system that includes a gas turbine engine and a steam generation system, in which the procedure includes the actions of operating the cogeneration system in a first way in that the gas turbine engine is operated to produce energy; and operating the cogeneration system in a second mode in which the gas turbine engine is deactivated and the steam generation system is operated to generate power. Operation in the second mode includes the actions of causing a fuel mixture to flow to an ignition unit in order to burn the fuel mixture and produce exhaust gas; introducing a recirculated portion of the exhaust gas into a location of the steam generation system upstream of the ignition unit; and introducing an oxygen-enriched gas at a location of the steam generation system near the ignition unit.

En otro aspecto se proporciona un procedimiento para generar energía calorífica. El procedimiento incluye las acciones de mezclar una primera corriente de gas de escape con una corriente de aire fresco, de modo que se forma una mezcla; inyectar la mezcla, una corriente de combustible, y una corriente de gas enriquecido en oxígeno en un quemador de un sistema de cogeneración que comprende un motor de turbina de gas y un sistema de generación de vapor; mezclar y quemar la mezcla con la corriente de combustible y la corriente de gas enriquecido en oxígeno, de modo que se forma una segunda corriente de gas de escape; controlar el caudal de la corriente de gas enriquecido en oxígeno que se inyecta en el quemador; dividir la segunda corriente del gas de escape al menos en una tercera corriente de gas de escape y una cuarta corriente de gas de escape; y recircular la tercera corriente de gas de escape para formar la primera corriente de gas de escape. In another aspect, a process for generating heat energy is provided. The procedure includes the actions of mixing a first stream of exhaust gas with a stream of fresh air, so that a mixture is formed; injecting the mixture, a stream of fuel, and a stream of oxygen-enriched gas into a burner of a cogeneration system comprising a gas turbine engine and a steam generation system; mixing and burning the mixture with the fuel stream and the oxygen enriched gas stream, so that a second exhaust gas stream is formed; control the flow rate of the oxygen enriched gas stream that is injected into the burner; divide the second exhaust gas stream into at least a third exhaust gas stream and a fourth exhaust gas stream; and recirculating the third exhaust gas stream to form the first exhaust gas stream.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

Para mejor comprensión de la naturaleza y objetos de la presente invención, se debería hacer referencia a la siguiente descripción detallada, tomada en conjunción con los dibujos que se acompañan, en los que se dan a elementos similares números de referencia iguales o análogos y en los que: For a better understanding of the nature and objects of the present invention, reference should be made to the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which similar or similar reference numbers are given to similar elements and in the that:

La Figura 1 es un diagrama de flujo del proceso de un sistema de cogeneración, según una realización de la presente invención. Figure 1 is a process flow diagram of a cogeneration system, according to an embodiment of the present invention.

La Figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema de cogeneración, según una realización de la presente invención. Figure 2 is a schematic diagram of a cogeneration system, according to an embodiment of the present invention.

La Figura 3 es una vista posterior simplificada de un quemador de conducto, según una realización de la presente invención. Figure 3 is a simplified rear view of a duct burner, according to an embodiment of the present invention.

La Figura 4 es un esquema de una boquilla de quemador de conducto en un funcionamiento en el que está envuelta por gas enriquecido en oxígeno, según una realización de la presente invención. Figure 4 is a schematic of a duct burner nozzle in an operation in which it is wrapped by oxygen enriched gas, according to an embodiment of the present invention.

Descripción de realizaciones preferidas Description of preferred embodiments

La Figura 1 es un diagrama de flujo del proceso de un sistema 100 de cogeneración, según una realización de la presente invención. El sistema 100 de cogeneración incluye un motor 5 de turbina de gas, un horno 50, al menos un intercambiador 20 de calor, y una chimenea principal 70. El horno 50 y el intercambiador 20 de calor, se denominan típicamente generador de vapor de recuperación de calor. El sistema 100 de cogeneración se puede hacer funcionar o bien en modo de cogeneración o en modo de aire fresco. En el modo de cogeneración, se hace funcionar el motor 5 de turbina de gas, mientras que, en modo de aire fresco, se desconecta el motor 5 de turbina de gas y se hace funcionar el generador de vapor de recuperación de calor usando una fuente alternativa de combustible. El horno 50 incluye una cámara 50b de combustión y un quemador 50a de conducto conectados a un suministro de combustible F. El horno 50 proporciona una fuente alternativa de gas caliente para generación de vapor en modo de aire fresco. Figure 1 is a process flow diagram of a cogeneration system 100, according to an embodiment of the present invention. The cogeneration system 100 includes a gas turbine engine 5, an oven 50, at least one heat exchanger 20, and a main chimney 70. The oven 50 and the heat exchanger 20, are typically referred to as recovery steam generator. of heat The cogeneration system 100 can be operated either in cogeneration mode or in fresh air mode. In cogeneration mode, the gas turbine engine 5 is operated, while, in fresh air mode, the gas turbine engine 5 is disconnected and the heat recovery steam generator is operated using a source fuel alternative Furnace 50 includes a combustion chamber 50b and a duct burner 50a connected to a fuel supply F. Furnace 50 provides an alternative source of hot gas for steam generation in fresh air mode.

En una realización de funcionamiento, se mezcla una primera corriente 25a de gas de escape con una corriente A de aire fresco, de modo que se forma una mezcla 25b. Se inyecta la primera mezcla 25b, junto con una corriente de combustible F y una corriente de gas enriquecido en oxígeno 02, en el quemador 50a de conducto. El mezclado y la combustión de la primera mezcla con la corriente de combustible F y la corriente de gas enriquecido en oxígeno 02 se producen sustancialmente en la cámara 50b de combustión (algo de mezclado y/o combustión se puede producir en el quemador 50a de conducto). Una segunda corriente 25d del gas de escape resulta de la mezcla y combustión de la corriente de compuestos 25c. Se extrae energía calorífica de la segunda corriente 25d del gas de escape en el intercambiador 20 de calor para producir vapor. La segunda corriente 25d del gas de escape se divide al menos en una primera corriente 25a del gas de escape y una tercera corriente 25e del gas de escape. La tercera corriente 25e del gas de escape se puede liberar a la atmósfera en la chimenea principal 70. In one operating embodiment, a first stream 25a of exhaust gas is mixed with a stream A of fresh air, so that a mixture 25b is formed. The first mixture 25b, together with a stream of fuel F and a stream of oxygen-enriched gas 02, is injected into the duct burner 50a. Mixing and combustion of the first mixture with the fuel stream F and the oxygen enriched gas stream 02 occur substantially in the combustion chamber 50b (some mixing and / or combustion may occur in the duct burner 50a ). A second stream 25d of the exhaust gas results from the mixing and combustion of the stream of compounds 25c. Heat energy is extracted from the second stream 25d of the exhaust gas in the heat exchanger 20 to produce steam. The second stream 25d of the exhaust gas is divided into at least a first stream 25a of the exhaust gas and a third stream 25e of the exhaust gas. The third stream 25e of the exhaust gas can be released into the atmosphere in the main chimney 70.

La Figura 2 es un diagrama esquemático del sistema 100 de cogeneración, según una realización de la presente invención. El motor 5 de turbina de gas incluye un compresor 205a, un combustor 205b (con un suministro de combustible F), y una turbina 205c. El motor 5 de turbina de gas está acoplado a un generador 215. Los productos quemados del motor 5 de turbina de gas se expulsan a un conducto 210 de escape principal. En el conducto 210 de escape se disponen uno o más intercambiadores 20 de calor. En la realización ilustrativa, los uno o más intercambiadores 20 de calor incluyen un supercalentador 220a, un evaporador 220b, y un economizador 220c. Dado que el supercalentador 220a se dispone el más cercano a la turbina 205c, está expuesto a los productos de combustión de la temperatura más alta, y va seguido por el evaporador 220b y el economizador 220c. Figure 2 is a schematic diagram of the cogeneration system 100, according to an embodiment of the present invention. The gas turbine engine 5 includes a compressor 205a, a combustor 205b (with a fuel supply F), and a turbine 205c. The gas turbine engine 5 is coupled to a generator 215. The burned products of the gas turbine engine 5 are ejected to a main exhaust duct 210. In the exhaust duct 210, one or more heat exchangers 20 are arranged. In the illustrative embodiment, the one or more heat exchangers 20 include a superheater 220a, an evaporator 220b, and an economizer 220c. Since the superheater 220a is closest to the turbine 205c, it is exposed to the highest temperature combustion products, and is followed by the evaporator 220b and the economizer 220c.

Se bombea agua W de alimentación a través de estos intercambiadores 220a, b, c desde el depósito 240w de alimentación de agua mediante la bomba 235 de circulación de agua de alimentación. El agua W de alimentación pasa en primer lugar a través del economizador 220c. En este punto, el gas de escape está habitualmente por debajo de la temperatura de saturación del agua W de alimentación. La expresión temperatura de saturación designa la temperatura a la que se produce cambio de fase a una presión dada. El gas de escape se enfría mediante el economizador 220c a niveles de temperatura más bajos para una mayor recuperación de calor y así mayor eficiencia. El agua W de alimentación que se ha calentado pasa a continuación a través del evaporador 220b en el que alcanza la temperatura de saturación y se transforma al menos sustancialmente en vapor S. A continuación, el vapor S sigue adelante por el supercalentador 220a donde se adquiere más energía calorífica por el vapor para aumentar su temperatura por encima de la saturación, de modo que aumenta la disponibilidad de energía útil en el mismo. El vapor S sobrecalentado se transporta a continuación para utilización en otros procesos, por ejemplo, refino de petróleo crudo, fabricación de productos químicos, o generación de electricidad usando una turbina de vapor. A través de este proceso se recoge energía útil del gas de escape de la turbina. El gas de escape de la turbina se expulsa a la atmósfera por la chimenea principal 70. Feed water W is pumped through these exchangers 220a, b, c from the water supply reservoir 240w by the feed water circulation pump 235. The feed water W passes first through the economizer 220c. At this point, the exhaust gas is usually below the saturation temperature of the feed water W. The term saturation temperature designates the temperature at which phase change occurs at a given pressure. The exhaust gas is cooled by means of the economizer 220c at lower temperature levels for greater heat recovery and thus greater efficiency. The feed water W that has been heated then passes through the evaporator 220b in which it reaches the saturation temperature and is transformed at least substantially into steam S. Next, the steam S continues on through the superheater 220a where it is acquired more heat energy by steam to increase its temperature above saturation, so that the availability of useful energy in it increases. The superheated steam S is then transported for use in other processes, for example, crude oil refining, chemical manufacturing, or electricity generation using a steam turbine. Through this process, useful energy is collected from the turbine exhaust gas. The exhaust gas from the turbine is expelled into the atmosphere by the main chimney 70.

Para facilitar el funcionamiento en modo de aire fresco, se dispone el horno 50 en el conducto 210 de escape. Se usan una chimenea 270b de puenteo y un regulador 272 de puenteo para transición entre modo de cogeneración y modo de aire fresco. El regulador 272 de puenteo también previene la fuga de aire al motor 5 de turbina de gas durante el modo de aire fresco. Para aumentar la eficiencia del modo de aire fresco, se dispone un regulador desviador 245 en la chimenea principal 70 de modo que la corriente 25a del gas de escape se pueda recircular al horno 50. Como alternativa, el regulador desviador 245 se podría colocar en el conducto 210 de escape en una ubicación aguas abajo del economizador 220c. La corriente 25a de gas de escape reciclado se transporta desde el regulador desviador 245 a través de un conducto 210r de recirculación. El conducto 210r de recirculación lleva la corriente 25a del gas de escape a un conducto de mezclado 260 donde la corriente 25a de gas de escape se mezcla con una corriente A de aire fresco. Se proporciona un regulador 265 para desconectar el conducto 210r de recirculación durante el modo de cogeneración. To facilitate operation in fresh air mode, the oven 50 is arranged in the exhaust duct 210. A chimney 270b bypass and a bypass regulator 272 are used for transition between cogeneration mode and fresh air mode. Bypass regulator 272 also prevents air leakage to the gas turbine engine 5 during fresh air mode. To increase the efficiency of the fresh air mode, a diverter regulator 245 is arranged in the main chimney 70 so that the flow 25a of the exhaust gas can be recirculated to the oven 50. Alternatively, the diverter regulator 245 could be placed in the Exhaust duct 210 at a location downstream of economizer 220c. The recycled exhaust gas stream 25a is transported from the diverter regulator 245 through a recirculation conduit 210r. The recirculation duct 210r carries the stream 25a of the exhaust gas to a mixing duct 260 where the stream 25a of exhaust gas is mixed with a stream A of fresh air. A regulator 265 is provided to disconnect the recirculation line 210r during the cogeneration mode.

Un ventilador 255 proporciona la energía necesaria para la recirculación de la corriente de gas de escape y el mezclado de la misma con el aire fresco A. La mezcla 25b aire fresco/gas de escape se inyecta habitualmente en el conducto 210 de escape a una distancia aguas arriba del horno 250 que permita el mezclado completo del gas de escape con el aire fresco. La mezcla 25b viaja a continuación a través del conducto 210 de escape hasta el quemador en el conducto 50a donde se inyectan la corriente de combustible F y la corriente de gas enriquecido en oxígeno O2 y se enciende la corriente de combustible F en una llama de combustible 410f (véase Figura 4). El mezclado y la combustión de la mezcla 25b aire fresco/gas de escape con la corriente de combustible F y la corriente de gas enriquecido en oxígeno O2 se producen sustancialmente en la cámara 50b de combustión (algo de mezclado y/o combustión se puede producir en el quemador 50a de conducto). A fan 255 provides the energy necessary for the recirculation of the exhaust gas stream and mixing it with the fresh air A. The mixture 25b fresh air / exhaust gas is usually injected into the exhaust duct 210 at a distance upstream of oven 250 that allows complete mixing of the exhaust gas with fresh air. The mixture 25b then travels through the exhaust duct 210 to the burner in the duct 50a where the fuel stream F and the oxygen enriched gas stream O2 are injected and the fuel stream F is ignited in a fuel flame 410f (see Figure 4). Mixing and combustion of the fresh air / exhaust gas mixture 25b with the fuel stream F and the oxygen enriched gas stream O2 occur substantially in the combustion chamber 50b (some mixing and / or combustion may occur in the duct burner 50a).

El gas enriquecido en oxígeno se puede almacenar en forma líquida en un depósito 240o. Como alternativa, se puede situar un generador de oxígeno (no mostrado) en el sitio. En una realización, el gas enriquecido en oxígeno O2 puede ser cualquier gas que tenga concentración de oxígeno mayor de aproximadamente 21%. En realizaciones particulares, el gas enriquecido en oxígeno O2 puede ser cualquier gas que tenga concentración de oxígeno mayor de aproximadamente 25%, o mayor de aproximadamente 50%, o mayor de aproximadamente 90%. También se considera que el gas enriquecido en oxígeno O2 sea oxígeno comercialmente puro. El gas enriquecido en oxígeno O2 se lleva desde el depósito de oxígeno 240o, por la vía de conducción o tubería 210o, a través de una válvula 275 de control hasta una conducción principal 210o dispuesta en el quemador 50a de conducto. El gas enriquecido en oxígeno O2 se inyecta al quemador 50a de conducto a través de boquillas 310o (véase Figura 3). Se dispone un sensor de oxígeno 285 en el conducto 210r de recirculación que está en comunicación eléctrica con un controlador 275c en la válvula 275 de control. El controlador 275c también puede estar en comunicación eléctrica con otros sensores, por ejemplo, un sensor de monóxido de carbono (no mostrado) y/o un segundo sensor de oxígeno (no mostrado) dispuesto en la cámara 50b de combustión. Como alternativa, el sensor de oxígeno 285 se puede situar en la cámara 50b de combustión. Como alternativa, el gas enriquecido en oxígeno O2 se puede mezclar con aire fresco antes de la inyección al quemador 50a de conducto. En este escenario, el controlador también puede controlar una válvula de control para medir la relación de gas enriquecido en oxígeno a aire fresco. Como alternativa, se puede disponer un ventilador en la conducción de oxígeno 210o. El controlador 275c es un dispositivo configurado por el uso de una interfaz de teclado o inalámbrica con instrucciones que pueda ejecutar la máquina para ejecutar las funciones que se deseen. El controlador 275c incluye un microprocesador para ejecutar instrucciones almacenadas en una unidad de memoria. The oxygen-enriched gas can be stored in liquid form in a 240o tank. Alternatively, an oxygen generator (not shown) can be placed at the site. In one embodiment, the oxygen enriched gas O2 can be any gas having an oxygen concentration greater than about 21%. In particular embodiments, the oxygen enriched gas O2 may be any gas having an oxygen concentration greater than about 25%, or greater than about 50%, or greater than about 90%. The oxygen-enriched gas O2 is also considered to be commercially pure oxygen. The oxygen-enriched gas O2 is carried from the oxygen tank 240o, via the conduit or pipe 210o, through a control valve 275 to a main conduit 210o arranged in the duct burner 50a. The oxygen-enriched gas O2 is injected into the duct burner 50a through nozzles 310o (see Figure 3). An oxygen sensor 285 is disposed in the recirculation conduit 210r which is in electrical communication with a controller 275c in the control valve 275. The controller 275c may also be in electrical communication with other sensors, for example, a carbon monoxide sensor (not shown) and / or a second oxygen sensor (not shown) disposed in the combustion chamber 50b. Alternatively, the oxygen sensor 285 can be placed in the combustion chamber 50b. Alternatively, the oxygen enriched gas O2 can be mixed with fresh air before injection into the duct burner 50a. In this scenario, the controller can also control a control valve to measure the ratio of oxygen-enriched gas to fresh air. Alternatively, a fan can be arranged in the 210o oxygen line. The 275c controller is a device configured by using a keyboard or wireless interface with instructions that the machine can execute to perform the desired functions. The 275c controller includes a microprocessor to execute instructions stored in a memory unit.

Preferiblemente, el controlador 275c ajusta el caudal de gas enriquecido en oxígeno O2 de manera que se mantenga una concentración de oxígeno predeterminada (COP) solamente en un volumen 410o (véase Figura 4) próximo a la llama encendida 410f del combustible F. Manteniendo la COP solamente en un manto localizado 410o que circunda a la llama 410f se minimiza la cantidad de oxígeno valiosísimo que se usa. Preferiblemente, la COP para una combustión estable está entre aproximadamente 18% y aproximadamente 18,5%, menos preferiblemente, aproximadamente 17,5% y, lo menos preferiblemente aproximadamente 17%, según una realización de la presente invención (dependiendo de la configuración específica del quemador y la cámara de combustión). Como alternativa, el controlador 275c puede ajustar el caudal de modo que se mantenga la COP para la corriente completa de la mezcla 25b aire fresco/gas de escape o cualquier porción de la mezcla 25b aire fresco/gas de escape. Preferably, the controller 275c adjusts the oxygen enriched gas flow O2 so that a predetermined oxygen concentration (COP) is maintained only at a volume 410o (see Figure 4) close to the burning flame 410f of the fuel F. Maintaining the COP Only in a mantle located 410o that surrounds the flame 410f is the amount of valuable oxygen used minimized. Preferably, the COP for stable combustion is between about 18% and about 18.5%, less preferably, about 17.5% and, at least preferably about 17%, according to an embodiment of the present invention (depending on the specific configuration of the burner and combustion chamber). Alternatively, the controller 275c can adjust the flow rate so that the COP is maintained for the entire stream of the fresh air / exhaust gas mixture 25b or any portion of the fresh air / exhaust gas mixture 25b.

El combustible F se puede almacenar en un depósito de combustible (no mostrado) y se puede llevar a una conducción principal 210f en el quemador 50a de conducto mediante una conducción de combustible (no mostrada). El combustible F se inyecta al quemador de conducto a través de boquillas 310f (véase Figura 3). El combustible se puede suministrar a las boquillas de combustible 310f mediante una bomba de combustible (no mostrada) dispuesta en la conducción de combustible y en comunicación fluida con ella. Fuel F can be stored in a fuel tank (not shown) and can be carried to a main line 210f in the duct burner 50a by a fuel line (not shown). Fuel F is injected into the duct burner through nozzles 310f (see Figure 3). The fuel can be supplied to the fuel nozzles 310f by means of a fuel pump (not shown) arranged in the fuel line and in fluid communication with it.

La Figura 3 es una vista posterior simplificada del quemador 50a de conducto. El extremo del quemador 50a de conducto que se muestra es el extremo que está frente a la cámara 50b de combustión. El quemador 50a de conducto incluye un reborde 305 que tiene agujeros para recibir sujeciones para acoplar el extremo a la cámara 50b de combustión. Se forman uno o más subconductos 315 en el quemador 50a de conducto. Los subconductos 315 están en comunicación fluida con el conducto 210 de escape. El quemador de conducto también incluye uno o más quemadores 310. Cada quemador 310 incluye las boquillas 310f de combustible en comunicación fluida con la conducción principal 210f y las boquillas de oxígeno 310o en comunicación fluida con la conducción principal 210o. Como se muestra, se dispone una boquilla de oxígeno 310o próxima por encima y por debajo de cada boquilla 310f de combustible y, opcionalmente, entre las boquillas 310f de combustible. También se dispone opcionalmente una boquilla de oxígeno 310o en cada extremo horizontal de las boquillas 310f de combustible. Como alternativa, se puede disponer una boquilla de oxígeno concéntricamente alrededor de cada boquilla 310f de combustible. Figure 3 is a simplified rear view of the duct burner 50a. The end of the duct burner 50a shown is the end facing the combustion chamber 50b. The duct burner 50a includes a flange 305 having holes for receiving fasteners to couple the end to the combustion chamber 50b. One or more subconducts 315 are formed in the duct burner 50a. Subconducts 315 are in fluid communication with the exhaust conduit 210. The duct burner also includes one or more burners 310. Each burner 310 includes the fuel nozzles 310f in fluid communication with the main line 210f and the oxygen nozzles 310o in fluid communication with the main line 210o. As shown, an oxygen nozzle 310o is arranged next to and above each fuel nozzle 310f and, optionally, between the fuel nozzles 310f. An oxygen nozzle 310o is also optionally available at each horizontal end of the fuel nozzles 310f. Alternatively, an oxygen nozzle can be arranged concentrically around each fuel nozzle 310f.

La Figura 4 es un esquema de una boquilla de quemador de conducto en funcionamiento que está envuelta por gas enriquecido en oxígeno O2 según una realización de la presente invención. La corriente de combustible F encendido forma una llama 410f a través de una abertura en un escudo de llama 405. Se inyectan corrientes de gas enriquecido en oxígeno O2 en otras aberturas en el escudo de llama 405 para formar mantos 510 alrededor de cada una de las porciones superiores e inferiores de la llama 410f. Si se usan las boquillas laterales opcionales o la boquilla concéntrica alternativa, entonces el (los) manto(s) rodeará(n) sustancialmente la periferia de la llama 410f. Como se muestra, los mantos 410o se extienden longitudinalmente por la periferia de la llama 410f a una distancia Lo que es una porción sustancial de la longitud de la llama Lf. Pasada Lo, el manto se puede disipar de modo que la COP no se mantenga más. La relación Lo/Lf de la longitud del manto Lo a la longitud de la llama Lf puede oscilar desde tres décimas a la unidad, dependiendo de la configuración específica del quemador 50a de conducto y del sistema 100 de cogeneración. En una realización, la relación Lo/Lf oscila desde cinco décimas a la unidad. Como alternativa, la relación Lo/Lf puede ser mayor de la unidad. Como se muestra, cada manto también tiene un espesor máximo X que se mide desde la periferia de la llama 410f radialmente hacia fuera hasta la periferia del Figure 4 is a schematic of an operating duct burner nozzle that is enveloped by oxygen enriched gas O2 according to an embodiment of the present invention. The ignited fuel stream F forms a flame 410f through an opening in a flame shield 405. O2 enriched gas streams are injected into other openings in the flame shield 405 to form mantles 510 around each of the upper and lower portions of the flame 410f. If the optional side nozzles or the alternative concentric nozzle are used, then the mantle (s) will substantially surround the periphery of the flame 410f. As shown, the mantles 410o extend longitudinally along the periphery of the flame 410f at a distance What is a substantial portion of the length of the flame Lf. Past Lo, the mantle can be dissipated so that the COP is no longer maintained. The Lo / Lf ratio of the length of the mantle Lo to the length of the flame Lf can range from three tenths to the unit, depending on the specific configuration of the duct burner 50a and the cogeneration system 100. In one embodiment, the Lo / Lf ratio ranges from five tenths to the unit. Alternatively, the Lo / Lf ratio may be greater than unity. As shown, each mantle also has a maximum thickness X that is measured from the periphery of the flame 410f radially outward to the periphery of the

5 5

10 10

15 fifteen

20 twenty

25 25

30 30

35 35

respectivo manto 410o. El espesor máximo X puede oscilar desde cinco hasta veinte centímetros, dependiendo de la configuración específica del quemador 50a de conducto y del sistema 100 de cogeneración. Como alternativa, el espesor máximo X puede ser menor o igual que diez centímetros. Algunas variables que pueden afectar a estos intervalos son la orientación de las boquillas de oxígeno 310o, la velocidad del gas enriquecido en oxígeno O2 que sale de las boquillas de oxígeno 310o, el tamaño de las boquillas 310o, la forma de las boquillas 310o, y la configuración de las boquillas 310o. respective mantle 410o. The maximum thickness X can range from five to twenty centimeters, depending on the specific configuration of the duct burner 50a and the cogeneration system 100. Alternatively, the maximum thickness X may be less than or equal to ten centimeters. Some variables that may affect these intervals are the orientation of the oxygen nozzles 310o, the speed of the oxygen-enriched gas O2 leaving the oxygen nozzles 310o, the size of the nozzles 310o, the shape of the nozzles 310o, and the configuration of the 310o nozzles.

Ejemplos Examples

La Tabla 1 exhibe los efectos de variar las tasas de recirculación sobre la combustión y eficiencia de un sistema de cogeneración convencional que funciona en modo de aire libre. Las entradas que se marcan con una "X" indican casos en los que la concentración de oxígeno en la mezcla de aire fresco/gas de escape que se inyecta en el quemador de conducto es insuficiente para una combustión estable. Esta condición deficiente en oxígeno resulta del aumento de las tasas (mayores o iguales que aproximadamente 30%) de gas de escape que se recicla. Table 1 shows the effects of varying the recirculation rates on combustion and efficiency of a conventional cogeneration system that operates in free air mode. The entries marked with an "X" indicate cases in which the concentration of oxygen in the fresh air / exhaust gas mixture injected into the duct burner is insufficient for stable combustion. This oxygen deficient condition results from the increase in rates (greater than or equal to approximately 30%) of exhaust gas that is recycled.

Tabla 1: Efecto de diversas tasas de recirculación sobre la combustión y eficiencia de un sistema de cogeneración que funciona en modo de aire libre Table 1: Effect of various recirculation rates on combustion and efficiency of a cogeneration system that operates in free air mode

Comb. inestable Comb. unstable: Tasa de recirculación Eficiencia global O2 al quemador O2 en gas de escape Recirculation Rate Global efficiency O2 to the burner O2 in exhaust gas

0 % 0%: 83% 20,7% 13,5% 83% 20.7% 13.5%

20% twenty%: 85,8% 18,9% 11,9% 85.8% 18.9% 11.9%

30% 30%: 87,2% 17,45% 10,6% 87.2% 17.45% 10.6%

X X: 35% 88,0% 16,73% 9,95% 35% 88.0% 16.73% 9.95%

X X: 40% 88,8% 16% 9,3% 40% 88.8% 16% 9.3%

X X: 45% 89,6% 14,6% 7,98% Four. Five% 89.6% 14.6% 7.98%

Durante el funcionamiento, especialmente cuando se aumentan las tasas de recirculación, la mezcla de aire fresco y gas reciclado 25b fluye a través de los subconductos 315 y comienza la combustión cuando alcanza los quemadores 310. Si el sensor de oxígeno 285 detecta una condición deficiente en oxígeno, el controlador 275c abre la válvula 275 de control para compensar la mezcla 25b deficiente en oxígeno inyectando el gas enriquecido en oxígeno O2 a través de las boquillas de oxígeno 310o en el quemado 50a de conducto. El gas enriquecido en oxígeno O2 aumenta la concentración de oxígeno de la mezcla 25b en el volumen localizado 410o que rodea la llama encendida 410f, de modo que permite la ignición estable del combustible F. La ignición estable de la llama 410f proporcionada por el manto 410o de gas enriquecido en oxígeno O2 facilita la combustión estable de la mezcla 25b deficiente en oxígeno con el combustible F en la cámara 50b de combustión. La combustión estable permite la consecución de eficiencias globales más altas (véase Tabla 1) que se asocian con el aumento de las tasas de recirculación sin efectos laterales indeseados, es decir aumento de contaminación, que acompañaría en caso contrario a la combustión inestable a mayores tasas de recirculación. En una realización, el sistema 100 de cogeneración enriquecido en oxígeno puede mantener una concentración de oxígeno efectivo en el quemador 50a a un nivel que es aceptable para una combustión estable hasta aproximadamente una tasa de recirculación de 45%. En otra realización, el sistema 100 de cogeneración enriquecido en oxígeno puede mantener una concentración de oxígeno efectivo en el quemador 50a a un nivel que es aceptable para una combustión estable hasta aproximadamente una tasa de recirculación de 60%. During operation, especially when recirculation rates are increased, the mixture of fresh air and recycled gas 25b flows through subconducts 315 and combustion begins when it reaches burners 310. If oxygen sensor 285 detects a deficient condition in Oxygen, the controller 275c opens the control valve 275 to compensate for the oxygen-deficient mixture 25b by injecting the oxygen-enriched gas O2 through the oxygen nozzles 310o in the burned duct 50a. The oxygen-enriched gas O2 increases the oxygen concentration of the mixture 25b in the localized volume 410o surrounding the burning flame 410f, so as to allow the stable ignition of the fuel F. The stable ignition of the flame 410f provided by the mantle 410o O2-enriched gas gas facilitates stable combustion of the oxygen-deficient mixture 25b with the fuel F in the combustion chamber 50b. Stable combustion allows the achievement of higher overall efficiencies (see Table 1) that are associated with the increase in recirculation rates without unwanted side effects, that is, increased pollution, which would otherwise accompany unstable combustion at higher rates of recirculation. In one embodiment, the oxygen-enriched cogeneration system 100 can maintain an effective oxygen concentration in the burner 50a at a level that is acceptable for stable combustion up to about a 45% recirculation rate. In another embodiment, the oxygen enriched cogeneration system 100 can maintain an effective oxygen concentration in the burner 50a at a level that is acceptable for stable combustion up to about a 60% recirculation rate.

Así, en una realización, el sistema 100 de cogeneración enriquecido en oxígeno funciona variando la concentración de oxígeno en la mezcla aire fresco/gas de escape que se inyecta en el quemador 50a de conducto según diferentes tasas de recirculación. De esta manera, el sistema 100 de cogeneración enriquecido en oxígeno es capaz de mantener una concentración de oxígeno efectivo sustancialmente constante en el quemador 50a de conducto a diferentes tasas de recirculación del gas de escape. Diferentes tasas de recirculación dan al sistema de cogeneración mayor flexibilidad de diseño mientras que el contenido en oxígeno efectivo relativamente constante al quemador 50a facilita mejor control de la combustión en el sistema 100. Thus, in one embodiment, the oxygen-enriched cogeneration system 100 functions by varying the concentration of oxygen in the fresh air / exhaust gas mixture that is injected into the duct burner 50a according to different recirculation rates. In this way, the oxygen-enriched cogeneration system 100 is capable of maintaining a substantially constant effective oxygen concentration in the duct burner 50a at different exhaust gas recirculation rates. Different recirculation rates give the cogeneration system greater design flexibility while the relatively constant effective oxygen content to the burner 50a facilitates better combustion control in the system 100.

Como alternativa, también se puede usar el enriquecimiento en oxígeno en el modo de cogeneración. As an alternative, oxygen enrichment can also be used in the cogeneration mode.

Se han descrito procesos y aparatos preferidos para llevar a la práctica la presente invención. Lo anterior es solamente ilustrativo y se pueden emplear aquellas otras realizaciones de procesos y aparatos integrados sin apartarse del verdadero alcance de la invención que se definen en las siguientes reivindicaciones. Preferred processes and apparatus for practicing the present invention have been described. The foregoing is illustrative only and those other embodiments of integrated processes and apparatus can be employed without departing from the true scope of the invention defined in the following claims.

Claims

1. A procedure that uses a cogeneration system (100) that includes:

--: un motor de turbina (5) de gas y una chimenea principal (70); a gas turbine engine (5) and a main chimney (70);

--: un horno (50) que incluye una cámara (50b) de combustión y un quemador (50a) de conducto conectado a un suministro de combustible (F); y an oven (50) that includes a combustion chamber (50b) and a duct burner (50a) connected to a fuel supply (F); Y

- at least one heat exchanger (20), said furnace (50) and said heat exchanger (20) forming a heat recovery steam generator;

said cogeneration system (100) being operated either in cogeneration mode, in which said gas turbine engine (5) is operated, or in fresh air mode, in which said turbine engine (5) is disconnected ) of gas, said heat recovery steam generator (20, 50) is operated using an alternative fuel source and said furnace (50) provides an alternative source (25d) of hot gas for steam generation, further comprising said Fresh air mode the following stages:

--: mezclar una primera corriente de gas de escape (25a) con una corriente (A) de aire fresco, de modo que se forma una primera mezcla (25b); mixing a first stream of exhaust gas (25a) with a stream (A) of fresh air, so that a first mixture (25b) is formed;

--: se inyecta dicha primera mezcla (25b), junto con una corriente de combustible (F) y una corriente de gas enriquecido en oxígeno (02), a dicho quemador (50a) de conducto; said first mixture (25b), together with a stream of fuel (F) and a stream of oxygen-enriched gas (02), is injected into said duct burner (50a);

--: mezclar y quemar dicha primera mezcla (25b) con dicha corriente de combustible (F) y dicha corriente de gas enriquecida en oxígeno (02), de modo que se forma una segunda corriente de gas de escape (25d), produciéndose sustancialmente el mezclado y la combustión en dicha cámara (50b) de combustión y produciéndose posiblemente algo de mezclado y combustión en dicho quemador (50a) de conducto; mixing and burning said first mixture (25b) with said fuel stream (F) and said oxygen enriched gas stream (02), so that a second exhaust gas stream (25d) is formed, substantially mixing and combustion in said combustion chamber (50b) and possibly some mixing and combustion occurring in said duct burner (50a);

--: extraer energía calorífica de dicha segunda corriente de gas de escape (25d) en dicho intercambiador (20) de calor para producir vapor; y extracting heat energy from said second exhaust gas stream (25d) in said heat exchanger (20) to produce steam; Y

- dividing said second exhaust gas stream (25d) at least into said first exhaust gas stream (25a) and a third exhaust gas stream (25e), said third exhaust gas stream (25e) being released at the atmosphere in said main chimney (70).

2. The method of claim 1, wherein

the fuel stream (F) is injected through a nozzle (310f); Y

The oxygen enriched gas stream (O2) is injected through a nozzle (310o) which is located close to the fuel nozzle (310f).

3. 3.: El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el control del caudal de la corriente de gas enriquecido en oxígeno (O2) se hace para enriquecer solamente una porción de la mezcla próxima a la boquilla de combustible (310f). The method of claim 1, wherein the flow control of the oxygen enriched gas stream (O2) is done to enrich only a portion of the mixture near the fuel nozzle (310f).

4. Four.: El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el control del caudal de la corriente de gas enriquecido en oxígeno (O2) se hace para mantener una concentración de oxígeno predeterminada solamente en un volumen próximo a una llama encendida del combustible. The method of claim 1, wherein the flow control of the oxygen enriched (O2) gas stream is done to maintain a predetermined oxygen concentration only at a volume close to a burning flame of the fuel.

5. 5.: El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el volumen tiene una longitud (Lo), la llama tiene una longitud (Lf), y la relación (Lo/Lf) de la longitud del volumen (Lo) a la longitud de llama (Lf) oscila desde tres décimas a la unidad. The method of claim 4, wherein the volume has a length (Lo), the flame has a length (Lf), and the ratio (Lo / Lf) of the length of the volume (Lo) to the flame length ( Lf) ranges from three tenths to the unit.

6. 6.: El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el espesor máximo (X) del volumen oscila desde cinco hasta veinte centímetros. The method of claim 4, wherein the maximum thickness (X) of the volume ranges from five to twenty centimeters.