ES2616873T3 - Disposición de múltiples quemadores para hacer funcionar una cámara de combustión así como procedimiento para hacer funcionar la disposición de múltiples quemadores - Google Patents
Disposición de múltiples quemadores para hacer funcionar una cámara de combustión así como procedimiento para hacer funcionar la disposición de múltiples quemadores Download PDFInfo
- Publication number
- ES2616873T3 ES2616873T3 ES05729789.7T ES05729789T ES2616873T3 ES 2616873 T3 ES2616873 T3 ES 2616873T3 ES 05729789 T ES05729789 T ES 05729789T ES 2616873 T3 ES2616873 T3 ES 2616873T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- fuel
- burners
- premix
- torsion
- arrangement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
- F23K5/02—Liquid fuel
- F23K5/06—Liquid fuel from a central source to a plurality of burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/34—Feeding into different combustion zones
- F23R3/346—Feeding into different combustion zones for staged combustion
Abstract
Disposición de múltiples quemadores con una pluralidad de quemadores individuales configurados como quemadores (1) de premezcla, que sirven para calentar una cámara de combustión de una máquina térmica y presentan en cada caso un espacio (3) de torsión, en el que pueden introducirse aire de entrada de combustión así como combustible configurando un flujo de torsión, formando el flujo de torsión aguas abajo del quemador (1) de premezcla en el interior de la cámara de combustión una zona de flujo de retorno en la que se configura una llama de combustión, pudiendo suministrarse con combustible los quemadores (1) de premezcla a través de al menos un primer y segundo conducto (7, 8) de combustible, mediante los cuales puede alimentarse el combustible para la configuración del flujo de torsión en el espacio (3) de torsión, estando conectados en cada caso el primer conducto (7) de combustible de cada quemador de premezcla con un primer conducto (12) anular y el segundo conducto (8) de combustible de cada quemador de premezcla con un segundo conducto (13) anular, caracterizada porque al menos en el caso de un primer grupo de quemadores de premezcla está prevista en al menos uno de los conductos (7, 8) de combustible una unidad (15) de regulación que influye en el suministro de combustible, y porque el número de los quemadores de premezcla del primer grupo es más pequeño que la mitad del número total de la pluralidad en el quemador de premezcla.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Disposicion de multiples quemadores para hacer funcionar una camara de combustion as! como procedimiento para hacer funcionar la disposicion de multiples quemadores
Campo tecnico
La invencion se refiere a una disposicion de multiples quemadores con una pluralidad de quemadores individuales configurados como quemadores de premezcla, que sirven para calentar una camara de combustion para una maquina termica, preferiblemente para una instalacion de turbina de gas, y presentan en cada caso un espacio de torsion, en el que se alimentan aire de entrada de combustion as! como combustible configurando un flujo de torsion, formando el flujo de torsion aguas abajo del quemador de premezcla al interior de la camara de combustion una zona de flujo de retorno configurada de manera ampliamente estable en el espacio, en la que se configura una llama de combustion, tras encender la mezcla aire-combustible. Del mismo modo, se describe un procedimiento para hacer funcionar una disposicion de multiples quemadores de este tipo.
Estado de la tecnica
Las disposiciones de multiples quemadores se han impuesto por ultimo por motivos ecologicos, dado que la formacion de oxido de nitrogeno en los gases de escape puede mantenerse pequena debido a la baja temperatura de llama en el caso de un exceso de aire. En este contexto, se han podido establecer en particular las mencionadas camaras de combustion anulares, que se emplean a efectos de accionar instalaciones de turbina de gas y preve una pluralidad de quemadores de premezcla individuales en una disposicion circular alrededor de los componentes rotatorios de una turbina de gas, cuyos gases calientes se suministran a traves de un canal de flujo configurado con forma de anillo directamente a las fases de turbina subordinadas.
Una disposicion de camara de combustion anular de este tipo se deduce por ejemplo del documento EP 597 138 B1, que preve una pluralidad de quemadores de premezcla dispuestos en forma de anillo, tales como pueden deducirse por ejemplo del documento EP 387 532 A1, y estan configurados en cada caso como quemadores de doble cono que preven un espacio de torsion encerrado en el lado radial por dos cuerpos parciales conicos huecos, cuyos respectivos ejes medios estan dispuestos desplazados uno con respecto al otro, de modo que las paredes proximas de los dos cuerpos conicos parciales encierran en su extension longitudinal ranuras tangenciales para el aire de combustion. A traves de una tobera de combustible dispuesta en el interior del espacio de torsion en su mayor parte en el centro, puede alimentarse combustible llquido al espacio de torsion que se amplla axialmente de manera conica. Del mismo modo, puede suministrarse al quemador de premezcla combustible en forma de gas a traves de las aberturas de entrada de gases repartidas a lo largo de las ranuras tangenciales en el interior de la pared de los dos cuerpos conicos parciales. De ese modo, ya se configura una formacion de mezcla con el aire de entrada de combustion en zonas de las ranuras de entrada, configurandose a lo largo del flujo de torsion que se extiende axialmente en el interior del espacio de torsion una concentracion de combustible lo mas homogeneamente posible a lo largo de toda la seccion transversal del espacio de torsion. En la salida de quemador se origina una zona de flujo de retorno definida con forma de casquete esferico, en cuya cuspide tiene lugar el encendido configurando una llama de combustion espacialmente estable en el interior de la zona.
Durante el funcionamiento de una instalacion de turbina de gas de este tipo, por regla general, durante el arranque de la turbina de gas as! como en las zonas de carga reducidas, se realiza el suministro de combustible para cada quemador de premezcla individual a traves de una denominada fase piloto, que esta configurada segun la configuracion del quemador de premezcla como una lanza de quemador central, tal como se describe por ejemplo en el documento De 196 52 899 A1, o como un suministro de gas piloto previsto directamente en la salida de quemador en la direccion de flujo antes de la camara de combustion.
En ambos casos, se anade combustible directamente en la zona de flujo necesaria para la estabilizacion de la llama, que sin embargo se quema para las emisiones de sustancias nocivas en una relacion de mezcla lo mas adversa en condiciones casi estequiometricas. Por tanto, debido a los valores de emisiones altos en la denominada zona piloto con respecto a NO2, CO y NOx es necesario en particular en la zona de carga media y superior de la instalacion de turbina de gas reducir el suministro de combustible a traves de la respectiva fase piloto y realizar el suministro de combustible en el marco de la denominada fase de premezcla, es decir de la alimentacion de combustible en forma de gas a lo largo de las ranuras de entrada de aire a traves de la pared de las carcasas conicas parciales. Tras una desconexion completa del suministro de combustible piloto, es necesario eliminar los residuos combustibles de los conductos piloto para evitar retenciones de llama en la fase piloto. Para ello, son necesarios procedimientos de lavado tecnicamente costosos. Ademas, las operaciones de conmutacion del piloto al funcionamiento de premezcla o a la inversa no son deseables, dado que de este modo se estimulan pulsaciones internas de quemador que, segun la expresion cargan de manera mecanicamente fuerte los componentes de la instalacion que participan en la operacion de combustion.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Ademas, las oscilaciones termoacusticas de este tipo aparecen preferiblemente tambien en el funcionamiento de premezcla, es decir en la zona de carga media y superior, mediante las cuales la estabilidad de llama que se configura en el interior de la camara de combustion se ve fuertemente perjudicada.
Normalmente, en el caso de turbinas de gas calentadas con camaras de combustion anulares, se suministran todos los quemadores de premezcla, durante el funcionamiento de premezcla de la misma manera con combustible en forma de gas. Sin embargo, se muestra que, en el caso de las diferentes condiciones de carga de la instalacion de turbina de gas, se configuran zonas de funcionamiento en las que aparecen fuertes pulsaciones de camara de combustion, un quemado malo y valores de oxido de nitrogeno altos conectados con el mismo as! como valores altos de hidrocarburos no saturados y en los que puede observarse un comportamiento al quemado lateral malo de los quemadores de premezcla individuales.
Para oponerse a estos problemas, se propone en el documento DE 101 08 560 A1 romper de manera dirigida la simetrla aplicada hasta ahora en el suministro de combustible de todos los quemadores previstos en la disposicion de multiples quemadores para reducir eficazmente la aparicion de pulsaciones de camara de combustion. De este modo, se hace funcionar al menos un quemador de premezcla de tal manera que el al menos un quemador de premezcla presenta un perfil de mezcla espacial que se desvla de todos los otros quemadores de premezcla previstos en la disposicion de multiples quemadores en el seno de la mezcla de aire-combustible. De este modo, el al menos un quemador de premezcla preve una alimentacion de combustible que se desvla de manera constructiva de todos los otros quemadores de premezcla para el combustible en forma de gas a lo largo de las carcasas conicas parciales que delimitan radialmente el espacio de torsion conico. Aunque, esta medida contribuye a la amortiguacion de las pulsaciones que circulan de manera circular en una camara de combustion anular que se configuran habitualmente de forma resonante en la zona de carga superior de la instalacion de turbina de gas, esta limitada la influencia adicional sobre el comportamiento de los quemadores con respecto al funcionamiento de la instalacion de turbina de gas en el caso de diferentes estados de carga as! como teniendo en cuenta otros parametros respectivos que influyen en el proceso de combustion en el interior del quemador de premezcla, como por ejemplo proporciones de humedad que varlan fuertemente en el aire de entrada de combustion en el caso de un aumento de la potencia de la turbina de gas, temperatura ambiente, cambio de la composition de combustible as! como tambien fenomenos de envejecimiento de toda la instalacion de turbina de gas. Aparte de esto, la propuesta descrita anteriormente no permite ninguna capacidad de modernization adicional en las instalaciones de turbina de gas ya existentes, de modo que la medida conocida puede implementarse exclusivamente en el caso de nuevas instalaciones de turbina de gas que van a adquirirse.
Una disposicion de multiples quemadores con una pluralidad de quemadores individuales configurados como quemadores de premezcla segun el preambulo de la reivindicacion 1 se conoce del documento US2003/0041588 A1.
Exposicion de la invencion
La invencion se basa en el objetivo de perfeccionar una disposicion de multiples quemadores con una pluralidad de quemadores individuales configurados como quemadores de premezcla, en particular para hacer funcionar una instalacion de turbina de gas segun el preambulo de la reivindicacion 1, de tal manera que puede optimizarse de la manera mas flexible posible el funcionamiento de una pluralidad de quemadores de premezcla individuales o de manera variable en funcion del estado de carga respectivo as! como de los parametros que influyen en el proceso de combustion, tal como se menciona anteriormente. En particular es valido crear una posibilidad de regulation que optimiza el funcionamiento de una disposicion de multiples quemadores con respecto a la emision de sustancias nocivas as! como reduce claramente las pulsaciones ocasionadas por la combustion en toda la zona de carga.
El alcance del objetivo en el que se basa la invencion se incluye en la reivindicacion 1. El objeto de la reivindicacion 8 es un procedimiento para hacer funcionar una disposicion de multiples quemadores, que es adecuada por ejemplo para el funcionamiento de una camara de combustion anular.
La disposicion de multiples quemadores segun la invencion destaca por el empleo dirigido de sistemas de quemadores de premezcla que puede accionarse por fases, que disponen de medios para una inyeccion de combustible internamente por fases en el espacio de torsion para el funcionamiento de premezcla. Para ello, se suministra con combustible, preferiblemente combustible en forma de gas, cada uno de los quemadores de premezcla previsto en la disposicion de multiples quemadores, a traves de al menos dos conductos de combustible separados, un denominado primer conducto de combustible y un segundo conducto de combustible, mediante los cuales se alimenta el combustible para la configuration adicional del flujo de torsion al espacio de torsion. El en cada caso primer conducto de combustible de cada uno de los quemadores de premezcla esta conectado con un primer conducto anular, a traves del cual se suministran con combustible los en cada caso primeros conductos de combustible de todos los quemadores de premezcla en el interior de la disposicion de multiples quemadores. Ademas, esta previsto un segundo conducto anular, que esta conectado con en cada caso el segundo conducto de combustible de cada quemador de premezcla individual dispuesto en la disposicion de multiples quemadores. Ahora, es esencial que, en el caso de un primer grupo de quemadores de premezcla, cuyo numero se selecciona mas
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
pequeno que la mitad del numero total previsto en la disposicion de multiples quemadores, este prevista en al menos uno de los conductos de combustible una unidad de regulation que influye en el suministro de combustible, por ejemplo una valvula de estrangulacion. Mediante una estrangulacion regulada de la alimentation de combustible con respecto a un grupo elegido de quemadores de premezcla es posible por un lado crear un perfil de temperatura asimetrico de manera dirigida a lo largo de una disposicion de quemadores de premezcla anular, por ejemplo en el marco de una disposicion de camara de combustion anular y por consiguiente contrarrestar de manera eficaz las oscilaciones termoacusticas condicionadas por el quemador, por otro lado la estrangulacion de combustible regulable permite una adaptation individual del comportamiento de quemador a basicamente todos los parametros que influyen en el proceso de combustion.
El concepto de quemador segun la invention con una estrangulacion de combustible regulable puede implementarse, al menos en el caso de quemadores de premezcla elegidos de manera dirigida, en el interior de una disposicion de multiples quemadores tanto en el caso de quemadores de premezcla con lanza de quemador o tambien con un suministro piloto externo.
En el caso del empleo de quemadores de premezcla con una lanza de quemador que se impone al menos parcialmente en el centro del espacio de torsion, en el funcionamiento de arranque o zona de carga inferior de la turbina de gas se alimenta una gran parte del combustible preferiblemente en forma de gas a traves de la lanza de quemador al espacio de torsion. Para ello, estan conectadas en cada caso las lanzas de combustible con en cada caso el primer conducto de combustible, que se alimentan con combustible mediante en cada caso un conducto anular comun. Por el contrario, en la zona de carga media y superior se hace funcionar la disposicion de multiples quemadores de tal manera que se suministra claramente mas de la mitad del combustible en forma de gas, a traves del en cada caso segundo conducto de combustible, a los quemadores de premezcla a traves de las aberturas de salida de combustible, que se extienden a lo largo de las ranuras de entrada de aire. Esto se permite mediante la conexion de la alimentacion de combustible a traves del segundo conducto anular, desde el cual se alimentan los en cada caso segundos conductos de combustible de los quemadores de premezcla individuales, estrangulandose segun sea necesario la alimentacion de combustible a traves del primer anillo anular. Esto tiene la ventaja de que, independientemente del punto de funcionamiento de la instalacion de turbina de gas, puede generarse siempre una mezcla de aire-combustible ideal, en la que pueden suministrarse con combustible de manera diferente las fases de combustible individuales en funcion de la zona de carga de la instalacion de turbina de gas y conseguir de esta manera un grado optimo del comportamiento de la combustion con respecto a las emisiones de sustancias nocivas y el comportamiento de pulsaciones, mediante lo cual puede ampliarse esencialmente el intervalo de funcionamiento de la turbina de gas.
De manera similar a aquella en la que se implementa un escalonamiento de combustible a traves de una lanza de quemador que sobresale al menos parcialmente en el centro del espacio de torsion, tambien es posible realizar un escalonamiento de combustible a lo largo de las ranuras de entrada de aire de quemador. Tambien es concebible implementar un escalonamiento de combustible a traves de una fase piloto guiada externamente, que esta prevista en la salida de quemador aguas arriba con respecto a la camara de combustion.
Independientemente de la forma de realization respectiva de los quemadores de premezcla empleados as! como de la relation de suministro de combustible ajustable mediante el estado de carga entre los conductos anulares y los conductos de combustible primero y segundo conectados a los mismos, el concepto de quemador segun la invencion permite, previendo unidades de regulacion auxiliares a lo largo de los conductos de combustible que se desvlan de un conducto anular solo en el caso de un grupo elegido de quemadores de premezcla previstos en la disposicion de multiples quemadores, una ruptura de la simetrla de manera dirigida en la distribution de temperatura a lo largo de la llama que se configura en el interior de la camara de combustion, mediante lo cual puede influirse decisivamente en la reduction de las oscilaciones termoacusticas que se configuran en el interior de la camara de combustion. Del mismo modo, las unidades de regulacion previstas en los conductos de combustible, que estan configuradas preferiblemente como valvulas de estrangulacion, autorizan una regulacion o control activo independientemente de los parametros que influyen en la operation de combustion, como por ejemplo la proportion de humedad, que varla en funcion de la zona de carga de la disposicion de turbina de gas, en el aire de entrada de combustion, la temperatura ambiente, el cambio de la composition de combustible as! como tambien el envejecimiento de los componentes de turbina de gas.
Breve descripcion de la invencion
La invencion se describe a continuation a modo de ejemplo sin limitation de la idea general de la invencion mediante ejemplos de realizacion con referencia a los dibujos. Muestran:
la figura 1 una representation esquematica de un quemador de premezcla por fases,
la figura 2 a-c una representacion de conductos de combustible alternativos para el suministro de combustible de un quemador de premezcla,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
la figura 3a, b una disposicion de dos conductos anulares para calentar una disposicion de quemadores de premezcla de doble fase y
la figura 4 un esquema de disposicion anular para quemadores de premezcla para calentar una camara de combustion anular.
Modo para la realizacion de la invencion, utilidad industrial
La figura 1 muestra una seccion longitudinal as! como una vista delantera orientada en contra del sentido S de flujo de un quemador 1 de premezcla con un suministro de combustible por fases. El quemador 1 de premezcla configurado de forma conica encierra con sus carcasas 2 conicas parciales representadas de manera muy esquematizadas en la figura 1 un espacio 3 de torsion configurado de forma conica. Las carcasas 2 conicas parciales encierran, debido a su composicion mutuamente solapante, en cada caso unas ranuras 4 de entrada de aire, a lo largo de las cuales estan dispuestas de manera distribuida aberturas 5 de suministro de combustible, a traves de las cuales se alimenta el combustible en forma de gas al espacio 3 de torsion para la configuracion de un flujo de torsion.
En el centro del espacio 3 de torsion esta prevista al menos parcialmente de manera sobresaliente una lanza 6 de quemador, que presenta igualmente aberturas de salida de combustible, a traves de las cuales puede alimentarse el combustible al espacio 3 de torsion. La alimentacion de combustible a traves de la fase 6 de lanza tiene lugar preferiblemente durante el arranque de la instalacion de turbina de gas as! como en la zona de carga inferior. Si por el contrario la turbina de gas se encuentra en la zona de carga media o superior, entonces tiene lugar la alimentacion de combustible sobre todo a traves de las aberturas 5 de suministro de combustible que se extienden a lo largo de las carcasas conicas parciales.
La figura 2a muestra esquematicamente el suministro de combustible a un quemador de premezcla individual a modo de una forma de realizacion representada en la figura 1. Un primer conducto 7 de combustible esta conectado con la fase 6 de lanza, sin embargo un segundo conducto 8 de combustible esta conectado con las aberturas 5 de entrada de combustible, que se extienden a lo largo de las ranuras 4 de entrada de aire en el interior de las carcasas 2 conicas parciales.
De manera alternativa a la variante de quemador de premezcla representada anteriormente, igualmente es posible suministrar con combustible un quemador de premezcla configurado por fases segun la representacion grafica en la figura 2b a lo largo de unas segundas zonas 9, 10 de alimentacion de combustible desplazadas axialmente de manera independiente a traves de los conductos 7, 8 de combustible.
Una variante adicional de la alimentacion de combustible se representa en la figura 2c, en la que tiene lugar una primera fase de combustible a traves de una fase 11 piloto externa, que esta prevista a continuacion de la salida de quemador y aguas arriba con respecto a la camara BK de combustion. La segunda fase de quemador corresponde a las aberturas 5 de alimentacion de combustible distribuidas a lo largo de las ranuras 4 de entrada de aire en la representacion grafica segun la figura 2b a lo largo de las carcasas 2 conicas parciales.
A partir de la figura 3 debe deducirse esquematicamente un plano de conductos para el suministro de combustible para los conductos 7, 8 de combustible individuales, a traves de los cuales se suministran con combustible quemadores de premezcla no representados en la manera indicada en la figura 2. De este modo, los conductos 7 de combustible de todos los quemadores de premezcla estan conectados con un primer conducto 12 anular y los conductos de combustible 8 de manera correspondiente con un segundo conducto 13 anular. Para el ajuste de una relacion de suministro de combustible deseada entre los conductos 12, 13 anulares y por consiguiente tambien entre los conductos 7, 8 de combustible conectados con los conductos 12, 13 anulares, sirve al menos un dispositivo 14 de regulation, con el que puede realizarse una distribution de combustible ajustable de manera dirigida a traves de los respectivos conductos 12, 13 anulares. Ademas, estan previstas en un determinado numero de conductos 7 de combustible, en este caso cuatro, unidades 15 de regulacion adicionales, preferiblemente valvulas de estrangulacion regulables, mediante las cuales es posible una estrangulacion dirigida del suministro de combustible a traves del en cada caso, en el ejemplo, primer conducto 7 de combustible, que esta conectado preferiblemente con la lanza de quemador.
En el ejemplo de realizacion representado en la figura 3 se suministran con combustible de manera estrangulada cuatro de diez quemadores de premezcla (no representados) previstos en una disposicion con forma anular mediante una estrangulacion correspondiente de las unidades 14 de regulacion a traves de los respectivos conductos 7 de combustible, mediante lo cual los quemadores de premezcla en cuestion presentan una temperatura de combustion, que se diferencia de la temperatura de combustion de los demas quemadores de premezcla previstos en la disposicion de forma anular. Tal como se explica al principio, esto conduce a una asimetrla en la distribucion de temperatura a lo largo de la disposicion de quemadores de premezcla anular, mediante lo cual puede contrarrestarse eficazmente la configuracion de oscilaciones termoacusticas en el interior de la camara de
combustion. Debido a la capacidad de regulacion de las unidades 15 de regulacion configuradas como valvulas de estrangulacion, es posible optimizar el proceso de combustion considerando los diferentes parametros que influyen en el proceso de combustion.
En la figura 4 se representa una representacion esquematica de una disposicion de multiples quemadores para 5 calentar una camara de combustion anular. 18 quemadores de premezcla estan dispuestos de manera uniformemente distribuida sobre una superficie anular, de los cuales se hacen funcionar aquellos quemadores de premezcla con un punto negro de manera no estrangulada, y los demas, marcados en cada caso con un clrculo, se estrangulan, por ejemplo se hacen funcionar con una fase de lanza estrangulada. Dado que, tal como se muestra anteriormente, el grado de la estrangulacion de combustible puede ajustarse de manera variable y esto solamente 10 para cada uno de los quemadores de premezcla accionados de manera estrangulada, pueden ajustarse diferentes perfiles de temperatura irregulares que discurren a lo largo del perlmetro de camara de combustion, que pueden influir de manera decisiva en la operacion de combustion. A traves de una influencia regulada sobre quemadores de premezcla que pueden accionarse de manera estrangulada especlficos en la disposicion de multiples quemadores, puede optimizarse la operacion de combustion directamente en el funcionamiento de la turbina de gas.
15 De este modo, debe indicarse que los 18 quemadores de premezcla dispuestos en la figura 4 para calentar una camara de combustion anular deben dimensionarse con un escalonamiento de combustible interno de quemador con una fase de lanza y una fase de quemador. Mientras que en el caso de 12 de los quemadores estan completamente abiertas ambas fases de quemador, en el caso de los 6 quemadores restantes las fases de lanza estan completamente cerradas en cada caso. Basicamente, esta disposicion de quemadores permite un intervalo de 20 funcionamiento aceptable con respecto a las emisiones de sustancias nocivas en el caso de que se introduzca del 10 - 50 % del combustible suministrado de manera global a los quemadores en cada caso mediante la fase de lanza. De esta manera, es posible ajustar el agrupamiento de quemadores acimutal del grupo de quemadores pequeno, que comprende los quemadores 1, 4, 7, 10, 13, 16 en un intervalo del 16 - 30 % con respecto a la totalidad del combustible introducido.
25 El concepto de quemador segun la invention puede aplicarse con exito no solo para camaras de combustion anulares, sino tambien para disposiciones de quemadores, que preven quemadores individuales distribuidos de manera uniforme o no uniforme en el plano, por ejemplo para calentar una camara de combustion de marmita. De ese modo, es posible ajustar, mediante el posicionamiento correspondiente de quemadores de premezcla estrangulados, ademas de las variantes ya descritas para el agrupamiento acimutal, tambien perfiles de temperatura 30 que discurren radialmente a voluntad. Tambien son concebibles variaciones, en las que se disponen axialmente unas detras de otras disposiciones de quemadores, como por ejemplo en el caso de camaras de combustion por fases axialmente.
Lista de numeros de referenda
- 1 quemador de premezcla
- 35
- 2 carcasa conica parcial
- 3 espacio de torsion
- 4 ranura de entrada de aire
- 5 aberturas de combustible
- 6 lanza, fase de lanza
- 40
- 7,8 conducto de combustible
- 9, 10 zona de alimentation de combustible
- 11 fase piloto externa
- 12,13 primer, segundo conducto anular
- 14 dispositivo de regulacion
- 45
- 15 unidad de regulacion
Claims (12)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Disposicion de multiples quemadores con una pluralidad de quemadores individuales configurados como quemadores (1) de premezcla, que sirven para calentar una camara de combustion de una maquina termica y presentan en cada caso un espacio (3) de torsion, en el que pueden introducirse aire de entrada de combustion as! como combustible configurando un flujo de torsion, formando el flujo de torsion aguas abajo del quemador (1) de premezcla en el interior de la camara de combustion una zona de flujo de retorno en la que se configura una llama de combustion, pudiendo suministrarse con combustible los quemadores (1) de premezcla a traves de al menos un primer y segundo conducto (7, 8) de combustible, mediante los cuales puede alimentarse el combustible para la configuracion del flujo de torsion en el espacio (3) de torsion, estando conectados en cada caso el primer conducto (7) de combustible de cada quemador de premezcla con un primer conducto (12) anular y el segundo conducto (8) de combustible de cada quemador de premezcla con un segundo conducto (13) anular, caracterizada porque al menos en el caso de un primer grupo de quemadores de premezcla esta prevista en al menos uno de los conductos (7, 8) de combustible una unidad (15) de regulation que influye en el suministro de combustible, y porque el numero de los quemadores de premezcla del primer grupo es mas pequeno que la mitad del numero total de la pluralidad en el quemador de premezcla.
- 2. Disposicion de multiples quemadores segun la reivindicacion 1, caracterizada porque la unidad (15) de regulacion es una valvula de estrangulacion o un disco de apertura.
- 3. Disposicion de multiples quemadores segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque los quemadores (1) de premezcla presentan en cada caso un espacio (3) de torsion configurado a modo de cono parcial, que esta limitado de manera radial por al menos dos carcasas (2) conicas parciales que encierran entre si ranuras (4) de entrada de aire tangenciales en cada caso que se solapan mutuamente de manera parcial, porque tiene lugar la alimentation de combustible dirigida al espacio (3) de torsion a traves de al menos dos zonas de alimentacion de combustible separadas, que estan separadas axialmente con respecto al espacio (3) de torsion configurado a modo de cono parcial o dispuestas axialmente de manera parcialmente solapante y estan conectadas en cada caso con un conducto (7, 8) de combustible.
- 4. Disposicion de multiples quemadores segun la reivindicacion 3, caracterizada porque esta prevista axialmente en el centro del espacio (3) de torsion una lanza (6) de combustible sobresaliente al menos parcialmente, porque estan previstas una primera zona de alimentacion de combustible a lo largo de la lanza (6) de quemador y una segunda zona de alimentacion de combustible a lo largo de las carcasas (2) conicas parciales, preferiblemente en la zona de las ranuras (4) de entrada de aire.
- 5. Disposicion de multiples quemadores segun la reivindicacion 3, caracterizada porque estan previstas de manera limltrofe una primera zona (9) de alimentacion de combustible a lo largo de las carcasas (2) conicas parciales, preferiblemente en la zona de las ranuras (4) de entrada de aire, y una segunda zona (10) de alimentacion de combustible axialmente a la primera zona (9) de alimentacion de combustible a lo largo de las carcasas (2) conicas parciales.
- 6. Disposicion de multiples quemadores segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la pluralidad de quemadores (1) de premezcla estan dispuestos en forma de una disposicion anular para calentar una camara de combustion anular o en forma de una disposicion de superficie circular para calentar una camara de combustion de marmita.
- 7. Disposicion de multiples quemadores segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque en el interior del primer y/o segundo conducto (12, 13) anular esta previsto en cada caso un dispositivo (14) de regulacion.
- 8. Procedimiento para hacer funcionar una disposicion de multiples quemadores con una pluralidad de quemadores individuales, que sirven para calentar una camara de combustion de una maquina termica y estan configurados como quemadores (1) de premezcla, que presentan en cada caso un espacio (3) de torsion, en el que se introduce aire de entrada de combustion as! como combustible configurando un flujo de torsion, formando el flujo de torsion aguas abajo del quemador (1) de premezcla en el interior de la camara de combustion una zona de flujo de retorno en la que se configura una llama de combustion, subdividiendose los quemadores (1) de premezcla en al menos dos grupos, que se suministran en cada caso con diferentes cantidades de combustible, suministrandose los quemadores de premezcla con combustible a traves de al menos un primer y segundo conducto (7, 8) de combustible, a traves de los cuales se alimenta combustible en cada caso para la configuracion del flujo de torsion al espacio (3) de torsion, suministrandose con combustible en cada caso el primer conducto (7) de combustible de cada quemador de premezcla a traves de un primer conducto (12) anular y el segundo conducto (8) de combustible de cada quemador de premezcla a traves de un segundo conducto (13) anular, caracterizado porque el suministro de combustible, al menos en el caso de un primer grupo de quemadores de premezcla, cuyo numero es mas pequeno que la mitad de la pluralidad de quemadores individuales previstos en la disposicion de multiples quemadores, tiene lugar de manera estrangulada a lo largo de al menos uno de los conductos de combustible.
- 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado porque la estrangulacion del suministro de combustible puede llevarse a cabo de manera regulada o controlada.
- 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado porque la regulacion o control de la estrangulacion de combustible se lleva a cabo en funcion del estado de carga de la maquina termica, basandose en la reduccion de las5 pulsaciones que se configuran en el interior de der camara de combustion, de una reduccion de los valores de emisiones nocivas que se originan durante la combustion, y/o en funcion de la composicion de combustible, de la temperatura ambiente y/o de la humedad ambiente.
- 11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la alimentacion de combustible tiene lugar a traves de al menos dos zonas de alimentacion de combustible separadas axialmente a lo largo del10 espacio (3) de torsion de cada quemador de premezcla.
- 12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, caracterizado porque se lleva a cabo una primera alimentacion de combustible a traves de una lanza (6) de quemador prevista en el centro en el interior del espacio (3) de torsion y una segunda alimentacion de combustible a lo largo de las carcasas (2) conicas parciales que delimitan radialmente el espacio (3) de torsion.15 13. Procedimiento segun la reivindicacion 11, caracterizado porque se lleva a cabo una primera y segundaalimentacion de combustible a lo largo de las carcasas (2) conicas parciales que delimitan radialmente el espacio (3) de torsion.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH5592004 | 2004-03-31 | ||
| CH5592004 | 2004-03-31 | ||
| PCT/EP2005/051410 WO2005095864A1 (de) | 2004-03-31 | 2005-03-29 | Mehrfachbrenneranordnung zum betrieb einer brennkammer sowie verfahren zum betreiben der mehrfachbrenneranordnung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2616873T3 true ES2616873T3 (es) | 2017-06-14 |
Family
ID=34963254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05729789.7T Active ES2616873T3 (es) | 2004-03-31 | 2005-03-29 | Disposición de múltiples quemadores para hacer funcionar una cámara de combustión así como procedimiento para hacer funcionar la disposición de múltiples quemadores |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7878799B2 (es) |
| EP (1) | EP1730448B1 (es) |
| CN (1) | CN1938549B (es) |
| ES (1) | ES2616873T3 (es) |
| WO (1) | WO2005095864A1 (es) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101451714B (zh) * | 2007-11-30 | 2012-08-22 | 皮亚尔取暖工业总集团 | 双流环形管道以及包含双流环形管道的燃烧器 |
| US20100204620A1 (en) * | 2009-02-09 | 2010-08-12 | Smith Jonathan A | Therapy and mobility assistance system |
| US20120060801A1 (en) * | 2009-05-25 | 2012-03-15 | Ito Racing Service Co., Ltd. | Mixer for Fuel Supply Device and Fuel Supply System |
| DE102011117603A1 (de) | 2010-11-17 | 2012-05-24 | Alstom Technology Ltd. | Brennkammer und Verfahren zum Dämpfen von Pulsationen |
| US9631560B2 (en) | 2011-11-22 | 2017-04-25 | United Technologies Corporation | Fuel-air mixture distribution for gas turbine engine combustors |
| EP2642098A1 (de) | 2012-03-24 | 2013-09-25 | Alstom Technology Ltd | Gasturbinenkraftwerk mit inhomogenem Eintrittsgas |
| US20150184858A1 (en) * | 2012-10-01 | 2015-07-02 | Peter John Stuttford | Method of operating a multi-stage flamesheet combustor |
| JP2019020071A (ja) * | 2017-07-19 | 2019-02-07 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器及びガスタービン |
| US11181274B2 (en) * | 2017-08-21 | 2021-11-23 | General Electric Company | Combustion system and method for attenuation of combustion dynamics in a gas turbine engine |
| RU2755240C2 (ru) * | 2017-12-26 | 2021-09-14 | Ансальдо Энергия Свитзерленд Аг | Горелка для камеры сгорания газотурбинной энергосиловой установки, камера сгорания газотурбинной энергосиловой установки, содержащая такую горелку, и газотурбинная энергосиловая установка, содержащая такую камеру сгорания |
| EP3524799A1 (de) * | 2018-02-13 | 2019-08-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum betreiben einer brenneranordnung einer gasturbine |
| CZ2018506A3 (cs) * | 2018-09-26 | 2020-03-18 | První Brněnská Strojírna Velká Bíteš, A.S. | Montážní sestava obtokových palivových trysek pro malý turbínový motor s prstencovou spalovací komorou a obtoková palivová tryska pro ni |
| US11156164B2 (en) | 2019-05-21 | 2021-10-26 | General Electric Company | System and method for high frequency accoustic dampers with caps |
| US11174792B2 (en) | 2019-05-21 | 2021-11-16 | General Electric Company | System and method for high frequency acoustic dampers with baffles |
| CN113803744B (zh) * | 2021-09-27 | 2023-03-10 | 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 | 燃烧室入料装置及入料系统 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH678757A5 (es) | 1989-03-15 | 1991-10-31 | Asea Brown Boveri | |
| EP0597138B1 (de) | 1992-11-09 | 1997-07-16 | Asea Brown Boveri AG | Gasturbinen-Brennkammer |
| US5303542A (en) * | 1992-11-16 | 1994-04-19 | General Electric Company | Fuel supply control method for a gas turbine engine |
| DE19652899A1 (de) | 1996-12-19 | 1998-06-25 | Asea Brown Boveri | Brenneranordnung für eine Gasturbine |
| DE59812472D1 (de) * | 1998-06-29 | 2005-02-10 | Alstom Technology Ltd Baden | Verfahren zum Abgleichen des Brennstoffverteilsystems bei Gasturbinen mit mehreren Brennern |
| EP0976982B1 (de) * | 1998-07-27 | 2003-12-03 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenbrennkammer mit gasförmigem Brennstoff |
| DE19939235B4 (de) * | 1999-08-18 | 2012-03-29 | Alstom | Verfahren zum Erzeugen von heissen Gasen in einer Verbrennungseinrichtung sowie Verbrennungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US6250063B1 (en) * | 1999-08-19 | 2001-06-26 | General Electric Co. | Fuel staging apparatus and methods for gas turbine nozzles |
| US6769903B2 (en) * | 2000-06-15 | 2004-08-03 | Alstom Technology Ltd | Method for operating a burner and burner with stepped premix gas injection |
| DE10056124A1 (de) * | 2000-11-13 | 2002-05-23 | Alstom Switzerland Ltd | Brennersystem mit gestufter Brennstoff-Eindüsung und Verfahren zum Betrieb |
| DE10108560A1 (de) * | 2001-02-22 | 2002-09-05 | Alstom Switzerland Ltd | Verfahren zum Betrieb einer Ringbrennkammer sowie eine diesbezügliche Ringbrennkammer |
| US6722135B2 (en) | 2002-01-29 | 2004-04-20 | General Electric Company | Performance enhanced control of DLN gas turbines |
-
2005
- 2005-03-29 ES ES05729789.7T patent/ES2616873T3/es active Active
- 2005-03-29 EP EP05729789.7A patent/EP1730448B1/de active Active
- 2005-03-29 CN CN2005800106984A patent/CN1938549B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-03-29 WO PCT/EP2005/051410 patent/WO2005095864A1/de not_active Application Discontinuation
-
2006
- 2006-09-29 US US11/529,625 patent/US7878799B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1938549A (zh) | 2007-03-28 |
| WO2005095864A1 (de) | 2005-10-13 |
| US20070105061A1 (en) | 2007-05-10 |
| EP1730448B1 (de) | 2016-12-14 |
| US7878799B2 (en) | 2011-02-01 |
| CN1938549B (zh) | 2010-09-29 |
| EP1730448A1 (de) | 2006-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2616873T3 (es) | Disposición de múltiples quemadores para hacer funcionar una cámara de combustión así como procedimiento para hacer funcionar la disposición de múltiples quemadores | |
| US5901555A (en) | Gas turbine combustor having multiple burner groups and independently operable pilot fuel injection systems | |
| US5836164A (en) | Gas turbine combustor | |
| ES2551440T3 (es) | Quemador y procedimiento para hacer funcionar una turbina de gas | |
| US10718522B2 (en) | Gas turbine combustor, gas turbine, control device, and control method | |
| JP2638394B2 (ja) | 低ＮＯｘ燃焼法 | |
| WO2015182727A1 (ja) | ガスタービンエンジンの燃焼装置 | |
| US20030152880A1 (en) | Method for operating a burner and burner with stepped premix gas injection | |
| KR20010024477A (ko) | 독립적으로 제어 가능한 서로 다른 스테이지로의 연료유동을 가진 연소기 | |
| ES2352679T3 (es) | Quemador para combustión de premezcla. | |
| BR102013021469A2 (pt) | método para misturar um ar de diluição em um sistema de combustão sequencial de uma turbina a gás | |
| EP2434222B1 (en) | Method for operating a combustion chamber | |
| JP5458121B2 (ja) | ガスタービン燃焼器およびガスタービン燃焼器の運転方法 | |
| KR101670149B1 (ko) | 연소기 및 가스 터빈 | |
| US10088155B2 (en) | Central burner for multi-fuel multiple lance burner system | |
| ES2857716T3 (es) | Dispositivo de mezcla y cabezal de quemador para un quemador con emisión reducida de NOx | |
| CN106133446B (zh) | 燃气涡轮燃烧器以及燃气涡轮 | |
| CN107110505B (zh) | 具有多流体燃料供应的燃气轮机单元和供应燃气轮机单元的燃烧器的方法 | |
| ITMI20012781A1 (it) | Assieme migliorato di camera di pre miscelamento e di camera di combustione, a basse emissioni inquinanti per turbine a gas con combustibile | |
| BRPI0416953B1 (pt) | Queimador a gás | |
| US20100009306A1 (en) | Burner | |
| US11493206B2 (en) | Gas turbine combustor having main fuel valves independently adjustable | |
| WO2009110038A1 (ja) | 酸素燃焼ボイラの微粉炭バーナ | |
| US11187408B2 (en) | Apparatus and method for variable mode mixing of combustion reactants | |
| JP5442986B2 (ja) | 水素・酸素混合ガス燃焼バーナ |