MXPA06001199A - Sistema y metodo de motor de turbina de gas recuperado que emplea combustion catalitica - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de motor de turbina de gas recuperado que emplea combustión catalítica, dicho sistema caracterizado porque comprende:un compresor dispuesto para recibir aire y comprimir el aire;un sistema de combustible operable para sufrir combustible al compresor, de tal manera que una mezcla del aire comprimido y el combustible es descargada del compresor;un combustor catalítico operable para quemar la mezcla para producir gases de combustión calientes;una turbina dispuesta para recibir los gases de combustión y expandir los gases, para producir energía mecánica que impulsa el compresor;un recuperador dispuesto para recibir los gases de escape de la turbina y la mezcla descargada del compresor, y para provocar el intercambio de calor entre ambos, de tal manera que la mezcla es precalentada antes de entrar al combustor catalítico;y un sistema operable para dirigir una porción de los gases de escape de turbina al compresor durante la parte de carga y cerca de la operación de carga completa del motor de turbina de gas, de tal manera que la temperatura de la mezcla descargada del compresor es elevada por dichos gases de escape, con lo cual se eleva la temperatura de entrada al combustor catalítico, en donde dicho sistema comprende una válvula que es controlable para ajustar de manera variable una velocidad de flujo de los gases de escape dentro del compresor, y un sistema de control conectado operablemente a la válvula.

Description

SK, TR), OAPI (BF, BJ, CF, CG, Cl, CM, GA, GN, GQ, For two-letter codes and other abbreviations, refer ió the "GuidGW, ML, MR, NE, SN, TD, TG). ance Notes on Codes and Abbreviations" appearing at the begin- ning ofeach regular issue ofthe PCT Gazette. Published: — H'irft intemational search repon SISTEMA Y MÉTODO DE MOTOR DE TURBINA DE GAS RECUPERADO QUE EMPLEA COMBUSTIÓN CATALÍTICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a sistemas de motor de turbina de gas recuperado en los cuales se emplea combustión catalítica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El uso de procesos catalíticos para combustión u oxidación es un método muy conocido para reducir potencialmente las emisiones de los óxidos de nitrógeno (NOx) de los sistemas de motor de turbina de gas. Existen varios procesos para convertir la energía química de un combustible en energía calorífica en los productos de la conversión. Los procesos principales son: 1) combustión en fase gaseosa, 2) combustión catalítica, 3) oxidación catalítica. También existen combinaciones de estos procesos, tales como los procesos que tienen una primera etapa de oxidación catalítica seguida por un proceso de combustión en fase gaseosa (referidos frecuentemente como catatérmicos). En la oxidación catalítica, una mezcla de aire y combustible se oxida en presencia de un catalizador. En todos los procesos catalíticos, el catalizador permite que la temperatura a la que ocurre la oxidación sea menor que las temperaturas de combustión no catalíticas. Una temperatura de oxidación más baja da como resultado una producción reducida de NOx. En la oxidación catalítica, todas las reacciones ocurren en la superficie catalítica; no hay temperaturas locales altas y por lo tanto es menor el potencial de formación de NOx. Ya sea en la combustión catalítica o en la combustión catatérmica, cierta parte de la reacción tiene lugar en la fase gaseosa, lo que aumenta la temperatura local y aumenta el potencial de formación de NOx. Usando oxidación catalítica se pueden obtener cantidades de NOx de menos de una parte por millón bajo condiciones óptimas de oxidación catalítica; en general, estas cantidades bajas no se pueden obtener con los combustores convencionales no catalíticos, ni con combustión catalítica ni combustión catatérmica. En la presente solicitud, el término "combustor catalítico" se usa para hacer referencia a cualquier combustor que utiliza catálisis, preferiblemente el que utiliza oxidación catalítica. El catalizador empleado en un combustor catalítico tiende a operar mejor bajo ciertas condiciones de temperatura. En particular, normalmente existe una temperatura mínima debajo de la cual no funcionará un catalizador dado. Por ejemplo, el catalizador de paladio requiere una temperatura de entrada de combustor para la mezcla aire-combustible mayor de 800 K cuando el combustible es gas natural. Además, la oxidación catalítica tiene la desventaja de que la superficie de reacción física que debe ser provista para la oxidación completa del combustible hidrocarburo, aumenta exponencialmente al disminuir la temperatura de entrada del combustor, lo que aumenta mucho el costo del combustor y complica el diseño general. La necesidad de una temperatura de entrada de combustor relativamente alta es una de las principales razones por las que la combustión catalítica en general, y la oxidación catalítica en particular, no se ha usado extensamente en los sistemas de motor de turbina de gas. Mas específicamente, dichas temperaturas altas de entrada de combustor generalmente no se pueden obtener en turbinas de gas que operan con relaciones de presión de compresor menores de aproximadamente 40, a menos que se emplee un ciclo recuperado. En un ciclo recuperado, la mezcla aire-combustible se precalienta antes de la combustión mediante un intercambio de calor con los gases de escape de la turbina. De esta manera, la recuperación puede ayudar a obtener la temperatura de entrada de combustor necesaria para una operación apropiada del catalizador, por lo menos bajo ciertas condiciones. Sin embargo, frecuentemente se encontrarán otras condiciones de operación a las que no se puede obtener la temperatura mínima requerida de entrada del combustor, incluso con recuperación. Por ejemplo, cuando se aplica recuperación en turbinas pequeñas de gas, las limitaciones de temperatura del material del recuperador pueden limitar la temperatura máxima del aire o la mezcla aire-combustible. Como un ejemplo, con los materiales convencionales de alta temperatura del recuperador, la temperatura máxima segura de operación del recuperador puede ser de aproximadamente 900 K, y por lo tanto una temperatura de la mezcla aire-combustible de aproximadamente 800 a 850 K es casi la más alta que se puede lograr. Esta escala de temperatura es más alta que la temperatura de operación mínima de algunos tipos de catalizadores y, por lo tanto, el combustor catalítico puede operar apropiadamente a una condición de operación particular, tal como 100 % de carga y condiciones ambientales de día normal. Sin embargo, en otras condiciones de operación, tales como carga parcial o condiciones ambientales frías, la temperatura de entrada del combustor puede caer por debajo de la mínima. Sería deseable superar estos problemas de tal manera que pudiera lograrse el bajo potencial de NOx de la oxidación catalítica en sistemas pequeños de motor de turbina de gas. Adicionalmente, existen otros beneficios que se pueden lograr con los procesos catalíticos. Estos procesos extienden los límites de flamabilidad de operación de los combustibles de hidrocarburo gaseoso, incluyendo sin limitación gases de terraplén, gases de digestor anaeróbico, gas natural y metano. De esta manera, el proceso puede realizarse a relaciones de combustible/aire mucho más diluidas (más delgadas) que la combustión convencional. Esto permite mezclar el gas combustible con el aire antes o durante el proceso de compresión, dando como resultado una mezcla uniforme de combustible-aire que entra al combustor. Esto, a su vez, permite la eliminación de un compresor de gas combustible, que es muy costoso, particularmente para turbinas pequeñas de gas. Los compresores de gas combustible pueden añadir $60/kW o más al costo del motor, que normalmente está en la escala de $600 - $900 /kW. Además, el compresor de gas combustible resta confiabilidad y disponibilidad al motor, puesto que debe operar para que opere el motor, y aumenta el costo del mantenimiento debido al aceite, filtros, desgaste mecánico o eléctrico y similares.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención maneja las necesidades anteriormente mencionadas y logra otras ventajas suministrando un sistema de motor de turbina de gas recuperado y método asociado, que emplean oxidación o combustión catalítica, o combustión catatérmica, en donde la temperatura de entrada del combustor se puede controlar para que permanezca por arriba de la temperatura mínima requerida de operación de catalizador, y además optimizada como una función de la relación combustible/aire a una amplia escala de condiciones de operación, desde carga completa hasta carga parcial, y desde condiciones de día caliente hasta día frío. De acuerdo con un aspecto del método de la invención, un método para operar un motor de turbina de gas comprende los pasos de comprimir aire en un compresor, mezclar combustible con el aire comprimido del compresor para producir una mezcla aire-combustible, quemar la mezcla aire-combustible en un combustor catalítico para producir gases de combustión calientes, expandir los gases de combustión en una turbina para producir energía mecánica, y usar la energía mecánica para impulsar el compresor, y pasar los gases de escape de la turbina a través de un recuperador en el que la mezcla aire-combustible se precalienta mediante intercambio de calor con los gases de escape. El método incluye el paso adicional de dirigir una porción de los gases de escape de la turbina al compresor. El combustible también se pasa a través del compresor junto con el aire y la porción de gases de escape. La recirculación del gas de escape eleva la temperatura de entrada al combustor por arriba de la que se obtendría sin la recirculación del gas de escape. Finalmente lo que entra al combustor es una mezcla de aire, combustible y gases de escape, optimizada para satisfacer el rendimiento de energía, maximizar la eficiencia y minimizar la contaminación del aire. El mezclado del aire, combustible y gases de escape se puede realizar de varias maneras. En una modalidad, el mezclado de los gases de escape con el combustible se realiza antes del compresor, y los gases de escape y el combustible mezclados son dirigidos al compresor separadamente del aire. Alternativamente, por lo menos parte del mezclado del combustible con el aire se puede realizar antes del compresor, y el combustible y aire mezclados se pueden dirigir al compresor separadamente de los gases de escape. Como otra alternativa, el aire, el combustible y los gases de escape son dirigidos al compresor separadamente uno de otro, y el mezclado ocurre en el compresor o en pasajes asociados con el compresor y otros componentes. De acuerdo con la invención, la velocidad de flujo de los gases de escape dirigidos al compresor es controlada en respuesta a uno o más parámetros asociados con el motor, por lo menos uno de los cuales es la relación combustible/aire. Por ejemplo, el paso de control puede comprender controlar la velocidad de flujo en respuesta a la temperatura medida de la entrada del combustor, a fin de mantener la temperatura de entrada del combustor más alta que una temperatura mínima predeterminada, necesaria para la operación apropiada del combustor catalítico en esa relación de combustible/aire. De esta manera, la velocidad de flujo de los gases de escape hacia el compresor se puede optimizar para compensar los cambios de la temperatura ambiente o la carga relativa del motor. La porción de gases de escape dirigidos al compresor se puede separar del resto de los gases de escape en un punto después del recuperador. En este caso, la temperatura de los gases de escape recirculados será reducida por su paso a través del recuperador. Alternativamente, la porción de gases de escape dirigidos al compresor se puede separar del resto de los gases de escape en un punto antes del recuperador, de tal manera que los gases de escape recirculados evitan el recuperador. En dicha disposición, la temperatura de los gases de escape recirculados alimentados al compresor será más alta, y por lo tanto la velocidad de flujo del gas de escape recirculado puede ser más baja que en la disposición anteriormente descrita. Un sistema de motor de turbina de gas recuperado que emplea combustión catalítica de acuerdo con la invención, comprende un compresor dispuesto para recibir aire y comprimir el aire; un sistema de combustible operable para surtir combustible al compresor, de tal manera que una mezcla del aire comprimido y el combustible es descargada del compresor; un combustor catalítico operable para quemar la mezcla para producir gases de combustión calientes; una turbina dispuesta para recibir los gases de combustión y expandir los gases para producir energía mecánica que impulsa el compresor; un recuperador dispuesto para recibir los gases de escape de la turbina y la mezcla descargada del compresor y ocasionar intercambio de calor entre ellos, de tal manera que la mezcla es precalentada antes de entrar al combustor catalítico; y un sistema de recirculación operable para dirigir una porción de los gases de escape de turbina al compresor, de tal manera que la temperatura de la mezcla descargada del compresor es elevada por los gases de escape, por lo cual se eleva la temperatura de entrada al combustor catalítico. El sistema de recirculación puede incluir una válvula que es controlable para ajustar variablemente la velocidad de flujo de los gases de escape hacia el compresor, y un sistema de control conectado operablemente a la válvula. Se pueden conectar al sistema de control sensores operables para medir los parámetros indicativos de la relación combustible/aire y la temperatura de entrada del combustor, y el sistema de control puede ser operable para controlar la válvula a modo de ocasionar que la temperatura de entrada del combustor rebase una temperatura mínima predeterminada, necesaria para la operación apropiada del combustor catalítico y para igualar la temperatura óptima para la relación medida de combustible/aire. Como es de notar, la válvula puede estar antes o después del recuperador.

El sistema de motor recuperado de acuerdo con la invención tiene utilidad en varias aplicaciones, que incluyen sistemas pequeños de generación de energía eléctrica. De esta manera, se puede disponer un generador eléctrico para ser impulsado por una turbina. El sistema no está limitado a motores de turbina de una sola bobina, sino que también se aplica a motores de múltiples bobinas o a sistemas en serie de motores de una sola bobina. Los beneficios del sistema y método presentes serán mayores para procesos de oxidación catalítica, pero se beneficiarían todos los procesos que emplean catálisis.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Habiendo así descrito la invención en términos generales, a continuación se hará referencia a los dibujos anexos, que no necesariamente están dibujados a escala, y en los cuales: La figura 1 es un diagrama de un sistema de motor de turbina de acuerdo con la técnica anterior; La figura 2 es un diagrama de un sistema de motor de turbina de acuerdo con una primera modalidad de la invención; La figura-3 es un diagrama de un sistema de motor de turbina de acuerdo con una segunda modalidad de la invención; La figura 4 es una gráfica que muestra cálculos de modelo de la temperatura de entrada de la turbina, la temperatura de entrada del combustor, la eficiencia y la temperatura de entrada del compresor, en función de la carga relativa, tanto para un sistema de motor de turbina de la técnica anterior, sin mezclar el gas de escape en la entrada del compresor, y un sistema de motor de turbina de acuerdo con la invención, mezclando el gas de escape en la entrada del compresor; La figura 5A representa otra modalidad de la invención en la que combustible y gas de escape son mezclados y alimentados al compresor en forma separada del aire, de tal manera que el mezclado con el aire ocurre completamente en el compresor; La figura 5B muestra una modalidad adicional en la que aire y combustible son mezclados antes de ser alimentados al compresor, y el gas de escape es alimentado al compresor separadamente; y La figura 5C muestra otra modalidad más en la que aire, combustible y gas de escape son alimentados separadamente al compresor, en donde se mezclan.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A continuación se describirá mas completamente las presentes invenciones haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales se muestran algunas, pero no todas, las modalidades de la invención. En realidad, estas invenciones se pueden realizar en muchas formas diferentes y no se deben considerar limitadas a las modalidades expuestas en la presente; mas bien, estas modalidades se proveen de modo que esta descripción satisfaga los requerimientos legales aplicables. Los números similares se refieren a elementos similares en toda la descripción. En la figura 1 se muestra un sistema de generación eléctrica 10 de la técnica anterior, impulsado por un motor de turbina de gas recuperado con combustión catalítica. El sistema incluye un motor de turbina de gas 12 que comprende un compresor 14 y una turbina 16 conectada por una flecha 18 a fin de impulsar el compresor, y un combustor catalítico 20. El sistema también incluye un intercambiador de calor o recuperador 22 que tiene uno o más pasajes 24 para el fluido de descarga del compresor, dispuestos en relación de transferencia de calor con uno o más pasajes 26 para el gas de escape de turbina. Además, el sistema incluye una disposición 28 para juntar y mezclar el aire y el combustible y para alimentar la mezcla al compresor 14. La mezcla de aire comprimido-combustible se precalienta en el recuperador 22 y después se alimenta al combustor catalítico 20, en donde tiene lugar la combustión. Los gases de combustión calientes son conducidos del combustor a la turbina 16, que expande los gases calientes para producir energía mecánica; dicha energía es trasmitida por la flecha 18 al compresor 16. También está unido a la flecha un generador eléctrico 30, que es impulsado para producir corriente eléctrica para suministrarla a una carga. En un sistema como el mostrado en la figura 1 , es posible diseñar los componentes del motor de tal manera que a cargas de motor relativamente altas y condiciones de día normal, la temperatura de la mezcla aire-combustible alimentada al combustor catalítico 20, es mayor o igual que la temperatura mínima de catalizador requerida para la operación apropiada de la reacción catalítica. El catalizador de paladio usado mas ampliamente, requiere una temperatura de entrada de combustor de por lo menos 800 K. Sin embargo, a cargas bajas o condiciones ambientales frías, la temperatura de entrada de combustor puede caer por debajo de la mínima del catalizador. Véanse las líneas de trazos de la figura 4, que representan cálculos de modelo de diversas variables termodinámicas en función de la carga relativa, para el tipo de la técnica anterior de ciclo mostrado en la figura 1. A una condición de 100% de carga, la temperatura de entrada del combustor es de aproximadamente 850 K, pero cae a la mínima del catalizador de 800 K a aproximadamente 80% de carga. A cargas aún más bajas, la temperatura de entrada del combustor es demasiado baja para sostener la operación apropiada del combustor catalítico. La presente invención provee un sistema y método de motor de turbina de gas que supera este problema. La figura 2 muestra un sistema de generador eléctrico impulsado por un sistema de motor de turbina de acuerdo con una primera modalidad de la invención. Un generador 30 es impulsado por un motor de turbina 12 que tiene un compresor 14, turbina 16, flecha 18 y combustor catalítico 20, como se describió anteriormente. Se emplea un recuperador 22 para precalentar la mezcla de aire-combustible antes de su introducción al combustor, como se describió anteriormente.

Sin embargo, la temperatura de entrada del combustor es regulada por la introducción de una porción del gas de escape de turbina al compresor. El gas de escape tiene una temperatura sustancialmente mas alta que el aire ambiental que entra al compresor, y por lo tanto sirve para reforzar la temperatura del fluido que pasa a través del compresor, que a su vez refuerza la temperatura de entrada del combustor. De esta manera, el sistema incluye una válvula accionable 40 dispuesta después del recuperador 22 para desviar una porción del gas de escape de turbina a través de una línea 42 hacia un mezclador 44. El mezclador 44 también recibe por lo menos dos de: aire, combustible y escape, y mezcla por lo menos dos de los tres constituyentes por lo menos parcialmente. La mezcla es alimentada entonces al compresor 14, en donde puede ocurrir mezclado adicional. Cualquier tercera corriente no mezclada se puede introducir en el compresor simultáneamente con las otras dos y mezclarse ahí o en pasos subsiguientes antes de alcanzar el recuperador. La válvula 40 es operable para variar selectivamente la cantidad de gas de escape de turbina suministrado a través de la línea 42 al mezclador 44. Adicionalmente, la válvula es controlable por un sistema de control 50 (que puede ser una PC, una PLC, una red neural, o similares), que responde a una señal de temperatura de un sensor de temperatura 52 dispuesto para detectar la temperatura de entrada del combustor. El sistema de control también puede responder a una señal de flujo de aire de un sensor de flujo de aire 54 dispuesto para detectar la velocidad de flujo de aire, y una señal de flujo de combustible de un sensor de flujo de combustible 56, dispuesto para detectar la velocidad de flujo de combustible. Si se desea, también se pueden disponer en el conducto de escape después del recuperador, sensores 58 para detectar emisiones, particularmente de hidrocarburos no quemados, y las emisiones medidas pueden ser tomadas en cuenta por el sistema de control. Alternativamente, las emisiones pueden ser calculadas de la temperatura de entrada del combustor y la relación de combustible/aire, usando modelos determinados de la teoría y pruebas del motor. Adicionalmente, también se puede emplear un sensor 60 para medir la temperatura de entrada del recuperador. Aunque las líneas de conexión entre los sensores 54, 56, 58 y 60 y el sistema de control 50 no se muestran en las figuras 2 y 3, se entenderá que estos sensores están conectados al sistema de control. El sistema de control está programado adecuadamente para controlar la operación de la válvula 40 a fin de regular la temperatura de entrada del combustor según se requiera. En particular, el sistema de control incluye preferiblemente lógica para control de circuito abierto o circuito cerrado de la válvula 40, de tal manera que la temperatura de entrada del combustor siempre sea igual o mayor a una temperatura mínima predeterminada necesaria para la reacción catalítica apropiada en el combustor. Ventajosamente, el control también es realizado de tal manera que la temperatura de entrada del recuperador no rebase la temperatura máxima admisible de entrada del recuperador, preferiblemente minimizando simultáneamente las emisiones (o manteniéndolas por debajo de los límites deseados), y maximizando la eficiencia. En general, conforme baja la carga, la proporción de gas de escape de turbina que debe ser retroalimentado al compresor aumentará a fin de mantener la temperatura de entrada del combustor por arriba del nivel mínimo predeterminado. El efecto de mezclar el gas de escape con el aire y el combustible se muestra en líneas continuas en la figura 4. Conforme baja la carga, la temperatura de entrada del compresor aumenta, reflejando la cada vez mayor proporción de gas de escape recirculada al compresor. Como resultado, la temperatura de entrada del combustor es mantenida arriba de 800 K para todas las condiciones de carga. Al mismo tiempo, en las modalidades preferidas, se impide que la temperatura de entrada del recuperador rebase su valor máximo admisible en todas las condiciones de operación, y se optimiza la eficiencia del motor, mediante el control simultáneo de la velocidad de flujo del gas de escape recirculado y la relación combustible/aire. Se apreciará que el mismo sistema y método pueden compensar los cambios de la temperatura ambiente. De esta manera, conforme disminuye la temperatura ambiente, se puede incrementar la proporción de gas de escape recirculado, si es necesario, para mantener la temperatura de entrada del combustor necesaria. Los efectos combinados de los cambios de carga y temperatura ambiente también pueden ser compensados por el sistema y método de la invención. La figura 3 muestra una segunda modalidad de la invención, generalmente similar a la de la figura 2, excepto que la válvula 40 está localizada antes del recuperador 22 en lugar de después. La línea 42, así, evita el recuperador, de modo que el gas de escape no es enfriado en el recuperador antes de ser recirculado. Como la temperatura del gas de escape recirculado es más alta, la proporción relativa de gas de escape que debe ser recirculado es más baja que en la modalidad de la figura 2, siendo ¡guales todos los otros factores. En otros aspectos, la operación de este sistema es el mismo que el de la figura 2. La manera en la que el gas de escape es recirculado y mezclado con el aire y el combustible se puede variar en la práctica de la invención. Las figuras 5A-5C muestran varias posibilidades, aunque no son exhaustivas y se pueden usar otras variaciones. Todos estos ejemplos se basan en la válvula 40 que está después del recuperador 22, pero se aplican igualmente a sistemas en los que la válvula está antes del recuperador. En la modalidad de la figura 5A, el gas de escape recirculado es mezclado con el combustible en el mezclador 44, y la mezcla resultante es alimentada al compresor 14 separadamente del aire. Esta disposición puede ser ventajosa cuando el combustible está inicialmente en forma líquida (por ejemplo propano), ya que el gas de escape caliente vaporizará por lo menos parte del combustible antes de ser alimentado al compresor. En la disposición de la figura 5B, el aire y el combustible se mezclan en el mezclador 44 y la mezcla resultante se alimenta al compresor. El gas de escape de la línea 42 se alimenta al compresor separadamente y el mezclado del aire y el combustible ocurre en el compresor. En la figura 5C se muestra otra posibilidad, en donde aire, combustible y gas de escape, se alimentan todos separadamente al compresor, y el mezclado entre los tres ocurre en el compresor. Muchas modificaciones y otras modalidades de la invención aquí expuesta se le ocurrirán al experto en la materia a la que pertenece esta invención, teniendo el beneficio de las enseñanzas presentadas en la descripción anterior y los dibujos asociados. Por lo tanto, se entiende que la invención no está limitada a las modalidades específicas descritas, y que las modificaciones y otras modalidades se consideran incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. Aunque se emplean aquí términos específicos, se usan solamente en un sentido genérico y descriptivo, y no para fines de limitación.

Claims (33)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un sistema de motor de turbina de gas recuperado que emplea combustión catalítica, que comprende: un compresor dispuesto para recibir aire y comprimir el aire; un sistema de combustible operable para surtir combustible al compresor, de tal manera que una mezcla del aire comprimido y el combustible es descargada del compresor; un combustor catalítico operable para quemar la mezcla para producir gases de combustión calientes; una turbina dispuesta para recibir los gases de combustión y expandir los gases, para producir energía mecánica que impulsa el compresor; un recuperador dispuesto para recibir los gases de escape de la turbina y la mezcla descargada del compresor, y para ocasionar intercambio de calor entre ambos, de tal manera que la mezcla es precalentada antes de entrar al combustor catalítico; y un sistema operable para dirigir una porción de los gases de escape de turbina al compresor, de tal manera que la temperatura de la mezcla descargada del compresor es elevada por dichos gases de escape, con lo cual se eleva la temperatura de entrada al combustor catalítico.

2.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el sistema operable para dirigir una porción de los gases de escape de turbina al compresor incluye una válvula, que es controlable para ajustar variablemente la velocidad de flujo de los gases de escape al compresor, y un sistema de control conectado operablemente a la válvula.

3.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el sistema de control incluye un sensor operable para medir un parámetro indicativo de la temperatura de entrada del combustor, el sistema de control siendo operable para controlar la válvula, a modo de ocasionar que la temperatura de entrada del combustor rebase una temperatura mínima predeterminada necesaria para la operación apropiada del combustor catalítico.

4.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el sistema de control también comprende un sensor operable para medir la velocidad de flujo del aire, un sensor operable para medir la velocidad de flujo del combustible, y un sensor operable para medir la temperatura de entrada del recuperador, el sistema de control siendo operable para determinar la relación combustible/aire de la mezcla que entra al combustor, en base a las velocidades de flujo del aire, combustible y gases de escape, y para controlar la velocidad de flujo de los gases de escape al compresor, a fin de optimizar la temperatura de entrada del combustor para dicha relación combustible/aire, de tal manera que no rebase la temperatura máxima admisible del recuperador.

5.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el sistema de control también es operable para controlar la temperatura de entrada del combustor para dicha relación combustible/aire, de tal manera que se maximiza la eficiencia del motor.

6.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque comprende medios para determinar la cantidad de emisiones del motor, y en donde el sistema de control es operable para controlar la temperatura de entrada del combustor para dicha relación combustible/aire, de tal manera que no rebase un límite máximo admisible de emisiones.

7.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque los medios para determinar la cantidad de emisiones comprenden un sensor de emisiones.

8.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque comprende medios para determinar la cantidad de emisiones del motor, y en donde el sistema de control es operable para controlar la temperatura de entrada del combustor para dicha relación combustible/aire, de tal manera que se minimizan las emisiones.

9.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la válvula está localizada después del recuperador, de tal manera que los gases de escape son enfriados en el recuperador antes de ser dirigidos al compresor.

10.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la válvula está localizada antes del recuperador, de tal manera que una porción del gas de escape evita el recuperador y es dirigida entonces al compresor.

11.- El sistema de motor de turbina de gas recuperado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende un generador eléctrico dispuesto para ser impulsado por la turbina.

12.- Un método para operar una motor de turbina de gas, que comprende los pasos de: comprimir aire en un compresor; mezclar el combustible con aire comprimido del compresor para producir una mezcla aire-combustible; quemar la mezcla aire-combustible en un combustor catalítico para producir gases de combustión calientes; expandir los gases de combustión en una turbina para producir energía mecánica y usar la energía mecánica para impulsar el compresor; pasar los gases de escape de la turbina a través de un recuperador y pasar la mezcla aire-combustible a través del recuperador para precalentar la mezcla por intercambio de calor con los gases de escape; dirigir una porción de los gases de escape de la turbina al compresor para elevar la temperatura de entrada al' combustor; y en donde el combustible se pasa a través del compresor junto con el aire y la porción de gases de escape.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque los gases de escape son mezclados con el combustible antes del compresor.

14.- El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque los gases de escape y el combustible mezclados son dirigidos al compresor separadamente del aire.

15.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque por lo menos algo de mezclado del combustible con el aire ocurre antes del compresor.

16.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque el combustible y el aire mezclados son dirigidos al compresor separadamente de los gases de escape.

17.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el aire, el combustible y los gases de escape son dirigidos al compresor separadamente uno de otro, y el mezclado ocurre el compresor.

18.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque comprende el paso de controlar la velocidad de flujo de los gases de escape dirigidos al compresor.

19.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el paso de control comprende controlar la velocidad de flujo en respuesta a un parámetro asociado con el motor.

20.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque el paso de control comprende controlar la velocidad de flujo en respuesta a una temperatura medida de la entrada de combustor.

21.- El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la velocidad de flujo es controlada a fin de mantener siempre la temperatura de entrada de combustor más alta que una temperatura mínima predeterminada, necesaria para la operación apropiada del combustor catalítico.

22.- El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado además porque comprende el paso de deducir la relación combustible/aire de la mezcla que entra al combustor, y controlar la temperatura de entrada del combustor a fin de optimizar la temperatura de entrada del combustor para dicha relación combustible/aire, para que en ningún momento rebase la temperatura máxima admisible del recuperador.

23.- El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque comprende el paso de deducir la relación combustible/aire de la mezcla que entra al combustor, y controlar la temperatura de entrada del combustor a fin de optimizar la temperatura de entrada del combustor para dicha relación combustible/aire, para que no rebase el límite máximo admisible de emisiones.

24.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque comprende el paso de deducir la relación combustible/aire de la mezcla que entra al combustor, y controlar la temperatura de entrada del combustor a fin de optimizar la temperatura de entrada del combustor para dicha relación combustible/aire, para maximizar la eficiencia del motor.

25.- El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado además porque comprende el paso de deducir la relación combustible/aire de la mezcla que entra al combustor, y controlar la temperatura de entrada del combustor a fin de optimizar la temperatura de entrada del combustor para dicha relación combustible/aire, para minimizar las emisiones.

26.- El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado además porque comprende el paso de deducir la relación combustible/aire de la mezcla que entra al combustor, y controlar la temperatura de entrada del combustor, a fin de optimizar la temperatura de entrada del combustor para dicha relación combustible/aire, para maximizar la eficiencia.

27.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque el paso de control comprende controlar la velocidad de flujo para compensar los cambios de la temperatura ambiente.

28.- El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado además porque cuando hay una reducción de la temperatura ambiente se incrementa la porción relativa de los gases de escape dirigidos al compresor.

29.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque el paso de control comprende controlar la velocidad de flujo para compensar los cambios de la carga relativa del motor.

30.- El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque cuando hay una reducción de la carga relativa del motor, se incrementa la proporción relativa de los gases de escape dirigidos al compresor.

31.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la porción de gases de escape dirigidos al compresor es separada del resto de los gases de escape en un punto después del recuperador.

32.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la porción de gases de escape dirigida al compresor es separada del resto de los gases de escape en un punto antes del recuperador, de tal manera que dicha porción evita el recuperador.

33.- El método de conformidad con la. reivindicación 12, caracterizado además porque comprende el paso de impulsar un generador eléctrico con la turbina.