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ES2576651T3 - Quemador de una turbina de gas - Google Patents

Quemador de una turbina de gas Download PDF

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ES2576651T3
ES2576651T3 ES09150601.4T ES09150601T ES2576651T3 ES 2576651 T3 ES2576651 T3 ES 2576651T3 ES 09150601 T ES09150601 T ES 09150601T ES 2576651 T3 ES2576651 T3 ES 2576651T3
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ES
Spain
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nozzles
injected
approximately
lance
burner
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ES09150601.4T
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English (en)
Inventor
Adnan Eroglu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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Abstract

Quemador (1) de turbina de gas que comprende un generador (2) de remolino y corriente abajo de este un tubo (3) de mezcla, en donde dicho generador (2) de remolino se define por al menos dos paredes que se enfrentan la una a la otra para definir una cámara 5 de remolino sustancialmente cónica y se suministra con boquillas (6) dispuestas para inyectar un combustible y aberturas (7) dispuestas para alimentar un oxidante dentro de la cámara (5) de remolino, dicho quemador (1) comprende además una lanza (9) que se extiende a lo largo del eje longitudinal del generador (2) de remolino y se suministra con boquillas (11) laterales colocadas en una porción intermedia de una pared lateral de la lanza (9) para eyectar un combustible dentro del quemador (1) dichas boquillas (11) laterales tienen sus ejes (12) inclinados con respecto al eje de la lanza (9), caracterizado porque dichos ejes (12) de las boquillas (11) laterales están inclinados menos de 30º con respecto al eje de la lanza (9) y dichas boquillas (11) laterales están dirigidas hacia una punta de la lanza (9), y porque dicha lanza (9) comprende una tapa (15) anular que circunda un cuerpo (16) de la lanza (9) y que define con este una rendija (17) anular en donde dichas boquillas (11) laterales abren en dicha rendija (17) anular.

Description

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DESCRIPCION
Quemador de una turbina de gas Campo tecnico
La presente invencion se relaciona con un quemador de una turbina de gas; la invencion tambien se refiere a un metodo para operar tal quemador.
Tecnica anterior
En particular, la presente invencion se relaciona con una turbina de gas de combustion secuencial, que comprende un compresor para comprimir un flujo de aire principal, un primer quemador para mezclar un primer combustible con el flujo de aire principal y generar una primera mezcla que es luego quemada, una turbina de alta presion donde los gases quemados se expanden, un segundo quemador donde el segundo combustible se inyecta en los gases ya expandidos en la turbina de alta presion para generar una segunda mezcla que es entonces quemada, y una turbina de baja presion donde tambien estos gases quemados se expanden y luego son descargados.
Especlficamente el quemador de la presente invencion es el primer quemador de la turbina de gas de combustion secuencial.
Durante la operation normal las turbinas de gas son tlpicamente alimentadas con un combustible gaseoso que es mezclado con el aire para generar la mezcla a ser quemada.
Sin embargo, por algunas razones tales como las interrupciones del servicio de gas o problemas del compresor de combustible gaseoso, el gas puede no estar disponible para alimentar las turbinas de gas.
Por esta razon, con el fin de evitar que las turbinas de gas se detengan (ellas son usualmente utilizadas para generation de energla electrica), las turbinas de gas tambien pueden operar con un combustible llquido, tal como petroleo, y puede conmutar de combustible gaseoso a combustible llquido y viceversa en llnea.
El documento US 7003960 describe un quemador que tiene un generador de remolino conico suministrado en sus paredes laterales con aberturas para alimentar tangencialmente aire y boquillas para inyectar un combustible gaseoso, este quemador tambien se suministra con una lanza central para inyectar un combustible llquido.
En particular la lanza se suministra con una boquilla en su punta dispuesta para generar una nube que se propaga conicamente del combustible dentro del generador de remolino.
Un quemador adicional se divulga en el documento WO 03056241, que describe un quemador con un generador de remolino conico y corriente abajo de este tubo de mezcla.
Las paredes laterales del generador de remolino conico se suministran con aberturas para alimentar tangencialmente aire y boquillas para inyectar un combustible gaseoso.
Ademas, este quemador tiene una lanza que se proyecta a lo largo de su eje y se suministra con boquillas en sus paredes laterales y pueden inyectar radialmente (es decir en una direction perpendicular al eje de la lanza) un combustible.
Los quemadores tradicionales descritos permiten que sean logradas emisiones bajas y tienen la capacidad de ser adaptadas para cambiar en ambiente, condiciones de combustible y motor, en particular a una carga completa.
Sin embargo, durante la operacion con combustible llquido (es decir petroleo), los quemadores se deben alimentar con una mezcla de petroleo y agua (que se prepara corriente arriba de la turbina de gas) con el fin de evitar la autoignicion de las gotas tan pronto como ellas salen de las boquillas.
La autoignicion originarla que gotas de combustible llquido se quemen en una zona del quemador cercana a las boquillas, donde las gotas no tienen suficiente aire para quemar correctamente y antes de que ellas tengan tiempo de propagarse hacia las zonas mas ricas en aire. As! la autoignicion (con la consecuente combustion en un ambiente pobre de aire) originarla altas emisiones de NOx.
El agua a ser mezclada con el combustible llquido debe ser previamente purificada y desmineralizada; esto requiere plantas adaptadas e involucran sustancialmente altos costes, en particular en regiones (tal como la region del golfo) donde falta agua.
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Ademas, los quemadores existentes han mostrado una operacion que no es optima, debido a la pobre y no adaptable calidad de la mezcla del combustible (tanto del combustible gaseoso como liquido) con el aire.
La calidad de mezcla no adaptable hace los quemadores incapaces de crear (a una carga parcial y baja) una zona central rica en combustible; esto origina (a una carga parcial y baja) llama inestable, pulsaciones y un limite de extincion bajo.
Ademas, la calidad pobre de la mezcla hace que se incrementen las emisiones de NOx a carga alta.
El documento WO2006/042 796 divulga un quemador con una lanza que tiene boquillas ubicadas en su porcion terminal.
El documento DE 10 2005 015 152 divulga boquillas que se extienden desde las porciones intermedias de la pared lateral de una lanza.
Resumen de la invencion
El objetivo tecnico de la presente invencion es por lo tanto suministrar un quemador y un metodo por medio del cual se eliminan los dichos problemas de la tecnica conocida.
Dentro del alcance de este objetivo tecnico, un objeto de la invencion es suministrar un quemador capaz de operar con combustible liquido seco o con mezclas de combustible liquido y agua que contienen un porcentaje bajo o muy bajo de agua.
Otro objeto de la invencion es suministrar un quemador que le permita a la calidad de la mezcla ser mejorada y optimizada a una carga parcial/baja.
La calidad de la mezcla mejorada le permite a la llama estabilidad y que el limite de extension se incremente y se reduzca la pulsacion.
Un objetivo adicional de la presente invencion es suministrar un quemador que permita reducir las emisiones de NOx.
El objetivo tecnico, junto con estas y otros objetos adicionales, se logran de acuerdo con la invencion al suministrar un quemador de acuerdo con las reivindicaciones que la acompanan.
Breve descripcion de los dibujos
Caracteristicas y ventajas adicionales de la invencion seran mas evidentes de la descripcion de una realizacion preferida pero no exclusiva del quemador de acuerdo con la invencion, ilustrada por via de ejemplo no limitante en los dibujos que la acompanan, en los cuales:
La Figura 1 es una vista esquematica de una primera realizacion del quemador de la invencion;
Las Figuras 2-4 muestran un detalle particular de la zona de las boquillas en la pared lateral de la lanza en una primera realizacion;
Las Figuras 5-7 muestran un detalle particular de la zona de las boquillas en la pared lateral de la lanza en una segunda realizacion;
La Figura 8 muestra una vista esquematica de una realizacion del quemador de la invencion con una lanza que se extiende dentro del tubo de mezcla;
La Figura 9 muestra una vista esquematica de una realizacion del quemador de la invencion similar a aquella de la Figura 8 y que tiene ademas una porcion de difusion de extremo en la salida del tubo de mezcla;
La Figura 10 muestra una vista esquematica de una realizacion del quemador de la invencion similar a aquella de la Figura 9 y ademas que tiene una contraction en una zona intermedia del tubo de mezcla;
La Figura 11 muestra una vista esquematica de la realizacion del quemador de la Figura 9 en una fase de operacion de gas con mezcla en etapas;
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La Figura 12 muestra una vista esquematica de la realizacion del quemador de la Figura 10 en una fase de operacion de gas con una mezcla en etapas;
La Figura 13 muestra una vista esquematica de una realizacion adicional similar a aquella de la Figura 10 y que tiene ademas inyeccion desde las boquillas en las paredes del generador de remolino en dos etapas.
Descripcion detallada de la invencion
Con particular referencia la Figura 8, esta muestra un quemador de una turbina de gas que se indica en general mediante la referencia 1; este quemador es el primer quemador de una turbina de gas secuencial.
El quemador 1 comprende un generador 2 de remolino y corriente abajo de este un tubo 3 de mezcla.
El generador 2 de remolino se define por al menos dos paredes conicas que se enfrentan la una a la otra para definir una camara 5 de remolino sustancialmente conico.
Mas aun, las paredes del generador 2 de remolino se suministran con boquillas 6 dispuestas para inyectar un combustible gaseoso y aberturas 7 dispuestas para alimentar un oxidante (tlpicamente de aire comprimido que viene del compresor) hacia la camara 5 de remolino.
El quemador 1 tambien comprende una lanza 9 que se extiende a lo largo del eje 10 longitudinal del generador 1 de remolino y es del tipo retralble, es decir, se puede retirar sin la necesidad de desensamblar el generador de remolino para reemplazo o mantenimiento.
La lanza 9 se suministra con las boquillas 11 laterales para eyectar un combustible llquido o gaseoso sin el quemador.
Las boquillas 11 laterales se colocan sobre la pared lateral de la lanza 9 y tienen sus ejes 12 inclinados con respecto al eje de la lanza 9 (el eje de la lanza 9 traslapa el eje del quemador 10).
Los ejes 12 de las boquillas 11 laterales son inclinados menos de 30° con respecto al eje de la lanza 9 (que traslapa el eje 10).
Mas aun, las boquillas 11 pueden inyectar combustible gaseoso, combustible llquido y un flujo de aire inerte que circunda el combustible durante la inyeccion.
Las boquillas 11 laterales son colocadas en una parte de la lanza 9 que es alojada dentro del tubo 3 de mezcla.
Las figuras 2- 4 muestran una primera disposicion de las boquillas 11 laterales sobre la lanza 9.
En esta primera disposicion, la lanza 9 comprende una tapa 15 anular que circunda un cuerpo 16 de la lanza 9 y que define con esta una rendija 17 anular.
Todas las boquillas 11 laterales abren en la rendija 17 anular y tienen sus ejes 12 hacia la tapa 15 anular.
Esta disposicion de las boquillas 11 laterales le permiten al combustible, despues de la inyeccion, golpear la tapa 15 para generar una pellcula de combustible cillndrico que circunda la lanza 9.
Las Figuras 5- 7 muestran una segunda disposicion de las boquillas 11 laterales sobre la lanza 9.
En esta segunda disposicion la lanza 9 tiene una saliente 20, por ejemplo hecha de un labio anular que circunda el cuerpo 16.
Las boquillas 11 laterales abren directamente dentro de la camara 5 de remolino o el tubo 3 de mezcla y tienen sus ejes 12 hacia la saliente 20.
Con esta disposicion de las boquillas 11 laterales, cuando se inyecta el combustible, este golpea la saliente 20 y genera una pluralidad de flujos de combustible alrededor de la lanza 9; estos flujos de combustible constituyen una pellcula de combustible discreta que circunda la lanza 9.
Ambas disposiciones permiten que se suministren una pluralidad de boquillas 11 laterales, esto asegura la pre- distribucion del combustible (este es particularmente importante para petroleo)
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Mas aun, gracias a su gran numero, las boquillas 11 laterales tienen huecos de tamano pequeno (0.5 a 1.5 millmetros) para inyectar un pequeno flujo de combustible.
estas caracterlsticas permiten que se acorte la atomizacion, evaporation y tiempos de mezcla del combustible.
Ademas, la lanza 9 tambien comprende una o mas boquillas 22 en su punta para inyectar combustible adicional; preferiblemente la punta de la lanza tiene una boquilla 22 que se equipa con un atomizador de remolino o un inyector multi- hueco. Tambien la boquilla 22 puede inyectar combustible gaseoso, combustible llquido y un flujo de aire inerte que circunda el combustible durante la inyeccion.
La lanza 9 aloja los primeros tubos 25 para alimentar las boquillas 11 laterales con un combustible gaseoso o llquido y uno o mas segundos tubos 26 para alimentar la boquilla 22 de punta con un combustible gaseoso o liquido; los primeros y segundos tubos 25, 26 son operables independientemente.
Ademas, la lanza 9 tambien aloja uno o mas tubos 27 para suministrar aire a ambas boquillas 11 laterales y a la boquilla 22 de punta.
La Figura 8 muestra una pluralidad de primeros tubos 25 que suministra cada una de las boquillas 11 laterales; alternativamente la lanza 9 tambien puede comprender un primer tubo 25 anular simple o dos o mas primeros tubos 25 que suministra cada uno dos o mas boquillas 11.
La Figura 8 muestra una lanza 9 con una boquilla 22 de punta simple y, a este respecto, esta solo muestra un segundo tubo 16 simple ubicado centralmente en la lanza 9 (a lo largo del eje de la lanza). Realizaciones adicionales son naturalmente posibles, por ejemplo la lanza 9 puede tener 2 o mas boquillas 22 de punta y esta puede comprender un tubo 26 simple que alimenta todas las boquillas 22, una pluralidad de tubos 26 que alimenta cada uno una boquilla 22 de punta o dos o mas tubos 26 que alimenta cada uno dos o mas boquillas 22 de punta.
La lanza 9 tambien puede comprender uno o mas tubos 27 que alimentan una o mas boquillas 11 y/o una o mas boquillas 22.
Con referencia a la Figura 8, el tubo 3 de mezcla tiene una zona 30 de difusion de entrada, una zona 31 cillndrica intermedia y una zona 32 de salida tambien sustancialmente cillndrica.
Las boquillas 11 laterales se ubican sobre la lanza 9 en la zona 30 de difusion de entrada y en la punta de la lanza 9 se extienden hasta la zona 31 cillndrica intermedia.
La Figura 9 muestra una realization diferente del quemador de acuerdo con la invention.
Este quemador tiene las mismas caracterlsticas ya descritas para el quemador de la Figura 8 y a este respecto elementos similares se indican con las mismas referencias.
Ademas, el quemador de la Figura 9 tiene un tubo 3 de mezcla con una portion 33 de difusion de extremo; la lanza 9 se proyecta en el tubo 3 de mezcla de tal manera que su punta se ubica en la porcion 33 de la difusion de extremo.
La Figura 10 muestra una realizacion adicional del quemador de la invencion.
Tambien esta realizacion tiene las mismas caracterlsticas ya descritas para el quemador de las Figuras 8 y 9 y elementos similares se indican mediante las mismas referencias.
Ademas, el tubo 3 de mezcla de este quemador define una contraction 35 en una zona intermedia entre la zona 30 de difusion de entrada y la porcion 33 de difusion de extremo.
En particular, la contraccion 35 se suministra entre la punta de la lanza 9 y la region de la lanza provista con las boquillas 11 laterales.
Las boquillas 6 colocadas sobre las paredes del generador 2 de remolino pueden ser todas simultaneamente operables o se pueden dividir en dos o mas grupos de boquillas independientemente operables.
En el primer caso todas las boquillas se alimentan mediante un circuito de alimentation sencillo.
En el segundo caso se suministran dos o mas circuitos de alimentacion (un circuito de alimentacion para cada uno de los grupos de boquilla) que se operan independientemente uno del otro.
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Mas aun un primer grupo de boquillas es preferiblemente ubicado corriente arriba de un segundo grupo de boquillas, aun si ellos pueden tener porciones que se enfrentan la una a la otra.
La Figura 1 muestra una realizacion diferente de la invencion.
En esta realizacion, las paredes conicas del generador 2 de remolino tiene dos grupos de boquilla, el primer grupo 6A y corriente abajo de este el segundo grupo 6B; las paredes del generador 2 de remolino tambien tienen las aberturas para suministrar tangencialmente aire.
La lanza 9 (que tiene las mismas caracterlsticas ya descritas para las otras realizaciones) se extiende a lo largo del eje 10 longitudinal de la camara 5 de combustion conica pero a diferencia de todas las otras realizaciones descritas, esta no contrarresta el generador 2 de remolino para ingresar al tubo 3 de mezcla.
En otras palabras, la lanza 9 esta completamente alojada dentro del generador 2 de remolino y las boquillas 11 laterales se colocan en una parte de la lanza que esta alojada dentro del generador de remolino; en particular las boquillas 11 laterales estan en el primer grupo de boquillas 6A mientras que la punta de la lanza 9 esta en el segundo grupo de boquillas 6B.
La operacion del quemador de la invencion es evidente de aquella descrita e ilustrada y es sustancialmente la siguiente.
Todas las realizaciones descritas pueden operar alternativamente con combustible gaseoso y combustible llquido; en lo sucesivo, por motivos de claridad, la operacion con el combustible llquido se describira con referencia a las Figuras 9 y 10, y la operacion con combustible gaseoso se describira con referencia a las Figuras 11- 13.
Operacion con combustible llquido
Con referencia a la Figura 9, el combustible es solo inyectado a traves de la boquilla 11, 22 de la lanza 9.
asl, el aire comprimido ingresa a la camara 5 de remolino a traves de las aberturas 7 y, gracias a la configuracion de la camara 5 de remolino, comienza a rotar con alta vorticidad hacia el tubo 3 de mezcla.
Las boquillas 11 laterales inyectan el combustible (cantidad de acuerdo a la etapa de operacion) en una region donde existe gran vorticidad; esta vorticidad promueve la atomizacion del combustible y la mezcla con el aire.
La vorticidad se caracteriza por fuerzas centrifugas altas que le permiten al combustible (que es inyectado desde la lanza 9) distribuirse uniformemente en el tubo 3 de mezcla.
Mas aun, en la medida en que el combustible es inyectado a lo largo de una direccion en un angulo con el eje 10 del quemador 1, el riesgo de que este golpee las paredes del generador 2 de remolino del tubo 3 de mezcla se reduce.
Ensayos experimentales mostraron que cuando el combustible se inyecta a lo largo de la direccion con una inclinacion menor de 30° con el eje de la lanza se logra una distribucion de petroleo optima a la salida del quemador 1 y se optimiza la mezcla.
De hecho las gotas de petroleo, tan pronto como ellas se inyectan, son arrastradas alejandolas por medio de la muy alta vorticidad y turbulencia y se distribuyen en una region anular cercana a las paredes de la camara 5 de remolino y el tubo 3 de mezcla; por lo tanto no existe riesgo de que las gotas de petroleo que contengan pequenos porcentajes de agua o sin agua comiencen a quemar inmediatamente cuando ellas salen de las boquillas 11 laterales y antes de que ellas tengan suficiente tiempo para mezclarse con el aire.
Ademas, la calidad de mezcla mejorada con respecto a los quemadores tradicionales permite que se reduzca la pulsacion y las emisiones de Nox.
Mas aun, combustible adicional se inyecta a traves de la boquilla 22 de punta a lo largo del eje del quemador 1.
Este combustible adicional genera una nube de gotas de combustible concentradas a lo largo del eje 10 del quemador 1.
Por ejemplo:
Al iniciar el 80% del petroleo es inyectado a traves de las boquillas 22 de punta y solamente el 20% es inyectado a traves de las boquillas 11 laterales;
5
10
15
20
25
30
35
40
En operacion inactiva el 75% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas 22 de punta y el 25% se inyecta a traves de las boquillas 11 laterales;
En carga parcial el 50% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas 22 de punta y el 50% se inyecta a traves de las boquillas 11 laterales;
En carga completa solamente el 10% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas 22 de punta y el 90% se inyecta a traves de las boquillas 11 laterales.
la operacion del quemador de la Figura 10 es la misma como aquella ya descrita; en esta realization la contraction 35 incrementa la velocidad del flujo de aire despues de la inyeccion de combustible con el fin de reducir los riesgos de golpe de llama.
Operacion con combustible gaseoso
Durante la operacion con combustible gaseoso las boquillas 11 laterales pueden estar activas o inactivas.
La Figura 13 muestra la operacion del quemador 1 con combustible gaseoso y las boquillas 11 laterales inactivas.
En este caso la operacion ocurre en tres etapas (es decir las boquillas se dividen en tres grupos independientemente operables).
Una primera etapa se hace con la boquilla 22 de punta y suministra combustible en particular a lo largo del eje 10 del quemador, una segunda etapa se hace de las boquillas 6A en la camara 5 de remolino conico mas cercana al apice, y una tercera etapa se hace de las boquillas 6B en la camara 5 de remolino conico mas alejada del apice.
La Figura 11 muestra la operacion del quemador 1 con combustible gaseoso y las boquillas 11 laterales de la lanza 9 activas.
Tambien en este caso ocurre la operacion en tres etapas; la primera etapa se hace con la boquilla 22 de punta que suministra combustible en particular a lo largo del eje 10 del quemador, la segunda etapa se hace con las boquillas 6 en la camara 5 de remolino conico, y la tercera etapa se hace de las boquillas 11 laterales de la lanza 9 que suministran combustible en particular en la region anular alrededor del eje 10 del quemador 1.
Tambien en este caso, el combustible gaseoso inyectado por las boquillas 11 laterales es arrastrado alejandolo mediante el flujo de aire hacia la periferia anular de la camara 5 de remolino y el tubo 3 de mezcla. Esto permite que se obtenga una mezcla optimizada de combustible con aire, reduciendo as! los problemas de temperatura de extincion de la llama, emisiones de Nox y pulsation en particular al inicio y a carga parcial.
Ademas, en la medida en que el combustible gaseoso destinado a la portion periferica del generador 2 de remolino y el tubo 3 de mezcla es inyectado desde tanto las boquillas 6 como las boquillas 11, la cantidad de combustible gaseoso inyectado desde las boquillas 6 es menor que aquella necesaria en los quemadores tradicionales (es decir quemadores con lanza sin boquillas 11 laterales).
Por esta razon el quemador de la invention puede inyectar menos combustible gaseoso desde las boquillas 6 del generador 2 de remolino que los quemadores tradicionales. Esto le permite al quemador de la invencion tener compresores mas pequenos y mas baratos para el combustible gaseoso que los quemadores tradicionales.
Por ejemplo:
Al inicio 70- 80% del combustible gaseoso es inyectado a traves de la boquilla 22 de punta, 20% es inyectado a traves de las boquillas 11 laterales y 0- 10% es inyectado a traves de las boquillas 6 en el generador 2 de remolino;
En operacion 70% de combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla 22 de punta, 20% se inyecta a traves de las boquillas 11 laterales y10% se inyecta a traves de las boquillas 6 en el generador 2 de remolino;
En carga parcial 40% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla 22 de punta, 20% se inyecta a traves de las boquillas 11 laterales y 40% se inyecta a traves de las boquillas 6 en el generador 2 de remolino;
En carga completa el 5% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla 22 de punta, 20% se inyecta a traves de las boquillas 11 laterales y 75% se inyecta a traves de las boquillas 6 en el generador 2 de remolino.
5
10
15
20
25
30
La operacion del quemador de la Figura 12 es la misma que aquella ya descrita con referenda a la Figura 11; ademas en esta realizacion la contraccion 35 incrementa la velocidad del flujo de aire despues de la inyeccion de combustible con el fin de reducir los riesgos de golpe de llama.
El quemador concebido de esta manera es susceptible de numerosas modificaciones y variantes, definidas por el alcance de las reivindicaciones.
Numeros de referencia
1 quemador
2 generador de remolino
3 tubo de mezcla
5 camara de remolino
6 boquillas
6A primer grupo de boquillas 6B segundo grupo de boquillas
7 aberturas
9 lanza
10 eje longitudinal del generador de remolino
11 boquillas laterales
12 ejes de las boquillas laterales
15 tapa anular
16 cuerpo de la lanza
17 rendija anular 20 saliente
22 boquilla de punta
25 primer tubo
26 segundos tubos
27 tubo para suministro de aire
30 zona de difusion de entrada
31 zona cillndrica intermedia
32 zona de salida
33 porcion de difusion de extremo 35 contraccion

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Quemador (1) de turbina de gas que comprende un generador (2) de remolino y corriente abajo de este un tubo (3) de mezcla, en donde dicho generador (2) de remolino se define por al menos dos paredes que se enfrentan la una a la otra para definir una camara 5 de remolino sustancialmente conica y se suministra con boquillas (6) dispuestas para inyectar un combustible y aberturas (7) dispuestas para alimentar un oxidante dentro de la camara (5) de remolino, dicho quemador (1) comprende ademas una lanza (9) que se extiende a lo largo del eje longitudinal del generador (2) de remolino y se suministra con boquillas (11) laterales colocadas en una porcion intermedia de una pared lateral de la lanza (9) para eyectar un combustible dentro del quemador (1) dichas boquillas (11) laterales tienen sus ejes (12) inclinados con respecto al eje de la lanza (9), caracterizado porque dichos ejes (12) de las boquillas (11) laterales estan inclinados menos de 30° con respecto al eje de la lanza (9) y dichas boquillas (11) laterales estan dirigidas hacia una punta de la lanza (9), y porque dicha lanza (9) comprende una tapa (15) anular que circunda un cuerpo (16) de la lanza (9) y que define con este una rendija (17) anular en donde dichas boquillas (11) laterales abren en dicha rendija (17) anular.
  2. 2. Quemador (1) de una turbina de gas que comprende un generador (2) de remolino y corriente abajo de este un tubo (3) de mezcla, en donde dicho generador (2) de remolino se define por al menos dos paredes que se enfrentan la una a la otra para definir una camara (5) de remolino sustancialmente conica y se suministra con boquillas (6) dispuestas para inyectar un combustible y aberturas (7) dispuestas para alimentar un oxidante en dicha camara (5) de remolino, dicho quemador (1) comprende ademas una lanza (9) que se extiende a lo largo del eje longitudinal del generador (2) de remolino y se suministra con boquillas (11) laterales colocadas en una porcion intermedia de una pared lateral de la lanza (9) para eyectar un combustible dentro del quemador (1), dichas boquillas (11) laterales tienen sus ejes (12) inclinados con respecto al eje de la lanza (9) caracterizado porque dichos ejes (12) de las boquillas (11) laterales estan inclinados menos de 30° con respecto al eje de la lanza (9) y dichas boquillas (11) laterales estan dirigidos hacia una punta de la lanza (9), y porque dicha lanza (9) tiene al menos una saliente (20) donde dichas boquillas (11) laterales abren dentro de dicho tubo (3) de mezcla y tiene sus ejes (12) hacia dicha al menos una saliente (20).
  3. 3. Quemador (1) como se reivindico en la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque dichas boquillas (11) laterales se colocan en una parte de la lanza (9) que es alojada dentro del generador de remolino o el tubo (3) de mezcla.
  4. 4. Quemador (1) como se reivindico en la reivindicacion 1, caracterizado porque dichas boquillas (11) laterales tienen sus ejes (12) hacia dicha tapa (15) anular.
  5. 5. Quemador (1) tal como se reivindico en la reivindicacion 2, caracterizado porque dicha saliente (20) se hace de un labio anular que circunda dicha lanza (9).
  6. 6. Quemador (1) como se reivindico en la reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dicha lanza (9) tambien comprende al menos una boquilla (22) en su punta para inyectar combustible.
  7. 7. Quemador (1) como se reivindico en la reivindicacion 6, caracterizado porque dicha lanza (9) comprende al menos un primer tubo (25) para alimentar las boquillas (11) laterales y al menos un segundo tubo (26) para alimentar la boquilla (22) de punta, dichos primeros y segundos tubos (25, 26) son operables independientemente.
  8. 8. Quemador (1) como se reivindico en la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque dicho tubo (3) de mezcla tiene una porcion (33) de difusion de extremo.
  9. 9. Quemador (1) como se reivindico en la reivindicacion 8, caracterizado porque dicho tubo (3) de mezcla define una contraccion (35) en una zona entre la punta de la lanza (9) y la region de la lanza (9) provista con las boquillas (11) laterales.
  10. 10. Quemador como se reivindico en la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque dichas boquillas (6) colocadas sobre las paredes del generador de remolino se dividen en al menos dos grupos (6A, 6B) de boquillas independientemente operables.
  11. 11. Quemador (1) como se reivindico en la reivindicacion 10, caracterizado porque un primer grupo (6A) de boquilla se ubica corriente arriba del segundo grupo (6B) de boquillas.
  12. 12. Quemador (1) como se reivindico en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque este es el primer quemador de una turbina de gas secuencial.
  13. 13. Quemador (1) como se reivindico en la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque las boquillas 11 laterales se disponen en un plano perpendicular al eje (10) de la lanza.
  14. 14. Metodo para operar un quemador (1) que comprende: un generador (2) de remolino definido por al menos dos paredes que se enfrentan la una a la otra para definir una camara (5) de remolino sustancialmente conica y se suministra con boquillas (6) dispuestas para inyectar un combustible y aberturas (7) dispuestas para alimentar un oxidante en dicha camara (5) de remolino, corriente abajo del generador (2) de remolino un tubo (3) de mezcla, y
    5 dentro de al menos un generador de remolino una lanza (9) que se extiende a lo largo del eje longitudinal del generador (2) de remolino y se suministra con boquillas (11) laterales para eyectar un combustible dentro del quemador (1), las boquillas laterales tienen sus ejes (12) inclinados con respecto al eje de la lanza (9), y en donde dicha lanza (9) comprende una tapa (15) anular que circunda un cuerpo (16) de la lanza (9) y que define con esta una rendija (17 ) anular, en donde las boquillas (11) laterales abren en dicha rendija (17) anular, en donde durante la 10 operacion con el combustible de petroleo:
    - al inicio aproximadamente el 80% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas (22) de punta y aproximadamente el 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales;
    - en operacion inactiva aproximadamente el 75% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas (22) de punta, y aproximadamente el 25% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales;
    15 - en carga parcial aproximadamente el 50% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas (22) de punta y
    aproximadamente el 50% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales;
    - en carga completa aproximadamente el 10% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas (22) de punta y el 90% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales;
    y en la que durante la operacion con el combustible gaseoso:
    20 - al inicio aproximadamente 70 - 80% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla (22) de punta,
    aproximadamente el 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales y aproximadamente 0- 10% se inyecta a traves de las boquillas (6) en el generador (2) de remolino;
    - en operacion inactiva aproximadamente el 70% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla (22) de punta, aproximadamente el 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales y aproximadamente el 10% se
    25 inyecta a traves de las boquillas (6) en el generador (2) de remolino;
    - en carga parcial aproximadamente 40% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla (22) de punta, aproximadamente el 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales y aproximadamente 40% se inyecta a traves de las boquillas (6) en el generador (2) de remolino;
    - en carga completa aproximadamente 5% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla (22) de punta, 30 aproximadamente 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales y aproximadamente 75% se inyecta a
    traves de las boquillas (6) en el generador (2) de remolino.
  15. 15. Metodo para operar un quemador (1) que comprende: un generador (2) de remolino definido por al menos dos paredes que se enfrentan la una a la otra para definir una camara (5) de remolino sustancialmente conica y se suministra con boquillas (6) dispuestas para inyectar un combustible y aberturas (7) dispuestas para alimentar un
    35 oxidante en dicha camara (5) de remolino, corriente abajo del generador (2) de remolino un tubo (3) de mezcla, y dentro de al menos un generador de remolino una lanza (9) que se extiende a lo largo del eje longitudinal del generador (2) de remolino y se suministra con boquillas (11) laterales para eyectar un combustible dentro del quemador (1), las boquillas laterales tienen sus ejes (12) inclinados con respecto al eje de la lanza (9), y porque dicha lanza (9) tiene al menos una saliente (20), donde dichas boquillas (11) laterales abren dentro de dicho tubo (3) 40 de mezcla y tienen sus ejes (12) hacia dicha al menos una saliente (20), en donde durante la operacion con el combustible de petroleo:
    - al inicio aproximadamente el 80% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas (22) de punta y aproximadamente el 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales;
    - en operacion inactiva aproximadamente el 75% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas (22) de punta, y 45 aproximadamente el 25% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales;
    - en carga parcial aproximadamente el 50% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas (22) de punta y aproximadamente el 50% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales;
    - en carga completa aproximadamente el 10% del petroleo se inyecta a traves de las boquillas (22) de punta y el 90% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales;
    y porque durante la operacion con el combustible gaseoso:
    - al inicio aproximadamente 70- 80% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla (22) de punta, aproximadamente el 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales y aproximadamente 0- 10% se inyecta a traves de las boquillas (6) en el generador (2) de remolino;
    5 - en operacion inactiva aproximadamente el 70% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla (22) de
    punta, aproximadamente el 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales y aproximadamente el 10% se inyecta a traves de las boquillas (6) en el generador (2) de remolino;
    - en carga parcial aproximadamente 40% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla (22) de punta, aproximadamente el 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales y aproximadamente 40% se inyecta a
    10 traves de las boquillas (6) en el generador (2) de remolino;
    - en carga completa aproximadamente 5% del combustible gaseoso se inyecta a traves de la boquilla (22) de punta, aproximadamente 20% se inyecta a traves de las boquillas (11) laterales y aproximadamente 75% se inyecta a traves de las boquillas (6) en el generador (2) de remolino
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