Dispositivo para la fijación de un quemador accionado secuencialmente en una disposición de turbinas de gas.

Dispositivo para la fijación de un segundo quemador, de forma abreviada quemador-SEV (1),

en una disposición de turbinas de gas accionada secuencialmente, en el que se quema una mezcla de combustible y aire en un primer quemador bajo la configuración de gases calientes, que se pueden alimentar a continuación parcialmente expandidos al quemador-SEV (1) para una segunda combustión, que está configurado esencialmente como canal de circulación, con una pared del canal de circulación, que presenta un orificio (2), a través del cual se puede introducir una alimentación de combustible (3) en el interior del quemador-SEV (1), y sobre el que están previstas en la dirección axial del orificio (2), respectivamente, opuestas entre sí dos estructuras de fijación (5), en las que se puede insertar, respectivamente, una estructura de soporte para la fijación siguiente del quemador-SEV (1) en un soporte exterior (8), caracterizado por que el canal de circulación presenta una pared de canal de circulación (1u) opuesta al orificio, en la que está colocado al menos un elemento de placa (22) sobre medios distanciadores, de tal manera que, por una parte, el al menos un elemento de placa (22) está colocado, al menos por secciones, a distancia de la pared del canal de circulación y, por otra parte, está colocado deslizante con respecto a la pared de canal de circulación.

Dispositivo para la fijaciïn de un quemador accionado secuencialmente en una disposiciïn de turbinas de gas Campo tïcnico La invenciïn se refiere a un dispositivo para la fijaciïn de un segundo quemador, de forma abreviada quemador-SEV, en una disposiciïn de turbinas de gas accionada secuencialmente, en el que se quema una mezcla de combustible y aire en un primer quemador bajo la configuraciïn de gases calientes, que se pueden alimentar a continuaciïn parcialmente expandidos al quemador-SEV para una segunda combustiïn, que estï configurado esencialmente como canal de circulaciïn, con una pared del canal de circulaciïn, que presenta un orificio, a travïs del cual se puede introducir una alimentaciïn de combustible en el interior del quemador-SEV, y sobre el que estïn previstas en la direcciïn axial del orificio, respectivamente, opuestas entre sï dos estructuras de fijaciïn, en las que se puede insertar, respectivamente, una estructura de soporte para la fijaciïn siguiente del quemador-SEV en un soporte exterior.

Estado de la tïcnica Una disposiciïn de turbinas de gas con una combustiïn secuencial se deduce, por ejemplo, a partir del documento EP 0 620 362 B1, en el que a lo largo de un eje de rotor unitario en la direcciïn del paso de la circulaciïn de la disposiciïn de turbinas de gas, a continuaciïn de una unidad de compresor de aire, estï dispuesta una cïmara que combustiïn anular dispuesta circularmente alrededor del ïrbol del rotor, la cual es alimentada por una pluralidad de quemadores de mezcla previa dispuestos distribuidos en forma de anillo con una mezcla de combustible y aire inflamable, que se lleva a encendido, de donde resultan gases calientes, que accionan una primera fase de la turbina, conectada con el ïrbol del rotor, prevista curso abajo de la cïmara de combustiïn anular. Los gases calientes que salen parcialmente expandidos desde la primera fase de las turbinas llega a continuaciïn a un canal de circulaciïn en forma de anillo, en el que los gases calientes parcialmente expandidos son mezclados de nuevo con combustible y son llevados a encendido bajo la configuraciïn de una mezcla de gas caliente y combustible autoinflamable entro de una segunda cïmara de combustiïn anular circular o bien que rodea en forma de anillo el ïrbol del rotor. Los gases calientes que resultan de esta manera llegan curso abajo a una segunda llamada fase de turbinas de baja presiïn, para la creaciïn de otro trabajo de expansiïn.

Por lo demïs, es vïlido considerar en detalle el segundo quemador o bien quemador secuencial configurado como canal de circulaciïn, que se designa, por lo demïs, como quemador-SV, en particular en lo que se refiere a la fijaciïn del canal de circulaciïn dentro de la instalaciïn de turbinas de gas asï como sus propiedades tïrmica y mecïnicas. Lo que se entiende por un quemador-SEV se deduce, por ejemplo, a partir del documento EP 0 620 362 B1, siendo identificado allï este quemador con Pos. 5.

Un quemador-SEV 1 conocido en sï, configurado como canal de circulaciïn se deduce a partir de la representaciïn grïfica segïn la figura 2, que presente en el ejemplo de realizaciïn mostrado una secciïn transversal del canal de circulaciïn de forma rectangular y que estï delimitado por cuatro paredes de canal de circulaciïn, una pared superior 1º, una pared inferior 1u asï como dos paredes laterales del canal de circulaciïn 1s. En la pared superior del canal de circulaciïn 1º estï preactivado un orificio 2, a travïs del cual una lanza de combustible 3 sirve para el enriquecimiento de combustible de los gases calientes parcialmente expandidos que entran en el quemador-SEV. Para el montaje de la lanza de combustible 3 se introduce ïsta a travïs del orificio 2 del canal de circulaciïn 1 desde arriba, de manera que la punta de la lanza 3 se cierra y se posiciona con un juego definido hacia la pared superior del canal de circulaciïn 1º. El juego previsible entre la punta de la lanza y la pared superior del canal de circulaciïn deberïa permitir, en efecto, un montaje lo mïs sencillo posible de la punta de la lanza, pero deberïa condicionar fugas lo mïs pequeïas posible entre los componentes. El quemador-SEV 1 presenta curso arriba de su canal de circulaciïn una pestaïa de fijaciïn 4, que estï conectada con una primera fase de expansiïn no representada en detalle de la instalaciïn de turbinas de gas, es decir, una primera fase de las turbinas. A travïs de la pestaïa de fijaciïn 4, el quemador-SEV estï conectado al menos en un lado axialmente fijo con la turbina de gas. Para la fijaciïn adicional del quemador-SEV, ïste prevï en su lado superior 1º, respectivamente, unas estructuras de fijaciïn configuradas del tipo de collar en forma de carriles de alojamiento 5, que estïn dispuestos, respectivamente, opuestos por parejas al orificio 2, en la direcciïn longitudinal del eje del quemador A y en los que se puede insertar en direcciïn axial, separadas entre sï, respectivamente, una estructura de soporte 6. En las estructuras de soporte 6 estïn previstos, respectivamente, dos medios de fijaciïn 7 configurados del tipo de tornillo o bien de pasador, que fijan las estructuras de soporte 6, respectivamente, con un soporte exterior 8, que sobresale sobre el quemador-SEV 1, de la disposiciïn de turbinas de gas. Como se puede deducir a partir de la representaciïn en la figura 2, la lanza de combustible 3 atraviesa igualmente el soporte exterior 8, de manera que un anillo de apoyo 3’ con anillo de pistïn integrado sirven para garantizar una obturaciïn entre la zona dispuesta radialmente dentro y el soporte exterior 8, en particular en el caso de modificaciones de la forma inducidas tïrmicamente, que aparecen sobre todo durante el arranque, pero tambiïn en el funcionamiento de la disposiciïn de turbinas de gas. Asï, por ejemplo, se desplaza o bien se dobla elïsticamente la punta de la lanza de combustible a travïs del quemador en la direcciïn de la circulaciïn, de manera que a tal fin, por una parte, debe preverse un juego mïnimo necesario entre el soporte

exterior y la punta de la lanza de combustible, por otra parte se aplica para evitar corrientes de fuga, obturar este juego con un anillo de pistïn que no se deduce a partir de la figura 2. Ademïs, el extremo de la pestaïa 4’, opuesto a la pestaïa de fijaciïn 4, del canal de circulaciïn 1 estï conectado a travïs de salientes de fijaciïn 9 previstos en la pared superior del canal lateral 1º directamente con el soporte exterior 8, de manera que el quemador-SEV 1 estï amarrado axialmente. En direcciïn circunferencial, en cambio, el quemador-SEV 1 estï fijado por medio de las dos estructuras de soporte 6 y los medios de fijaciïn 7 conectados con ellas con relaciïn al soporte exterior 8.

En el caso de funcionamiento de la disposiciïn de turbinas de gas, en virtud de los procesos de combustiïn que tiene lugar en la zona del quemador-SEV aparecen temperaturas de combustiïn muy altas asï como velocidades altas de la circulaciïn de gas caliente, de manera que las paredes del canal de circulaciïn del quemador-SEV estïn expuestas tïrmicamente asï como tambiïn mecïnicamente a una carga extrema, especialmente la pared superior del canal de circulaciïn 1º, en la que estï practicado un orificio 2 que debilita la estructura de la pared del canal de circulaciïn, a travïs del cual se reduce, al menos localmente, la rigidez del quemador-SEV 1. Debido a la rigidez reducida de la superficie en esta zona, en virtud de las condiciones del proceso descritas anteriormente entre la pared superior del canal lateral 1 y la lanza de combustible 3 aparecen en la zona de su fricciïn mutua unos movimientos relativos en forma de vibraciones, con lo que se ajusta un desgaste de las superficies en el lugar de contacto tanto en el quemador-SEV en la zona del orificio 2 como tambiïn en la lanza del quemador 3, que no sïlo puede conducir a degradaciones locales del material, como por ejemplo corrosiïn, etc., sino tambiïn a fugas elevadas entre la lanza de combustible 3 y el quemador-SEV 1.

Se conocen a partir de los documentos US 3 147 594 A y EP 0 550 126 A diferentes dispositivos para la fijaciïn de quemadores en un canal de circulaciïn con una estructura unitaria. Por lo demïs, a partir del documento EP 0 616 111 A se deduce un dispositivo, que estï confeccionado especialmente para la transiciïn de la cïmara de combustiïn hacia la primera fase de la turbina.

Representaciïn de la invenciïn La invenciïn tiene el cometido de desarrollar un dispositivo para la fijaciïn de un segundo quemador, de forma abreviada quemador-SEV, en una disposiciïn de turbinas de gas accionadas secuencialmente, en la que se quema una mezcla de combustible y aire en un primer quemador bajo la configuraciïn de gases... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la fijaciïn de un segundo quemador, de forma abreviada quemador-SEV (1) , en una disposiciïn de turbinas de gas accionada secuencialmente, en el que se quema una mezcla de combustible y aire en un primer 5 quemador bajo la configuraciïn de gases calientes, que se pueden alimentar a continuaciïn parcialmente expandidos al quemador-SEV (1) para una segunda combustiïn, que estï configurado esencialmente como canal de circulaciïn, con una pared del canal de circulaciïn, que presenta un orificio (2) , a travïs del cual se puede introducir una alimentaciïn de combustible (3) en el interior del quemador-SEV (1) , y sobre el que estïn previstas en la direcciïn axial del orificio (2) , respectivamente, opuestas entre sï dos estructuras de fijaciïn (5) , en las que se puede 10 insertar, respectivamente, una estructura de soporte para la fijaciïn siguiente del quemador-SEV (1) en un soporte exterior (8) , caracterizado por que el canal de circulaciïn presenta una pared de canal de circulaciïn (1u) opuesta al orificio, en la que estï colocado al menos un elemento de placa (22) sobre medios distanciadores, de tal manera que, por una parte, el al menos un elemento de placa (22) estï colocado, al menos por secciones, a distancia de la pared del canal de circulaciïn y, por otra parte, estï colocado deslizante con respecto a la pared de canal de circulaciïn.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicaciïn 1, caracterizado por que la distancia entre un elemento de placa (22) y la pared de canal lateral (1u) estï dimensionada para que se pueda realizar una refrigeraciïn por efusiïn del quemador-SEV.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicaciïn 1 ï 2, caracterizado por que el elemento de placa (22) estï colocado y seleccionado de tal forma que una zona de la instalaciïn (26) , que estï colocada opuesta al quemador-SEV (1) , estï protegida contra radiaciïn tïrmica directa del quemador-SEV.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el al menos un elemento de placa (22) se extiende en la direcciïn axial del canal de circulaciïn hasta la zona de la pestaïa de entrada (4) que fija el canal de circulaciïn y estï fijado en ïsta.