DISPOSITIVO PARA LA FIJACIÓN DE UN QUEMADOR ACCIONADO DE FORMA SECUENCIAL EN UNA DISPOSICIÓN DE TURBINAS DE GAS.

Dispositivo para la fijación de un quemador accionado de forma secuencial en una disposición de turbinas de gas Campo técnico La invención se refiere a un dispositivo para la fijación de un segundo quemador, de forma abreviada quemador SEV, en una disposición de turbinas de gas accionada de forma secuencial, en el que una mezcla de combustible y aire es quemada en un primer quemador bajo la configuración de gases calientes, que pueden ser alimentados a continuación parcialmente expandidos al quemador SEV para una segunda combustión, que está configurado esencialmente como canal de circulación, con una pared de canal de circulación, que presenta un orificio, a través del cual se puede introducir la alimentación de combustible al interior del quemador SEV, y sobre el que están previstos en la dirección axial del orificio, respectivamente, opuestas entre sí dos estructuras de fijación, en las que se puede introducir en cada caso una estructura de soporte para la fijación adicional del quemador SEV en un soporte exterior. Estado de la técnica Una disposición de turbinas con una combustión secuencial se deduce, por ejemplo, a partir del documento EP 0 620 362 B1, en la que a lo largo de un árbol de rotor unitario en la dirección de la circulación de la disposición de turbinas de gas, a continuación de una unidad de compresor de aire está dispuesta una cámara de combustión anular dispuesta de forma circular alrededor del árbol del rotor, la cual es alimentada desde una pluralidad de quemadores de mezcla previa dispuestos distribuidos en forma de anillo con una mezcla de combustible y aire inflamable, que es llevada a ignición, a partir de lo cual resultan gases calientes, que accionan una primera fase de turbinas conectada con el árbol de rotor y prevista aguas abajo de la cámara de combustión anular. Los gases calientes que salen parcialmente expandidos desde la primera fase de turbinas llegan a continuación a un canal de circulación de forma anular, en el que los gases calientes parcialmente expandidos se mezclan de nuevo con combustible y se llevan a ignición bajo la configuración de una mezcla de gas caliente y combustible auto-inflamable dentro de una segunda cámara de combustión anular que rodea de forma circular o bien en forma de anillo el árbol del rotor. Los gases calientes que resultan de esta manera llegan aguas abajo a una segunda fase de turbinas, llamada fase de turbinas de baja presión para la realización de otro trabajo de expansión. Por lo demás, es conveniente considerar en detalle el segundo quemados o bien quemador secuencial configurado como canal de circulación, que se designa, por lo demás, como quemador SEV, en particular en lo que se refiere a la fijación del canal de circulación dentro de la instalación de turbinas de gas así como sus propiedades térmicas y mecánicas. Lo que se entiende por un quemador SEV se deduce, por ejemplo, a partir del documento EP 0 620 362 B1; allí este quemador está identificado con la posición 5. Un quemador SEV 1 conocido configurado como canal de circulaciones deduce a partir de la representación de la figura 2, que presenta en el ejemplo de realización mostrado una sección transversal del canal de circulación de forma rectangular y que está delimitado por cuatro paredes del canal de circulación, una pared superior 1o, una pared inferior 1u así como dos paredes laterales del canal de circulación 1s. En la pared superior den canal de circulación 1o está practicado un orificio 2, a través 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 quemador 3, ésta es insertada a través del orificio 2 del canal de circulación 1 desde arriba, de manera que la punta de la lanza 3 se cierra y posiciona con un juego definido con respecto a la pared superior del canal de circulación 1º. El juego que debe preverse entre la punta de la lanza y la pared superior del canal de circulación debería permitir, en efecto, un montaje lo más sencillo posible de la punta de la lanza, pero debería condicionar fugas lo más reducidas posible entre los componentes. El quemador SEV 1 presenta aguas arriba de su canal de circulación una pestaña de fijación 4, que está conectada con una primera fase de expansión no representada en detalle de la instalación de turbinas de gas, es decir, de una primera fase de turbinas. Por medio de la pestaña de fijación 4, el quemador SEV está conectado al menos en un lado axialmente fijo con la turbina de gas. Para la fijación adiciona del quemador SEV, éste prevé en su lado superior 10, respectivamente, unas estructuras de fijación configuradas en cada caso en forma de collar en forma de carriles de alojamiento 5, que están dispuestos en cada caso por parejas frente al orificio 2 a lo largo del eje del quemador A y en las que se puede insertar hacia el eje de forma separada unas de las otras en cada caso una estructura de soporte 6. En las estructuras de soporte 6 están previstos en cada caso dos medios de fijación 7 configurados en forma de tornillos o bien en forma de pasador, que fijan las estructuras de soporte 6, respectivamente, con un soporte exterior, que sobresale por encima del quemador SEC, de la disposición de turbinas de gas. Como se puede deducir a partir de la representación en la figura 2, la lanza de combustible 2 atraviesa igualmente el soporte exterior 8, de manera que un anillo de apoyo 30 con segmento de pistón integrado sirve para garantizar una obturación entre la zona que se encuentra radialmente dentro y el soporte exterior 8, en particular en el caso de modificaciones de la forma inducidas térmicamente, que se producen sobre todo durante el arranque, pero también durante el funcionamiento de la disposición de turbinas de gas. Así, por ejemplo, la punta de la lanza de combustible es insertada a través del quemador en la dirección de la circulación o bien es doblada elásticamente, de manera que para ello debe preverse, por una parte, un juego mínimo 2   necesario entre el soporte exterior y la punta de la lanza de combustible, pero, por otra parte, para evitar corrientes de fuga, debe obturarse este juego con un segmento de pistón que no se deduce a partir de la figura 2. Además, el extremo de la pestaña 4 del canal de circulación 1, que está colocado opuesto a la pestaña de fijación 4, está conectado directamente con el soporte exterior 8 a través de salientes de fijación 9 previstos en la pared superior del canal lateral 1o, de manera que el quemador SEV 1 está amarrado axialmente. En cambio, en la dirección circunferencial, el quemador SEV 1 está fijado por medio de las dos estructuras de soporte 6 y los medios de fijación 7 conectados con ellas con relación al soporte exterior 8. En el caso de funcionamiento de la disposición de turbinas de gas, en virtud de los procesos de combustión que tienen lugar en la zona del quemador SEV, se producen temperaturas de combustión muy altas así como velocidades de la circulación del gas caliente altas, de manera que las paredes del canal de circulación del quemador SEV están expuestas térmicamente así como mecánicamente a una carga extrema, en particular la pared superior del canal de circulación 1o, en la que se ha practicado un orificio 2 que debilita la estructura de la pared del canal de circulación, a través 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 de proceso descritas anteriormente entre la pares superior del canal lateral 1 y la lanza de combustible 3 en la zona de su contacto mutuo se producen movimientos relativos en forma de vibraciones, con lo que se ajusta un desgaste de la superficie en el punto de contacto tanto en el quemador SEV en la zona del orificio 2 como también en la lanza del quemador 3, que no sólo puede conducir a degradaciones locales del material, como por ejemplo corrosión, etc., sino también a fugas elevadas entre la panza 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 fijación de quemadores en un canal de circulación con una estructura unitaria. Por lo demás, a partir del documento EP 0 616 111 A se deduce un dispositivo, que está adaptado especialmente a la transición desde la cámara de combustión hacia la primera fase de turbinas. Representación de la invención La invención tiene el cometido de configurar un dispositivo para la fijación de un segundo quemador, de forma abreviada quemador SEV, en una disposición de turbinas de gas accionada de forma secuencial, en la que se quema una mezcla de combustible y aire en un primer quemador bajo la configuración de gases calientes, que pueden... [Seguir leyendo]

1.- Dispositivo para la fijación de un segundo quemador, de forma abreviada quemador SEV (1), en una disposición de turbinas de gas accionada de forma secuencial, en el que una mezcla de combustible y aire es quemada en un primer quemador bajo la configuración de gases calientes, que pueden ser alimentados a continuación parcialmente expandidos al quemador SEV (1) para una segunda combustión, que está configurado esencialmente como canal de circulación, con una pared de canal de circulación, que presenta un orificio (2), a través del cual se puede introducir la alimentación de combustible (3) al interior del quemador SEV (1), y sobre el que están previstos en la dirección axial del orificio (2), respectivamente, opuestas entre sí dos estructuras de fijación (5), en las que se puede introducir en cada caso una estructura de soporte para la fijación adicional del quemador SEV (1) en un soporte exterior (8), caracterizado porque la estructura de soporte está configurada como una placa de soporte (10) unitaria, en la que están previstos unos contornos opuestos para la fijación en las dos estructuras de fijación (5) opuestas al orificio (2) y que prevé una escotadura, que corresponde al menos al tamaño del orificio (2) en la pared del canal de circulación, de manera que la placa de soporte (10) no cubre, en el estado fijado en el soporte exterior (8), el orificio (2) de la pared del canal de circulación. 2.- Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el orificio (2) está previsto al menos un collar (12), con preferencia dos collares (12) dispuestos en zonas diametralmente opuestas al borde del orificio, que sobresalen verticalmente sobre la pared del canal de circulación (1 o) y presentan en cada caso un labio de fijación (13), que se puede introducir en una escotadura (14) en forma de ranura prevista en la placa de soporte (10). 3.- Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el al menos un collar (12) está conectado en una sola pieza con la pared del canal de circulación (1o). 4.- Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el al menos un collar (12) es parte de un elemento de sustitución (15), que se puede insertar en el orificio (2) desde el lateral del canal de circulación. 5.- Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el elemento de inserción (15) prevé una nervadura de apoyo periférica inferior (16), que se puede apoyar hacia el lado interior de la pared lateral del canal en la zona inmediatamente adyacente al orificio, y porque el elemento de inserción (15) está provisto al menos en zonas superficiales, con las que el elemento de inserción (15) entra en contacto con el quemador SEV (1) así como con la alimentación del quemador, con una capa superficial resistente al desgaste. 6.- Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque el elemento de inserción (15) prevé orificios de refrigeración (20), que están configurados abiertos al menos hacia un lado alejado del canal de circulación. 8   9     11   12   13   14     16