SISTEMA INTEGRADO DE ENERGÍA DE BIOMASA.
Un método para hacer funcionar un combustor ciclónico que comprende una camisa de combustión (420) que forma una cámara de combustión (110) de forma esencialmente cilíndrica,
que comprende: suministrar partículas de biomasa bajo presión a una zona de ignición de la cámara de combustión, en donde las partículas de biomasa se transfieren a la zona de ignición con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal de la cámara de combustión (110); suministrar aire comprimido a la zona de ignición de la cámara de combustión (110) en una cantidad suficiente para iniciar la combustión de las partículas de biomasa, en donde el aire comprimido se suministra a la zona de ignición con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal de la cámara de combustión (110), de modo que las partículas de biomasa giran en la cámara de combustión en un movimiento ciclónico; mover las partículas de biomasa calcinadas procedentes de la zona de ignición de la cámara de combustión a una zona de combustión de la cámara de combustión (110) y suministrar aire comprimido a la zona de combustión de la cámara de combustión (110) en una cantidad suficiente para completar la combustión de las partículas de biomasa, en donde el aire comprimido es suministrado a la zona de combustión con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal de la cámara de combustión (110), de manera que las partículas de biomasa giren en la cámara de combustión (110) en un movimiento ciclónico; mover el gas de combustión y las cenizas en partículas producidas de la combustión de las partículas de biomasa hacia una zona de dilución de la cámara de combustión (110); suministrar aire comprimido a la zona de dilución de la cámara de combustión (110) en una cantidad suficiente para diluir el gas de combustión hasta una temperatura adecuada para uso en una turbina de gas, en donde el aire comprimido es suministrado a la zona de dilución con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal de la cámara de combustión (110), de modo que la ceniza en partículas y el gas de combustión giren en la cámara de combustión (110) en un movimiento ciclónico; caracterizado por las etapas de suministrar el aire comprimido a al menos una cámara colectora de aire (412) en comunicación con la cámara de combustión presurizada (110), de modo que el aire comprimido es suministrado a cada una de las zonas de la cámara de combustión (110) a través de al menos una cámara colectora de aire (412), en donde la al menos una cámara colectora de aire (412) está definida por la camisa de combustión (420) y una camisa intermedia (910) que tiene una forma generalmente cilíndrica y que rodea a la camisa de combustión (420); y suministrar el aire comprimido a una cámara colectora de enfriamiento (920) en comunicación con la al menos una cámara colectora de aire (412), de modo que el aire comprimido se suministra a la al menos una cámara colectora de aire (412) a través de la cámara de enfriamiento, en donde la cámara de enfriamiento está definida por la camisa intermedia (910) y la armazón externa (410) que tiene una forma generalmente cilíndrica y rodea a la camisa intermedia (910)
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/013843.
Solicitante: Zilkha Biomass Power LLC.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 1001 McKinney Suite 1900 Houston TX 77002.
Inventor/es: ELLIOTT,GERALD,R, MCCONNELL,CLIFFORD,T, SHORT,ALVIN,D, LINDEROTH,CARL,E.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 12 de Abril de 2006.
Fecha Concesión Europea: 18 de Agosto de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- F23C3/00F1
- F23G5/32 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION. › F23G HORNOS CREMATORIOS; COMBUSTION DE DESECHOS O DE COMBUSTIBLES DE BAJA CALIDAD. › F23G 5/00 Métodos o aparatos, p. ej. incineradores, especialmente adaptados para la combustión de desechos o de combustibles de baja calidad. › los desechos o los combustibles de baja calidad están sometidos a un movimiento de torbellino, p. ej. incineradores ciclónicos.
- F23G5/44B1
- F23G5/46 F23G 5/00 […] › Recuperación del calor.
- F23G7/10 F23G […] › F23G 7/00 Métodos o aparatos, p. ej. incineradores, especialmente adaptados para la combustión de desechos o combustibles de baja calidad particulares, p. ej. productos químicos (F23G 1/00 tiene prioridad; retretes con incineración A47K 11/02; oxidación de fangos C02F 11/06; incineración de desechos radiactivos G21F 9/00). › de detritus de campo o jardín.
- F23M5/08A
Clasificación PCT:
- F02C3/26 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION. › F02C PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE PARA PLANTAS DE PROPULSION A REACCION; CONTROL DE LA ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE EN PLANTAS DE PROPULSION A REACCION QUE CONSUMEN AIRE (estructura de turbinas F01D; plantas de propulsión a reacción F02K; estructura de compresores o ventiladores F04; aparatos de combustión en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidizado de combustible u otras partículas F23C 10/00; elaboración de productos de combustión a alta presión o gran velocidad F23R; utilización de turbinas de gas en plantas de refrigeración por compresión F25B 11/00; utilización de turbinas de gas en vehículos, véanse las clases apropiadas relativas a vehículos). › F02C 3/00 Plantas motrices de turbinas de gas caracterizadas por la utilización de productos de combustión como fluido energético (generado por combustión intermitente F02C 5/00). › siendo el combustible o el oxidante sólidos o pulverulentos, p. ej. en forma pastosa o en suspensión.
- F23C3/00 F23 […] › F23C PROCEDIMIENTOS O APARATOS DE COMBUSTION QUE UTILIZAN COMBUSTIBLES FLUIDOS O COMBUSTIBLES SOLIDOS SUSPENDIDOS EN AIRE (quemadores F23D). › Aparatos de combustión caracterizados por la forma de la cámara de combustión (F23C 15/00 tiene prioridad).
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
PDF original: ES-2356355_T3.pdf
![Ilustración 1 de SISTEMA INTEGRADO DE ENERGÍA DE BIOMASA.](https://patentados.com/thumbs/2011/04/1101302/sistema-integrado-de-energia-de-biomasa.1.jpg)
![Ilustración 2 de SISTEMA INTEGRADO DE ENERGÍA DE BIOMASA.](https://patentados.com/thumbs/2011/04/1101302/sistema-integrado-de-energia-de-biomasa.2.jpg)
![Ilustración 3 de SISTEMA INTEGRADO DE ENERGÍA DE BIOMASA.](https://patentados.com/thumbs/2011/04/1101302/sistema-integrado-de-energia-de-biomasa.3.jpg)
![Ilustración 4 de SISTEMA INTEGRADO DE ENERGÍA DE BIOMASA.](https://patentados.com/thumbs/2011/04/1101302/sistema-integrado-de-energia-de-biomasa.4.jpg)
![SISTEMA INTEGRADO DE ENERGÍA DE BIOMASA.](https://patentados.com/img/2011/04/1101302/sistema-integrado-de-energia-de-biomasa.1.jpg)
Fragmento de la descripción:
Esta solicitud reivindica prioridad de la solicitud de patente provisional de EE.UU. de titularidad conjunta, con número de serie 60/670.585, presentada el 12 de abril del 2005, titulada “Integrated Biomass Energy System” por Gary R. Elliot y Joseph P. Reynolds. 5
Existe un cierto número de industrias que generan grandes cantidades de biomasa. Dos ejemplos incluyen las industrias de productos forestales y las industrias agrícolas. Por ejemplo, en las industrias de productos forestales se generan grandes cantidades de biomasa, incluido serrín, cortezas, ramitas, ramas y otra madera de desecho. De igual modo, en las industrias agrícolas cada uno de los ciclos de la cosecha da como resultado grandes cantidades de biomasas incluidos bagazo, tusas de maíz, cascarillas de arroz y las podas o recortes de huertos y viñedos. Desechos 10 de biomasa adicionales que se generan incluyen fango y estiércol. A pesar de las grandes cantidades que se producen, esta biomasa de desecho no puede ser utilizada con facilidad.
Para paliar los problemas asociados con el desecho de biomasa, ésta ha sido utilizada, hasta ahora, para la generación de energía. Adicionalmente, debido a que la biomasa es una fuente renovable y debido a que la biomasa libera la misma cantidad de carbono a la atmósfera que lo hace cuando se descompone de forma natural, el uso de 15 biomasa para la generación de energía puede resolver varios problemas con combustibles convencionalmente fósiles.
Una técnica que ha sido desarrollada para utilizar la biomasa para la generación de energía es la gasificación. En la gasificación, la biomasa se convierte en un gas combustible que luego puede utilizarse para generar electricidad, por ejemplo en una turbina de gas. Sin embargo, cuando se emplea en un sistema de energía a pequeña escala (p. ej. menor que aproximadamente 10 megavatios), estas técnicas de gasificación tienen típicamente eficacias térmicas 20 menores y unos costes de capital y operativos mayores que los sistemas de energía con turbina de gas de encendido directo, comentados en lo que sigue. De igual manera, técnicas que utilizan combustibles sólidos tales como biomasa para la generación de vapor, tienen también típicamente eficacias térmicas menores y mayores costes de capital operativos que los sistemas de energía con turbina de gas de encendido directo comentados en lo que sigue.
Como una alternativa a la gasificación y las técnicas de generación de vapor, también se han utilizado sistemas 25 de energía que generan electricidad mediante el accionamiento de turbinas de gas, utilizando combustibles sólidos tales como biomasa. Sistemas de energía con turbina de gas que operan sobre combustibles sólidos pueden diseñarse como sistemas de encendido indirecto o de encendido directo. Estos sistemas tienen, típicamente, varios componentes primarios, incluido un compresor de aire, un horno o combustor, una turbina y un generador eléctrico. El generador eléctrico y el compresor de aire son accionados por energía creada por la expansión de aire comprimido caliente a 30 través de la turbina. Este aire comprimido caliente, para su expansión a través de la turbina, es generado al comprimir aire en el compresor y calentar el aire comprimido resultante con energía térmica generada por parte del horno o combustor.
En sistemas de encendido indirecto, el horno o combustor opera típicamente en forma de una unidad funcional separada aparte de una unidad funcional que contiene el compresor de aire y la turbina. Este diseño de encendido 35 indirecto protege a la turbina de gas de los efluentes corrosivos y de materia en partículas típicamente presentes en los gases de escape calientes procedentes de un horno o combustor que operan sobre la biomasa mediante el uso de un intercambiador de calor a alta temperatura. En el intercambiador de calor a alta temperatura, conductos que contienen el aire comprimido procedente del compresor se pueden disponer en estrecha proximidad a conductos que portan gases de escape altamente calentados procedentes del horno o combustor, dando como resultado un intercambio de calor de 40 los gases de escape calientes al aire comprimido. Este aire calentado y comprimido acciona luego la turbina la cual, a su vez, acciona al compresor de aire y al generador eléctrico. Además de costes de capital y costes operativos elevados, estos sistemas de encendido indirecto tienen eficacias térmicas menores que el sistema de encendido directo.
En sistemas de encendido directo, el combustible sólido se quema en un combustor presurizado y los gases efluentes calentados procedentes del combustor son descargados directamente en la turbina. El combustor es parte de 45 una unidad integrada y presurizada que incluye tanto el compresor como la turbina. En muchos casos, se puede emplear un equipo de limpieza de gas entre el combustor y la turbina para reducir la entrada en la turbina de efluentes corrosivos y materia en partículas.
El lector será ilustrado adicionalmente en cuanto al estado conocido de la técnica haciendo referencia a la publicación US 4724780. Características comunes con la invención definida en las reivindicaciones independientes de 50 este documento y el documento US 4724780 se recogen en la parte pre-caracterizante de las reivindicaciones independientes.
Con el objeto de paliar al menos algunos de los problemas técnicos experimentados con la técnica anterior, la presente invención proporciona un método para hacer funcionar un combustor ciclónico, y un combustor ciclónico de
acuerdo con las reivindicaciones independientes. Aspectos adicionales de la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
Para una mejor compresión de la invención y para demostrar la forma en que la misma se puede llevar a la práctica, se hará referencia, a modo de ejemplo, a los dibujos que se acompañan, en los que: 5
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un ejemplo de sistema integrado de energía de biomasa de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Figura 2 es una ilustración esquemática de un ejemplo de sistema de entrada de combustible y sistema de alimentación presurizado.
La Figura 3 es una ilustración esquemática de un ejemplo de sistema de entrada de combustible y 10 sistema de alimentación presurizado.
La Figura 4 es una ilustración esquemática de un ejemplo de combustor.
La Figura 5 es una vista en sección transversal de la entrada de alimentación tomada a lo largo de las líneas 5-5 de la Figura 4.
La Figura 6 es una vista en sección transversal de la entrada de aire tomada a lo largo de las líneas 6-6 de 15 la Figura 4.
La Figura 7 es una vista en sección transversal de la entrada de aire tomada a lo largo de las líneas 7-7 de la Figura 4.
La Figura 8 es una ilustración esquemática de un ejemplo de combustor.
La Figura 9 es una ilustración esquemática de un ejemplo de combustor de acuerdo con una realización 20 de la presente invención.
La Figura 10 es una ilustración esquemática de un ejemplo de combustor que contiene un separador ciclónico de cenizas de acuerdo con una realización de la presente invención.
Descripción detallada
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un nuevo sistema con turbina de gas presurizada de combustible de 25 biomasa y encendido directo. Este sistema con turbina de gas presurizada de combustible de biomasa puede ser particularmente adecuado para sistemas de energía a pequeña escala, por ejemplo para la generación de menos de aproximadamente 10 megavatios y, en algunos ejemplos, en el intervalo de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 10 megavatios. El sistema representado en la Figura 1 comprende generalmente el sistema de alimentación presurizado 100, la cámara de combustión 110, el separador ciclónico de cenizas 120, la turbina de gas 130 y el generador 140. 30 Partículas de biomasa son suministradas al sistema de alimentación presurizado 100 a la presión esencialmente atmosférica. Un ejemplo de sistema de alimentación presurizado 100 se describirá con mayor detalle con referencia a las Figuras 2 y 3. El sistema de alimentación presurizado 100 suministra partículas de biomasa a la cámara de combustión 110, esencialmente a la presión de trabajo de la cámara de combustión 110 a través de la tubería de alimentación de combustible presurizada 102. Ejemplos de... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un método para hacer funcionar un combustor ciclónico que comprende una camisa de combustión (420) que forma una cámara de combustión (110) de forma esencialmente cilíndrica, que comprende:
suministrar partículas de biomasa bajo presión a una zona de ignición de la cámara de combustión, en donde las partículas de biomasa se transfieren a la zona de ignición con una componente tangencial con respecto al 5 eje longitudinal de la cámara de combustión (110);
suministrar aire comprimido a la zona de ignición de la cámara de combustión (110) en una cantidad suficiente para iniciar la combustión de las partículas de biomasa, en donde el aire comprimido se suministra a la zona de ignición con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal de la cámara de combustión (110), de modo que las partículas de biomasa giran en la cámara de combustión en un movimiento ciclónico; 10
mover las partículas de biomasa calcinadas procedentes de la zona de ignición de la cámara de combustión a una zona de combustión de la cámara de combustión (110) y suministrar aire comprimido a la zona de combustión de la cámara de combustión (110) en una cantidad suficiente para completar la combustión de las partículas de biomasa, en donde el aire comprimido es suministrado a la zona de combustión con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal de la cámara de combustión (110), de manera que las partículas de biomasa 15 giren en la cámara de combustión (110) en un movimiento ciclónico;
mover el gas de combustión y las cenizas en partículas producidas de la combustión de las partículas de biomasa hacia una zona de dilución de la cámara de combustión (110);
suministrar aire comprimido a la zona de dilución de la cámara de combustión (110) en una cantidad suficiente para diluir el gas de combustión hasta una temperatura adecuada para uso en una turbina de gas, en donde el 20 aire comprimido es suministrado a la zona de dilución con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal de la cámara de combustión (110), de modo que la ceniza en partículas y el gas de combustión giren en la cámara de combustión (110) en un movimiento ciclónico;
caracterizado por las etapas de suministrar el aire comprimido a al menos una cámara colectora de aire (412) en comunicación con la cámara de combustión presurizada (110), de modo que el aire comprimido es 25 suministrado a cada una de las zonas de la cámara de combustión (110) a través de al menos una cámara colectora de aire (412), en donde la al menos una cámara colectora de aire (412) está definida por la camisa de combustión (420) y una camisa intermedia (910) que tiene una forma generalmente cilíndrica y que rodea a la camisa de combustión (420); y
suministrar el aire comprimido a una cámara colectora de enfriamiento (920) en comunicación con la al menos 30 una cámara colectora de aire (412), de modo que el aire comprimido se suministra a la al menos una cámara colectora de aire (412) a través de la cámara de enfriamiento, en donde la cámara de enfriamiento está definida por la camisa intermedia (910) y la armazón externa (410) que tiene una forma generalmente cilíndrica y rodea a la camisa intermedia (910).
2. El método de la reivindicación 1, en el que el aire comprimido es suministrado a la zona de ignición, la zona 35 de combustión y la zona de dilución a través de una pluralidad de toberas (430) conformadas a través de la camisa de combustión (420).
3. El método de la reivindicación 2, en el que la pluralidad de toberas (430) en la camisa de combustión (420) están dispuestas en una pluralidad de filas separadas a lo largo de la longitud del eje longitudinal de la camisa de combustión (420), en donde cada una de las filas contiene al menos una tobera dispuesta en el mismo plano. 40
4. El método de la reivindicación 3, en el que la al menos una tobera de aire en una o más de la pluralidad de filas está desplazada 90 grados a lo largo de la circunferencia de la camisa de combustión (420) con respecto a la fila precedente.
5. El método de la reivindicación 3, en el que la al menos una tobera de aire en una o más de la pluralidad de filas es mayor que la al menos una tobera aire de la camisa de combustión (420) con respecto a la fila precedente. 45
6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que una cantidad sub-estequiométrica de aire comprimido se suministra a la zona de ignición.
7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además, suministrar el aire comprimido a al menos una cámara colectora de aire (412) en comunicación con la cámara de combustión presurizada (110), de modo que el aire comprimido se suministra a cada una de las zonas de la cámara de combustión 50 (110) a través de la al menos una cámara colectora de aire (412), en donde la al menos una cámara colectora de aire
(412) se define por la camisa de combustión (420) y una armazón exterior que tiene una forma generalmente cilíndrica que rodea a la camisa de combustión (420).
8. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
transferir las partículas de biomasa a la cámara de combustión presurizada (110) con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal de la cámara de combustión (110); 5
mover una porción sustancial del gas de combustión a través de una abertura en un elemento de estrangulación presente en el combustor ciclónico, configurado para mejorar la separación de cenizas, en el que la abertura de la estrangulación tiene un área en sección transversal reducida en comparación con el área en sección transversal de la cámara de combustión (110); y
permitir que al menos una porción de la ceniza en partículas salga de la cámara de combustión (110) a través 10 de una abertura (1030) de las cenizas en partículas definida entre el elemento de estrangulación (1020) y la camisa de combustión.
9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en combinación con un método de encender de forma directa una turbina de gas (130) utilizando el gas de combustión procedente del combustor ciclónico, que comprende: 15
suministrar partículas de biomasa a una primera cámara (230) a la presión atmosférica;
presurizar la cámara de combustión (110) con aire comprimido procedente de un compresor (270);
transferir las partículas de biomasa procedentes de la primera cámara presurizada (230) a una segunda cámara presurizada (240);
transferir las partículas de biomasa procedentes de la segunda cámara presurizada (240) a la cámara de 20 combustión presurizada (110);
separar al menos una porción de la ceniza en partículas del gas de combustión;
suministrar el gas de combustión desde la cámara de combustión (110) a una turbina de gas (130) que comprende una sección (131) de turbina;
permitir que el gas de combustión se expanda a través de la sección (131) de turbina de gas con el fin de 25 generar energía mecánica.
10. La combinación de método de la reivindicación 9, en el que las partículas de biomasa suministradas a la primera cámara (230) tienen una dimensión principal menor que aproximadamente 3 milímetros.
11. La combinación de método de la reivindicación 9 ó 10, en la que la etapa de presurizar la primera cámara (230) se produce una frecuencia de una vez por minuto o menos. 30
12. La combinación de método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende transferir las partículas de biomasa a la cámara de combustión presurizada (110) a una presión en el intervalo de 276 kPa a 2.069 kPa.
13. La combinación de método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende la etapa de accionar una sección (132) de un compresor (270) de la turbina de gas (130) con la energía mecánica generada por la 35 sección (131) de turbina, con el fin de producir una corriente de aire comprimido.
14. La combinación de método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en la que al menos una porción de la corriente de aire comprimido procedente de la sección (132) de compresor (270) transporta las partículas de biomasa desde la segunda cámara presurizada (240) a una cámara de combustión presurizada (110).
15. La combinación de método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, que comprende suministrar al 40 menos una porción de la corriente de aire comprimido a la cámara de combustión presurizada (110).
16. La combinación de método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, que comprende la etapa de accionar un generador eléctrico (140) con la energía mecánica generada por la sección (131) de turbina con el fin de generar energía eléctrica.
17. La combinación de método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, que comprende proporcionar 45 energía térmica a partir de una corriente de escape procedente de la sección (131) de turbina.
18. La combinación de método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 17, en donde el gas de combustión se suministra a la turbina de gas (130) a través de un pasaje (1070) en un conjunto de transición (1010), en donde la abertura está formada por un forro interno (1060).
19. La combinación de método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 18, en la que el gas presurizado se suministra a la cámara de combustión a través de una cámara colectora de enfriamiento (920) en comunicación con 5 la cámara de combustión (110), en donde la cámara colectora de enfriamiento (920) está definida entre el forro interno (1060) del conjunto de transición y un revestimiento externo que rodea al forro interno (1060).
20. Un combustor ciclónico que comprende:
una camisa de combustión (420) que conforma una cámara de combustión (110) que tiene una forma generalmente cilíndrica y que se puede hacer funcionar para que tenga una zona de ignición y una zona de 10 combustión, dispuestas longitudinalmente a lo largo del eje de la cámara de combustión (110);
una entrada de alimentación de biomasa (414) en un extremo de la cámara de combustión (110) formada a través de la camisa de combustión (420) para alojar partículas de biomasa bajo presión, en donde la entrada de alimentación de biomasa (414) se forma de modo que las partículas de biomasa sean introducidas en la zona de ignición de la cámara de combustión (110) con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal 15 de la camisa de combustión (420); y
una pluralidad de toberas de aire (430) formadas a través de la camisa de combustión (420) para alojar el aire comprimido, en donde la pluralidad de toberas de aire (430) están dispuestas para introducir el aire comprimido en la cámara de combustión (110) con una componente tangencial con respecto al eje longitudinal de la camisa de combustión (420), en donde la pluralidad de toberas de aire (430) están separadas a lo largo de la longitud de la camisa 20 de combustión (420) de aproximadamente la entrada de alimentación de biomasa (414);
en donde la al menos una de la pluralidad de toberas de aire (430) se puede hacer funcionar para suministrar una cantidad suficiente de aire comprimido a la zona de ignición para la ignición de las partículas de biomasa para que comience la combustión,
en donde al menos una de la pluralidad de toberas de aire (430) se puede hacer funcionar para suministrar una 25 cantidad suficiente de aire comprimido ala zona de combustión de las partículas de biomasa procedentes de la zona de ignición,
la camisa de combustión forma una zona de dilución aguas abajo de la zona de combustión y al menos otra de la pluralidad de toberas de aire (430) se puede hacer funcionar para que suministre una cantidad suficiente de aire comprimido a la zona de dilución para diluir el gas de combustión hasta una temperatura adecuada para 30 uso en una turbina de gas (130);
caracterizado por un forro interno (910) que tiene una forma generalmente cilíndrica y que rodea a la camisa de combustión (420) con el fin de definir al menos una cámara colectora de aire (810, 820, 830) entre una armazón exterior (410) y la camisa de combustión (420), en donde la al menos una cámara colectora de aire (810, 820, 830) está en comunicación con la cámara de combustión (110) a través de la pluralidad de toberas 35 de aire (430), de modo que el aire comprimido es suministrado a la cámara de combustión (110) a través de la al menos una cámara colectora (412) de alimentación de aire (112); y
la armazón exterior (410), que tiene una forma generalmente cilíndrica y que rodea al forro interior con el fin de definir una cámara colectora de enfriamiento (920) entre la armazón exterior (410) y el forro interno (910), en donde la cámara colectora de enfriamiento (920) está en comunicación con la al menos una cámara colectora 40 de aire (810, 820, 830), de modo que el aire comprimido es suministrado a la cámara colectora de aire (810, 820, 830) a través de la cámara colectora de enfriamiento (920).
21. El combustor ciclónico de la reivindicación 20, que comprende, además, un separador ciclónico de cenizas que comprende:
un elemento de estrangulación (1020) que comprende una abertura (1090) de área en sección transversal 45 reducida en comparación con el área en sección transversal de la cámara de combustión (110), una entrada (1022) en comunicación con la salida de la cámara de combustión (110) para recibir el gas de combustión procedente de la cámara de combustión (110) de la zona de combustión y de dilución y una salida en comunicación con la sección (131) de turbina de la turbina de gas (130) para suministrar a la turbina de gas (130) el gas de combustión; y 50
una abertura (1030) para la ceniza en partículas definida entre el elemento de estrangulación (1020) y la camisa de combustión, en donde al menos una porción de la ceniza en partículas abandona la cámara de
combustión (110) a través de la abertura (1030) para la ceniza en partículas.
22. El combustor ciclónico de las reivindicaciones 20 ó 21, en donde una cantidad sub-estequiométrica de aire comprimido se suministra a la zona de ignición.
23. El combustor ciclónico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, en el que la pluralidad de toberas (430) aumenta de tamaño a lo largo de la longitud del eje longitudinal de la camisa de combustión 5 (420).
24. El combustor ciclónico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, en el que la pluralidad de toberas (430) está dispuesta en una pluralidad de filas separadas a lo largo de la longitud del eje longitudinal de la camisa de combustión (420), en donde cada una de las filas contiene al menos una tobera distribuida a lo largo del mismo plano. 10
25. El combustor ciclónico de la reivindicación 24, en donde la al menos una tobera de aire (430) en una o más de la pluralidad de filas está desplazada aproximadamente 90 grados a lo largo de la circunferencia de la camisa de combustión (420) con respecto a la fila precedente.
26. El combustor ciclónico de una de las reivindicaciones 24 ó 25, en donde la al menos una tobera de aire (430) en una o más de la pluralidad de filas es mayor que la al menos una tobera aire en la camisa de combustión (420) 15 con respecto a la fila precedente.
27. El combustor ciclónico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 26, en donde el combustor ciclónico comprende, además, una armazón exterior (410) que tiene una forma generalmente cilíndrica y que rodea a la camisa de combustión (420) con el fin de definir al menos una cámara colectora de aire (412) entre la armazón exterior (410) y la camisa de combustión (420), en donde la al menos una cámara colectora de aire (412) está 20 en comunicación con la cámara de combustión (110) a través de la pluralidad de toberas de aire (430), de modo que el aire comprimido es suministrado a la cámara de combustión (110) a través de la cámara colectora de aire (412).
28. Una combinación de combustor que comprende un combustor ciclónico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20-27 y un sistema de turbina de gas presurizada de combustible de biomasa y encendido directo, que comprende: 25
un sistema de alimentación presurizado (100); y
una turbina de gas (130) que tiene:
una sección (131) de turbina que comprende una entrada en comunicación con el combustor para alojar el gas de combustión procedente de la cámarade combustión (110), en donde la sección (131) de turbina es accionada por el gas de combustión. 30
29. La combinación de combustor de la reivindicación 28, en la que el sistema de alimentación presurizado (100) comprende:
una pluralidad de cámaras, en donde una primara cámara (240) recibe partículas de biomasa a la presión atmosférica y suministra a una segunda cámara (250) de partículas de biomasa bajo presión;
una primera válvula (242) situada en una entrada de la primera cámara (240); 35
una segunda válvula (244) situada en una salida de la primera cámara (240) que comunica con la entrada a la segunda cámara (240); y
un compresor de aire (270) dispuesto para presurizar a la primera cámara (230).
30. La combinación de combustor de la reivindicación 28 o la reivindicación 29, en la que el sistema de alimentación presurizado (100) comprende, además, una válvula rotatoria (260) dispuesta para alimentar cantidades 40 variables de partículas de biomasa a la cámara de combustión (110).
31. La combinación de combustor de la reivindicación 29 ó 30, en la que la primera válvula y la segunda válvula son válvulas de compuerta de corredera.
32. La combinación de combustor de cualquiera de las reivindicaciones 28-31, en la que cada uno de la al menos una cámara colectora de aire (810, 820, 830) está en comunicación con una correspondiente alimentación de 45 aire comprimido (112); en donde la alimentación de aire comprimido correspondiente comprende una válvula (860, 870, 880) para controlar el suministro del aire comprimido a la cámara de combustión (110) a través de la cámara colectora de aire (810, 820, 830) que está en comunicación con la válvula.
33. La combinación de combustor de cualquiera de las reivindicaciones 28-32, en la que la turbina de gas (130) comprende, además, una sección (132) de compresor (270) accionada por la sección (131) de turbina de la turbina de gas (130), en donde la sección (132) de compresor (270) está dispuesta para proporcionar el aire comprimido a la cámara de combustión (110).
34. La combinación de combustor de cualquiera de las reivindicaciones 28-33, en la que una primera porción 5 del aire comprimido procedente de la sección (132) del compresor es suministrada a la cámara de combustión (110), y una segunda porción del aire comprimido transporta las partículas de biomasa desde el sistema de alimentación presurizado (100) a la cámara de combustión (110).
35. La combinación de combustor de una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 34, que comprende un intercambiador de calor (150) para enfriar la segunda porción del aire comprimido procedente de la sección (132) de 10 compresor.
36. La combinación de combustor de una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 35, en la que la turbina de gas (130) tiene una relación de presión en el intervalo de 8:1 a 20:1.
37. La combinación de combustor de una cualquiera de las reivindicaciones 28-36, que comprende, además, un generador eléctrico (140) acoplado a la turbina de gas (130) para generar energía eléctrica, en donde el generador 15 eléctrico (140) es accionado por la sección (131) de turbina de la turbina de gas (130).
38. La combinación de combustor de la reivindicación 37, en la que el sistema está construido y dispuesto para generar menos de 10 megavatios de electricidad.
39. La combinación de combustor de una de las reivindicaciones 37 ó 38, en la que la turbina de gas (130) comprende un único árbol que acciona la sección (132) de compresor (270) y al generador eléctrico (140). 20
40. La combinación de combustor de una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 39, en la que el sistema comprende, además, una unidad recuperadora de calor en comunicación con la corriente de escape procedente de la sección (131) de turbina de la turbina de gas.
41. El combustor ciclónico de una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 27 o la combinación de combustor de cualquiera de las reivindicaciones 28-40, que comprende un conjunto de transición (1010) que comprende un forro 25 interior (1060) que forma un pasaje (1070) para gas de combustión, comprendiendo el pasaje (1070) para gas de combustión una entrada en comunicación con la salida del elemento de estrangulación (1020) para recibir el gas de combustión, y una salida en comunicación con la turbina de gas (130) para suministrar el gas de combustión a la turbina de gas (130).
42. El combustor ciclónico o la combinación de combustor de la reivindicación 41, en el que el pasaje (1070) 30 para gas de combustión tiene un área en sección transversal menor en la salida que en la entrada.
43. El combustor ciclónico o la combinación de combustor de una de las reivindicaciones 41 ó 42 que comprende, además, una armazón externa (410) que rodea a la camisa interior (420) con el fin de definir una cámara colectora de enfriamiento (920) entre la armazón exterior (410) y el revestimiento interno, en donde la cámara colectora de enfriamiento (920) está en comunicación con la pluralidad de toberas de aire (430). 35
44. El combustor ciclónico de la reivindicación 20, en el que el separador ciclónico de cenizas comprende una entrada (1022) en comunicación con la salida (416) de la cámara de combustión para recibir una mezcla del gas de combustión de las cenizas en partículas, en donde el separador ciclónico de cenizas separa, al menos en parte, el gas de combustión de las cenizas en partículas y comprende, además, una salida en comunicación con la sección (131) de turbina de la turbina de gas (130) para suministrar gas de combustión a la turbina de gas (130). 40
45. La combinación de combustor de cualquiera de las reivindicaciones 28 a 40, que comprende, además, un sistema de entrada de combustible para proporcionar partículas de biomasa clasificadas y secadas al sistema de alimentación presurizado.
46. La combinación de combustor de cualquiera de las reivindicaciones 28-40 y 45, que comprende, además, un segundo compresor de aire (270) dispuesto para suministrar aire comprimido que transporta las partículas de 45 biomasa desde el sistema de alimentación presurizado a la cámara de combustión (110).
47. El combustor ciclónico de una cualquiera de las reivindicaciones 20-27, que comprende, además, un quemador (440) conectado al combustor ciclónico.
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