Procedimiento de funcionamiento de una instalación de una turbina de gas con una estación de compresor para combustible gaseoso.
Procedimiento de funcionamiento de una instalación (10) de turbina de gas,
que se alimenta a través de unaestación (17) de compresor de un gas combustible, conteniendo la estación (17) de compresor un compresor (21)que comprime el gas combustible suministrado a través de un conducto (19) de suministro de gas y libera el mismo através de al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control hacia una cámara (12) de combustión de la instalación(10) de turbina de gas y estando dispuesto en paralelo con el compresor (21) un sistema (20) de derivación, a travésdel cual de forma conmutable se puede conducir gas combustible circunvalando el compresor (21) hasta la al menosuna válvula (CV1, CV2, CV3) de control, caracterizado por que permanentemente se mide la presión (paftCV1,paftCV2, paftCV3) de gas combustible a la salida de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control, por que a partirde los valores de presión medidos respectivamente se determina una presión (pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min) degas combustible mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas a la entrada de la al menos unaválvula (CV1, CV2, CV3) de control y por que la estación (17) de compresor se pasa al funcionamiento de derivacióncuando la presión (pbefBS - dpBSCV - dpsistema) de gas combustible que llega a través del sistema de derivación a laentrada de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control es mayor o igual que la presión (pbefCV1_min,pbefCV2_min, pbefCV3_min) de gas combustible mínima necesaria.
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10161840.
Solicitante: ALSTOM TECHNOLOGY LTD.
Nacionalidad solicitante: Suiza.
Dirección: BROWN BOVERI STRASSE 7 5400 BADEN SUIZA.
Inventor/es: LIEDTKE,KLAUS-DIETER, ZHANG,MENGBIN, SCHIRMEISTER,ULF, KIRECCI,AYSEGUL.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F02C3/22 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › 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 gaseoso a temperatura y presión normales (F02C 3/28 tiene prioridad).
- F02C7/22 F02C […] › F02C 7/00 Características, partes constitutivas, detalles o accesorios, no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F02C 1/00 - F02C 6/00; Tomas de aire para plantas motrices de propulsión a reacción (control F02C 9/00). › Sistemas de alimentación del combustible.
- F02C9/26 F02C […] › F02C 9/00 Control de las plantas motrices de turbinas de gas; Control de la alimentación de combustible en las plantas de propulsión a reacción que consumen aire (control de las tomas de aire F02C 7/057; control de turbinas F01D; control de compresores F04D 27/00). › Control de la alimentación de combustible (F02C 9/48 tiene prioridad; válvulas de combustible F02C 7/232).
PDF original: ES-2392241_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Procedimiento de funcionamiento de una instalación de turbina de gas con una estación de compresor para combustible gaseoso
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo de la técnica de turbinas de gas. Se refiere a un procedimiento de funcionamiento de una instalación de turbina de gas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Estado de la técnica
Una estación de compresor de una instalación de turbina de gas para comprimir un gas combustible, que está equipada con un sistema de derivación, está en disposición de proporcionar el gas combustible a la turbina de gas circunvalando el compresor a través del sistema de derivación. En tal caso, el compresor se puede desactivar y puede reducirse así el consumo de energía de la estación de compresor de forma notable.
Hasta ahora se iniciaba un funcionamiento de derivación de este tipo cuando la presión de alimentación del gas combustible era más alta que una presión mínima necesaria prescrita que se había calculado en función de la carga de base de la turbina de gas y bajo la suposición de las condiciones límite más desfavorables en el entorno de la turbina de gas. Debido a estas rígidas prescripciones hasta ahora no era posible agotar todo el potencial de ahorro mediante un funcionamiento de derivación en la estación de compresor.
Por el documento DE 10 2007 007888 A1 se conocen un sistema y un procedimiento para disminuir la necesidad de presión del suministro de gas combustible de una turbina de gas, que derivan en un intervalo aumentado de funcionamiento y en una reducción de activaciones de la turbina de gas. Para determinar una presión de referencia del gas combustible para el suministro desde una válvula de control de presión a una válvula de control del gas de varias boquillas de gas combustible en una cámara de combustión de una turbina de gas se determina en este caso una primera presión de gas combustible necesaria aguas arriba de las boquillas de gas combustible. Además se determina una necesidad de presión admisible como mínimo aguas arriba de la válvula de control en función de la primera presión de gas combustible necesaria; y finalmente se determina la presión de referencia de gas combustible para controlar la válvula de control de presión en función de la necesidad de presión admisible como mínimo. A este respecto no están previstas derivaciones.
Por el documento EP 1 635 066 A2 se conocen una instalación de alimentación de gas equipada con un compresor y un procedimiento de funcionamiento asociado para una turbina de gas, en el que el consumo de energía del compresor se reduce al obtenerse la presión teórica a la salida del compresor en función de una presión teórica de entrada al consumidor. Se regula en este caso el funcionamiento del propio compresor con ayuda de varias derivaciones.
Representación de la invención
Es, por tanto, objetivo de la invención indicar un procedimiento de funcionamiento de una instalación de turbina de gas con una estación de compresor antepuesta para la compresión de un combustible gaseoso y un sistema de derivación dispuesto dentro de la estación de compresor con el que se pueda optimizar el ahorro de energía que se puede conseguir con un funcionamiento de derivación y simultáneamente se garantice un funcionamiento estable de la turbina de gas sin cambios de potencia al entrar en funcionamiento la derivación.
El objetivo se resuelve con el conjunto de las características de las reivindicaciones 1 y 6. Importante para la solución según la invención es que permanentemente la presión de gas combustible se mide en la salida de la al menos una válvula de control, que a partir de los valores de presión medidos respectivamente se determina una presión de gas combustible mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas en la entrada de la al menos una válvula de control y que la estación de compresor se pasa al funcionamiento de derivación cuando la presión del gas combustible que llega a través del sistema de derivación hasta la entrada de la al menos una válvula de control es mayor o igual que la presión de gas combustible mínima necesaria. Así, el funcionamiento del compresor se puede controlar de forma esencialmente más precisa y, con ello, con más ahorro de energía que hasta ahora.
Una configuración del procedimiento según la invención se distingue por que el compresor conduce el gas combustible hacia varias válvulas de control que se encuentran en paralelo, por que se mide permanentemente la presión de gas combustible en la salida de cada válvula de control, por que a partir de los valores de presión medidos para cada válvula de control se determina respectivamente una presión de gas combustible mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas en la entrada de la válvula de control correspondiente y por que la estación de compresor se pasa al funcionamiento de derivación cuando la presión de gas combustible que
llega a través del sistema de derivación hasta las entradas de las válvulas de control es mayor o igual que el máximo de las presiones de gas combustible mínimas necesarias de todas las válvulas de control.
De acuerdo con otra configuración de la invención se determina la presión de gas combustible mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas respectivamente multiplicando la presión de gas combustible en la salida de la al menos una válvula de control por un factor.
El factor se determina preferentemente por la proporción constante entre la mínima caída de presión a través de la válvula de control con respecto a la presión de gas combustible a la entrada de la válvula de control.
Otra configuración de la invención se caracteriza por que en lugar de la presión de gas combustible en la salida de la al menos una válvula de control se utiliza la diferencia de la presión de gas combustible en la entrada de la válvula de control y la caída de presión en la válvula de control.
Otra configuración de la invención se distingue por que para determinar la presión de gas combustible que llega a la entrada de la al menos una válvula de control se toma la diferencia de la presión de alimentación a la entrada de la estación de compresor y la caída de presión entre la entrada y el sistema de derivación.
Breve explicación de las figuras
La invención se expondrá a continuación más en detalle basándose en ejemplos de realización en relación con el
dibujo. Muestran: La figura 1 un esquema muy simplificado de una instalación de turbina de gas con estación de compresor para un combustible gaseoso, como resulta adecuado para la presente invención y La figura 2, el esquema de una estación de compresor con un sistema de derivación, que sirve para ejecutar el procedimiento de acuerdo con la invención.Formas de realización de la invención
En la figura 1 se reproduce un esquema muy simplificado de una instalación de turbina de gas con estación de compresor para un combustible gaseoso. La instalación 10 de turbina de gas comprende un compresor 11, que aspira aire a través de una vía de entrada 14 de aire y lo comprime y libera el aire comprimido a una cámara 12 de combustión, en la que se usa para quemar un combustible gaseoso o un gas combustible que llega a través de un conducto 16 de suministro de combustible a la cámara 12 de combustión. Los gases de combustión calientes que se producen se expanden en la subsiguiente turbina 13 con prestación de trabajo para, por ejemplo, accionar un generador (no mostrado) . Los gases de salida liberados a través de la vía 15 de salida de gas de salida se pueden emitir directamente al entorno o mediante un generador de vapor de calor residual, generar vapor para las turbinas de vapor de un proceso combinado.
Para el proceso de combustión en la cámara 12 de combustión es necesaria una cierta presión mínima del gas combustible suministrado que, cuando la presión de alimentación no es suficiente, se tiene que generar con ayuda de una estación 17 de compresor antepuesta que comprime el gas combustible suministrado a través del conducto 19 de suministro de gas. Si oscila la presión de alimentación entre valores suficientes y no suficientes para la cámara 12 de combustión, el compresor en el primer caso se puede desactivar en la estación de compresor y... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de funcionamiento de una instalación (10) de turbina de gas, que se alimenta a través de una estación (17) de compresor de un gas combustible, conteniendo la estación (17) de compresor un compresor (21) que comprime el gas combustible suministrado a través de un conducto (19) de suministro de gas y libera el mismo a través de al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control hacia una cámara (12) de combustión de la instalación
(10) de turbina de gas y estando dispuesto en paralelo con el compresor (21) un sistema (20) de derivación, a través del cual de forma conmutable se puede conducir gas combustible circunvalando el compresor (21) hasta la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control, caracterizado por que permanentemente se mide la presión (paftCV1, paftCV2, paftCV3) de gas combustible a la salida de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control, por que a partir de los valores de presión medidos respectivamente se determina una presión (pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min) de gas combustible mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas a la entrada de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control y por que la estación (17) de compresor se pasa al funcionamiento de derivación cuando la presión (pbefBS - dpBSCV - dpsistema) de gas combustible que llega a través del sistema de derivación a la entrada de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control es mayor o igual que la presión (pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min) de gas combustible mínima necesaria.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el compresor (21) conduce el gas combustible hacia varias válvulas (CV1, CV2, CV3) de control que se encuentran en paralelo, por que permanentemente se mide la presión (paftCV1, paftCV2 paftCV3) de gas combustible a la salida de cada válvula (CV1, CV2, CV3) de control, por que a partir de los valores de presión medidos para cada válvula (CV1, CV2, CV3) de control respectivamente se determina una presión (pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min) de gas combustible mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas a la entrada de la válvula (CV1, CV2, CV3) de control correspondiente y por que la estación (17) de compresor se pasa al modo de funcionamiento de derivación cuando la presión (pbefBS - dpBSCV - dpsistema) de gas combustible que llega a través del sistema de derivación a las entradas de las válvulas (CV1, CV2, CV3) de control es mayor o igual que el máximo (max {pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min}) de las presiones de gas combustible mínimas necesarias de todas las válvulas (CV1, CV2, CV3) de control.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la presión (pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min) de gas combustible mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas respectivamente se determina multiplicando la presión (paftCV1, paftCV2, paftCV3) de gas combustible a la salida de la al menos una válvula
(CV1, CV2, CV3) de control por un factor () .
1−αmin
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el factor está determinado por la relación constante (αmin) de la mínima caída (dpCV_min) de presión a través de la válvula (CV) de control con respecto a la presión (pbefCV) de gas combustible a la entrada de la válvula (CV) de control.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que para determinar la presión (pbefBS - dpBSCV - dpsistema) de gas combustible que llega a la entrada de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control se toma la diferencia entre la presión (pIN) de alimentación a la entrada de la estación (17) de compresor y la caída (dpbefBS) de presión entre la entrada y el sistema de derivación.
6. Procedimiento de funcionamiento de una instalación (10) de turbina de gas, que se alimenta a través de una estación (17) de compresor de un gas combustible, conteniendo la estación (17) de compresor un compresor (21) que comprime el gas combustible suministrado a través de un conducto (19) de suministro de gas y libera el mismo a través de al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control hacia una cámara (12) de combustión de la instalación
(10) de turbina de gas y estando dispuesto en paralelo con el compresor (21) un sistema (20) de derivación, a través del cual de forma conmutable se puede conducir gas combustible circunvalando el compresor (21) hasta la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control, caracterizado por que permanentemente se determina la presión (paftCV1, paftCV2, paftCV3) de gas combustible a la salida de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control como la diferencia de la presión (pbefCV1, pbefCV2, pbefCV3) de gas combustible a la entrada de la válvula (CV1, CV2, CV3) de control y la caída (dpCV1, dpCV2, dpCV3) de presión en la válvula (CV1, CV2, CV3) de control, por que a partir de los valores de presión determinados respectivamente se determina una presión (pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min) de gas combustible mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas a la entrada de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control y por que la estación (17) de compresor se pasa al funcionamiento de derivación cuando la presión (pbefBS - dpBSCV - dpsistema) de gas combustible que llega a través del sistema de derivación a la entrada de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control es mayor o igual que la presión (pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min) de gas combustible mínima necesaria.
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el compresor (21) conduce el gas combustible hacia varias válvulas (CV1, CV2, CV3) de control que se encuentran en paralelo, por que permanentemente se determina la presión (paftCV1, paftCV2, paftCV3) de gas combustible a la salida de cada válvula (CV1, CV2, CV3) de control como la diferencia entre la presión (pbefCV1, pbefCV2, pbefCV3) de gas combustible a la entrada de cada válvula (CV1, CV2, CV3) de control y la caída (dpCV1, dpCV2, dpCV3) de presión en la válvula (CV1, CV2, CV3) de control asociada, por que a partir de los valores de presión medidos para cada válvula (CV1, CV2, CV3) de control respectivamente se determina una presión (pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min) de gas combustible
mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas a la entrada de la correspondiente válvula (CV1, CV2, CV3) de control y por que la estación (17) de compresor se pasa al funcionamiento de derivación cuando la presión (pbefBS - dpBSCV - dpsistema) de gas combustible que llega a través del sistema de derivación a las entradas de las válvulas (CV1, CV2, CV3) de control es mayor o igual que el máximo (max{pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min}) de las presiones de gas combustible mínimas necesarias de todas las válvulas (CV1, CV2, CV3) de control.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado por que la presión (pbefCV1_min, pbefCV2_min, pbefCV3_min) de gas combustible mínima necesaria para el funcionamiento de la turbina de gas respectivamente se determina multiplicando la presión (paftCV1, paftCV2, paftCV3) de gas combustible a la salida de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control por un factor.
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que el factor está determinado por la
relación (αmin) constante entre la mínima caída (dpCV_min) de presión a través de la válvula (CV) de control con respecto a la presión (pbefCV) de gas combustible a la entrada de la válvula (CV) de control.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por que para determinar la presión (pbefBS - dpBSCV - dpsistema) de gas combustible que llega a la entrada de la al menos una válvula (CV1, CV2, CV3) de control se toma la diferencia entre la presión (pIN) de alimentación a la entrada de la estación (17) de
compresor y la caída (dpbefBS) de presión entre la entrada y el sistema de derivación.
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