Disposición de quemador para una turbina de gas.

Disposición de quemador para una instalación de combustión para quemar combustibles líquidos,

que presentaun buje de quemador (18), al menos un canal de alimentación de aire (3, 4) y para el combustible respectivo almenos un canal de alimentación de combustible (9, 13, 19, 23), en donde el al menos un canal de alimentación decombustible (9, 13, 19, 23) está configurado al menos parcialmente en el buje de quemador (18), caracterizadaporque en al menos un canal de alimentación de combustible (23) está dispuesta una pared de blindaje (30), queestá distanciada de la pared (21) del canal de alimentación de combustible (23), de tal modo que entre la pared (21)del canal de alimentación de combustible (23) y la pared de blindaje (30) está formada una cámara intermedia (38),que no pertenece a la ruta de flujo del combustible que fluye a través del canal de alimentación de combustible (23),la pared de blindaje (30) está formada por un manguito (30) introducido en el canal de alimentación de combustible(23), el manguito (30) está equipado con al menos un medio de posicionamiento (33, 35) radial, el cual asegura unadistancia (s) entre el manguito (30) y la pared (21) del canal de alimentación de combustible (23) y el al menos unmedio de posicionamiento (33, 35) radial del manguito (30) está ejecutado como al menos un resalte deposicionamiento (33, 35) dispuesto de forma circulante, que sobresale radialmente hacia fuera.

Disposición de quemador para una turbina de gas La invención se refiere a una disposición de quemador para quemar combustibles líquidos y en especial a una disposición de quemador para una instalación de turbina de gas.

Con disposiciones de quemador para quemar combustibles líquidos se hacen funcionar entre otras cosas turbinas de gas en centrales y otras aplicaciones de grandes máquinas. En especial se usan aquí los llamados quemadores de combustible dual, que están previstos para quemar combustibles líquidos y gaseosos, por ejemplo gas natural y aceite combustible, opcionalmente o en combinación.

Las disposiciones de quemador tienen de forma correspondiente a esto unas dimensiones grandes y presentan una estructura compleja con varios canales de alimentación de combustible. De este modo por ejemplo un quemador piloto dispuesto centralmente, de pequeñas dimensiones y con abastecimiento de combustible y alimentación de aire propios se utiliza con frecuencia para estabilizar la llama de un gran quemador principal, que está dispuesto anularmente alrededor del quemador piloto. El gran quemador principal se hace funcionar precisamente y sobre todo en funcionamiento de mezcla pobre con excedente de oxígeno para, por medio de esto, alcanzar valores de emisión más favorables. El funcionamiento con una mezcla pobre, sin embargo, conduce a que la llama del quemador principal está sujeta al menos en determinadas condiciones de funcionamiento a oscilaciones, que se compensan mediante una acción continua de encendido del quemador piloto. Una disposición de quemador de este tipo se describe por ejemplo en el documento EP 0 580 683 B1.

Un requisito en estos quemadores está representado por las tensiones mecánicas que se producen a causa una distribución térmica irregular en las paredes de la carcasa metálica, el llamado buje, en las que los canales anulares de alimentación del portador de energía gaseosa u oleica están dispuestos unos junto a otros de forma relativamente estrecha. Una cámara anular de gas alimenta el quemador principal, con respecto a la dirección de flujo del aire afluyente, en el lado de entrada corriente arriba de los llamados álabes de torsión, que transmiten a la corriente de aire con el gas combustible una torsión mezcladora, o bien a través de los álabes de torsión. Asimismo se dispone de una alimentación de aceite, que por lo general está dispuesta más cerca de la salida del quemador que la alimentación de gas. Ésta comprende una cámara anular de aceite así como un canal de alimentación de aceite que conduce a la cámara anular, el cual está dispuesto en la pared de buje situada entre la cámara anular de gas y el quemador piloto.

Debido a que el gas presenta una menor densidad frente al aceite, requiere una mayor sección transversal, con lo que el dimensionamiento de la alimentación de gas resulta ser bastante más grande que la alimentación de aceite. Por ello la parte del buje de quemador con la alimentación de gas presenta una superficie exterior mayor hacia el canal de aire que la alimentación de gas. La alimentación de aire se realiza con aire precondensado, con lo que este aire alimentado a causa de la compresión presenta una temperatura que alcanza ya más de 400 ºC. En consecuencia, la región del buje de quemador con la alimentación de gas se calienta rápidamente a una temperatura en un margen superior a 400 ºC y permanece a esta temperatura de funcionamiento. El canal de alimentación de aceite que conduce hasta la cámara anular de aceite, por el contrario, está más alejado del canal de alimentación de aire caliente, de tal modo que el aceite en el canal de alimentación de aceite casi no sufre ningún calentamiento y por ello sólo presenta una temperatura de unos 50 ºC.

Debido a que por un lado el buje de quemador sufre un fuerte calentamiento en la región de la cámara anular de gas y, por otro lado, el canal de alimentación de aceite adyacente es claramente más frío, la pared entre la cámara anular de gas y el canal de alimentación de aceite está sometido a un gran gradiente de temperatura. Como consecuencia del gradiente de temperatura se producen tensiones térmicas, que acortan la vida útil de los bujes de quemador de este tipo, respectivamente hacen necesaria la utilización de un material de alto valor con los costes ligados a ello. También en otras regiones, en las que es conducido un combustible frío a través de una región de buje, se producen tensiones de este tipo.

Por ello la presente invención se ha impuesto la tarea de reducir las descritas tensiones forzadas térmicamente en el buje de quemador de la disposición de quemador.

Esta tarea es resuelta mediante una disposición de quemador según la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas contienen configuraciones ventajosas de la invención.

Una disposición de quemador conforme a la invención para una instalación de combustión para quemar combustibles líquidos comprende un buje de quemador, al menos un canal de alimentación de aire y para cada clase de combustible al menos un canal de alimentación de combustible, en donde el al menos un canal de alimentación de combustible está configurado al menos parcialmente en el buje de quemador. En al menos un canal de alimentación de combustible está dispuesta una pared de blindaje, que está distanciada de la pared del canal de

alimentación de combustible, de tal modo que entre la pared del canal de alimentación de combustible y la pared de blindaje está formada una cámara intermedia, que no pertenece a la ruta de flujo del combustible que fluye a través del canal de alimentación de combustible. La pared de blindaje está formada por un manguito introducido en el canal de alimentación de combustible. Para garantizar la posición radial correcta del manguito en el canal de alimentación de combustible, éste está equipado con al meno un medio de posicionamiento radial, el cual asegura una distancia entre el manguito y la pared del canal de alimentación de combustible, en donde la distancia puede elegirse en especial también con relación a la tasa de transferencia térmica máxima a permitir. Aquí se producen limitaciones evidentemente del espacio constructivo disponible en el buje. El al menos un medio de posicionamiento radial del manguito está ejecutado como un resalte de posicionamiento dispuesto de forma circulante, que sobresale radialmente hacia fuera.

En la disposición de quemador conforme a la invención la cámara intermedia forma una región que conduce mal el calor en comparación con el metal circundante del buje de quemador, la cual aísla térmicamente el metal del buje respecto al combustible que fluye y, de este modo, limita el intercambio de calor entre el combustible y el buje de quemador. El manguito puede presentar en especial al menos en cada caso un resalte de posicionamiento circulante en la región de sus dos extremos. Por medio de esto se hace más fiable la orientación del dispositivo de envuelta y se descartan las oscilaciones naturales, que son posibles a causa de las distancias de holgura, en la corriente del combustible.

El al menos un resalte de posicionamiento puede presentar asimismo una ranura anular, lo que es ventajoso en especial si el resalte de posicionamiento se encuentra en la región de un punto de conexión entre el canal de alimentación de combustible y un tubo de alimentación de combustible. Mediante la ranura anular puede evitarse después, a la hora de soldar o estañar el tubo de alimentación de combustible al canal de alimentación de combustible, una fijación por soldadura o estañado del resalte de posicionamiento al canal de alimentación de combustible y/o al tubo de alimentación de combustible.

Asimismo el manguito puede estar equipado con al menos un medio de posicionamiento axial, el cual coopera con un medio de posicionamiento axial disponible en el canal de alimentación de combustible, para posicionar el manguito axialmente. De este modo es posible un posicionamiento axial del manguito sin unión mediante la aportación de material. Con ello entre el medio de posicionamiento axial del manguito y el medio de posicionamiento axial en el canal de alimentación de combustible puede existir en especial una holgura axial, la cual haga posible una dilatación térmica del manguito en dirección axial, sin que con ello se generen tensiones.

En una configuración constructivamente sencilla, el medio de posicionamiento axial del manguito puede estar configurado como al menos una arista de empalme a tope sobre una superficie frontal del resalte de posicionamiento. El medio de posicionamiento axial en el canal de alimentación de combustible está ejecutado entonces como arista de contra-empalme a tope.

Se deducen... [Seguir leyendo]

1. Disposición de quemador para una instalación de combustión para quemar combustibles líquidos, que presenta un buje de quemador (18) , al menos un canal de alimentación de aire (3, 4) y para el combustible respectivo al menos un canal de alimentación de combustible (9, 13, 19, 23) , en donde el al menos un canal de alimentación de 5 combustible (9, 13, 19, 23) está configurado al menos parcialmente en el buje de quemador (18) , caracterizada porque en al menos un canal de alimentación de combustible (23) está dispuesta una pared de blindaje (30) , que está distanciada de la pared (21) del canal de alimentación de combustible (23) , de tal modo que entre la pared (21) del canal de alimentación de combustible (23) y la pared de blindaje (30) está formada una cámara intermedia (38) , que no pertenece a la ruta de flujo del combustible que fluye a través del canal de alimentación de combustible (23) ,

la pared de blindaje (30) está formada por un manguito (30) introducido en el canal de alimentación de combustible (23) , el manguito (30) está equipado con al menos un medio de posicionamiento (33, 35) radial, el cual asegura una distancia (s) entre el manguito (30) y la pared (21) del canal de alimentación de combustible (23) y el al menos un medio de posicionamiento (33, 35) radial del manguito (30) está ejecutado como al menos un resalte de posicionamiento (33, 35) dispuesto de forma circulante, que sobresale radialmente hacia fuera.

2. Disposición de quemador según la reivindicación 1, caracterizada porque el al menos un resalte de posicionamiento (33) del manguito (30) presenta una ranura anular (36) .

3. Disposición de quemador según la reivindicación 1 o reivindicación 2, caracterizada porque el manguito (30) presenta al menos en cada caso un resalte de posicionamiento (33, 35) circulante en la región de sus dos extremos.

4. Disposición de quemador según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el manguito (30) está

equipado con al menos un medio de posicionamiento (51, 53) axial, los cuales cooperan con unos medios de posicionamiento (50, 52) axiales disponibles en el canal de alimentación de combustible (23) , para posicionar el manguito (30) axialmente.

5. Disposición de quemador según la reivindicación 4, caracterizada porque entre el medio de posicionamiento (51,

53) axial del manguito (30) y el medio de posicionamiento (50, 52) axial en el canal de alimentación de combustible 25 (23) existe una holgura axial (d) .

6. Disposición de quemador según la reivindicación 4 o reivindicación 5, caracterizada porque el medio de posicionamiento axial (50, 51, 52, 53) del manguito (30) está configurado como al menos una arista de empalme a tope (51, 53) sobre una superficie frontal del resalte de posicionamiento (33) , y el medio de posicionamiento (50, 52) axial en el canal de alimentación de combustible (23) está ejecutado como arista de contra-empalme a tope.