ES2399309T3 - Método para cambiar una planta de turbina de gas combustible gaseoso a combustible líquido y viceversa - Google Patents

Método para cambiar una planta de turbina de gas combustible gaseoso a combustible líquido y viceversa Download PDF

Info

Publication number
ES2399309T3
ES2399309T3 ES09169610T ES09169610T ES2399309T3 ES 2399309 T3 ES2399309 T3 ES 2399309T3 ES 09169610 T ES09169610 T ES 09169610T ES 09169610 T ES09169610 T ES 09169610T ES 2399309 T3 ES2399309 T3 ES 2399309T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
combustor
fuel
gas turbine
liquid fuel
change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES09169610T
Other languages
English (en)
Inventor
Susanne Schell
Thiemo Meeuwissen
Stanka Kokanovic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Application granted granted Critical
Publication of ES2399309T3 publication Critical patent/ES2399309T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/40—Control of fuel supply specially adapted to the use of a special fuel or a plurality of fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/003—Gas-turbine plants with heaters between turbine stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/36—Supply of different fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03341—Sequential combustion chambers or burners

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

Método para cambiar una planta de turbina de gas de combustible (16, 20) gaseoso a combustible (18, 22)líquido, y viceversa, en el que dicha planta de turbina de gas comprende un primer combustor y un segundocombustor alimentado con los gases de escape del primer combustor, caracterizado por el cambio secuencial delprimer y segundo combustores mientras el otro combustor mantiene sus condiciones operativas.

Description

Método para cambiar una planta de turbina de gas de combustible gaseoso a combustible líquido y viceversa.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método para cambiar una planta de turbina de gas de combustible gaseoso a combustible líquido y viceversa.
En particular, el método de acuerdo con la presente invención puede implementarse en plantas de turbina de gas que tienen al menos dos combustores, en las que el segundo combustor se alimenta con los gases de escape del primer combustor.
Una planta de turbina de gas que tiene estas características se desvela, por ejemplo, en el documento WO 2007/141101.
En este sentido, por ejemplo, la planta de turbina de gas para implementar el método de la presente invención puede comprender unidades de turbina de gas de combustión secuenciales, es decir, unidades de turbina de gas que tienen en serie un compresor, un primer combustor, una turbina de alta presión, un segundo combustor alimentado con los gases de escape del primer combustor y una turbina de baja presión.
Como alternativa, el método de la invención puede implementarse también en plantas de turbina de gas que tienen unidades de turbina de gas superpuestas, es decir, una primera unidad de turbina de gas que comprende en serie un compresor, un primer combustor y una turbina de alta presión y una segunda unidad de turbina de gas alimentada con los gases de escape de la primera unidad de turbina de gas que tiene un compresor, un segundo combustor y una turbina de baja presión.
Naturalmente también son posibles plantas de turbina de gas con unidades de turbina de gas de combustión secuenciales junto con unidades de turbina de gas.
Por simplicidad, en lo siguiente se hará referencia a una turbina de gas de combustión secuencial; sin embargo, queda claro que las mismas consideraciones se aplican a plantas de turbina de gas constituidas por unidades de turbina de gas superpuestas (secuenciales).
Antecedentes de la invención
Cambiar una turbina de gas de combustión secuencial es una operación muy delicada y complicada, puesto que la modificación de las condiciones operativas de un combustor influyen en las condiciones operativas del otro combustor y, además, deben respetarse las estrictas restricciones impuestas por los límites de emisión (emisiones de CO, UHC y NOX), temperatura de la llama, estabilidad de la llama.
Por estas razones, tradicionalmente el cambio del funcionamiento con combustible gaseoso al funcionamiento con combustible líquido, o viceversa, en el funcionamiento de una planta de turbina de gas se realiza mediante la descarga de la planta de turbina de gas, desconectando de esta manera el segundo combustor, después cambiando el primer combustor y finalmente volviendo a poner en marcha (con un combustible diferente) también el segundo combustor y cargando de nuevo la planta de turbina de gas.
No obstante, este método de cambio tradicional, que requiere descarga y recarga de la planta de turbina de gas puede influir negativamente en la carga final, tal como un generador eléctrico, porque durante el cambio no puede generarse energía eléctrica o solo se genera una cantidad reducida de energía eléctrica.
Además, el gran número de acciones requeridas para el cambio de combustible somete a las plantas de turbina de gas (en particular al primer y segundo combustores) a oscilaciones de temperatura y carga que afectan negativamente a la duración de su vida útil.
Sumario de la invención
El objetivo técnico de la presente invención, por lo tanto, es proporcionar un método mediante el cual se eliminen dichos problemas de la técnica conocida.
Dentro del alcance de este objetivo técnico, un aspecto de la invención es proporcionar un método con el cual no sea necesaria una descarga y recarga, de manera que la planta de turbina de gas puede suministrar energía mecánica también durante el cambio.
Otro aspecto de la invención es proporcionar un método que reduzca el número de acciones a realizar para el cambio de combustible, de manera que también se reduzcan drásticamente las oscilaciones de temperatura y carga con un beneficio para la duración de la vida útil de la planta de turbina de gas.
El objetivo técnico, junto con estos y otros aspectos, se consigue de acuerdo con la invención proporcionando un método de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas de la invención resultarán más evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, aunque no exclusiva, del método de acuerdo con la invención, ilustrado mediante un ejemplo no limitante en los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es un diagrama que muestra una realización de un método durante el cambio de funcionamiento con combustible gaseoso a combustible líquido; y
La Figura 2 es un diagrama que muestra una realización del método de la invención durante el cambio de funcionamiento con combustible líquido a funcionamiento con combustible gaseoso.
Descripción detallada de la invención
El método de la invención puede implementarse en plantas de turbina de gas que tienen al menos dos combustores, un primer combustor típicamente alimentado con aire comprimido y un combustible, y un segundo combustor alimentado con los gases de escape del primer combustor y combustible adicional.
En este sentido, la planta de turbina de gas para implementar la invención puede comprender una unidad de turbina de gas de combustión secuencial o una primera unidad de turbina de gas que suministra sus gases de escape a una segunda unidad de turbina de gas (en el último caso una o ambas unidades de turbina de gas podrían ser también unidades de turbina de gas secuenciales).
El método para cambiar una planta de turbina de gas de combustible gaseoso a combustible líquido, y viceversa, comprende cambiar secuencialmente el primer y segundo combustor, mientras el otro combustor mantiene sus condiciones operativas.
En otras palabras, el cambio se realiza en línea.
En particular, mientras se cambia el primer o segundo combustor, el otro combustor se regula a un caudal de combustible sustancialmente constante.
Además, durante el cambio el primer combustor funciona al menos parcialmente con combustible líquido, mientras el segundo combustor funciona al menos parcialmente con combustible gaseoso.
Esto permite que el primer combustor funcione con combustible líquido o al menos parcialmente con combustible líquido y el segundo combustor funcione con combustible gaseoso o al menos parcialmente con combustible gaseoso durante el cambio.
Como durante el funcionamiento con combustible líquido la temperatura generalmente es menor que durante el funcionamiento con combustible gaseoso, la temperatura de los gases de escape alimentados desde el primer combustor hasta el segundo combustor generalmente es menor, de manera que los riesgos de retroceso en el segundo combustor se reducen.
En particular, durante el cambio de combustible gaseoso a líquido el primer combustor se cambia antes que el segundo combustor; esto permite que las temperaturas se controlen mejor y que se reduzcan los riesgos de retroceso en el segundo combustor.
En contraste, durante el cambio de combustible líquido a gaseoso el segundo combustor se cambia antes que el primer combustor; esto permite que las pulsaciones de presión se controlen mejor y se reduzcan.
En algunos casos, entre el cambio secuencial del primer y segundo combustor se proporciona un tiempo de retraso.
La referencia 10 indica una zona de funcionamiento con combustible gaseoso y la referencia 12 indica una zona de funcionamiento con combustible líquido de la planta de turbina de gas.
5 Durante el cambio, en un primer periodo 14 el flujo 16 de combustible gaseoso en el primer combustor disminuye del 100% al 0%, mientras que el flujo 18 de combustible líquido en el primer combustor aumenta del 0% al 100%; simultáneamente el segundo combustor mantiene sus condiciones operativas y, de esta manera, el flujo 20 de combustible gaseoso en el segundo combustor permanece al 100% mientras el flujo 22 de combustible líquido en el segundo combustor permanece al 0%.
10 En un segundo periodo 24 posterior, el primer combustor mantiene sus condiciones operativas mientras el segundo combustor cambia; en este sentido, el flujo 18 de combustible líquido en el primer combustor permanece al 100% y el flujo 16 de combustible gaseoso en el primer combustor permanece al 0%, mientras el flujo 20 de combustible gaseoso en el segundo combustor disminuye del 100% al 0% y el flujo 18 de combustible líquido en el segundo combustor aumenta del 0% al 100%.
15 Al final del periodo 24 tanto el primer como el segundo combustores se han cambiado en línea de combustible gaseoso a líquido.
La Figura 2 muestra en detalle un cambio de combustible líquido a combustible gaseoso; en particular la Figura 2 muestra el flujo de combustible gaseoso y líquido respecto al tiempo t.
También en este caso la referencia 10 indica una zona de funcionamiento con combustible gaseoso y la referencia 20 12 indica una zona de funcionamiento con combustible líquido de la planta de turbina de gas.
Durante el cambio, en un primer periodo 14, el flujo 18 de combustible líquido en el primer combustor permanece al 100% mientras el flujo 16 de combustible gaseoso en el primer combustor permanece al 0%. Simultáneamente, el flujo 22 de combustible líquido en el segundo combustor disminuye del 100% al 0% y el flujo 20 de combustible gaseoso en el segundo combustor aumenta del 0% al 100%.
25 En un segundo periodo 24, el segundo combustor mantiene sus condiciones operativas mientras el primer combustor cambia; en este sentido, el flujo 22 de combustible líquido en el segundo combustor permanece al 0% y el flujo 20 de combustible gaseoso en el segundo combustor permanece al 100%; simultáneamente, el flujo 18 de combustible líquido en el primer combustor disminuye del 100% al 0% y el flujo 16 de combustible gaseoso en el primer combustor aumenta del 0% al 100%.
30 Al final del periodo 24 tanto el primer como el segundo combustores se han cambiado en línea de combustible líquido a gaseoso.
Naturalmente, las características descritas pueden proporcionarse independientemente unas de otras.
El método de la invención permite una operación de carga continua también durante el cambio de combustible, sin descarga ni oscilaciones de carga importantes.
35 Además, en el caso de plantas de turbina de gas de combustión secuenciales, el cierre en primer lugar del consumidor con mayores requisitos de presión de gas combustible (típicamente el primer combustor), permite un mayor tiempo para el cambio de combustible, en el caso de un cambio de combustible de emergencia, debido a una pérdida de carga del gas combustible. En este caso, el consumidor con menores requisitos de presión de gas (típicamente el segundo combustor) aún puede funcionar y cambiarse cuando la presión para el consumidor con los
40 mayores requisitos de presión (típicamente el primer combustor) no es suficiente.
En la práctica, los materiales usados y las dimensiones pueden elegirse según se desee de acuerdo con los requisitos y el estado de la técnica.
Referencias numéricas
10 zona de funcionamiento con combustible gaseoso
45 12 zona de funcionamiento con combustible líquido
14 primer periodo de cambio 16 flujo de combustible gaseoso en el primer combustor 18 flujo de combustible líquido en el primer combustor 20 flujo de combustible gaseoso en el segundo combustor 22 flujo de combustible líquido en el segundo combustor 24 segundo periodo de cambio

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Método para cambiar una planta de turbina de gas de combustible (16, 20) gaseoso a combustible (18, 22) líquido, y viceversa, en el que dicha planta de turbina de gas comprende un primer combustor y un segundo combustor alimentado con los gases de escape del primer combustor, caracterizado por el cambio secuencial del
    5 primer y segundo combustores mientras el otro combustor mantiene sus condiciones operativas.
  2. 2.
    Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que mientras se cambia el primer o segundo combustor, el otro combustor se regula a un caudal de combustible sustancialmente constante.
  3. 3.
    Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que, durante el cambio, el primer combustor
    funciona al menos parcialmente con combustible (18) líquido, mientras que el segundo combustos funciona al menos 10 parcialmente con combustible (20) gaseoso.
  4. 4.
    Método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que durante el cambio de combustible (16, 20) gaseoso a combustible (18, 22) líquido, el primer combustor se cambia antes que el segundo combustor.
  5. 5.
    Método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que durante el cambio de combustible (18, 22) líquido a combustible (16, 20) gaseoso, el segundo combustor se cambia antes que el primer combustor.
    15 6. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que entre el cambio secuencial del primer y segundo combustor se proporciona un tiempo de retraso.
ES09169610T 2009-09-07 2009-09-07 Método para cambiar una planta de turbina de gas combustible gaseoso a combustible líquido y viceversa Active ES2399309T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09169610A EP2292907B1 (en) 2009-09-07 2009-09-07 Method for switching over a gas turbine plant from gaeous fuel to liquid fuel and vice-versa

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2399309T3 true ES2399309T3 (es) 2013-03-27

Family

ID=41796405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES09169610T Active ES2399309T3 (es) 2009-09-07 2009-09-07 Método para cambiar una planta de turbina de gas combustible gaseoso a combustible líquido y viceversa

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9447736B2 (es)
EP (1) EP2292907B1 (es)
ES (1) ES2399309T3 (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2565539B1 (en) * 2011-08-30 2018-04-04 Ansaldo Energia IP UK Limited Method for operating a combustion device
ITMI20111576A1 (it) 2011-09-02 2013-03-03 Alstom Technology Ltd Metodo per commutare un dispositivo di combustione
US9279370B2 (en) * 2011-10-28 2016-03-08 General Electric Company Turbomachine and method of operating a turbomachine to perform a fuel change over at a high load
EP2722492A1 (en) * 2012-10-22 2014-04-23 Alstom Technology Ltd Method for operating a gas turbine with sequential combustion

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2677930A (en) * 1950-10-23 1954-05-11 Phillips Petroleum Co Device for control of dual fuel systems for gas turbines
US2933894A (en) * 1954-10-25 1960-04-26 Gen Electric Fuel proportioning dual fuel system
DE1476846C3 (de) * 1965-03-31 1973-10-11 Prvni Brnenska Strojirna N.P., Bruenn (Tschechoslowakei) Vorrichtung zur hydraulischen Regelung der Brennstoffzufuhr in Brenn kammern fur Gasturbinen
GB1251804A (es) * 1969-03-03 1971-11-03
US3948043A (en) * 1974-08-08 1976-04-06 Westinghouse Electric Corporation Combined cycle electric power plant and a gas turbine and afterburner having coordinated fuel transfer
US4151712A (en) * 1976-11-17 1979-05-01 Westinghouse Electric Corp. Protective shutdown system for combined cycle plant having a dual liquid fuel system
DE59309644D1 (de) * 1993-09-06 1999-07-15 Asea Brown Boveri Verfahren zur Erstellung eines Teillastbetriebes bei einer Gasturbogruppe
US5761895A (en) * 1995-08-28 1998-06-09 General Electric Company Transient load controller for gas turbine power generator
US20070033945A1 (en) * 2005-08-10 2007-02-15 Goldmeer Jeffrey S Gas turbine system and method of operation
EP2024620B1 (de) * 2006-06-07 2015-07-29 Alstom Technology Ltd Verfahren zum betrieb einer gasturbine und kombikraftwerk zur durchführung des verfahrens
US7770400B2 (en) * 2006-12-26 2010-08-10 General Electric Company Non-linear fuel transfers for gas turbines

Also Published As

Publication number Publication date
US20110126546A1 (en) 2011-06-02
US9447736B2 (en) 2016-09-20
EP2292907B1 (en) 2012-11-07
EP2292907A1 (en) 2011-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2399309T3 (es) Método para cambiar una planta de turbina de gas combustible gaseoso a combustible líquido y viceversa
CN102272428B (zh) 发动机
US9624830B2 (en) Gas turbine with improved part load emissions behavior
US10774740B2 (en) Gas turbine assembly and corresponding operating method
ES2551853T3 (es) Sistema y procedimiento de uso de un sistema de almacenamiento de aire comprimido con una turbina de gas
CN104981663B (zh) 操作具有分级和/或连续燃烧的燃气涡轮的方法
CN101526217B (zh) 燃气轮机及燃烧器的燃料供给方法
US20140000270A1 (en) Stand-by operation of a gas turbine
IN2012DN02042A (es)
JP2015190466A (ja) 燃焼装置、ガスタービン及び発電装置
EP2206965A3 (en) Late lean injection with expanded fuel flexibility
US20150184594A1 (en) Systems and methods to maintain stability of fuel flow in gas turbine engines
WO2012064363A3 (en) Ultra low emissions fast starting power plant
US20120006033A1 (en) Combustor and Combustor Screech Mitigation Methods
US7380402B2 (en) Method for operating a gas turbine and gas turbine system for carrying out the method
US20140083078A1 (en) Method and system for controlling co2 emissions
JP6855874B2 (ja) 燃焼装置及びガスタービン
KR20190116522A (ko) 가스 터빈
US20210404381A1 (en) Direct-fired supercritical carbon dioxide power generation system and method
RU2012148273A (ru) Жидкостный ракетный двигатель по схеме с дожиганием генераторного газа
JP2016038197A (ja) 多段燃焼器
US20170058769A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING A DRY LOW NOx COMBUSTOR IN A NON-PREMIX MODE
JP2014074402A (ja) 発電装置の燃料加熱システム及び燃料加熱方法
TWI655363B (zh) 能量儲放設備及能量儲放方法
EP2290206A1 (en) Method for operating a gas turbine plant with reduced NOx emissions