ES2620775T3 - Disposición para influenciar un flujo de gas de escape - Google Patents

Disposición para influenciar un flujo de gas de escape Download PDF

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ES2620775T3 ES09014442.9T ES09014442T ES2620775T3 ES 2620775 T3 ES2620775 T3 ES 2620775T3 ES 09014442 T ES09014442 T ES 09014442T ES 2620775 T3 ES2620775 T3 ES 2620775T3
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Abstract

Disposición para influenciar el flujo de un gas de escape de una turbina de gas dentro de un canal (1) que conduce a una caldera de recuperación, donde de forma transversal en el canal (1), en el extremo orientado hacia la turbina de gas, se encuentra realizada una rejilla de flujo (14) que bloquea parcialmente la sección transversal del canal (1), la cual se encuentra provista de pasajes y se encuentra dispuesta distanciada de modo suficiente antes de la caldera de recuperación o de piezas insertadas situadas a continuación, de manera que una homogeneización de la velocidad del flujo de gas de escape tiene lugar en una magnitud suficiente, aún antes de que el flujo de gas de escape llegue a esas partes de la instalación, caracterizada porque la rejilla de flujo (14) se encuentra unida a una construcción soporte (16) que se encuentra provista de tubos soporte (17) o barras soporte, y porque los tubos soporte (17) o las barras soporte se encuentran guiados hacia fuera del canal (1) y se encuentran montados de forma giratoria sobre la pared del canal (1).

Description

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Disposition para influenciar un flujo de gas de escape
La presente invention hace referencia a una disposition para influenciar un flujo de un gas de escape de una turbina de gas con las caracteristicas del preambulo de la revindication 1.
Generalmente, el flujo de gas de escape de una turbina de gas no es suministrado al sistema de gas de escape como un flujo distribuido de forma regular sobre toda la section transversal del canal, con una velocidad homogenea del gas de escape, Dependiendo del fabricante y del tipo de turbina de gas, o tambien segun el caso de carga, se presenta una distribution diferente de la velocidad. El flujo distribuido de forma irregular puede conducir a cargas mecanicas de las piezas de la instalacion que se encuentran dispuestas en la section del gas de escape. Si no se dispone de otras medidas, las piezas de la instalacion mencionadas deben disenarse con una mayor inversion, por ejemplo en cuanto al grosor de la pared.
Por la solicitud EP 1 146 285 B1 se conoce una caldera de recuperation a la que se aplica un gas de escape de una turbina de gas, donde entre la caldera de recuperation y la turbina de gas se encuentra dispuesta una tapa pivotante. En el caso de esa disposition, para alcanzar una distribution regular de las fases locales del gas sobre la section transversal de entrada de la caldera de recuperation, aguas abajo de la tapa pivotante se encuentra dispuesto un dispositive de guiado. Las chapas deflectoras de ese dispositivo de guiado pueden realizar un movimiento pivotante entre una position de desviacton, durante la puesta en funcionamiento de la caldera de recuperation, y una position que no influencia el flujo de gas.
Por la solicitud EP 0 863 364 A2 se conoce ademas una caldera de recuperation que se encuentra equipada con un tubo que se ensancha o que desvia, el cual se extiende desde la salida de una turbina hacia la entrada de la caldera. La pared circundante del tubo que se desvia, la cual se extiende desde el extremo superior de la caldera hacia el extremo superior de la salida de la turbina, se encuentra inclinada con un angulo ( ) superior a 45° y de hasta 75° con respecto al piano horizontal. De este modo, el tubo que se desvia se encuentra conectado a la parte superior de la salida de la turbina, mediante una parte de la pared en forma de arco. Dentro del tubo que se desvia, a saber, en el area de la parte delimitada por la pared en forma de arco, se proporcionan perfiles que transportan un flujo de gas, los cuales estan dispuestos en series consecutivas y contiguas.
Por la solicitud US 5,555,718 se conoce un sistema de ciclo combinado que comprende una turbina de gas, la cual se encuentra conectada a un generador de vapor de recuperation. De este modo, el generador de vapor de recuperation de calor contiene una section de un "reactor catalitico - selectivo", donde oxido de nitrogeno reacciona con un gas reactivo, como por ejemplo amoniaco o urea, para generar nitrogeno molecular y vapor de agua. La section de transferencia que se ensancha contiene una serie de nervaduras del perfil que regulan la circulation del flujo, las cuales se extienden sobre la section formando un patron, distribuyendo el gas de combustion de forma regular sobre la section transversal de gran tamario de la section de transferencia de calor. El gas reactivo es inyectado en el flujo de gas de escape a traves de una serie de boquillas que estan dispuestas sobre las nervaduras del perfil, de manera que el gas reactivo se mezcla de forma regular y se distribuye antes de ingresar en la section del reactor catalitico - selectivo.
Por ultimo, la solicitud DE19737507A1 describe una rejilla de flujo en un canal entre una turbina de gas y una caldera de recuperation. El documento mencionado describe el estado del arte mas proximo para la presente
invencibn.
El objeto de la presente invention consiste en crear una disposition para proteger la caldera de recuperation de una instalacion de turbina de gas y/o eventualmente piezas insertadas, dispuestas en e! canal que conduce el gas de escape, de danos producidos a traves de fuerzas del flujo, provenientes de flujos con velocidades incrementadas de forma local.
De acuerdo con la invention, con una disposition conforme al genera, dicho objeto se alcanzara a traves de las caracteristicas significativas de la revindication 1 En las reivindicaciones dependientes se indican variantes ventajosas.
La rejilla de flujo de acuerdo con la invention presenta todas las caracteristicas de la revindication 1 independiente, es parcialmente estanca al gas y se encuentra realizada de manera que el flujo se modifies de forma selectiva. Las fases del gas escape con velocidad aumentada son frenadas y la velocidad de flujo se homogeneiza mediante la section transversal del canal. La rejilla de flujo se encuentra instalada en el canal del sistema de gas de escape de manera que la homogeneizacion de la velocidad tiene lugar en una magnitud suficiente, antes de que el flujo de gas llegue a las partes consecutivas de la instalacion.
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En el dibujo se representan varies ejemplos de ejecucion de la invencibn, los cuales se explican en detalle a continuacion. Las figuras muestran:
Figura 1: de manera esquematica, una disposition para inftuenciar el flujo de gas en una instalacion de turbina de gas, con derivacibn;
Figura 2: la disposition para influenciar el flujo de gas en un canal conectado directamente a la caldera de recuperation;
Figura 3: la disposicion para influenciar el flujo de gas en un sistema de gas de escape sin caldera de recuperacion; Figura 4; el code ll-ll segun las figuras t a 3;
Figura 5: en una vista lateral, la parte inferior de una construccion soporte para una rejilla de flujo;
Figura 6; un detalle de la construccion soporte. con un apoyo inferior;
Figura 7: un detalle de la construccion soporte. con un apoyo superior;
Figura 8: el code ll-ll en otra forma de ejecucion; y Figura 9: la vista superior de la figura 8.
De acuerdo con la figura 1, desde una turbina de gas no mostrada, gas de escape A es aproximado a la carcasa 2
de un desviador 3, mediante un canal 1. Sobre el lado apadado del canal 1, el desviador 3 se encuentra conectado a
un canal 4 que suministra el gas de escape A a una caldera de recuperacion, cuya entrada se indica a traves de la linea 13. Desde la carcasa 2 se deriva un canal de derivacion 5 que conduce a un tiro de derivacion no mostrado. En la carcasa 2 del desviador 3 una tapa 6 se encuentra montada de forma pivotante alrededor de un eje 7, de manera que el canal 4 o el canal de derivacion 5 pueden ser bloqueados manteniendo diferentes posiciones intermedias. En la posicion mostrada en la figura 1, una parte A1 del gas de escape A aproximado a la turbina de gas ingresa en el canal de derivacibn 5, mientras que otra parte A2 rodea el borde expuesto 6a de la tapa 6, alcanzando la caldera de recuperacion.
En el flujo A2, durante la circulacion alrededor del borde expuesto 6a de la tapa 6, se produce la formacibn de fases locales, la cual eventualmente es ayudada por el impulso que se imprime a traves de ia turbina de gas. La formacibn de fases en el flujo A2 conduce a una aplicacibn de calor irregular de la seccion transversal del canal 4 y, con ello, de la caldera de recuperacion.
En el extremo de ingreso dei canal 4 esta dispuesto un dispositivo de guiado 8. El dispositivo de guiado 8 mencionado, en un piano vertical de la seccion transversal, presenta chapas deflectoras 9 que pueden ser ajustadas. Para el montaje central de las chapas deflectoras 9 un soporte puede estar dispuesto tambien en el canal 4. Tal como puede observarse en la figura 1, los angulos de rotacion de las chapas deflectoras 9 individuales pueden regularse independientemente unos de otros para poder adaptar mejor ia desviacion requerida a la configuracion dada de las fases.
El flujo de gas A2, por ejemplo a! ponerse en funcionamiento la caldera de recuperacion, se dlstribuye de forma regular sobre la seccion transversal del canal 4 Despues de finalizado el proceso de arranque, la tapa 6 bloquea el canal de derivacibn 5, y las chapas deflectoras 9 adoptan una posicion en la cual el flujo de gas A aproximado desde la turbina de gas, sin una desviacion en el dispositivo de guiado 8, ingresa a la caldera de recuperacion En esa posicion, el dispositivo de guiado no genera una perdida de presion importante.
En el canal de derivacibn 5 se encuentra dispuesto un dispositivo de guiado 11 comparable al dispositivo de guiado 8, con chapas deflectoras 12, el cual por ejemplo puede mejorar el flujo de un silenciador dispuesto en el canal de derivacibn 5 o en el tiro de derivacibn dispuesto aguas abajo. Las chapas deflectoras 12 pueden ser ajustables.
Las medidas descritas hasta el momento reducen una distribucion irregular del flujo en el canal 4 aguas abajo de la tapa 6, la cual results debido a su posicion inclinada. Sin embargo, el gas de escapa que abandons la turbina de gas ingresa al canal 1 ya con una distribucion del flujo irregular, mediante la seccion transversal del canal. Dependiendo del tipo de turbina, por ejemplo en el area central del canal 1, se producen chorros con una velocidad muy aumentada. Una rejilla de flujo 14, la cual se describira con mas detalle a continuacion, cumple la funcibn de homogeneizar el flujo dentro del canal 1 conectado a la turbina de gas, reduciendo las veiocidades muy aumentadas. La rejilla de flujo puede estar dispuesta en combinacibn con los dispositivos de guiado 8 y/u 11, pero tambien puede utilizarse sin los dispositivos de guiado.
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La rejilla de flujo 14, la cual en las figuras 1 a 3 solo se indica de forma esquematica, se encuentra dispuesta de forma transversal en el canal 1, en el extreme orientado hacia la turbina de gas, a una distancia suficiente de la caldera de recuperacion o de las piezas insertadas- como por ejemplo de la tapa 6. Preferentemente, la rejilla de flujo 14 esta dispuesta en el area del canal 1 donde se preven las velocidades mas elevadas.
La rejilla de flujo 14 es una estructura similar a una placa, parcialmente estanca al gas, la cual bloquea parciaimente la seccion transversal del canal y se encuentra provista de pasajes para el gas de escape. La rejilla de flujo 14 puede estar compuesta por varies tubos 15 dispuestos distanciados unos de otros, entre los cuales estan fonmadas aberturas para el pasaje del gas de escape, Los tubos 15 estan unidos unos con otros a traves de elementos que se extienden transversalmente con respecto a los mismos, los cuales tambien pueden ser tubos 15. Dentro de la rejilla de flujo 14 puede estar presente una serie de tubos 15. En lugar de una serie de tubos 15 pueden utilizarse tambien varias series de tubos 15 situadas unas detras de otras en la direccion de flujo del gas de escape. De este modo, los tubos 15 de una serie pueden estar dispuestos desplazados con respecto a los tubos 15 de la serie siguiente.
Los tubos 15 pueden estar compuestos por un material resistente al calor y representar una instalacion puramente mecanica. Sin embargo, los tubos 15 tambien pueden estar realizados como elementos enfriados en el interior.
Los tubos 15 de la rejilla de flujo 14 estan sostenidos en una construccion soporte 16. La construccion soporte 16 puede estar apoyada sobre la cubierta externa del canal 1, de manera que las fuerzas provocadas por el flujo del gas de escape pueden ser captadas. Del mismo modo, las extensiones del material que se producen debido a las temperaturas de servicio son compensadas a traves de la construccion soporte 16.
De acuerdo con las figuras 5, 6 y 7, la construccion soporte 16 se compone preferentemente de tubos soporte verticales 17 o barras soporte, que son conducidos a traves de la pared del canal 1. Los tubos soporte 17 estan apoyados en cojinetes 20, 21 sobre el lado inferior del canal, mediante prolongaciones del tubo soporte 18, sobre la base de hormigon 19 (figuras 5, 6). En este caso se trata de una construccion soldada, la cual esta realizada con una rigidez propia y sin aberturas. El cojinete 20 mostrado en la figura 5, en el lado derecho, esta realizado como un cojinete fijo, y el cojinete 21 se encuentra realizado como un cojinete suelto, sobre el lado izquierdo. De acuerdo con la figura 7, el apoyo de los tubos soporte 17 sobre el lado superior del canal tiene lugar mediante una construccion de acero 22 situada encima.
Dentro del objeto de la presente invencion se consideran exclusivamente construcciones soporte que estan provistas de tubos soporte 17 o de barras soporte, donde los tubos soporte 17 o barras soporte son conducidos hacia el exterior del canal 1 y se encuentran montados de forma giratoria sobre la pared del canal 1.
La pared interna del canal 1, al igual que el area de paso de los tubos soporte 17, esta provista de un aislamiento 23. La hermetizacion de los tubos soporte 17 con respecto a los gases de escape calientes dentro del canal 1 tiene lugar mediante compensadores 24, sobre el lado externo del canal 1. En esa ejecucion, los soportes pueden ser inspeccionados desde el exterior y pueden ser adaptados durante el funcionamiento de la instalacion.
En el sentido de la invencion, en lugar de ia construccion soporte mostrada a modo de ejemplo en las figuras 5 a 7 son posibles tambien otras formas de ejecucion.
En la variante de ejecucion segun las figuras 8 y 9, la rejilla de flujo 14 puede tratarse de una construccion soldada de materiales que presentan coeficientes de expansion termica comparables. Un tubo soporte vertical 10 o una barra soporte vertical de la construccion soporte 16 se encuentra fijado sobre un lado, en la parte superior, y abajo, en la cubierta interna o externa del canal 1, montado de forma giratoria Del otro lado de la rejilla de flujo 14 la construccion soporte 16 se encuentra fijada de forma giratoria mediante lenguetas 26 en un apoyo 25 adicional, de forma giratoria en la cubierta del canal 1. El apoyo 26 esta posicionado de manera que la expansion diferencial termica AL entre la rejilla de flujo 14 y el canal 1 produce una rotacion del apoyo 26. El apoyo 26, arriba o abajo por fuera de la cubierta del canal, mediante un sistema de amortiguacion 27, puede estar conectado a la pared del canal 1. Los sistemas de amortiguacion de esa clase pueden estar colocados tambien en los tubos soporte 17.
En lugar de tubos 15, para la rejilla de flujo 14 pueden utilizarse barras o elementos alargados de forma similar. De acuerdo con la figura 4 los tubos 15 estan dispuestos de forma vertical. Igualmente es posible alinear los tubos 15 o las barras de forma horizontal, angular, circular u oval, unos con respecto a otros. Se considera esencial que el resultado sea una rejilla de flujo 14 parcialmente estanca al gas y provista de pasajes.
La rejilla de flujo 14 descrita se utiliza para proteger las piezas insertadas en el canal 1, de un silenciador de descarga de gas de escape, no mostrado aquf, dispuesto eventualmente en el canal 1 y, tal como se muestra en la figura 1. de la tapa 6 del desviador 3, la cua! suministra el gas de escape de la turbina de gas de forma opcional hacia la caldera de recuperacion o a un canal de derivacion 5 dispuesto paralelamente con respecto a la misma o que la rodea. Si no se encuentra presente una derivacion de esa clase, entonces, de manera ventajosa, la rejilla de flujo 14 puede instalarse en la caldera de recuperacion, en el canal 1 antes de la entrada (figura 2). En ese caso, las
piezas insertadas de la caldera de recuperacion son protegidas a traves de la homogeneizacion de la distribution del flujo - propiciada a traves de la rejilla de flujo 14, Por ultimo, la rejilla de flujo 14 puede utilizarse tambien en un sistema de gas de escape conectado a una turbina de gas, el cual, de forma directa o mediante un desviador 3, se encuentra conectado a una caldera de recuperacion (figura 3), En el canal 1 de un sistema de gas de escape de esa 5 clase pueden estar instaladas tambien adicionalmente superficies conductoras 12. Tambien en ese caso, la velocidad de flujo del gas de escape de la turbina es homogeneizada para proteger las piezas insertadas que se encuentran presentes en el sistema de gas de escape - por ejemplo un silenciador de descarga de gas de escape.

Claims (21)

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    1. Disposition para influenciar el flujo de un gas de escape de una turbina de gas dentro de un canal (1) que conduce a una caldera de recuperacion, donde de forma transversal eh el canal (1), en el extremo orientado hacia la turbina de gas, se encuentra realizada una rejilla de flujo (14) que bloquea parcialmente la section transversal del canal (1), la cual se encuentra provista de pasajes y se encuentra dispuesta distanciada de modo suficiente antes de la caldera de recuperacion o de piezas insertadas situadas a continuacidn, de manera que una homogeneizacion de la velocidad del flujo de gas de escape tiene lugar en una magnitud suficiente, aun antes de que el flujo de gas de escape llegue a esas partes de la instalacion, caracterizada porque la rejilla de flujo (14) se encuentra unida a una construction soporte (16) que se encuentra provista de tubos soporte (17) o barras soporte, y porque los tubos soporte (17) o las barras soporte se encuentran guiados hacia fuera del canal (1) y se encuentran montados de forma giratoria sobre la pared del canal (1).
  2. 2. Disposition segun la reivindicacidn 1, caracterizada porque la rejilla de flujo (14) esta dispuesta en el area del canal (1) en donde se presentan las velocidades excesivas.
  3. 3. Disposicion segun la reivindicacion 1 6 2, caracterizada porque la rejilla de flujo (14) se compone de tubos (15) individuales, dispuestos distanciados unos de otros.
  4. 4. Disposicion segun la reivindicacion 3, caracterizada porque los tubos (15) son atravesados en el interior por un medio refrigerante.
  5. 5. Disposicion segun la reivindicacion 1 6 2, caracterizada porque la rejilla de flujo (14) se compone de barras individuales, dispuestas distanciadas unas de otras.
  6. 6. Disposicion segun la reivindicacion 1 a 5, caracterizada porque la rejilla de fiujo (14) se compone de una serie de tubos (15) o barras individuales, dispuestos distanciados unos de otros.
  7. 7. Disposicion segun la reivindicacion 1 a 6, caracterizada porque la rejilla de flujo (14) se compone de varias series de tubos (15) o barras, dispuestas unas detras de otras en la direction longitudinal del canal (1),
  8. 8. Disposicion segun la reivindicacion 7, caracterizada porque los tubos (15) o las barras de la rejilla de flujo (14) en las series estan dispuestos desplazados unos con respecto a otros.
  9. 9. Disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los tubos (15) o las barras de la rejilla de flujo (14) estan dispuestos de forma vertical.
  10. 10. Disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los tubos (15) o las barras de la rejilla de flujo (14) estan dispuestos de forma horizontal.
  11. 11. Disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los tubos (15) o las barras de la rejilla de flujo (14) estan dispuestos de forma vertical y horizontal.
  12. 12. Disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los tubos (15) o las barras de la rejilla de flujo (14) estan dispuestos de forma angular, circular u oval.
  13. 13. Disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la rejilla de flujo (14) se encuentra apoyada en la cubierta interna del canal (1).
  14. 14. Disposicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque los tubos soporte (17) o las barras soporte estan montadas de modo que amortiguan las vibraciones.
  15. 15. Disposicion segun la reivindicacion 1 6 2, caracterizada porque los tubos soporte (17) o las barras soporte estan apoyadas por fuera del canal (1) sobre una base (19).
  16. 16. Disposicion segun la reivindicacion 16 2, caracterizada porque los tubos soporte (17) o las barras soporte (1) estan apoyadas sobre un marco (22) que rodea el canal (1).
  17. 17. Disposicion segun la reivindicacion 15 6 16, caracterizada porque los tubos soporte (17) o las barras soporte estan apoyadas sobre la base (19) o sobre el marco (22) de manera termicamente desplazable.
  18. 18. Disposicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque uno de los tubos soporte (17) esta montado de forma giratoria sobre la pared del canal (1) y porque la construccion soporte (16). del otro lado, se encuentra unida con un apoyo adicional de forma que puede desplazarse de forma giratoria.
  19. 19. Disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque los tubos soporte (17) se encuentran 5 hermetizados con respecto al canal (1) mediante compensadores (24).
  20. 20. Disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque en el canal (1) se proporcionan piezas insertadas y porque la rejilla de flujo (14) esta dispuesta aguas arriba de las piezas insertadas.
  21. 21. Disposicion segun la reivindicacion 20, caracterizada porque al canal (1) se encuentra conectada una derivacion (5), y porque las piezas insertadas se componen de una tapa de desviacidn (6) que, dependiendo de su posicion,
    10 bloquea por completo o parcialmente el canal (1) o la derivacion (5).
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