WO1999047860A1 - For topping a standard turbine - Google Patents

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WO1999047860A1
WO1999047860A1 PCT/BE1999/000037 BE9900037W WO9947860A1 WO 1999047860 A1 WO1999047860 A1 WO 1999047860A1 BE 9900037 W BE9900037 W BE 9900037W WO 9947860 A1 WO9947860 A1 WO 9947860A1
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turbine
gas turbine
graft
compressor
combustion
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PCT/BE1999/000037
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French (fr)
Inventor
Boris Kalitventzeff
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Oxipar
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    • 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
    • F23R3/40—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the use of catalytic means
    • 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
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/36—Open cycles
    • 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
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to gas turbines with partial catalytic oxidation of fuel, used in conjunction with existing conventional gas turbines (that is to say with total combustion) and used in energy applications other than aeronautics .
  • the first two documents cited serve as the basis for the third document cited.
  • the first deals with the partial oxidation turbine, the devices necessary for its implementation and three applications, all three different from the applications of the present invention.
  • the second document deals with innovative complementary elements resulting from the experimentation and necessary for the successful implementation of this type of turbine.
  • the present invention constitutes an innovative and realistic proposal for such a decisive step.
  • the object of the invention is to provide a subsystem, called
  • graft below, which comprises at least one partial catalytic oxidation reactor followed by an expansion turbine, and which can be easily grafted onto a conventional base gas turbine, in principle operational, so as to constitute a assembly more efficient in power and efficiency, reducing polluting emissions (mainly NO x ) and while offering great flexibility of use, in particular the possibility of returning to the basic system if necessary.
  • polluting emissions mainly NO x
  • this object is achieved, by a method and an assembly of turbines, by taking a part of the air at the outlet of the compressor of the base gas turbine, by compressing more or not this air taken from an additional compressor, using this oxidizer mixed with fuel, steam and hydrogen in a partial oxidation reactor which raises the thermal level, decreases the molar mass of the mixture and increases the molar flow rate of the effluent to its outlet, by partially or completely expanding this tributary in an additional expansion turbine and by carrying out the combustion of the combustible effluent at the outlet of this turbine 4 additional, either in the base turbine burners, or in an industrial furnace or in a recovery boiler.
  • Advantages provided by the invention The addition or grafting of additional equipment onto an existing conventional gas turbine has a number of advantages:
  • the graft can be taken out of service, avoiding penalties for problems with graft equipment, or offering flexibility in the production of mechanical energy.
  • the marginal electrical efficiency offered by the invention allows the production of mechanical (or electrical) energy with high thermal efficiency, significantly higher than that of combined cycles (gas turbine (s) - steam turbines).
  • NO x is very greatly reduced by the presence of a reducing medium (H 2 and CO) during partial oxidation, and during subsequent combustion.
  • a reducing medium H 2 and CO
  • FIG. 1 represents the diagram of the superstructure of the system which describes a particular embodiment of the invention allowing the increase of the power of an existing gas turbine, with or without post-combustion in a recovery boiler.
  • FIG. 2 represents the diagram of the system of a simplified embodiment compared to that of FIG. 1: it relates to the increase in performance of a gas turbine used in a cycle oriented exclusively on the production of electricity ( combined cycle).
  • FIG. 3 represents the diagram of the system of another simplified embodiment compared to that of FIG. 1: it relates to the increase in the power of a gas turbine used in a combined production cycle of heat and strength (co-generation).
  • Table 1 shows the comparison between the basic situation and the situation corresponding to the application of the simplified diagram in Figure
  • Table 2 shows the comparison between the basic situation and the situation corresponding to the application of the simplified diagram in Figure
  • FIG. 1 of a particular embodiment and detailing the two parts on which the invention relates (addition of a graft to the turbine base gas), and the part relating to the recovery of heat from the flue gases (industrial oven or recovery boiler).
  • the basic gas turbine Air (F1) is drawn in by the main compressor (C1) and compressed (F2). Part of this pressurized air (F3) is sent to the combustion chamber (CC) in which the conventional fuel (F4) is burned.
  • the hot gases (F5) leaving the chamber (CC) are expanded in the turbine (T1) which is used both for driving the compressor (C1) and for producing mechanical energy or electricity in the 'alternator (A1).
  • the combustion chamber (CC) can also be supplied with a combustible gas coming from the graft (F20 or F19); to compensate for the loss of performance due to the removal of air from the compressor from the base gas turbine to the graft, additional fuel and / or steam is supplied upstream of the combustion chamber (F3bis).
  • the plug The compressed air (F11) taken from the main compressor (C1) passes through a heat exchanger (IC) in which the water 7 demineralized (F13) necessary for the proper functioning of the catalytic reactor (CR) is preheated (F14).
  • the cooled pressurized air (F12) is again compressed in the additional compressor (C2) in order to improve the overall performance of the invention.
  • This air (F15) is then mixed with fuel (F16), hydrogen and steam, then the mixture is introduced into the catalytic reactor (CR).
  • the necessary steam comes either from an existing network (F17), or from the heat exchanger (IC) (F14), or it is produced in the catalytic reactor (CR).
  • Hydrogen is formed in the installation or comes from an industrial site, as described in Belgian patent n ° 1009707A6 or, according to the present invention, as described below.
  • the hot and combustible gases (F18) at the outlet of the catalytic reactor (CR) are expanded in the additional turbine (T2) which is used both (or not) to drive the additional compressor (C2) and to produce mechanical energy or electricity thanks to an alternator (A2).
  • the hot and combustible gases (F19) leaving the additional turbine (T2) can be directed (F20) to the combustion chamber (CC) of the base gas turbine (and replace all or part of the supply in conventional fuel (F4)), or be directed (F21) to an auxiliary turbine (T3) to be expanded there (F22) and produce mechanical energy or electricity thanks to an auxiliary alternator (A3).
  • the additional compressor (C2), the additional and auxiliary turbines and alternators (T2, T3, A2 and A3) can be combined into a single turbine and a single alternator.
  • the recovery boiler (C2), the additional and auxiliary turbines and alternators (T2, T3, A2 and A3) can be combined into a single turbine and a single alternator.
  • the hot combustible gases (F22) taken from the graft are burned by hot fumes at the outlet of the base gas turbine (F6), with or without the addition of conventional fuel (F7) to adjust the quantity of steam (F10) that we want to produce from demineralized water (F9) if the thermal recovery of the effluent graft fuel takes place in a recovery boiler (HR).
  • the final smoke (F8) is at low temperature, and thus contributes to the good overall performance of the cycle.
  • the catalytic reactor used in the invention performs the following functions: the preheating of the mixture composed of hot air (F15), natural gas (F16), hydrogen (if applicable) and steam (F17 or F14) up to a temperature of 400 to 500 ° C., the good homogeneity of the aforementioned mixture, - the initiation of the partial oxidation reactions of the fuel, with the effect of a rapid increase in the temperature of the gases (combustions in default d 'air), lowering the temperature of the combustible gas mixture (F18) to an acceptable value by the additional turbine (T2), in particular by heat exchanger or by steam injection, the aforementioned heat exchanger serves either to the possible preheating of the steam used in the plugin (F14 or F17), or to the preheating of a mixture of fuel and steam for the production of hydrogen by reforming.
  • the aforementioned heat exchanger serves either to the possible preheating of the steam used in the plugin (F14 or F17), or to the preheating of a mixture of fuel
  • a first advantageous embodiment of the invention deduced from the superstructure, corresponds to FIG. 2 and is described below.
  • the basic gas turbine undergoes a minor modification: all the hot and combustible gases coming from the graft (F19) are introduced into the combustion chamber (CC) of the basic gas turbine at the instead of conventional fuel (F4), which requires the adaptation of the burners to this lean gas.
  • F4 auxiliary expansion turbine
  • the existing thermal recovery (HR) remains unchanged. Indeed, the fumes (F6) at the outlet of the basic gas turbine remain almost unchanged compared to its operation without graft.
  • the conventional fuel supply (F4) of the basic gas turbine is however maintained to allow a return to normal operation when the plugin is out of service.
  • Table 1 shows the results of the application of this scheme to a basic gas turbine with a nominal power of 140 MW (under ISO conditions):
  • the marginal electrical efficiency of the system with the graft compared to the system without the graft is defined by the quotient of 10 the increase in the electric power produced by the increase in the thermal power of the fuel required.
  • the basic gas turbine remains unchanged: a small fraction of the air leaving the main compressor (C1) is taken.
  • the combustion chamber (CC) is supplied only with conventional fuel.
  • the basic gas turbine is assumed not to be disturbed by the small amount of compressed air drawn.

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Abstract

The invention concerns a gas turbine assembly, comprising (a) a standard gas turbine, called basic turbine, including a compressor (C1), a combustion chamber (CC) and an expansion turbine (T1); and further (b) a partial oxidisation gas turbine, including a specific catalytic partial oxidisation reactor (CR) and a supplementary expansion turbine (T2); (c) means for tapping part of the air at the basic turbine (C1) compressor outlet towards the supplementary gas turbine (b); and (d) means for topping by burning hot gases and fuels derived from the supplementary gas turbine (b). Said assembly enables to increase available power with interesting marginal product, while maintaining the original installation flexibility.

Description

VALORISATION ACCRUE D'UNE TURBINE CONVENTIONNELLE INCREASED RECOVERY OF A CONVENTIONAL TURBINE
Domaine technique L'invention concerne des turbines à gaz avec oxydation partielle catalytique de combustible, mises en oeuvre conjointement avec des turbines à gaz conventionnelles (c'est-à-dire avec combustion totale) existantes et utilisées dans des applications énergétiques autres qu'aéronautiques.Technical Field The invention relates to gas turbines with partial catalytic oxidation of fuel, used in conjunction with existing conventional gas turbines (that is to say with total combustion) and used in energy applications other than aeronautics .
Ces turbines conventionnelles sont employées dans de nombreuses applications dans lesquelles la production d'énergie mécanique, électrique, et thermique est simultanément recherchée (cycle combiné ou co-génération). Ces turbines à gaz sont soit aérodérivatives, soit de conception spécifique, et utilisent toutes le principe de la combustion d'un combustible classique (fuel ou gaz naturel) en présence d'un ample excès d'air, ceci afin de limiter la température du gaz à l'entrée de la turbine de détente. Une autre méthode utilisée pour limiter cette température de sortie de la chambre de combustion consiste à effectuer l'oxydation partielle du combustible classique en présence d'un défaut d'air. Les gaz ainsi obtenus restent donc combustibles et doivent être brûlés dans des brûleurs spécifiques, après avoir produit un travail mécanique dans une autre turbine de détente. La présence d'un ou de plusieurs types de catalyseurs disposés au sein d'une chambre d'oxydation spéciale (appelée réacteur catalytique) est requise pour le bon fonctionnement de l'oxydation partielle. Etat de la techniqueThese conventional turbines are used in numerous applications in which the production of mechanical, electrical and thermal energy is simultaneously sought (combined cycle or co-generation). These gas turbines are either aeroderative or of a specific design, and all use the principle of combustion of a conventional fuel (fuel or natural gas) in the presence of a large excess of air, this in order to limit the temperature of the gas at the inlet of the expansion turbine. Another method used to limit this outlet temperature from the combustion chamber consists in carrying out the partial oxidation of conventional fuel in the presence of an air defect. The gases thus obtained therefore remain combustible and must be burned in specific burners, after having produced mechanical work in another expansion turbine. The presence of one or more types of catalysts arranged within a special oxidation chamber (called a catalytic reactor) is required for the proper functioning of partial oxidation. State of the art
On connaît les turbines à gaz conventionnelles car elles sont amplement utilisées, tandis que les turbines à oxydation partielles sont 2 connues par les documents suivants :Conventional gas turbines are known because they are widely used, while partial oxidation turbines are 2 known from the following documents:
Brevet belge déposé sous le n° 09500879 le 20 octobre 1995 :Belgian patent filed under n ° 09500879 on October 20, 1995:
" Procédé d'oxydation partielle catalytique de combustible sur turbine à gaz dans des systèmes énergétiques combinés et dispositifs de mise en oeuvre "."Process for the catalytic partial oxidation of fuel on a gas turbine in combined energy systems and implementing devices".
Brevet belge publié sous le n° 1009707A6 délivré le 01 juillet 1997 : " Système énergétique thermique à turbine à gaz avec oxydation partielle catalytique de combustible ". Demande PCT/BE96/00112 : " Système énergétique combiné à turbine à gaz avec oxydation partielle catalytique du combustible ".Belgian patent published under n ° 1009707A6 issued July 01, 1997: "Thermal energy system with gas turbine with partial catalytic fuel oxidation". PCT / BE96 / 00112 request: "Combined energy system with gas turbine with partial catalytic fuel oxidation".
Brevet belge publié sous le n° 1003760 délivré le 09 juin 1992 : " Turbine à gaz isotherme à oxydation partielle ".Belgian patent published under n ° 1003760 issued on June 09, 1992: "Isothermal gas turbine with partial oxidation".
Les deux premiers documents cités servent de base au troisième document cité. Le premier traite de la turbine à oxydation partielle, des dispositifs nécessaires à sa mise en oeuvre et de trois applications, différentes toutes trois des applications de la présente invention. Le deuxième document traite d'éléments complémentaires innovants résultant de l'expérimentation et nécessaires à la réussite de la mise en oeuvre de ce type de turbine.The first two documents cited serve as the basis for the third document cited. The first deals with the partial oxidation turbine, the devices necessary for its implementation and three applications, all three different from the applications of the present invention. The second document deals with innovative complementary elements resulting from the experimentation and necessary for the successful implementation of this type of turbine.
Le quatrième document cité concerne ce que l'on peut appeler la " turbine du futur ", de conception spécifique et dont le développement ne pourra être réalisé qu'au prix d'efforts financiers importants qu'on ne peut décider qu'après avoir réalisé différentes étapes dans la démonstration industrielle de la technologie.The fourth document cited concerns what can be called the "turbine of the future", with a specific design and the development of which can only be achieved at the cost of significant financial efforts which can only be decided after having achieved different stages in the industrial demonstration of the technology.
La présente invention constitue une proposition novatrice et réaliste pour une telle étape, déterminante.The present invention constitutes an innovative and realistic proposal for such a decisive step.
Appréciation de l'état technique Bien que les turbines à gaz conventionnelles soient en perpétuelle évolution au point de vue de l'amélioration des rendements mécaniques (notamment par l'augmentation progressive de la température et de la pression à l'entrée de la turbine de détente), il reste difficile d'augmenter substantiellement les performances d'une turbine à gaz conventionnelle installée sur un site industriel. L'invention vise à augmenter simultanément la capacité de production d'électricité ou d'énergie mécanique d'une turbine à gaz conventionnelle, tout en augmentant son rendement, donc en réalisant cette transformation avec un rendement marginal très intéressant.Assessment of the technical condition Although conventional gas turbines are constantly evolving from the point of view of improving yields mechanical (notably by the gradual increase in temperature and pressure at the inlet of the expansion turbine), it remains difficult to substantially increase the performance of a conventional gas turbine installed on an industrial site. The invention aims to simultaneously increase the production capacity of electricity or mechanical energy of a conventional gas turbine, while increasing its efficiency, therefore by carrying out this transformation with a very attractive marginal efficiency.
Problème technique à résoudre L'invention a pour but de fournir un sous-système, dénomméTechnical problem to be solved The object of the invention is to provide a subsystem, called
"greffon" ci-après, qui comprend au moins un réacteur d'oxydation partielle catalytique suivi d'une turbine de détente, et qui peut être aisément greffé sur une turbine à gaz de base conventionnelle, en principe opérationnelle, de manière à constituer un ensemble plus performant en puissance et en rendement, en réduisant les émissions polluantes (NOx principalement) et tout en offrant une grande flexibilité d'utilisation, en particulier la possibilité de revenir au système de base en cas de besoin. En bref, comment réaliser efficacement une valorisation accrue ("topping" en anglais) de turbine à gaz existante ? Exposé de l'invention"graft" below, which comprises at least one partial catalytic oxidation reactor followed by an expansion turbine, and which can be easily grafted onto a conventional base gas turbine, in principle operational, so as to constitute a assembly more efficient in power and efficiency, reducing polluting emissions (mainly NO x ) and while offering great flexibility of use, in particular the possibility of returning to the basic system if necessary. In short, how to efficiently realize an increased recovery ("topping") of existing gas turbine? Statement of the invention
Conformément à l'invention, ce but est atteint, par un procédé et un assemblage de turbines, en prélevant une partie de l'air à la sortie du compresseur de la turbine à gaz de base, en comprimant davantage ou non cet air prélevé dans un compresseur additionnel, en utilisant ce comburant mélangé à du combustible, de la vapeur et de l'hydrogène dans un réacteur d'oxydation partielle qui relève le niveau thermique, diminue la masse molaire du mélange et augmente le débit molaire de l'effluent à sa sortie, en détendant cet affluent partiellement ou complètement dans une turbine de détente additionnelle et en réalisant la combustion de l'effluent combustible en sortie de cette turbine 4 additionnelle, soit dans les brûleurs de la turbine de base, soit dans un four industriel ou dans une chaudière de récupération. Avantages apportés par l'invention L'adjonction ou greffage des équipements additionnels sur une turbine à gaz conventionnelle existante présente un certain nombre d'avantages :According to the invention, this object is achieved, by a method and an assembly of turbines, by taking a part of the air at the outlet of the compressor of the base gas turbine, by compressing more or not this air taken from an additional compressor, using this oxidizer mixed with fuel, steam and hydrogen in a partial oxidation reactor which raises the thermal level, decreases the molar mass of the mixture and increases the molar flow rate of the effluent to its outlet, by partially or completely expanding this tributary in an additional expansion turbine and by carrying out the combustion of the combustible effluent at the outlet of this turbine 4 additional, either in the base turbine burners, or in an industrial furnace or in a recovery boiler. Advantages provided by the invention The addition or grafting of additional equipment onto an existing conventional gas turbine has a number of advantages:
On utilise des turbines à gaz existantes et on sait que leur application s'est très largement étendue ces deux dernières décennies; le nombre de réplications d'un greffon pour une turbine à gaz donnée peut donc être considérable, ce qui permettra de rentabiliser les réalisations technologiques de tels greffons.We use existing gas turbines and we know that their application has greatly expanded in the last two decades; the number of replications of a graft for a given gas turbine can therefore be considerable, which will make it possible to profit from the technological achievements of such grafts.
Le greffon peut être mis hors service, évitant les pénalités en cas de problème dans un équipement du greffon, ou offrant une flexibilité de la production d'énergie mécanique. Le rendement électrique marginal offert par l'invention permet une production d'énergie mécanique (ou électrique) à haut rendement thermique, nettement supérieur à celui des cycles combinés (turbine(s) à gaz - turbines à vapeur).The graft can be taken out of service, avoiding penalties for problems with graft equipment, or offering flexibility in the production of mechanical energy. The marginal electrical efficiency offered by the invention allows the production of mechanical (or electrical) energy with high thermal efficiency, significantly higher than that of combined cycles (gas turbine (s) - steam turbines).
La production de NOx est très fortement réduite par la présence d'un milieu réducteur (H2 et CO) lors de l'oxydation partielle, et lors de la combustion ultérieure.The production of NO x is very greatly reduced by the presence of a reducing medium (H 2 and CO) during partial oxidation, and during subsequent combustion.
Les investissements en équipements additionnels concernent essentiellement un seul équipement dans l'assemblage le plus simple : la turbine de détente additionnelle. La mise en oeuvre de la présente invention augure d'une possibilité de mise en oeuvre de la "turbine isotherme" de conception complètement spécifique, telle que décrite dans le brevet BE-A-1003760 cité plus haut, car la présente invention en aura démontré le bien fondé.Investments in additional equipment essentially concern only one equipment in the simplest assembly: the additional expansion turbine. The implementation of the present invention augurs for a possibility of implementing the "isothermal turbine" of completely specific design, as described in patent BE-A-1003760 cited above, because the present invention will have demonstrated the merits.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples non limitatifs, le procédé et des formes de réalisation particulières de l'assemblage suivant l'invention.Other details and features of the invention will emerge from the secondary claims and from the description of the drawings which are annexed to this specification and which illustrate, by way of non-limiting examples, the method and particular embodiments of the assembly according to the invention.
Description de quelques manières d'appliquer l'invention L'invention est décrite ci-après à l'aide d'une superstructure comportant les différentes variantes possibles d'exécution de l'invention, réalisées par la suppression éventuelle de certains éléments de cette superstructure. Elle est également décrite par deux exemples préférentiels d'exécution. Le cas de la superstructure et ceux des deux exemples préférentiels se réfèrent respectivement aux figures 1 , 2 et 3.Description of some ways of applying the invention The invention is described below using a superstructure comprising the different possible variants of the invention, produced by the possible removal of certain elements from this superstructure . It is also described by two preferred examples of execution. The case of the superstructure and those of the two preferred examples refer to Figures 1, 2 and 3 respectively.
Dans ces figures, le greffon est entouré par un trait en pointillé. Un exemple chiffré de l'application des schémas des figures 2 et 3 est repris dans les tableaux 1 et 2.In these figures, the graft is surrounded by a dotted line. A numerical example of the application of the diagrams of Figures 2 and 3 is given in Tables 1 and 2.
La figure 1 représente le diagramme de la superstructure du système qui décrit une forme de réalisation particulière de l'invention permettant l'augmentation de la puissance d'une turbine à gaz existante, avec ou sans post-combustion dans une chaudière de récupération.FIG. 1 represents the diagram of the superstructure of the system which describes a particular embodiment of the invention allowing the increase of the power of an existing gas turbine, with or without post-combustion in a recovery boiler.
La figure 2 représente le diagramme du système d'une forme de réalisation simplifiée par rapport à celle de la figure 1 : elle concerne l'augmentation des performances d'une turbine à gaz utilisée dans un cycle orienté exclusivement sur la production d'électricité (cycle combiné).FIG. 2 represents the diagram of the system of a simplified embodiment compared to that of FIG. 1: it relates to the increase in performance of a gas turbine used in a cycle oriented exclusively on the production of electricity ( combined cycle).
La figure 3 représente le diagramme du système d'une autre forme de réalisation simplifiée par rapport à celle de la figure 1 : elle concerne l'augmentation de la puissance d'une turbine à gaz utilisée dans un cycle de production combinée de chaleur et de force (co- génération).FIG. 3 represents the diagram of the system of another simplified embodiment compared to that of FIG. 1: it relates to the increase in the power of a gas turbine used in a combined production cycle of heat and strength (co-generation).
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues. 6In the various figures, the same reference notations designate identical or analogous elements. 6
Le tableau 1 montre la comparaison entre la situation de base et la situation correspondant à l'application du schéma simplifié de la figureTable 1 shows the comparison between the basic situation and the situation corresponding to the application of the simplified diagram in Figure
2, dans le cas d'une turbine à gaz d'une puissance nominale de 140 MW (dans les conditions ISO). Le tableau 2 montre la comparaison entre la situation de base et la situation correspondant à l'application du schéma simplifié de la figure2, in the case of a gas turbine with a nominal power of 140 MW (under ISO conditions). Table 2 shows the comparison between the basic situation and the situation corresponding to the application of the simplified diagram in Figure
3, dans le cas d'une turbine à gaz d'une puissance nominale de 6,2 MW (dans les conditions ISO).3, in the case of a gas turbine with a nominal power of 6.2 MW (under ISO conditions).
La superstructure de l'invention est décrite ci-après, en se référant d'abord à la figure 1 d'une forme de réalisation particulière et en détaillant les deux parties sur lesquelles porte l'invention (ajout d'un greffon à la turbine à gaz de base), et la partie relative à la récupération de la chaleur des fumées (four industriel ou chaudière de récupération).The superstructure of the invention is described below, first referring to FIG. 1 of a particular embodiment and detailing the two parts on which the invention relates (addition of a graft to the turbine base gas), and the part relating to the recovery of heat from the flue gases (industrial oven or recovery boiler).
La turbine à gaz de base L'air (F1) est aspiré par le compresseur principal (C1) et comprimé (F2). Une partie de cet air sous pression (F3) est envoyée vers la chambre de combustion (CC) dans laquelle le combustible classique (F4) est brûlé. Les gaz chauds (F5) en sortie de la chambre (CC) sont détendus dans la turbine (T1) qui sert à la fois à l'entraînement du compresseur (C1) et à la production d'énergie mécanique ou d'électricité dans l'alternateur (A1).The basic gas turbine Air (F1) is drawn in by the main compressor (C1) and compressed (F2). Part of this pressurized air (F3) is sent to the combustion chamber (CC) in which the conventional fuel (F4) is burned. The hot gases (F5) leaving the chamber (CC) are expanded in the turbine (T1) which is used both for driving the compressor (C1) and for producing mechanical energy or electricity in the 'alternator (A1).
La chambre de combustion (CC) peut aussi être alimentée par un gaz combustible en provenance du greffon (F20 ou F19) ; pour compenser la perte de performance due au prélèvement d'air du compresseur de la turbine à gaz de base vers le greffon, un complément de combustible et/ou de vapeur est apporté en amont de la chambre de combustion (F3bis).The combustion chamber (CC) can also be supplied with a combustible gas coming from the graft (F20 or F19); to compensate for the loss of performance due to the removal of air from the compressor from the base gas turbine to the graft, additional fuel and / or steam is supplied upstream of the combustion chamber (F3bis).
Le greffon L'air comprimé (F11) prélevé en sortie du compresseur principal (C1) passe par un echangeur de chaleur (IC) dans lequel l'eau 7 déminéralisée (F13) nécessaire au bon fonctionnement du réacteur catalytique (CR) est préchauffée (F14). L'air sous pression refroidi (F12) est à nouveau comprimé dans le compresseur additionnel (C2) afin d'améliorer les performances globales de l'invention. Cet air (F15) est alors mélangé à du combustible (F16), à de l'hydrogène et à de la vapeur, puis le mélange est introduit dans le réacteur catalytique (CR). La vapeur nécessaire provient soit d'un réseau existant (F17), soit de l'échangeur de chaleur (IC) (F14), soit elle est produite dans le réacteur catalytique (CR). L'hydrogène est formé dans l'installation ou provient d'un site industriel, comme décrit dans le brevet belge n° 1009707A6 ou, suivant la présente invention, comme décrit ci-après. Les gaz chauds et combustibles (F18) en sortie du réacteur catalytique (CR) sont détendus dans la turbine additionnelle (T2) qui sert à la fois (ou non) à entraîner le compresseur additionnel (C2) et à produire de l'énergie mécanique ou de l'électricité grâce à un alternateur (A2). Les gaz chauds et combustibles (F19) en sortie de la turbine additionnelle (T2) peuvent être dirigés (F20) vers la chambre de combustion (CC) de la turbine à gaz de base (et remplacer tout ou une partie de l'alimentation en combustible classique (F4)), ou être dirigés (F21) vers une turbine auxiliaire (T3) pour y être détendus (F22) et produire de l'énergie mécanique ou de l'électricité grâce à un alternateur auxiliaire (A3).The plug The compressed air (F11) taken from the main compressor (C1) passes through a heat exchanger (IC) in which the water 7 demineralized (F13) necessary for the proper functioning of the catalytic reactor (CR) is preheated (F14). The cooled pressurized air (F12) is again compressed in the additional compressor (C2) in order to improve the overall performance of the invention. This air (F15) is then mixed with fuel (F16), hydrogen and steam, then the mixture is introduced into the catalytic reactor (CR). The necessary steam comes either from an existing network (F17), or from the heat exchanger (IC) (F14), or it is produced in the catalytic reactor (CR). Hydrogen is formed in the installation or comes from an industrial site, as described in Belgian patent n ° 1009707A6 or, according to the present invention, as described below. The hot and combustible gases (F18) at the outlet of the catalytic reactor (CR) are expanded in the additional turbine (T2) which is used both (or not) to drive the additional compressor (C2) and to produce mechanical energy or electricity thanks to an alternator (A2). The hot and combustible gases (F19) leaving the additional turbine (T2) can be directed (F20) to the combustion chamber (CC) of the base gas turbine (and replace all or part of the supply in conventional fuel (F4)), or be directed (F21) to an auxiliary turbine (T3) to be expanded there (F22) and produce mechanical energy or electricity thanks to an auxiliary alternator (A3).
Le compresseur additionnel (C2), les turbines et alternateurs additionnels et auxiliaires (T2, T3, A2 et A3) peuvent être rassemblés en une seule turbine et un seul alternateur. La chaudière de récupérationThe additional compressor (C2), the additional and auxiliary turbines and alternators (T2, T3, A2 and A3) can be combined into a single turbine and a single alternator. The recovery boiler
Les gaz combustibles chauds (F22) prélevés dans le greffon sont brûlés par les fumées chaudes en sortie de la turbine à gaz de base (F6), avec ou sans appoint de combustible classique (F7) pour ajuster la quantité de vapeur (F10) que l'on désire produire à partir d'eau déminéralisée (F9) dans le cas où la valorisation thermique de l'effluent combustible du greffon a lieu dans une chaudière de récupération (HR). Les fumées finales (F8) sont à basse température, et contribuent ainsi au bon rendement global du cycle.The hot combustible gases (F22) taken from the graft are burned by hot fumes at the outlet of the base gas turbine (F6), with or without the addition of conventional fuel (F7) to adjust the quantity of steam (F10) that we want to produce from demineralized water (F9) if the thermal recovery of the effluent graft fuel takes place in a recovery boiler (HR). The final smoke (F8) is at low temperature, and thus contributes to the good overall performance of the cycle.
Le réacteur catalytique utilisé dans l'invention accomplit les fonctions suivantes : la préchauffe du mélange composé d'air chaud (F15), de gaz naturel (F16), d'hydrogène (s'il y a lieu) et de vapeur (F17 ou F14) jusqu'à une température de 400 à 500 °C, la bonne homogénéité du mélange précité, - l'amorçage des réactions d'oxydation partielle du combustible, avec pour effet une augmentation rapide de la température des gaz (combustions en défaut d'air), l'abaissement de la température du mélange gazeux combustible (F18) jusqu'à une valeur acceptable par la turbine additionnelle (T2), en particulier par echangeur de chaleur ou par injection de vapeur, l'échangeur de chaleur précité sert soit à la préchauffe éventuelle de la vapeur utilisée dans le greffon (F14 ou F17), soit à la préchauffe d'un mélange de combustible et de vapeur en vue de la production d'hydrogène par reformage. L'obtention de toutes ces propriétés peut se faire par l'utilisation d'un réacteur à double enveloppe permettant la circulation et la préchauffe des gaz froids dans un espace annulaire, tout en permettant de maintenir des caractéristiques de résistance mécanique compatibles avec les conditions extrêmes (haute température et haute pression) nécessaires pour satisfaire les bonnes performances de l'invention.The catalytic reactor used in the invention performs the following functions: the preheating of the mixture composed of hot air (F15), natural gas (F16), hydrogen (if applicable) and steam (F17 or F14) up to a temperature of 400 to 500 ° C., the good homogeneity of the aforementioned mixture, - the initiation of the partial oxidation reactions of the fuel, with the effect of a rapid increase in the temperature of the gases (combustions in default d 'air), lowering the temperature of the combustible gas mixture (F18) to an acceptable value by the additional turbine (T2), in particular by heat exchanger or by steam injection, the aforementioned heat exchanger serves either to the possible preheating of the steam used in the plugin (F14 or F17), or to the preheating of a mixture of fuel and steam for the production of hydrogen by reforming. All of these properties can be obtained by the use of a jacketed reactor allowing the circulation and preheating of cold gases in an annular space, while making it possible to maintain mechanical resistance characteristics compatible with extreme conditions (high temperature and high pressure) necessary to satisfy the good performance of the invention.
Un premier mode de réalisation avantageux de l'invention, déduit de la superstructure, correspond à la figure 2 et est décrit ci-après.A first advantageous embodiment of the invention, deduced from the superstructure, corresponds to FIG. 2 and is described below.
La turbine à gaz de base subit une modification mineure : tous les gaz chauds et combustibles issus du greffon (F19) sont introduits dans la chambre de combustion (CC) de la turbine à gaz de base à la place du combustible classique (F4), ce qui nécessite l'adaptation des brûleurs à ce gaz pauvre. Il n'y a pas de turbine de détente auxiliaire (T3) dans le greffon. La valorisation thermique existante (HR) reste inchangée. En effet, les fumées (F6) en sortie de la turbine à gaz de base restent quasiment inchangées par rapport à son fonctionnement sans greffon. L'alimentation en combustible classique (F4) de la turbine à gaz de base est cependant maintenue pour permettre un retour au fonctionnement normal lorsque le greffon est hors service.The basic gas turbine undergoes a minor modification: all the hot and combustible gases coming from the graft (F19) are introduced into the combustion chamber (CC) of the basic gas turbine at the instead of conventional fuel (F4), which requires the adaptation of the burners to this lean gas. There is no auxiliary expansion turbine (T3) in the plugin. The existing thermal recovery (HR) remains unchanged. Indeed, the fumes (F6) at the outlet of the basic gas turbine remain almost unchanged compared to its operation without graft. The conventional fuel supply (F4) of the basic gas turbine is however maintained to allow a return to normal operation when the plugin is out of service.
Le tableau 1 ci-après reprend les résultats de l'application de ce schéma à une turbine à gaz de base d'une puissance nominale de 140 MW (dans les conditions ISO) :Table 1 below shows the results of the application of this scheme to a basic gas turbine with a nominal power of 140 MW (under ISO conditions):
Paramètres Unités Cas de base Avec greffonParameters Units Basic case With plugin
Consommation totale kg/s 8,89 10,33 en gaz naturel MW 401,9 466,8Total consumption kg / s 8.89 10.33 in natural gas MW 401.9 466.8
Consommation totale kg/s - 7,22 en vapeur MW - 26,0Total consumption kg / s - 7.22 in MW steam - 26.0
Débit d'air vers la kg/s 398 316 chambre de combustion (CC)Air flow to kg / s 398 316 combustion chamber (CC)
Débit d'air vers kg/s - 73 l'échangeur de chaleur (IC)Air flow to kg / s - 73 heat exchanger (IC)
Débit des fumées (F6) kg/s 406,4 406,4Smoke flow rate (F6) kg / s 406.4 406.4
Production nette MW 140 176,7 d'électricitéNet production of MW 140,176.7 of electricity
Rendement électrique % 34,8 37,9Electrical efficiency% 34.8 37.9
Rendement électrique % - 56,6 marginal
Figure imgf000011_0001
Tab eau 1Electrical efficiency% - 56.6 marginal
Figure imgf000011_0001
Water tab 1
Le rendement électrique marginal du système avec le greffon par rapport au système sans le greffon est défini par le quotient de 10 l'accroissement de la puissance électrique produite par l'accroissement de la puissance thermique du combustible nécessaire.The marginal electrical efficiency of the system with the graft compared to the system without the graft is defined by the quotient of 10 the increase in the electric power produced by the increase in the thermal power of the fuel required.
Hypothèses de calcul :Calculation assumptions:
Pression maximale de la turbine à gaz de base : 15 bar, Pression maximale du greffon : 45 bar,Maximum base gas turbine pressure: 15 bar, Maximum graft pressure: 45 bar,
Température d'entrée dans les turbines de détente : 1200 °C,Input temperature in the expansion turbines: 1200 ° C,
Rendement isentropique des machines : 80 % (C1 et C2), 90 % (T1 , T2 et T3),Isentropic efficiency of the machines: 80% (C1 and C2), 90% (T1, T2 and T3),
Rendement mécanique des machines : 99 % (arbre T1-C1 et arbre T2- C2), 95 % (arbre T1 -A1 , arbre T2-A2 et arbre T3-A3),Mechanical efficiency of the machines: 99% (T1-C1 shaft and T2-C2 shaft), 95% (T1 -A1 shaft, T2-A2 shaft and T3-A3 shaft),
Les pertes de charge ont été prises en compte.Pressure losses have been taken into account.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre des revendications. Ainsi, la figure 3 présente un second mode de réalisation avantageux de l'invention qui est décrit ci-après.It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to these without departing from the scope of the claims. Thus, Figure 3 shows a second advantageous embodiment of the invention which is described below.
La turbine à gaz de base reste inchangée : une faible fraction de l'air en sortie du compresseur principal (C1) est prélevée. La chambre de combustion (CC) est alimentée uniquement en combustible classique. Il n'y a pas d'echangeur de chaleur (IC) ni de compresseur additionnelThe basic gas turbine remains unchanged: a small fraction of the air leaving the main compressor (C1) is taken. The combustion chamber (CC) is supplied only with conventional fuel. There is no heat exchanger (IC) or additional compressor
(C2). Les gaz issus du greffon sont envoyés directement dans les brûleurs d'une chaudière (valorisation thermique). Ces brûleurs doivent être adaptés à la combustion du gaz pauvre et chaud issu de l'oxydation partielle. Le tableau 2 ci-après reprend les résultats de l'application de ce schéma à une turbine à gaz de base d'une puissance nominale de 6,2(C2). The gases from the graft are sent directly to the burners of a boiler (thermal recovery). These burners must be suitable for the combustion of lean and hot gas from partial oxidation. Table 2 below shows the results of the application of this scheme to a basic gas turbine with a nominal power of 6.2
MW (dans les conditions ISO) : 11MW (under ISO conditions): 11
Paramètres Unités Cas de base Avec greffonParameters Units Basic case With plugin
Consommation totale kg/s 0,744 0,765 en gaz naturel MW 33,6 34,6Total consumption kg / s 0.744 0.765 in natural gas MW 33.6 34.6
Consommation kg/s 0,216 totale en vapeur MW - 0,5Consumption kg / s 0.216 total steam MW - 0.5
Débit d'air vers la kg/s 30 30 chambre de combustion (CC)Air flow to kg / s 30 30 combustion chamber (CC)
Débit d'air vers le kg/s 1 réacteur catalytique (CR)Air flow to kg / s 1 catalytic reactor (CR)
Débit des fumées (F8) kg/s 31 32Smoke flow rate (F8) kg / s 31 32
Production nette MW 6,2 7,3 d'électricitéNet production MW 6.2 7.3 of electricity
Production de vapeur t/h 32 32 MW 20,8 20,8Steam production t / h 32 32 MW 20.8 20.8
Rendement électrique % 18,4 20,6Electrical efficiency% 18.4 20.6
Rendement thermique % 80,2 80,0 globalThermal efficiency% 80.2 80.0 overall
Rendement électrique % 69,0 marginal
Figure imgf000013_0001
Electrical efficiency% 69.0 marginal
Figure imgf000013_0001
Tableau 2Table 2
Hypothèses de calcul : Pression maximale de la turbine à gaz de base : 14,4 bar, Production de vapeur : 32 t/h, Température des fumées : 171 °C,Calculation assumptions: Maximum pressure of the base gas turbine: 14.4 bar, Steam production: 32 t / h, Flue gas temperature: 171 ° C,
Il a été tenu compte des rendements des machines et des pertes de charge,Account was taken of machine efficiency and pressure drop,
La turbine à gaz de base est supposée ne pas être perturbée par le faible prélèvement d'air comprimé. The basic gas turbine is assumed not to be disturbed by the small amount of compressed air drawn.

Claims

12Revendications 12 Claims
1. Assemblage de turbines à gaz, comprenant : une turbine à gaz conventionnelle, ici dénommée turbine de base comprenant un compresseur (C1), une chambre de combustion (CC) et une turbine de détente (T1) couplée ou non à un alternateur (A1), ce dispositif étant organisé avec un ou plusieurs arbre(s) mécanique(s), une turbine à gaz à oxydation partielle, ici dénommée « greffon », celui-ci comportant au moins un réacteur d'oxydation partielle catalytique spécifique (CR) et une turbine de détente additionnelle1. Gas turbine assembly, comprising: a conventional gas turbine, here called the basic turbine comprising a compressor (C1), a combustion chamber (CC) and an expansion turbine (T1) coupled or not with an alternator ( A1), this device being organized with one or more mechanical shaft (s), a partial oxidation gas turbine, here called “graft”, the latter comprising at least one specific catalytic partial oxidation reactor (CR ) and an additional expansion turbine
(T2) couplée à un alternateur (A2) ou à une machine mécanique, des moyens de prélèvement d'une partie de l'air à la sortie du compresseur de la turbine de base (C1) vers le greffon, et des moyens de valorisation thermique et/ou mécanique par combustion de tout ou d'une partie des effluents ou gaz chauds et combustibles issus du greffon.(T2) coupled to an alternator (A2) or to a mechanical machine, means for withdrawing part of the air at the outlet of the compressor from the base turbine (C1) to the graft, and recovery means thermal and / or mechanical by combustion of all or part of the effluents or hot and combustible gases from the graft.
2. Assemblage de turbines à gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prélèvement d'air comprimé consistent en l'agencement d'un dispositif de saignée de nature à limiter les pertes de charge et à les compenser par ajouts de combustible et/ou de vapeur dans la chambre de combustion (CC) de la turbine de base.2. Gas turbine assembly according to claim 1, characterized in that the compressed air sampling means consist of the arrangement of a bleeding device such as to limit the pressure losses and to compensate for them by adding fuel and / or steam in the combustion chamber (CC) of the base turbine.
3. Assemblage de turbines à gaz suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de valorisation de l'effluent du greffon sont constitués par des brûleurs spécifiques d'un four industriel ou d'une chaudière de récupération (HR), réalisant la combustion de ces gaz chauds et combustibles par l'effluent comburant de la turbine de base et/ou par un comburant additionnel.3. Gas turbine assembly according to either of claims 1 and 2, characterized in that the means for recovering the graft effluent are constituted by specific burners of an industrial furnace or of a recovery boiler (HR), carrying out the combustion of these hot and combustible gases by the oxidizing effluent from the base turbine and / or by an additional oxidizing agent.
4. Assemblage de turbines à gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit greffon comporte de plus un compresseur (C2) entraîné ou non par la turbine de détente additionnelle (T2), un 13 echangeur de chaleur (IC) qui refroidit l'air issu du compresseur de la turbine de base (C1) en produisant de la vapeur utilisée dans le réacteur catalytique (CR).4. Gas turbine assembly according to claim 1, characterized in that said graft further comprises a compressor (C2) driven or not by the additional expansion turbine (T2), a 13 heat exchanger (IC) which cools the air coming from the compressor of the base turbine (C1) by producing steam used in the catalytic reactor (CR).
5. Assemblage de turbines à gaz suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que les moyens de valorisation sont agencées pour permettre de brûler les gaz chauds et combustibles issus du greffon dans des brûleurs spécifiques incorporés à la chambre de combustion (CC) de la turbine de base.5. Gas turbine assembly according to any one of claims 1, 2 and 4, characterized in that the recovery means are arranged to allow burning of hot and combustible gases from the graft in specific burners incorporated in the chamber of combustion (CC) of the basic turbine.
6. Assemblage de turbines à gaz suivant l'une quelconque des revendications 1 , 2, 4 et 5 caractérisé en ce que ledit greffon comporte de plus une turbine de détente auxiliaire (T3) en aval de la dite turbine de détente additionnelle (T2), cette turbine de détente auxiliaire étant couplée à un alternateur (A3 ou A2) ou à une machine mécanique, ces deux turbines de détente du greffon (T2 et T3) pouvant former une seule et même turbine de détente avec prélèvement intermédiaire pour alimenter la chambre de combustion (CC) de la turbine de base, le reste des gaz chauds et combustibles issus du greffon étant entièrement brûlés dans des brûleurs spécifiques d'un four ou d'une chaudière (HR).6. Gas turbine assembly according to any one of claims 1, 2, 4 and 5 characterized in that said plug additionally comprises an auxiliary expansion turbine (T3) downstream of said additional expansion turbine (T2) , this auxiliary expansion turbine being coupled to an alternator (A3 or A2) or to a mechanical machine, these two expansion turbines of the graft (T2 and T3) being able to form a single expansion turbine with intermediate sampling to supply the chamber combustion (CC) of the base turbine, the rest of the hot and combustible gases from the graft being completely burned in specific burners of an oven or boiler (HR).
7. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1 , 4 et 6, caractérisé en ce que le réacteur catalytique (CR) est constitué d'une double enceinte créant un espace annulaire permettant le mélange et le préchauffage du mélange réactionnel et le maintien de la virole extérieure à température inférieure à 600°C.7. Assembly according to any one of claims 1, 4 and 6, characterized in that the catalytic reactor (CR) consists of a double enclosure creating an annular space allowing the mixing and preheating of the reaction mixture and the maintenance of the outer shell at a temperature below 600 ° C.
8. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1, 4 et 6, dans lequel le réacteur catalytique (CR) est caractérisé complémentairement en que qu'il est agencé pour une utilisation de l'énergie thermique libérée par l'oxydation partielle par échange indirect en vue de produire la vapeur et/ou l'hydrogène nécessaire(s) à l'oxydation partielle. 148. An assembly according to any one of claims 1, 4 and 6, wherein the catalytic reactor (CR) is further characterized in that it is arranged for use of the thermal energy released by partial oxidation by exchange indirect in order to produce the vapor and / or hydrogen necessary for the partial oxidation. 14
9. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1 , 4 et 6, dans lequel le préchauffage des réactifs à l'entrée du réacteur catalytique (CR) est caractérisé par une combustion en défaut d'air dans un pré-combusteur intégré au réacteur catalytique. 9. An assembly according to any one of claims 1, 4 and 6, wherein the preheating of the reactants at the inlet of the catalytic reactor (CR) is characterized by combustion in the absence of air in a pre-fuel integrated in the reactor catalytic.
10. Procédé de valorisation accrue d'une turbine à gaz conventionnelle, comprenant : un prélèvement d'une partie de l'air à la sortie du compresseur (C1) de la turbine à gaz de base, un mélange de cet air prélevé et de combustible, de vapeur d'eau et d'hydrogène, avec oxydation partielle du combustible, pour former un effluent combustible, une détente de cet effluent combustible dans une turbine additionnelle (T2), et une combustion de l'effluent combustible détendu, avec récupération de la chaleur produite.10. A method of increasing the value of a conventional gas turbine, comprising: a sampling of part of the air at the outlet of the compressor (C1) of the base gas turbine, a mixture of this sampled air and fuel, water vapor and hydrogen, with partial oxidation of the fuel, to form a combustible effluent, an expansion of this combustible effluent in an additional turbine (T2), and a combustion of the expanded combustible effluent, with recovery of the heat produced.
11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte de plus une compression de l'air prélevé à la sortie du compresseur (C1), avant son mélange. 11. The method of claim 10, characterized in that it further comprises a compression of the air taken from the outlet of the compressor (C1), before mixing.
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