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Installation pour le chauffage du fluide moteur de centrales thermiques dans lesquelles un fluide moteur gazeux, de préférence de l'air, décrit un circuit fermé sous pression.
L'invention concerne une installation pour le chauf- fage' du fluide moteur de centrales thermiques dans lesquelles un fluide moteur gazeux, de préférence de l'air, décrit constamment un circuit fermé sous pression. Dans de telles centrales, on laisse le fluide moteur, chauffé par un apport indirect de chaleur de l'extérieur, se détendre en cédant de la puissance à l'extérieure.
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soit de préférence dans au moins une turbine, pour le ramener en- suite à nouvelle à une pression plus élevée, soit de préférence dans au moins un turpo-compresseur.
Contrairement aux centrales comportant des turoines à gaz avec circuit ouvert du fluide mo- teur, le chauffage du fluide moteur n'y est pas réalisé par une comoustion directe de combustibles dans le courant du fluide moteur, mais par cession de chaleur au fluide moteur par une source de cnaleur extérieure àtravers des parois.
Dans des centrales thermiques à circuit fermé du fluide moteur, la puissance fournie à l'extérieur peut être réglée de façon simple en faisant .varier, à température constante, le poids spécifique du fluide moteur en circulation, cette variation étant sensiblement proportionnelle à la variation de puissance, ce qu'on peut réaliser par un apport ou un retrait temporaire correspodant de fluide moteur dans le ou hors du circuit.
Cependant, la modifi- cation, lors d'une variation de la puissance fournie, du poids spécifique du fluide moteur en circulation demande que la quantité de chaleur amenée de l'extérieur soit modifiée, c'est-à-dire réglée, simultanément avec le poids spécifique du fluide moteur si l'on veut éviter une variation exagérée des températures dans le circuit et, par suite, un grand danger pour les différentes parties de l'installation lesquelles travaillent déjà, le plus souvent, à un taux élevé.
La quantité de chaleur à fournir de l'extérieur au fluide moteur peut être produite par exemple par combustion d'huile dans un réchauffeur séparé à @ les gaz de combustion passant sur un côté de la surface d'échange de chaleur du réchauffeur à gaz et cédant leur chaleur à travers cette paroi au fluide moteur.
Un tel chauffage à huile peut être réglé relativement vite en agissant convenaolement sur le débit d'huile dans les brûleurs.
Si l'on employait, au lieu de brûleurs à huile, des brûleurs à charbon pulvérisé, un tel réglage rapide du débit de combustible,
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nécessaire dansjcertaines circonstances, serait également possible.
Or, il serait très désirable de pouvoir utiliser aussi, dans une centrale thermique du genre mentionné, des combustibles pon marché tels que charbon, tourbe etc. avec aussi peu de traitement pré- alable que possible. En effet, les frais de chauffage d'un ré- chauffeur à gaz pour une puissance donnée sont beaucoup plus élevés avec le chauffage à l'huile et au cnarbon pulvérisé qu'ils ne le seraient avec la combustion normale de charbon pour la production d'un même nombre de calories dans une chaudière à vapeur. Ceci -compromet l'économie de la centrale.
Pour une puissance constante, on pourrait aussi essayes de'brûler du charbon sur une grille et d'alimenter,avec les gaz de combustion ainsi obtenus, le réchauffeur à gaz dans le- quel il faut fournir au fluide moteur de la chaleur de l'extérieur.
Dans cette disposition, la grille, le foyer et les autres parties pourraient être avantageusement réunis en un ensemble avec le ré- chauffeur à gaz, comme dans la disposition à brûleurs et ainsi que est le cas dans les chaudières ordinaires à vapeur. Cependant, lorsqu'on fait varier rapidement le poids spécifique du fluide moteur en circulation, une telle combustion de charbon sur une grille ne permet pas de faire varier avec une vitesse correspon- dante le processus de la combustion, les températures de la grille et la chaleur de rayonnement.
Lors d'une diminution rapide du poids du fluide moteur en circulation, c'est-à-dire quand la centrale thermique doit faire face à une diminution de la charge, les sur- faces du réchauffeur à gaz et, par suite, le fluide moteur à chauf- fer s'échaufferaient momentanément beaucoup trop fortement, ce qui pourrait occasionner des endommagements du matériel et des explo- sions. Inversement, dans le cas d'une charge subite de la centrale thermique, c'est-à-dire quand le réchauffeur à gaz fait circuler un plus grand poids, il ne serait pas possible d'accroître le pro- cessus de combustion sur la grille dans une mesure correspondante.
Les températures dans le circuit fermé baisseraient, et l'augmen-
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tation voulue àe la capacité de cnare de la contrale nese mani- festerait pas. Il s'ensuit que pour des raison Side réglage, un foyer à brille sur laquelle on brûle du charbon ne se prête pas, contrairement aux centrales à vapeur, au fonctionnement de centra- les thermiques dans lesquelles le fluide moteur parcourt conti- nuellement un circuit fermé.
Le but visé par l'invention est de créer une instal- lation pour le chauffage du fluide moteur de centrales thermiques du type mentionné initialement, laquelle installation permet d'uti- liser comme source de chaleur du charbon brut, bon marché, sans qu'il faille s'accommoder des inconvénients d'un chauffage à grille qui viennent d'être décrits, et de l'impossibilité de s'adapter à des variations de chargo quelconques. A cet effet, la présente invention prévoit que le réchauffeur dans lequel le fluide moteur est chauffe est relié à un gazogène, et que la combustion des gaz fournis par ce dernier a lieu dans le réchauffeur. Le réglage du débit de gaz produit par le gazogéne s'y fait en fonction de la marche de la centrale thermique, de préférence en fonction de sa puissance fournie à l'extérieur.
Dans ce cas, le charbon est donc utilisé indirectement pour le chauffage du fluide moteur en ce qu'il est brûlé aans le gazogéne sur une grille en donnant du gaz de gazogène lequel est conduit aux brûleurs du réchauffeur à gaz de la centrale thermique où il est cornburé après avoir été mélangé à de l'air comourant secondaire. La chaleur ainsi produite est ensuite cédée à travers les surfaces d'échange de chaleur du ré- chaurieur à baz au fluide moteur parcourant le circuit fermé, dans une mesure nécessaire. Les gaz de combustion refroidis peuvent être évacués du récnauffeur à gaz par exemple au moyen d'un exhausteur.
Lorsqu'à un moment donné moins de chaleur par exemple est demandé au ci=cuit fermé parce que la demande de puissance extérieure baisse, il suffit de faire en sorte que moins de gaz est aspiré du gazogéne.
L'invention a l'effet technique avantageux qu'on peut @
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maintenant utiliser économiquement des combustibles bon marché, solides, tels que charbon brut, tourbe etc. pour le fonctionnement de centrales thermiques dans lesquelles le fluide moteur gazeux parcourt un circuit fermé et la charge est soumise à des fortes variations.
Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemple non limitatif et schématique- ment, sur le dessin annexé où:
La figure 1 montre une installation dans laquelle de l'air frais préchauffé par lesgaz sortant!du réchauffeur est intro- duit dans les brûleurs du réchauffeur, et
La figure 2 montre une installation dans laquelle de l'air frais préchauffé par les gaz sortant du réchauffeur est introduit dans le gazogène.
Dans un réchauffeur 1 il s'agit de chauffer un fluide moteur d'une centrale thermique, de préférence de l'air, parcourant un circuit fermé sous pression. Le chauffage proprement dit du fluide moteur s'effectue dans un échangeur de chaleur tubulaire 2 par lequel passent les gaz de combustion produits d'une manière décrite plus loin. Le chauffage du fluide moteur est poussé avanta- geusement dans le réchauffeur 1 au moins jusqu'à500 C. Le fluide moteur ainsi chauffé parvient, par une conduite 3, dans une turbine
4 où il se détent en fournissant du travail à une machine 5 qui peut être par exemple un alternateur.
La turbine 4 actionne en même temps un turbo-compresseur 6. Le fluide moteur détendu, sortant de la turbine 4, passe par une conduite 7 dans un échangeur de chaleur 8 formant appareil à contre-courant où il cède de la cha- leur au fluide moteur comprimé par le turoo-compresseur 6, ce fluide passant du compresseur 6 par une conduite 9 dans 1'échangeur de chaleur tubulaire 8.
Après avoir cédé de la chaleur dans l'échan- geur de chaleur 8, le fluide moteur détendu passe par une conduite
10 dans le compresseur 6, tandis que le fluide moteur à pression plus élevée, lequel a recu ae la chaleur dans l'échangeur de cha- leur 8, passe par une conduite 11 dans l'échangeur de chaleur @
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tubulaire 2 du récnauffeur 1. un gazogène 12 d'un type connu en soi reçoit de l'air frais par une conduite 17. Le gaz produit dans ce gazogéne passe par une conduite 14, dans laquelle est montée une soupape de réglage 15, dans un orûleur 16 lequel est alimenté en outre en air frais préchauffé dans une conduite 13.
Le mélange de gaz de gazogéne et d'air frais préchauffé est;' brûlé dans le ré- chauffeur 1 et fournit les baz de combustion nécessaires au chauf- fage du @luide moteur de la centrale thermique. Les gaz sortant du réchauffeur 1 passent par une conduite 18 dans un éehangeur de chaleur 19 où ils cèdent le reste de leur chaleur à l'air frais parcourant la conduite 13 vers le brûleur 16. Les gaz brûlés sortent de l'écnaneur de chaleur 19 par une conduite 21 dans laquelle est intercalé un exhausteur 22 à débit réglable. L'exhausteur 22 pro- auit, par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 19 et de la conduite 18, l'évacuation des gaz brûlé(du réchauffeur 1.
Par un réglage du décit de cet exhausteur 22 il est possible d'influencer @@ quantité de az proquite dans le gazogéne 12 ; en effet, la quan- tité d'air frais arrivant par la conduite 17 dans le gazogéne dé- pena de la marche de l'exhausteur 22, et l'on sait que la quantité de gaz produite dans un gazogène peut être modifiée en n'agissant que sur la quantité d'air passant par la grille à charbon. En outre-, la quantité de Gaz produite dans le gazogène 12 peut encore être réglée instantanément au moyen du dispositif de réglage 15 dans la conduite d'amenée 14 au brûleur 16 du réchauffeur 1.
Le réglage du débit de 1'exhausteur 22, ou l'ajustement du dispositif 15 peuvent s'effectuer par exemple automatiquement en fonction de la puissance extérieure fournie gar la centrale. orsque le réclame de la puissance fournie par la centrale thermiquelieu par modification du poids spécifique du flaide motsur en circulation, or¯ peut obtenir une dépendance auto- matique de la production de gaz de générateur du poids spécifique moteur du fluide/en circulation, par exemple en agissant, en fonction de ce poids spécifique, sur le fonctionnement de l'exhausteur 22 ou sur la soupape de réglage 15.
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La forme de réalisation représentée sur la figure 2 se distingue de celle premièrement décrite en ce que l'air frais, pré- chauffé dans un échangeur de chaleur 23 au moyen des gaz brûlés évacués du réchauffeur 24, n'est pas conduit au brûleur 27 du ré- chauffeur 24, mais par une conduite 26 dans le gazogène 25. Le gaz produit dans ce dernier passe par une conduite 28 comportant un dispositif de réglage 29 dans le brûleur 27 où il se mêle à l'air frais arrivant par une conduite 30 pour donner ainsi le mélange à brûler dans le réchauffeur 24.
Eventuellement, on peut n'utiliser qu'une partie de la chaleur résiduelle des gaz de combustion sortant du réchauffeur pour le préchauffage de l'air comburant nécessaire dans le gazo- gène ou dans le réchauffeur. Une partie de cette chaleur résiduelle peut aussi être utilisée dans un échangeur de chaleur secondaire pour fournir de la puissance, pour des besoins de chauffage etc.
Lorsqu'on n'attache pas une grande importance à l'économie ther- mique, on peut renoncer au préchauffage de l'air frais nécessaire par les gaz brûlés du réchauffeur. Dans un cas pareil, la chaleur des gaz sortant du réchauffeur peut être utilisée pour d'autres besoins de chauffage ou de préchauffage.
Au lieu d'un exhausteur aspirant d'abord de l'air frais à travers la grille du gazogène et ensuite les gaz produits à travers le réchauffeur, on peut aussi prévoir une soufflerie à débit réglable laquelle amène au gazogène l'air frais dont il a besoin, et refoule ensuite les gaz de gazogène produits et les gaz brûlés à travers le gazogène, le réchauffeur et, éventuellement, le préchauffeur.
Au lieu d'effectuer le réglage de la quantité de gaz produite par le gazogène en fonction de la puissance cédée par la centrale thermique à l'extérieur, on peut aussi l'effectuer en fonction d'une autre quantité ayant une relation avec le fonction- nement de cette centrale, par exemple en fonction de la pression ou d'une température à un point quelconque de la centrale. C'est
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ainsi qu'on pourrait aussi faire varier le débit de l'exhausteur ou de la soufflerie à adjoindre au gazogène en fonction de la température des parois de l'échangeur de chaleur'tabulaire du ré- chauffeur dans lequel le iluide moteur parcourant un circuit fermé doit recevoir indirectement de la chaleur de l'extérieur.
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