<Desc/Clms Page number 1>
Installation pour produire et chauffer du vent.
L'invention a pour objet une installation pour produire et pour chauffer du vent et son but est de réduire la consommation de chaleur de ces installations, c'est-à-dire d'augmenter leur économie.
A cet effet, dans une installation suivant l'invention, un compresseur comprime l'air d'utilisation (vent) à une valeur supérieure à la pression requise au lieu d'utilisation, augmentée de la perte de charge additionelle normale dans les tuyauteries et les appareils, cet air étant ensuite indirectement chauffé et détendu dans une turbine à air. Dans ce cas, la turbine à air sert à l'entraînement dudit compresseur.
<Desc/Clms Page number 2>
Si l'entraînement du compresseur exige de la puissance supplémentaire, celle-ci peut être fourni.e par une installation thermique de force motrice dans laquelle la majeure partie, au moins, d'un fluide de travail gazeux circule en circuit fermé, est recompriméc par au moins un compresseur, puis chauffée par un apport de chaleur extérieur et détendue ensuite dans au moins une turbine. Dans ce cas il est alors possible de chauffer, dans un même appareil, l'air d'utilisation et le fluide de travail circulant en circuit fermé dans l'installation thermique de force motrice et on réalise l'avantage supplémentaire que les gaz de combustion peuvent être très largement refroidis dans cet appareil sans qu'il soit nécessaire de prévoir un réchauffeur préalable spécial pour l'air de combustion.
Le dessin annexé représente schématiquement deux modes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre une installation pour produire et chauffer du vent pour un haut-fourneau dans laquelle la puissance complémentaire exigée par le compresseur d'air d'utilisation est fournie par une installation thermique de force motrice.
La fig. 2 montre une installation dans laquelle un dispositif de combustion complémentaire est prévu entre le système de chauffage du fluide de travail de l'installation thermique de force motrice et un système de chauffage pour l'air d'utilisation (vent).
A la fig. 1, 1 désigne un haut-fourneau. L'air d'utilisation (vent) qu'il exige est fourni par un compresseur 2 qui aspire cetair de l'atmosphère et le comprime à une pression supérieure à la pression d'utilisation dans le haut-fourneau 1, augmentée de la perte de charge additionelle normale dans les tuyauteries et les appareils, Ainsi que le montre le tracé en pointillé, l'air ainsi comprimé arrive dans un système tubulaire 3 d'un échauffeur 4, où il est porté à une température plus élevée par un apport de chaleur indirect, pour être ensuite détendu partiellement dans une turbine à air 5.
L'air ainsi partiellement détendu traverse ensuite un deuxième système tubulaire 6 de
<Desc/Clms Page number 3>
l'échauffeur 4 où il est porté indirectement à la température finale exigée pour le fonctionnement du haut-fourneau '1. La puissance développée dans la turbine à air 5 est utilisée pour l'entraînement du compresseur 2 de l'air d'utilisation.
La puissance complémentaire qu'exige ce compresseur 2 est ,fournie par une installation thermique de force motrice dans laquelle la majeure partie, au moins, d'un fluide de travail gazeux circule en circuit fermé - ainsi que le montre le tracé en traits pleins - dans lequel il est recomprimé à l'aide d'un compresseur 7 comportant trois cylindres, ensuire chaulé indirectement à une température plus élevée par un apport de chaleur extérieur dans un système tubulaire 9 de l'échauffeur 4, après avoir subi un préchauffage dans un échangeur de chaleur 8, pour être enfin détendu dans deux turbines 10 et 11 connectées en série et actionnant des arbres différents.
La turbine 10 qui, la première est traversée par le fluide de travail chauffé (turbine à haute pression), actionne le compresseur 7 de l'installation thermique de force motrice, tandis que la turbine 11 (turbine à basse pression) traversée ensuite par le fluide de travail, fournit de la puissance complémentaire au compresseur 2 pour l'air d'utilisation. Four être complet, il convient d'indiquer que 111 désigne un réchauffeur préalable pour l'air de combustion,
Dans une installation du genre précédemment décrit les dimensions des machines sont de préférence choisies de façon que la pres- .¯¯or¯absolue de l'air à la sortie du compresseur d'air d'utilisation 2 soit au moins deux fois supérieure à la pression absolue à l'entrée du haut-fourneau 1.
D'autre part, le réglage de la puissance est réalisé de préférence par modification du niveau de pression dans le circuit fermé de l'installation thermique de force motrice, la vitesse de rotation du compresseur 7 de cette installation restant à peu près invariable alors que la vitesse de rotation du compresseur de l'air d'utilisation 2 varie suivant les conditions de chaque instant.
Grâce au fait que le chauffage indirect de l'air d'utilisation avantet après sa détente dans la turbine 5, et aussi le chauffage
<Desc/Clms Page number 4>
indirect du fluide de travail de l'installation thermique de force motrice sont réalisés par un apport de chaleur extérieur dans une appareil unique 4, on obtient une construction compacte et simple. Dautre part, il est possible de refroidir les gaz de combustion a l'aide de l' air d'utilisation qui traverse le dernier système tublaire 3 léché par
EMI4.1
ces gaz, et de pousser ce refroi-dissement au g.;>.i.iit qu'il :1':' ,'0; t, .'; :, nécessaire de prévoir encore un réchauffeur ::->l',jaL: 1,1 E' PO')' : ": i,1 él" combustion destiné à soutirer aux gaz de CO:mbW3fj,)1l a:;58',;.3 r à. ;
'..:L' ': :'1:' pour qu'on obtienne une température suffisamment basse de'3 gaz d'éva-
EMI4.2
cuation et, par conséquent, un rendement élevé de J' 2chO,lxff:'s'l11" d'il j r. Si malgré cela et pour d'autres raisons, on prévoit un réchauffeur pour l'air de combustion, ainsi que le montre la fig. l, celui-ci peut toutefois recevoir des dimensions réduites. Au lieu de faire balayer par les gaz de combustion tout d'abord le système tubulure dans le- quel est chauffé le fluide de travail de l'installation thermique de force motrice etensuite seulement le système tubulaire dans lequel l'air d'utilisation subit un deuxième chauffage, on peut également prévoir la disposition inverse.
Tandis que dans les échauffeurs d'air connus jusqu'à présent, 'la transmission de chaleur à l'intérieur des tubes devaitavoir lieu sous une faible surpression de 1 à 2 atm., ce qui exigait des vitesses relativement élevées pour l'obtention des coefficients de transmission de chaleur nécessaires et, en même temps, une température basse des parois tubulaires, et entraînait des pertes de charge d'une valeur correspondante, la pression intérieure élevée des tubes du système de chauffage 9 pour le fluide de travail de l'installation thermique de force motrice d'après la fig. 1, pression égale à 20 à 30 atm. abs., par exemple, facilite l'évacuation de la chaleur dans la zone des températures élevées des gaz de combustion.
En effet l'augmentation de la pression de l'air apporte une amélioration de la transmission de la chaleur analogue à celle de l'augmentation correspondante de la vitesse, les coefficients de transmission de la chaleur pour les gaz variant suivant,,
<Desc/Clms Page number 5>
l'expression (c. p) 0,75 c'est-à-dire dans un rapport égal au produit de la vitesse ± et de la pression des gaz p. Il est donc plus facile de maintenir basse la température des parois tubulaires.
Les parties tubulaires de l'échauffeur d'air qui produisent les températures d'air les plus élevées, se trouvent dans ce cas situées dans une zone de tempéra- . ture déjà réduite des gaz de combustion dans laquelle, d'après ce qui précède, les conditions pour le contrôle des températures maxima admissibles pour les parois tubulaires sont favorables malgré les températures élevées de l'air intérieur et malgré la faible pression de l'air.
Si, lors du chauffage de l'air d'utilisation et du fluide de travail d'une installation thermique de force motrice dans un même appareil, apparaissait la nécessité de pouvoir agir sur la température de l'air d'utilisation indépendamment de la température du fluide de travail de l'installation thermique, on pourrait prévoir la disposition que montre la fig. 2.Dans cette disposition, un brûleur complémentaire 14 est prévu entre un système de chauffage 12 pour le fluide de travail d'une installation thermique de force motrice, par ailleurs non représentée, et un système de chauffage 13 pour l'air d'utilisation. Dans la fig. 2,15 désigne d'autre part le brûleur principal de l'échauffeur 16.
Les brûleurs 14,15 reçoivent du gaz de gueulard respectivement par les tuyauteries 17 et 18, la quantité pouvant être réglée à l'aide d'un régulateur 19 en fonction de la température de l'air d'utilisation sortant du système de chauffage 13, ou à l'aide d'un régulateur 20 en fonction de la température du fluide de travail sortant du système de chauffage 12.,A l'aide du brûleur complémentaire 14 il est possible d'agir dans de larges limites sur la température de l'air d'utilisation, indépendamment de l'état de fonctionnement du brûleur 15. Le fonctionnement est alors de préférence réglé de façon que la quantité principale des gaz de gueulard (par exemple 80%) arrive au brûleur 15, tandis que le brûleur 14 ne reçoit qu'une quantité relativement faible (par exemple 20%).
<Desc/Clms Page number 6>
Dans une installation d'après la fig. 1, un brûleur complé- mentaire de ce genre peut être prévu entre les systèmes de chauffage 3 et 6, ou entre les systèmes de chauffage 6 et 9,ou encore à la figs entre les systèmes de chauffage 6 et 9 et entre les systèmes dE chauffage 3 et 6.
REVENDICATIONS S:-
1. Installation pour produire et chauffer du vent, caractérisée en ce qu'un compresseur comprime l'air d'utilisation (vent) à une pression supérieure à la pression au lieu d'utilisation, augmentée de la perte de charge additionnelle normale dans les tuyauteries et les appareils, cet air étant ensuite chauffé indirectement et détendu partiellement dans une turbine à air servant a actionner ledit compresseur.