BE470127A

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Publication number: BE470127A
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Description


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  Générateur de vapeur à chambre de combustion à suralimentation 
Dans les générateurs de vapeur à chambre de combustion à -suralimentation, les gaz de combustion cèdent par exemple leur chaleur dans la chambre de combustion à l'eau de la chaudière, puis dans le surchauffeur à la vapeur produite, et s'échappent ensuite par une turbine à détente qui entraîne le compresseur pour la suralimentation de la chambre de combustion. La turbine à détente et le compresseur forment ce qu'on appelle le groupe de suralimentation. La température et la chute de pression de la turbine sont en général choisies de telle façon que la puissance de la turbine soit juste suffisante pour l'entraînement du compres- seur.

   Néanmoins, sa puissance peut, selon les conditions de charge, 

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 être un peu plus petite ou un peu plus grande que la puissance du compresseur, de sorte que de l'énergie doit de temps en   tenzps   être suppléée par un moteur, ou bien ce moteur travaillera passa-   gèrament   comme génératrice et débitera de l'énergie électrique utile. Un générateur de vapeur connu, travaillant suivant ce principe, est le générateur de vapeur Velox. Celui-ci est, en outre, caractérisé essentiellement par le fait que les gaz sont déplacés à de très grandes vitesses le long des surfaces de chauf- fe, dans le but d'augmenter la transmission de chaleur à travers les parois chauffantes et de réduire les surfaces de chauffe. 



  Ces vitesses élevées des gaz chauds donnent malheureusement lieu à une résistance considérable, ce qui a pour effet d'augnenter la puissance requise du compresseur et de diminuer la puissance de la turbine à détente. 



   S'il existait un moyen pour diminuer les pertes de pression dans le courant de gaz, tout en conservant ou en améliorant même la transmission de la chaleur, il ne serait pas nécessaire de fournir de l'énergie motrice au groupe de suralimentation, mais le moteur auxiliaire travaillerait, au contraire, toujours comme génératrice et débiterait en permanence, dans le réseau, de l'éner- gie électrique qui s'ajoute à celle qui est p. ex. produite par le groupe à turbine à gaz, qui est actionné par la vapeur engendrée. 



   Un tel moyen consiste en ce qu'autant que possible toutes les surfaces se trouvant sur le trajet du courant de gaz chaud, aux- quelles il existe en outre du frottement de gaz, sont également utilisées pour la transmission de la chaleur. Des surfaces si- tuées sur le trajet du courant de gaz, qui sont léchées à des vitesses élevées et auxquelles il se produit actuellement un frottement inutile important, sont p. ex. toutes les surfaces à l'intérieur de la turbine à détente et notamment des surfaces du boîtier, du rotor, des aubes directrices et des aubes mobiles. 



  Selon l'invention, ces surfaces doivent être au moins partielle- ment établies sous la   fonne   de surfaces de chauffe, en ce sens qu'elles sont léchées par l'eau de la chaudière. 

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   Le dessin annexé montre schématiquement un exemple de réali- sation de l'objet de l'invention, le groupe à turbine à gaz ou autre installation dans laquelle la vapeur engendrée pourrait être utilisée et qui ne présente aucune nouveauté propre, étant omise pour simplifier le dessin. 



   La turbine à détente 1, le compresseur axial 2 et la généra- trice 3 sont accouplés entre eux. L'extrémité d'entrée de la tur- bine à détente 1 est raccordée directement à la chambre de combus- tion 4 d'un générateur de vapeur Velox 5, qui reçoit de l'air com- primé du compresseur 2, par les conduites 6. L'extrémité d'échap- pement 7 de la turbine 1 est reliée à un surchauffeur 8, au-dessus duquel se trouvent le réchauffeur 9 et la cheminée 10.

   Une pompe 12, actionnée par le moteur électrique 11, refoule l'eau du réser- voir 13 à travers le réchauffeur 9 et,, au moyen de la canalisation 14, partiellement dans le boîtier 16 de la turbine 1, et partiel- lement, par la conduite de dérivation 17, dans l'arbre creux 18 et le rotor 19 de la turbine, ainsi que dans un vaporisateur addition- nel 23 que les gaz d'échappement de la turbine 1 traversent en premier lieu.

   La vapeur engendrée dans le rotor 19 de la turbine à détente peut, de l'autre côté du rotor, s'écouler de son arbre creux dans une conduite étanche 20 allant au surchauffeur 8, tan- dis que la vapeur engendrée dans l'enveloppe 16 de la turbine et celle engendrée dans le vaporisateur 23 peut également s'écouler vers le surchauffeur 8, en passant respectivement par la conduite 21 et par la conduite   24.   Après avoir été surchauffée, la vapeur quitte le surchauffeur 8 en 22 pour s'écouler vers un point d'uti- lisation, p. ex. un groupe à turbine à vapeur (non illustré). 



   Les vitesses élevées des gaz et les frottements qui en résul- tent inévitablement, assurent en même temps une forte transmission de chaleur à l'eau de la chaudière et, de ce fait, on peut suppri- mer des parties appréciables des surfaces de chauffe de la chaudiè- re, en éliminant ainsi leurs chutes de pression. L'établissement 

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 des surfaces de la turbine à détente 1 sous la forme de surfaces de chauffe pour l'eau de la chaudière, offre non seulement l'avan- tage d'éviter des frottements additionnels et d'assurer une forte transmission de chaleur, mais aussi l'avantage supplémentaire que l'on peut pratiquement admettre n'importe quelles températures des gaz moteurs, quelqu'élevées qu'elles soient.

   Il n'est plus néces- saire de refroidir les gaz avant leur passage à travers la turbine à détente, en les faisant passer le long de surfaces de chauffe de la chaudière, mais à la sortie de la chambre de combustion, éven- tuellement refroidie par de l'air comburant, ils peuvent au con- traire être conduits directement dans la turbine. Il est même possible de munir la chambre de combustion seulement d'une garpi- ture 15 de briques réfractaires ou de surfaces refroidies par air, au lieu de la garnir de tubes traversés par l'eau ou la vapeur. 



  La température élevée des gaz de combustion produit alors une puis- sance élevée de la turbine à détente 1 et une puissance utile en excès proportionnellement plus grande, qui peut être fournie au réseau. Les surfaces de chauffe de la turbine 1 peuvent seulement servir au chauffage de l'eau de la chaudière, ou bien elles peuvent également être employées pour la vaporisation. En raison de la construction de la turbine, il peut être désirable de chauffer seu- lement l'eau de la chaudière aux surfaces de chauffe de l'envelop- pe et de la vaporiser aux surfaces de chauffe du rotor. 



   La génération de vapeur dans le générateur de vapeur à surali- mentation est, de la manière connue en soi, réglée par le fait que la quantité de combustible et la quantité d'air comburant sont adaptées au besoin de chaleur, en variant le nombre de tours du groupe de suralimentation et la pression de suralimentation. Cette variabilité du nombre de tours du groupe de suralimentation rend plus difficile de céder la puissance en excès du groupe de surali- mentation à un réseau de courant alternatif de fréquence donnée. 

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  En principe, ce problème peut p. ex. être résolu en utilisant du courant continu, mais une telle transmission est indésirable pour des raisons d'ordre constructif et de rendement. Pour ce motif, le compresseur et la génératrice recevant la puissance en excès sont entraînés chacun par une turbine spéciale, la turbine de commande du compresseur et le compresseur tournant à un nombre de tours variable en fonction de la charge de la chaudière, tandis que le groupe à génératrice tourne à un nombre de tours constant, donné par la fréquence du réseau. La turbine tournant à vitesse constante peut aussi être accouplée au groupe principal à turbine à vapeur, dans lequel la vapeur du générateur de vapeur est utilisée. 



   Les surfaces de vaporisation, de surchauffe, de réchauffage d'eau et d'air, qui sont encore nécessaires en plus des surfaces de chauffe de la turbine, peuvent, selon les besoins, être dispo- sées en amont ou en aval de la turbine. S'il existe une turbine de commande du compresseur et une turbine d'entraînement de la génératrice, elles peuvent être traversées par des courants gazeux partiels parallèles ou être parcourues successivement par le cou- rant 'gazeux (montage en   série) .   



   Les surfaces de chauffe fixes peuvent, selon le principe de la chaudière Velox, être léchées à grande vitesse par les gaz, afin d'y réaliser également une bonne transmission de la chaleur et une faible superficie de ces surfaces de chauffe. 



   REVENDICATIONS.      

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

1. Générateur de vapeur à chambre de combustion à suralimen- tation, comportant un groupe de suralimentation constitué par une turbine à détente de gaz et un compresseur entraîné par celle-ci, caractérisé en ce que les surfaces de la turbine à détente (1), qui sont léchées par les gaz, sont établies, au moins en partie, sous la forme de surfaces de chauffe de chaudière. <Desc/Clms Page number 6>

2. Générateur de vapeur suivant revendication 1, caractérisé en ce que, dans le circuit de gaz, la turbine à détente (1) est raccordée directement à la chambre de combustion (4), sans l'inter- calation d'une autre surface de chauffe de chaudière.

Générateur de vapeur suivant revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de combustion (4) est munie de surfaces de chauffe de chaudière.

4. Générateur de vapeur suivant revendication 1, caracterisé en ce qu'au moins la majeure partie de la chambre de combustion (4) est non refroidie.

5. Générateur de vapeur suivant revendication 1, caracterisé en ce qu'au moins la majeure partie de la chambre de combustion (4) est refroidie par de l'air comburant.

6. Générateur de vapeur suivant revendication 1, caractérisé en ce que des surfaces de chauffe additionnelles (23) sont montées à la sortie de la turbine à détente de gaz (1).

7. Générateur de vapeur suivant revendications 1 et 6, carac- térisé en ce que les surfaces de chauffe additionnelles sont léchées par des gaz selon le principe Velox.

8. Générateur de vapeur suivant revendication 1, caractérisé en ce que l'eau de la chaudière n'est pas vaporisée, mais seule- ment chauffée dans la turbine à détente (1).

9. Générateur de vapeur suivant revendication 1, caractérisé en ce que l'eau est vaporisée dans le rotor (19) de la turbine, mais seulement chauffée dans l'enveloppe (16).

10. Générateur de vapeur suivant revendication 1, caractérisé en ce que le groupe de suralimentation (1,2) est accouplé à une génératrice (3), dans laquelle l'énergie en excès de la turbine 1) est transformée en énergie électrique.

11. Générateur de vapeur suivant revendication 1, caractérisé en ce que le groupe de suralimentation (1,2) est seulement consti- tué par la turbine (1) et le compresseur (2), et en ce que la quan- <Desc/Clms Page number 7> tité de gaz en excès est utilisée dans une turbine à détente spé- ciale, qui est accouplée à une génératrice.

12. Générateur de vapeur suivant revendications 1 et 11, caractérisé en ce que le groupe de suralimentation (1,2) tourne à un nombre de tours variant selon le débit de la chaudière, tan- dis que la turbine à détente, qui est accouplée à une génératrice, tourne à un nombre de tours constant, adapté à la fréquence de la génératrice.

13. Générateur de vapeur suivant revendications 1, 11 et 12, caractérisé en ce que les turbines à détente sont montées en paral- lèle.

14. Générateur de vapeur suivant revendication 1, 11 et 12, caractérisé en ce que les turbines à détente sont montées en série.

15. Générateur de vapeur suivant revendications 1, 11 et 12, caractérisé en ce que la turbine à détente tournant à un nombre de tours constant est accouplée à une turbine à vapeur qui est action- née par la vapeur engendrée.