BE470495A - - Google Patents

Description

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foyer sous pression, avec compresseur actionné par turbine.à vapeur.

  
L'invention concerne une installation thermique de production d'énergie, avec une chaudière à foyer sous pression, avec compresseur actionné par turbine à vapeur, ainsi qu'avec des turbines à vapeur et à gaz pour la production de puissance utile.

  
On connait des installations thermiques de production d'énergie, dans lesquelles les gaz de combustion d'une chaudière cèdent leur chaleur en partie à la génération de vapeur pour l'actionnement de turbines à vapeur, et en partie au chauffage d'un fluide moteur pour l'actionnement de turbines à gaz. 

  
Si l'on utilise des générateurs de vapeur avec chambre de combustion à foyer sous pression, les turbines à gaz utilisées dans ce cas pour l'actionnement du compresseur de suralimentation, donc comme machines auxiliaires, sont actionnées par des gaz dont la température est inférieure aux températures admissibles pour les aciers réfractaires. Dans ces turbines, les gaz chauds se détendent jusque près de la pression atmosphérique. La puissance de la turbine suffit pour entraîner le compresseur de suralimentation, sans apport d'énergie auxiliaire étrangère, dans le cas de pressions modérées de suralimentation (2,5 à 3,5 atm.). Ces générateurs de vapeur sont connus sous le nom de chaudières Velox.

  
Un autre rôle est joué par les turbines à gaz proprement dites, qui servent de machines principales ou machines à puissance utile et qui doivent donc en premier lieu fournir du travail utile. Il a déjà souvent été proposé de munir ces turbines de dispositifs de refroidissement, afin de pouvoir employer des gaz moteurs de haute température et d'obtenir une importante puissance en excès. Si l'on utilise de l'eau comme réfrigérant, on la laisse se vaporiser de la manière connue en soi, et la vapeur obtenue est mélangée aux gaz moteurs, ou bien elle est employée pour actionner des turbines à vapeur spéciales.

  
L'invention a également pour objet une installation thermique de production d'énergie, utilisant les gaz de combustion du générateur de vapeur, non seulement pour engendrer de la vapeur pour l'actionnement de turbines à vapeur à puissance utile, mais aussi comme gaz moteurs pour l'actionnement de turbines à gaz à puissance utile, notamment en faisant usage d'un générateur de vapeur à foyer sous pression, avec compresseur actionné par turbine à gaz pour la suralimentation de la chambre de combustion du générateur de vapeur, et en réunissant les caractéristiques principales suivantes: 

  
1. Augmentation de la pression de suralimentation de la

  
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2. Refroidissement intermédiaire de l'air à comprimer, destiné au générateur de vapeur,

  
3. Utilisation des gaz chauds du générateur de vapeur,. non seulement pour la génération de vapeur et pour l'actionnement de

  
la turbine à gaz du groupe de suralimentation, mais aussi comme

  
gaz moteurs pour l'actionnement d'une turbine à gaz à puissance utile,

  
4. Utilisation des gaz d'échappement de la turbine à gaz à puissance utile pour le réchauffage de l'air comprimé,

  
5. Utilisation de l'échauffement de la turbine à gaz du

  
groupe de suralimentation, au moins pour le chauffage de l'eau d'alimentation ou de circulation,

  
6: Prévision d'au moins une turbine à vapeur à soutirage,

  
avec réchauffage de l'eau d'alimentation par de la vapeur de soutirage.

  
En plus d'une simplification de l'installation par la suppression du fluide moteur spécial pour la turbine à gaz à puissance utile, qui doit être chauffé par les gaz de combustion et dont il

  
a été question ci-dessus, on obtient une amélioration du rendement  grâce à la récupération de chaleur très importante, aussi bien du côté de la vapeur que du côté du gaz.

  
Le dessin annexé montre un exemple d'exécution d'une installation selon l'invention. Dans ce dessin, 1 désigne la chambre de combustion à foyer sous pression, 2 l'entrée de l'air comburant fortement comprimé et 3 le dispositif d'injection de combustible.

  
du générateur de vapeur, qui est constitué par une chaudière Velox dans l'exemple illustré. Les gaz de combustion qui sont produits cèdent une partie de leur chaleur au revêtement 4 des parois et au corps de vaporisation 5, et ils arrivent, encore à température élevée, à la turbine à gaz 6 qui actionne le compresseur d'air combu- <EMI ID=3.1> 

  
groupe de suralimentation du générateur de vapeur. Les gaz passent alors par un surchauffeur 8 et se refroidissent à tel point qu'ils peuvent être utilisés dans une autre turbine à gaz 9, qui ne comporte pas de dispositifs de réchauffage d'eau. La détente des gaz chauds dans la turbine à gaz 6 n'est que partielle. La détente principale se produit dans la turbine à gaz à puissance utile 9. Les gaz obtenus au moyen de l'installation de génération de vapeur sont donc des gaz moteurs de pleine valeur qui peuvent être utilisés, tout comme la vapeur engendrée dans cette installation, pour la production de puissance utile. La turbine à vapeur à puissance utile 10 est une turbine à soutirage. La turbine à vapeur 10 et la turbine à gaz 9 entraînent une génératrice 11.

  
Des températures très élevées des gaz moteurs sont nécessaires pour produire la puissance d'entraînement du compresseur 7 au moyen de la turbine à gaz/du groupe de suralimentation, si la détente des gaz moteurs n'est que partielle. L'échauffement de la turbine à gaz 6 est maintenant utilisé pour le chauffage de l'eau d'alimentation ou de circulation. Dans l'exemple choisi, deux systèmes sont prévus à cet effet, l'un pour la partie fixe de la turbine, l'autre pour le rotor.

   Dans la partie fixe, c'est-à-dire dans l'enveloppe et les aubes directrices, on utilisera de l'eau de circulation ou d'alimentation, mais dans le rotor, au contraire, on utilisera soit de l'eau d'alimentation, soit de préférence un réfrigérant spécial qui est conduit à travers les étroits espaces de refroidissement de cette partie de la machine, mais qui cède également sa chaleur à l'eau d'alimentation. L'échangeur de cha-

  
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truit comme un réchauffeur d'eau d'alimentation et être raccordé aux réchauffeurs d'eau d'alimentation 13, 14, qui sont actionnés par de la vapeur de soutirage de la turbine à vapeur à soutirage

  
10. La circulation du réfrigérant spécial est assurée par une

Claims (1)

1. pompe de circulation 15 qui est actionnée par la turbine à gaz 6

   ou par un petit moteur auxiliaire. Dans la plupart des cas, l'eau d'alimentation préalablement chauffée est amenée au circuit d'eau de circulation dans le séparateur d'eau et de vapeur 16. La pompe 17 assure la circulation de l'eau de circulation de la chaudière.

   A cause de la pression relativement élevée de compression, l'air est plusieurs fois refroidi par les réfrigérants intermédiaires 18, 19. Plus les refroidissements sont fréquents et importants, plus la puissance d'entraînement du compresseur devient faible, et plus grande est la quantité de chaleur récupérée des

   gaz d'échappement. Dans ce but, l'air est amené du compresseur <EMI ID=5.1>

   fé par les gaz d'échappement provenant de la turbine à gaz 9.

   Le rendement de l'installation est non seulement influencé par la dépense pour le travail de compression pour une pression déterminée de suralimentation et par le taux de la récupération

   de chaleur des gaz d'échappement dans le récupérateur, mais aussi par la grandeur de la pression du fluide moteur en amont de la turbine à puissance utile. Elle ne peut pas être choisie arbitrairement, mais dépend de la hauteur de la température du fluide moteur. La pression du fluide moteur peut être d'autant plus grande que

   la température du fluide moteur est plus élevée. Sans diminuer le rendement, elle peut être d'autant plus faible que la récupération de la chaleur perdue dans le récupérateur est plus complète.

   Au lieu d'accoupler la turbine à gaz 9 et la turbine à vapeur 10, on peut prévoir une génératrice distincte pour-chacune de ces machines.

   REVENDICATIONS.

   1. Installation thermique de production d'énergie comportant un générateur de vapeur à foyer sous pression avec compresseur actionné par turbine à gaz, ainsi que des turbines à vapeur et à gaz pour la production de puissance utile, caractérisée par la réunion des caractéristiques suivantes:

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   chambre de combustion du générateur de vapeur au-delà de 4 atm.,

   2[deg.]) refroidissement intermédiaire de l'air à comprimer, destiné au générateur de vapeur,

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   seulement pour la génération de vapeur et pour l'actionnement de la turbine à gaz du groupe de suralimentation, mais aussi comme gaz moteurs pour l'actionnement d'une turbine à gaz à puissance utile,

   4[deg.]) utilisation des gaz d'échappement de la turbine à gaz à puissance utile pour le réchauffage de l'air comprimé,

   5[deg.]) utilisation de l'échauffement de la turbine à gaz du groupe de suralimentation, au moins pour le chauffage de l'eau d'alimentation ou de circulation,

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   avec réchauffage de l'eau d'alimentation par de la vapeur de soutirage.

   2. Installation thermique de production d'énergie suivant revendication 1, caractérisée en ce que la turbine à gaz du groupe de suralimentation est actionnée par des gaz moteurs à température tellement élevée que sa puissance suffit pour l'entraînement du compresseur, même lorsque le rapport de détente n'atteint qu'une partie (au maximum la moitié) du rapport de compression du compresseur de suralimentation.

   3. Installation thermique de production d'énergie suivant revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un surchauffeur (8) pour la vapeur engendrée.est intercalé entre la turbine à gaz (6) du groupe de suralimentation et la turbine à -gaz à puissance utile (9).. 4. Installation thermique de production d'énergie suivant revendication 1, caractérisée en ce que de la chaleur est enlevée, au moins du rotor de la turbine à gaz (6) du groupe de suralimentation, au moyen d'.un réfrigérant spécial qui est lui-même refroidi dans un échangeur de chaleur (12).

   5. Installation thermique de production d'énergie suivant revendications 1 et 4, caractérisée en ce que l'échangeur de cha-

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   avec des réchauffeurs (13, 14) qui sont chauffés par de la va-

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   6. Installation thermique de production d'énergie suivant revendication 1, caractérisée en ce que la grandeur de la pression du fluide moteur de la turbine à gaz à puissance utile est choisie en fonction de la température du fluide moteur, de telle façon que le maximum du rendement soit atteint.