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" Centrale thermique alimentée par du gaz de gazogène "
Jusqu'ici, les turbines à gaz n'ont été alimentées que par des gaz tirés de combustibles soit liquides, soit gazeux.
Mais comme c'est principalement sous forme de charbon que le combustible se présente sur la terre, il est naturel qu'on essaye d'adapter la turbine à gaz à la marche avec des gaz combustibles tirés du charbon. Lorsqu'on utilise des brûleurs à charbon pulvérisé, la turbine à gaz est sujette à l'érosion du fait des cendres, parce qu'il est très difficile de pur- ger des fines poussières les grandea quantités de gaz à haute température qui traversent la turbine. En outre, une telle séparation des poussières ne peut se faire sans pertes con- sidérables de pression et de rendement. Aussi a-t-il déjà été proposé de transformer dans un gazogène le charbon en
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gaz sous pression, en faisant en sorte d'évacuer hors du ga- zogène les cendres sous forme solide ou fondue, sauf de fai- bles restes.
Le gaz ainsi produit devrait alors être brûlé dans une chambre de combustion avec de l'air sous pression fourni par un compresseuretle produit gazeux de la combus- tion être refroidi avec une quantité d'air de mélange telle que sa température maximum ne dépasse pas la valeur compa- tible avec les matériaux de construction disponibles. Les éléments de construction soumis à cette température maximum jugée admissible seraient portés à peu près au rouge sombre.
Mais une telle installation de production de gaz ne travaille pas sans pertes. Ces pertes proviennent d'im- brûles dans les cendres, de chaleurs perdues par rayonne- ment et par refroidissement, de chutes de pression et de chaleur perdue dans l'épuration des gaz, ainsi que, dans la plupart des procédés de gazéification, de l'injection de vapeur d'eau dans le gazogène, du fait qu'à la sortie de la turbine à gaz, cette vapeur passe à la cheminée avec les gaz d'échappement et se perd avec sa chaleur interne et sa chaleur totale de vaporisation.
Malheureusement, il s'est ré- vélé qu'en raison de ces pertes et du sacrifice imposé sur le rendement par le fonctionnement de la turbine à gaz avec du gaz de température relativement basse et qui a été refroi- di avec de grandes quantités d'air de mélange, une centrale thermique construite comme on a coutume de le faire pour utiliser les combustibles solides et composée d'un gazogène et d'une installation de turbine à gaz est, du point de vue économique, inférieure à une centrale ordinaire à vapeur avec chaudière et turbine à vapeur, et que pour ce motif, elle ne donnera pas lieu à une réalisation.
La présente invention montre comment on peut cons- truire une centrale thermique fonctionnant avec les gaz
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provenant de la combustion de combustibles solides et possé- dant un rendement considérablementplus élevé que celui d'une centrale simple à vapeur tout en étant plus avantageuse en ce qui concerne l'encombrement et les dépenses de premier établissement.
Suivant l'invention, on construit une centrale thermique de grande puissance, marchant au gaz tiré d'un com- bustible solide, en combinant ensemble une installation de production de gaz moteur travaillant sous pression, une ins- tallation de turbine à gaz et une installation de turbine à vapeur, ces installations étant prévues pour que le gaz moteur produit ait à l'amont de la turbine à gaz une température d'au moins 100000, tous les appareils, les machines et les tuyauteries étant dès lors refroidis par de l'eau et par la vapeur saturée ainsi formée, jusqu'à ce que par leur détente les gaz soient refroidis au point qu'il soit possible d'u- tiliser des parties non refroidies, cependant que la vapeur produite dans les dispositifs de refroidissement des dits appa- reils, machines, tuyauteries,
est utilisée dans l'installa- tion de turbine à vapeur. Dans le courant du gaz, entre le gazogène et la chambre de combustion de l'installation de production de gaz moteur, on intercalera avec avantage un sé- parateur de poussières dans lequel le gaz sera épuré sans refroidissement, ou tout au plus dans la mesure qui résulte du refroidissement nécessaire des parois.
Le dessin annexé représente schématiquement une forme de réalisation de l'objet de l'invention qui va être décrite à titre d'exemple.
Dans l'installation travaillant sous pression où s'ef- fectue la gazéification et la combustion complète du combus- tible solide, ce combustible est tout d'abord gazéifié dans le gazogène 1, grâce à l'amenée d'une quantité d'air juste suffisante à cet effet ou du moins pas notablement plus
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grande. Lorsqu'on produit du gaz moteur pour une turbine à gaz, la composition du gaz combustible obtenu comme produit intermédiaire dans le gazogène est sans importance, et il s'agit uniquement de transformer complètement en chaleur sensible, par la gazéification et la combustion consécutive, la cha- leur liée chimiquement au charbon ; lors le processus de gazéification ne demande aucune attention particulière.
L'air est amené au gazogène en 2, 3 désigne la grille mobile et 4, le sas pour l'introduction du combustible; 5 désigne le sas pour l'évacuation des cendres.
Le gaz produit dans le gazogène est amené par la tuyauterie 9 au séparateur de poussière 10, d'où il se rend par la tuyauterie 11 à la chambre de combustion 12. Ces tuyauteries et le séparateur doivent être refroidis lorsque le processus de gazéification fournit des gaz à une tempé- rature de plus de 600-700 C. La plus grande partie des cen- dres a déjà été évacuée par le sas 5.
L'intercalation du sé- parateur de poussière 10 dans le trajet des gaz entre le gazogène 1 et la chambre de combustion 12 offre cet avantage, que le volume du gaz combustible qui quitte le gazogène est encore considérablement plus faible que le volume du gaz moteur produit plus loin dans la chambre de combustion 12 en y admettant une nouvelle quantité d'air; c'est pour- quoi le séparateur 10 pour l'évacuation des fines particules de cendre entraînées peut être construit avec des dimen- sions relativement faibles.
Dans la chambre de combustion 12, le gaz combusti- ble produit est brûlé complètement avec un faible excès d'air comburant fourni par un compresseur et entrant sous pression en 13 dans cette chambre; il donne ainsi le gaz moteur qui est conduit à au moins une turbine à gaz 14. La turbine à gaz peut actionner la génératrice électrique in- diquée schématiquement en 17, ou aussi un autre compresseur
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non représenté, pour comprimer l'air comburant et l'air ser- vant à la gazéification et à la combustion.
En raison des hautes températures atteintes tant par le gaz combustible produit que par le gaz moteur obtenu par sa combustion complète, il est absolument nécessaire de re- froidir, pour autant que cela est indispensable à la conser- vation des matériaux dont ils sont construits, tous les ap- pareils, tuyauteries et machines, ce qui se fait avec de l'eau et avec la vapeur saturée qui s'en dégage. Toutes les parties à refroidir des dits appareils, tuyauteries et machi- nes, y compris la turbine 14 avec le rotor 15 et le stator 16, ainsi que leur ailettage tant mobile que fixe, sont dès lors pourvus d'espaces de réfrigération désignés partout au dessin par 6.
En tous les points désignés par 7 est amenée l'eau de refroidissement, et la vapeur saturée qui se forme est prise en 8 de ces espaces de réfrigération pour être conduite dans un collecteur d'eau et de vapeur 22, d'où une pompe de circulation 23 extrait l'eau condensée accumu- lée pour la ramener aux espaces 6, tandis que la vapeur saturée rassemblée en 22 traverse un surchauffeur 24 disposé par exemple à la sortie de la turbine à gaz 14 et est utilisée dans une turbine à vapeur 18 avec génératrice électrique 19.
L'eau condensée aspirée du condenseur 20 par la pompe à eau condensée 21 peut encore être réchauffée en 25 par les gaz d'échappement de la turbine à gaz et être ramenée ensuite au collecteur d'eau et de vapeur 22. Les gaz moteurs forte- ment refroidis quittent l'installation en 26 par la cheminée.
Cette installation à vapeur, dont les parties ne sont pas l'objet de l'invention et ne sont pour ce motif représentées que très schématiquement au dessin, peut être réalisée de toute manière connue.
Par suite de la haute température du gaz moteur, la
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turbine à gaz d'une installation thermique de force suivant l'invention peut développer une très grande puissance.
A cette puissance vient s'ajouter celle de l'installation de turbine à vapeur, dans laquelle un supplément de puissance est produit avec la chaleur récupérée des pertes et du refroidissement. La combinaison suivant l'invention permet donc, malgré les pertes qui prennent naissance dans le gazogène et par l'amélioration du rendement, qui autrement serait faible, de la turbine à gaz, de réaliser une centrale thermique très économique pour fonctionner avec du gaz moteur tiré d'un combustible solide.
On connaît déjà divers moyens d'améliorer le rendement et de simplifier le réglage d'une telle centrale thermique; ainsi, par exemple, l'installation de turbine à vapeur pourrait encore être pourvue de réchauffeurs d'eau d'alimentation chauffés avec de la vapeur de soutirage, ou bien la turbine à gaz pourrait être construite comme turbine à deux corps, l'un pouvant actionner une génératrice de puissance utile à vitesse constante, et l'autre un compresseur d'air à vitesse variableEtant déjà connues, de telles dispositions n'ont pas été figurées au dessin; elles ne font d'ailleurs pas non plus partie de l'objet de la présente invention.