<Desc/Clms Page number 1>
Installation pour utiliser la chaleur sensible, contenue dans des gaz combustibles provenant de gazogènes, d'appareils de chimie industrielle, etc.
Dans de nombreux procédés industriels on obtient, comme produits principaux ou comme sous-produits, des gaz combustibles, qui se trouvent souvent à une température rela- tivement élevée. On refroidit souvent ces gaz par la suite, par exemple pour un processus d'épuration, sans pouvoir uti- liser leur chaleur sensible.
La présente invention a pour objet une installation pour utiliser la chaleur sensible contenue dans des gaz
<Desc/Clms Page number 2>
combustibles provenant de gazogènes, d'appareils de chimie industrielle, etc...
Le but que l'invention se propose est de rendre possible l'utilisation de cette chaleur sensible dans des installations de turbines a gaz dans lesquelles un fluide de travail décrit un circuit et est chauffé indirectement, c'est-à-dire par apport de chaleur à travers des parois.
Suivant l'invention, dans une installation de ce genre, au moins une partie des gaz disponibles cède, dans un échangeur de chaleur par surface, de la chaleur sensible à au moins une partie du fluide de travail qui décrit un circuit fermé.
A ce fluide de travail est amené en un autre point de son trajet, dans un échauffeur par surface dans lequel une partie des gaz disponibles est brûlée, une quantité ad- ditionelle de chaleur, savoir de préférence la quantité dont il a encore besoin pour que le fluide travaillant dans le circuit fermé possède à l'entrée de la turbine la température prescrite.
Le dessin annexé représente schématiquement deux formes de réalisation de l'objet de l'invention données à titre d'exemples:
La fig. 1 montre une installation dans laquelle les gaz combustibles disponibles traversent en totalité un échan- geur de chaleur par surface, tandis que du fluide de travail qui décrit le circuit fermé, une partie seulement passe par cet échauffeur.
La fig. 2 montre une installation dans laquelle les connections sont inversées par rapport à la fig. 1.
A la fig. 1, 1 désigne un gazogène suralimenté,
<Desc/Clms Page number 3>
c'est-à-dire dans le puits duquel la production du gaz s'ef- fectue sous une pression supérieure à la pression de l'atmos- phère. L'air nécessaire à la production du gaz est fourni au gazogène 1 par un compresseur 2 qui l'aspire dans l'ambiance et le refoule par une conduite 21 aboutissant au gazogène 1.
3 désigne un échangeur de chaleur par surface où arrive par une conduite 4 la totalité des gaz combustibles produits dans le gazogène 1.5 désigne une turhine d'une installation ther- mique de force motrice dans laquelle le fluide de travail décrit un circuit fermé. Cette installation comprend en outre un compresseur 6 qui amène à une pression plus élevée le fluide détendu dans la turbine 5 et le refoule dans une conduite 7, laquelle conduite se divise au point 8 en deux branches 9 et 10. La branche 9 est reliée à l'échangeur de chaleur 3 ; partie du fluide de travail qui y arrive absorbe dans cet échan- geur 3 de la chaleur des gaz chauds qui le traversent en venant du gazogène 1 et passe après ce chauffage dans une conduite 101 qui est reliée au côté d'admission de la turbine 5.
La branche 10 est reliée au système de chauffe 11 d'un échauffeur par surface 12. Une conduite 13 établit une communication entre le système de chauffe 11 et la conduite 10 .
Les courants partiels du dit fluide de travail qui traversent le système de chauffe 11 et l'échangeur de chaleur 3 sont par suite branchés en parallèle. Dans l'échauffeur par surface 12, une partie des gaz combustibles provenant du gazogène et qui sortent de l'échangeur de chaleur 3 est brulée en vue de pouvoir fournir, en cet endroit du trajet du fluide de travail parcou- rant le circuit fermé, une quantité additionelle de chaleur à ce fluide.
Cette quantité correspondera de préférence à celle
<Desc/Clms Page number 4>
à nettoyer, tandis que dans les turbines à gaz brûlés fonction- nant à circuit ouvert, les gaz de travail impurs-entrent directe- ment en contact avec l'allettage de la turbine, ce qui, en raison de l'encrassement de cette dernière, cause rapidement l'abaisse- ment de son rendement.
Dans l'installation représentée à la fig. 2, les organes qui correspondent à ceux de la fig. 1 sont désignés par les mêmes repères. Ici, la totalité du fluide de travail par- courant le circuit fermé traverse l'échangeur de chaleur par surface 3, et après qu'il y a absorbé de la chaleur, il est chauffé encore dans le système de chauffe 11 de l'échauffeur par surface 12 afin de présenter à l'admission dans la turbine 5 une température prescrite. Les gaz qui quittent le gazogène 1 ne passent qu'en partie dans l'échangeur de chaleur 3, attendu qu'une partie de ces gaz passe en 17 de la conduite 4 dans la conduite 18 qui est raccordée à la chambre de combustion de l'échauffeur par surface 12.
Une soupape de réglage 19 intercalée dans la conduite 18 permet de faire varier la quantité de gaz combustible qui parvient à l'échauffeur 12 et par suite d'adap- ter à chaque instant à la consommation d'énergie du compresseur 2 la chaleur cédée dans le système de chauffe 11 au fluide de travail parcourant le circuit fermé.
La fig. 2 montre un deuxième récepteur de puissance utile 20 actionné par la turbine 5 et un accumulateur de fluide de travail 22 relié au circuit fermé par l'intermédiaire d'une conduite pourvue d'un organe d'arrêt 21.23 désigne une con- duite avec organe d'arrêt permettant de laisser échapper du fluide de travail hors du circuit fermé. Suivant la puissance consommée par les récepteurs de puissance utile 2 et 20, on modifie le niveau de pression dans le circuit fermé soit en y admettant du fluide moteur venant de l'accumulateur 22, soit
<Desc/Clms Page number 5>
en laissant échapper par la conduite 23.
On a ainsi la possibi- lité d'adapter à chaque instant, au moyen des soupapes 16 et 19 respectivement, la quantité de gaz combustibles affluant à l'échauffeur 11 à la puissance que doit débiter la turbine 5, de sorte que l'on obtient que le fluide de travail parcourant le circuit fermé présente à l'entrée de cette turbine 5 la tempé- rature désirée, quelle que soit la charge de l'installation.
Le niveau de pression dans le circuit fermé peut aussi se modifier de la manière illustrée par la fig. 2, en soutirant au compresseur 2 un complément de fluide de travail par une conduite 24 pourvue d'un organe d'arrêt, pour l'intro- duire dans le circuit en un point 25.
Comme celle des parties du fluide de travail parcou- rant le circuit fermé qui traverse l'échangeur de chaleur par surface 3 se trouve sous une pression relativement élevée, par exemple 15 atm., on peut réaliser dans cet échangeur des conditions de pression favorables pour l'échange de chaleur et par suite aussi construire cet échangeur avec des dimensions économiques.
Le fluide de travail parcourant le circuit fermé peut être de l'air ou un autre gaz comme par exemple l'hélium, un mélange à base d'hélium, l'hydrogène, l'azote.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
Installation for using sensible heat, contained in combustible gases from gasifiers, industrial chemistry devices, etc.
In many industrial processes, as main products or as by-products, combustible gases are obtained, which are often found at a relatively high temperature. These gases are often subsequently cooled, for example for a cleaning process, without being able to use their sensible heat.
The present invention relates to an installation for using the sensible heat contained in gases
<Desc / Clms Page number 2>
fuels from gasifiers, industrial chemical equipment, etc.
The object of the invention is to make possible the use of this sensible heat in gas turbine installations in which a working fluid describes a circuit and is heated indirectly, that is to say by supplying heat through walls.
According to the invention, in an installation of this type, at least part of the available gases, in a surface heat exchanger, yields sensible heat to at least part of the working fluid which describes a closed circuit.
To this working fluid is fed at another point in its path, in a surface heater in which a part of the available gases is burned, an additional quantity of heat, namely preferably the quantity which it still needs so that the fluid working in the closed circuit has the prescribed temperature at the inlet of the turbine.
The accompanying drawing schematically represents two embodiments of the object of the invention given by way of examples:
Fig. 1 shows an installation in which the available combustible gases pass entirely through one heat exchanger per surface, while of the working fluid which describes the closed circuit, only a part passes through this heater.
Fig. 2 shows an installation in which the connections are reversed with respect to FIG. 1.
In fig. 1, 1 designates a supercharged gasifier,
<Desc / Clms Page number 3>
that is to say in the well of which the production of gas takes place under a pressure greater than the pressure of the atmosphere. The air necessary for the production of the gas is supplied to the gasifier 1 by a compressor 2 which sucks it into the environment and delivers it through a pipe 21 leading to the gasifier 1.
3 designates a surface heat exchanger where all the combustible gases produced in the gasifier arrive via a pipe 4. 1.5 designates a turbine of a motive force thermal installation in which the working fluid describes a closed circuit. This installation further comprises a compressor 6 which brings the fluid expanded in the turbine 5 to a higher pressure and delivers it into a pipe 7, which pipe is divided at point 8 into two branches 9 and 10. The branch 9 is connected to the heat exchanger 3; part of the working fluid which arrives there absorbs in this exchanger 3 heat from the hot gases which pass through it from the gasifier 1 and passes after this heating in a pipe 101 which is connected to the inlet side of the turbine 5 .
Branch 10 is connected to the heating system 11 of a surface heater 12. A pipe 13 establishes communication between the heating system 11 and the pipe 10.
The partial streams of said working fluid which pass through the heating system 11 and the heat exchanger 3 are therefore connected in parallel. In the surface heater 12, part of the combustible gases coming from the gasifier and leaving the heat exchanger 3 is burned in order to be able to supply, at this point in the path of the working fluid through the closed circuit, an additional amount of heat to this fluid.
This quantity will preferably correspond to that
<Desc / Clms Page number 4>
to be cleaned, while in flue gas turbines operating in an open circuit, the impure working gases come into direct contact with the alloying of the turbine, which, due to the fouling of the latter , quickly causes the lowering of its output.
In the installation shown in fig. 2, the organs which correspond to those of FIG. 1 are designated by the same references. Here, all of the working fluid through the closed circuit passes through the surface heat exchanger 3, and after it has absorbed heat therein, it is further heated in the heating system 11 of the heater. by surface 12 in order to present a prescribed temperature on admission to the turbine 5. The gases leaving the gasifier 1 only partially pass into the heat exchanger 3, since a part of these gases passes through 17 of the pipe 4 in the pipe 18 which is connected to the combustion chamber of the 'surface heater 12.
A regulating valve 19 inserted in the pipe 18 makes it possible to vary the quantity of combustible gas which reaches the heater 12 and consequently to adapt at any time to the energy consumption of the compressor 2 the heat transferred in. the heating system 11 to the working fluid flowing through the closed circuit.
Fig. 2 shows a second useful power receiver 20 actuated by the turbine 5 and a working fluid accumulator 22 connected to the closed circuit by means of a pipe provided with a stop member 21. 23 denotes a pipe with member stopper allowing working fluid to escape from the closed circuit. Depending on the power consumed by the useful power receivers 2 and 20, the pressure level in the closed circuit is modified either by admitting therein motive fluid coming from the accumulator 22, or
<Desc / Clms Page number 5>
by letting it escape through line 23.
There is thus the possibility of adapting at any time, by means of the valves 16 and 19 respectively, the quantity of combustible gas flowing to the heater 11 to the power which the turbine 5 must deliver, so that one obtains that the working fluid passing through the closed circuit presents at the inlet of this turbine 5 the desired temperature, whatever the load of the installation.
The pressure level in the closed circuit can also change as shown in fig. 2, by drawing off additional working fluid from the compressor 2 via a pipe 24 provided with a shut-off member, to introduce it into the circuit at a point 25.
Since that of the parts of the working fluid passing through the closed circuit which passes through the surface heat exchanger 3 is under a relatively high pressure, for example 15 atm., Favorable pressure conditions can be achieved in this exchanger for the heat exchange and consequently also construct this exchanger with economical dimensions.
The working fluid flowing through the closed circuit can be air or another gas such as, for example, helium, a mixture based on helium, hydrogen or nitrogen.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.