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INSTALLATION DE FORCE MOTRICE.A VAPEUR EQUIPEE D'UNE TURBENE A
CONTREPRESSION.
La présente invention concerne une installation de force motrice à vapeur équipée d'une turbine à contrepression, dans laquelle la vapeur d'é- chappement sort de cette turbine encore surchauffée et est précipitée au moins partiellement dans un échangeur de chaleur.
Pour les installations de force motrice à vapeur, qui fonction- nent à des pressions de vapeur élevées, par exemple supérieures à 100 atm., on a déjà proposé de précipiter la vapeur d'échappement de la turbine à contrepression sur le côté de la vapeur de chauffage d'un échangeur de cha- leur construit en transformateur de vapeur, et d'utiliser pour le chauffage des applications industrielles ou similaires, la vapeur secondaire produite sur le côté opposé d'un transformateur de ce genre. Dans de tels cas il est fréquemment nécessaire de surchauffer la vapeur secondaire, soit pour empê- cher sa condensation par exemple dans des longues conduites de distribution, soit parce que les appareils consommateurs exigent de la vapeur surchauffée.
Si on fait fonctionner une installation de force motrice à va- peur de ce genre avec de la vapeur vive d'une température par exemple de 560-600 G, au lieu d'une température de 500 C, la vapeur d'échappement de la turbine à contrepression sort de celle-ci à une température proportion- nellement plus élevée, et contient en conséquence une quantité de chaleur proportionnellement plus élevée. Si on opère avec de la vapeur vive plus fortement surchauffée, grâce à la quantité de chaleur plus importante que contient dans ce cas la vapeur d'échappement sur le côté chauffant du trans- formateur de vapeur, on a besoin d'une quantité de vapeur primaire plus fai- ble pour la production d'une quantité déterminée de vapeur secondaire.
A ce point de vue, il suffit donc d'introduire dans la,turbine à contrepres- sion une quantité plus réduite de vapeur vive, ce qui entraîne une réduc- tion proportionnelle de la puissance fournie par la turbine à contrepres- sion,
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Il est vrai que, jusqu'à un certain degré, cet effet est compensé par la température plus élevée de la vapeur vive à détendre dans la turbine à contrepression. Néanmoins, on a trouvé que, dans les installations de for- ce motrice de construction usuelle équippées d'une turbine à contrepres- sion et d'un transformateur de vapeur, une augmentation de la surchauffe de la vapeur au-delà du niveau généralement envisagé ne donne qu'une aug- mentation insignifiante de la puissance produite par la turbine à contre- pression.
Suivant la présente invention,on peut remédier à cet inconvé- nient en faisant précéder le transformateur de vapeur, destiné à la préci- pitation de la vapeur encore surchauffée,d'au moins un appareil dans le- quel la vapeur d'échappement surchauffée cède au moins une partie de sa chaleur de surchauffe avant d'entrer dans le transformateur de vapeur.
Si la.vapeur secondaire produite dans le transformateur doit être à son tour surchauffée, la vapeur d'échappement de la turbine à contrepres- sion peut céder à cette vapeur secondaire une partie de sa chaleur de sur- chauffe, ou encore elle peut.céder une partie de cette chaleur de surchauf- fe au condensat produit sur le côté chauffant du transformateur de vapeur par la précipitation de la vapeur d'échappement de la turbine à contrepres- sion, et ce au cours du trajet de ce condensat vers le générateur de vapeur de l'installation.
On peut également appliquer le principe suivant l'invention par exemple lorsque la précipitation de la vapeur d'échappement surchauffée a lieu dans un condenseur, dans lequel l'eau de refroidissement est consti- tuée par de l'eau destinée à circuler dans les tuyauteries d'une installa- tion de chauffage à l'eau chaude. Dans ce cas, la vapeur d'échappement sur- chauffée peut, avant son entrée dans le condenseur, céder au moins une par- tie de sa chaleur de surchauffe à l'eau de circulation après sa sortie du condenseur.
Dans la présente description, on désignera par le terme général "échangeurs de chaleur" aussi bien les transformateurs de vapeur que les -condenseurs destinées à la précipitation de la vapeur d'échappement de la turbine à contrepression.
Dans une installation de force motrice à vapeur suivant l'inven- tion, il est donc possible d'obtenir une réduction de la température de surchauffe de la vapeur d'échappement de la turbine avant son entrée dans l'échangeur de chaleur dans lequel elle doit être précipitée. En conséquen- ce, et même dans le cas d'une augmentation de la quantité et de la tempé- rature de la vapeur fraîche, la quantité de chaleur que contient la vapeur d'échappement peut être amenée à la valeur exactement nécessaire pour ob- tenir sous les conditions en question à l'échappement, sur le côté de l'é- changeur auquel la chaleur est transmise, une quantité de vapeur secondai- re prédéterminée ou une température prédéterminée de l'eau, par exemple de celle circulant dans une installation de chauffage à l'eau chaude.
Par rapport à une installation de force motrice à vapeur, dans laquelle la vapeur d'échappement surchauffée ne cède aucune chaleur de sur- chauffe avant son entrée dans un échangeur de chaleur destiné à sa précipi- tation, il est-possible - (toujours en supposant qu'on désire obtenir la même quantité de vapeur secondaire ou la même température de l'eau) - d'augmenter la quantité de vapeur à introduire dans l'échangeur précité et, par conséquent, le débit de vapeur traversant la turbine à contrepres- sion, ce qui se traduit par une augmentation proportionnelle de la puissan- ce produite par'la turbine à contrepression.
Etant donné que, dans les installations à contre-pression on a la tendance d'augmenter autant que possible la puissance produite, on a tenté d'obtenir cette augmentation par une élévation de la pression de la vapeur vive et par l'application d'une plus forte surchauffe. Cependant, ce moyen a donné une augmentation tellement faible de la puissance pro- duite que la dépence supplémentaire n'offrait aucun intérêt.
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Etant donné que, dans une installation suivant l'invention, une partie de la chaleur de surchauffe de la vapeur d'échappement est prélevée et utilisée avant l'entrée dans l'échangeur de chaleur destiné à la préci- pitation, on peut obtenir dans cette installation une augmentation impor- tante de la puissance à contrepression par une augmentation de la surchauf- fe de la vapeur,de sorte que l'augmentation de la surchauffe de la vapeur vive redevient effectivement très économique.
Le dessin annexé représente schématiquement deux-modes de réali- sation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre un mode de réalisation dans lequel la vapeur d'échappement surchauffée est précipitée dans un transformateur de vapeur.
La fig. 2 montre un mode de réalisation dans lequel la vapeur d'échappement surchauffée est précipitée dans un condenseur, dont l'eau de refroidissement est l'eau de circulation d'une installation de chauffa- ge à l'eau chaude.
Sur la fig. 1 du dessin, 1 désigne le générateur de vapeur, con- stitué par une chaudière, d'une installation de force motrice à vapeur. La vapeur produite dans la chaudière 1 passe par un surchauffeur 2 et arrive par un conduit 3 dans une turbine à contrepression 4 qui actionne par exem- ple un générateur de courant électrique 5.
La vapeur d'échappement encore surchauffée sortant'de la turbine à contrepression 4 arrive par un conduit 61 dans la partie chauffante d'un échangeur de chaleur 6 et passe ensuite par un conduit 62 dans la partie chauffante d'un deuxième échangeur de chaleur 7, pour passer finalement par un conduit 63 dans la partie chauffante 8 d'un échangeur fonctionnant en transformateur de vapeur. La vapeur d'échappement de la turbine à contre- pression 4, précipitée sous la forme de condensat sur le côté chauffant ou primaire 8, est d'abord refoulée par une pompe 9 à travers le côté chauf- fé de l'échangeur de chaleur 7 et ensuite, par un conduit la sous la forme d'eau d'alimentation, dans la chaudière 1.
11 désigne le côté de la vapeur secondaire du transformateur de vapeur dans lequel arrive par un conduit 12 un liquide refoulé par une pompe 13. Ce liquide peut être constitué par un mélange de condensat et d'eau fraîche aspire par,la pompe 13 par un conduit 14 dans un réservoir 15. La vapeur secondaire produite sur le côté 11 du transformateur de va- peur passe par le côté chauffé de l'échangeur de chaleur 6 dans lequel elle est surchauffée pour passer dans cet état par un conduit 16. A ce conduit sont raccordés des appareils consommateurs de vapeur 17 et 18. Le condensat précipité dans le consommateur de vapeur 17 s'écoule par un con- duit 19 dans le réservoir 15. Le condensat formé dans le consommateur de vapeur 18 peut, par exemple, s'écouler à l'extérieur.
Le reste de la va- peur secondaire surchauffée peut passer par le conduit 16, par exemple dans une installation de chauffage.
Dans l'installation de force motrice à vapeur qui vient d'être décrite, la vapeur d'échappement surchauffée sortant de la turbine à con- trepression 4 cède donc une partie de sa chaleur avant son entrée dans le côté chauffant de l'éohangeur de chaleur 6 à la vapeur secondaire à sur- chauffer, et ensuite dans l'échangeur de chaleur 7 au condensat refoulé par la pompe 9 dans la chaudière 1, de sorte que la majeure partie de la chaleur de surchauffe est soutirée de la vapeur d'échappement avant son entrée dans la partie chauffante 8.
Sur la figure 2 du dessin, 20 désigne un générateur de vapeur, 21 un surchauffeur monté en aval de ce générateur, et 22 une turbine à contrepression fonctionnant avec la vapeu surchauffée ainsi obtenue et actionnant un récepteur de puissance utile non représenté. La vapeur sort de cette turbine 22 encore surchauffée et puis passe par un conduit 23, ensuite par le côté chauffant d'un échangeur de chaleur 24 et finalement par un conduit 25 dans un échangeur de chaleur 26 fonctionnant en conden- seur et dans lequel elle est précipitée. La précipitation de cette va- peur est effectuée par de l'eau circulant dans une installation de chauf-
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fage à l'eau chaude,, cette eau arrivant dans le condenseur 26 par un con- duit 27 et sortant de ce condenseur par un conduit 28.
A l'eau de circula- tion sortant du condenseur 26 est cédée dans l'échangeur de chaleur 24 au moins une partie de la chaleur de surchauffe delà vapeur d'échappement encore surchauffée de la turbine 22,qui la porte ainsi à la température d'entrée désirée. Ce mode de chauffage de l'eau de circulation, considéré au point de vue économique par rapport à l'ensemble de l'installation, est beaucoup moins coûteux que le chauffage de cette eau par de la va- peur vive directement prélevée dans la chaudière 20.
Le condensat formé dans le condenseur 26 est aspiré par une pom- pe 29 et réintroduit dans la chaudière 20.
La vapeur d'échappement surchauffée sortant d'une turbine à con- trepression peut, dans un appareil correspondant à l'échangeur de chaleur 24, céder une partie de sa chaleur de surchauffe aune eau provenant'd'une source quelconque et qui a servi, avant son entrée dans ledit appareil, a la précipitation de la vapeur d'échappement en question.
Si la vapeur d'échappement est toujours surchauffée après le passage à travers l'échangeur de chaleur 24, elle peut, avant son entrée dans le oondenseur, céder d'autres parties de sa chaleur de surchauffe dans d'autres échangeurs de chaleur dans lesquels cette chaleur de sur- chauffe peut être utilement employée.
Si dans un échangeur de chaleur une partie seulement de la va- peur d'échappement surchauffée sortant de la turbine à contrepression est précipitée une partie au moins de la vapeur d'échappement non précipitée dans ledit échangeur peut être détendue, par exemple dans une turbine à condensation.
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STEAM MOTOR FORCE INSTALLATION EQUIPPED WITH A TURBENE
AGAINST PRESSURE.
The present invention relates to a steam power plant equipped with a backpressure turbine, in which the exhaust steam leaves this still superheated turbine and is at least partially precipitated in a heat exchanger.
For steam motive power plants, which operate at high steam pressures, for example above 100 atm., It has already been proposed to precipitate the exhaust steam from the backpressure turbine on the steam side. for heating a heat exchanger constructed as a steam transformer, and using for heating industrial or similar applications the secondary steam produced on the opposite side of such a transformer. In such cases it is frequently necessary to superheat the secondary steam, either to prevent its condensation, for example in long distribution pipes, or because consuming devices require superheated steam.
If a steam power plant of this kind is operated with live steam at a temperature of, for example, 560-600 G, instead of a temperature of 500 C, the exhaust steam from the The backpressure turbine exits therefrom at a proportionately higher temperature, and consequently contains a proportionately higher quantity of heat. If you operate with more strongly superheated live steam, thanks to the greater quantity of heat which in this case the exhaust steam contains on the heating side of the steam transformer, a quantity of steam is required. lower primary for the production of a determined quantity of secondary steam.
From this point of view, it is therefore sufficient to introduce into the back pressure turbine a smaller quantity of live steam, which results in a proportional reduction in the power supplied by the back pressure turbine,
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It is true that, to a certain degree, this effect is compensated for by the higher temperature of the live steam to be expanded in the backpressure turbine. Nevertheless, it has been found that, in power plants of conventional construction equipped with a counter-pressure turbine and a steam transformer, an increase in the superheat of the steam beyond the level generally envisaged. gives only an insignificant increase in the power produced by the back pressure turbine.
According to the present invention, this drawback can be remedied by preceding the steam transformer, intended for the precipitation of the still superheated steam, with at least one apparatus in which the superheated exhaust steam gives way. at least some of its superheat heat before entering the steam transformer.
If the secondary steam produced in the transformer is in turn to be superheated, the exhaust steam from the back pressure turbine may give up to this secondary steam some of its superheat heat, or it may give up. some of this heat of superheat to the condensate produced on the heating side of the steam transformer by the precipitation of the exhaust steam from the backpressure turbine, and this during the path of this condensate to the generator. steam from the installation.
The principle according to the invention can also be applied, for example, when the precipitation of the superheated exhaust vapor takes place in a condenser, in which the cooling water is constituted by water intended to circulate in the pipes. a hot water heating system. In this case, the superheated exhaust vapor may, before entering the condenser, give up at least part of its superheat heat to the circulating water after leaving the condenser.
In the present description, the general term “heat exchangers” will denote both steam transformers and condensers intended for the precipitation of the exhaust steam from the backpressure turbine.
In a steam motive power plant according to the invention, it is therefore possible to obtain a reduction in the superheating temperature of the exhaust steam from the turbine before it enters the heat exchanger in which it. must be rushed. Consequently, and even in the case of an increase in the quantity and temperature of the fresh steam, the quantity of heat contained in the exhaust steam can be brought to the value exactly necessary to ob- hold under the conditions in question at the exhaust, on the side of the exchanger to which the heat is transmitted, a predetermined quantity of secondary vapor or a predetermined temperature of the water, for example of that circulating in a hot water heating installation.
Compared to a steam power plant, in which the superheated exhaust steam does not give up any superheating heat before entering a heat exchanger intended for its precipitation, it is possible - (always in assuming that one wishes to obtain the same quantity of secondary steam or the same temperature of the water) - to increase the quantity of steam to be introduced into the aforementioned exchanger and, consequently, the flow of steam passing through the counterpress turbine - pressure, which results in a proportional increase in the power produced by the backpressure turbine.
Since there is a tendency in backpressure installations to increase the power produced as much as possible, an attempt has been made to obtain this increase by increasing the pressure of the live steam and by applying greater overheating. However, this means gave such a small increase in power produced that the additional expense was of no interest.
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Since, in an installation according to the invention, a part of the superheating heat of the exhaust vapor is taken and used before entering the heat exchanger intended for precipitation, it is possible to obtain in In this installation, a significant increase in the backpressure power by an increase in the superheating of the steam, so that the increase in the superheating of the live steam effectively becomes very economical again.
The attached drawing schematically represents two embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 shows an embodiment in which the superheated exhaust steam is precipitated in a steam transformer.
Fig. 2 shows an embodiment in which the superheated exhaust steam is precipitated in a condenser, the cooling water of which is the circulation water of a hot water heating installation.
In fig. 1 of the drawing, 1 designates the steam generator, constituted by a boiler, of a steam power plant. The steam produced in the boiler 1 passes through a superheater 2 and arrives through a duct 3 in a backpressure turbine 4 which operates, for example, an electric current generator 5.
The still superheated exhaust steam leaving the backpressure turbine 4 arrives through a duct 61 in the heating part of a heat exchanger 6 and then passes through a duct 62 in the heating part of a second heat exchanger 7. , to finally pass through a conduit 63 in the heating part 8 of an exchanger operating as a steam transformer. The exhaust steam from the back-pressure turbine 4, precipitated as condensate on the heating or primary side 8, is first forced by a pump 9 through the heated side of the heat exchanger. 7 and then, through a conduit 1a in the form of feed water, into boiler 1.
11 designates the side of the secondary steam of the steam transformer into which arrives via a pipe 12 a liquid delivered by a pump 13. This liquid can be constituted by a mixture of condensate and fresh water sucked by, the pump 13 by a pipe 14 in a tank 15. The secondary steam produced on the side 11 of the steam transformer passes through the heated side of the heat exchanger 6 in which it is superheated to pass in this state through a pipe 16. At this conduits are connected to the steam consuming devices 17 and 18. The condensate precipitated in the steam consumer 17 flows through a conduit 19 into the tank 15. The condensate formed in the steam consumer 18 can, for example, s 'flow outside.
The remainder of the superheated secondary steam can pass through line 16, for example in a heating installation.
In the steam power plant which has just been described, the superheated exhaust steam leaving the backpressure turbine 4 therefore gives up part of its heat before it enters the heating side of the heat exchanger. heat 6 to the secondary steam to be superheated, and then in the heat exchanger 7 to the condensate discharged by the pump 9 into the boiler 1, so that the major part of the superheat heat is withdrawn from the steam of exhaust before entering the heating part 8.
In FIG. 2 of the drawing, 20 denotes a steam generator, 21 a superheater mounted downstream of this generator, and 22 a backpressure turbine operating with the superheated steam thus obtained and actuating a useful power receiver, not shown. The steam leaves this still superheated turbine 22 and then passes through a duct 23, then through the heating side of a heat exchanger 24 and finally through a duct 25 in a heat exchanger 26 operating as a condenser and in which it is rushed. The precipitation of this vapor is effected by water circulating in a heating installation.
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fage with hot water, this water arriving in the condenser 26 by a conduit 27 and leaving this condenser by a conduit 28.
At the circulating water leaving the condenser 26 is transferred in the heat exchanger 24 at least a part of the superheating heat of the still superheated exhaust steam of the turbine 22, which thus brings it to the temperature d. desired entry. This method of heating the circulating water, considered from an economic point of view in relation to the entire installation, is much less expensive than heating this water by live steam directly taken from the boiler. 20.
The condensate formed in the condenser 26 is sucked in by a pump 29 and reintroduced into the boiler 20.
The superheated exhaust steam leaving a backpressure turbine can, in an apparatus corresponding to the heat exchanger 24, give up part of its superheat heat to water from any source which has been used. , before entering said apparatus, has the precipitation of the exhaust vapor in question.
If the exhaust vapor is still superheated after passing through the heat exchanger 24, it may, before entering the condenser, transfer other parts of its superheat heat to other heat exchangers in which this superheating heat can be usefully employed.
If in a heat exchanger only part of the superheated exhaust vapor leaving the backpressure turbine is precipitated, at least part of the exhaust vapor not precipitated in said exchanger can be expanded, for example in a turbine. condensing.