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INSTALLATION DE TURBINE A GAZ DANS UNE USINE SIDERURGIQUE.
On a déjà proposé de faire en sorte que les gaz de combustion d'une turbine à gaz faisant partie d'une installation de turbine à gaz fonctionnant suivant un cycle ouvert dans une usine sidérurgique soient dirigés, du moins en partie, en tant qu'air comburant vers les appareils à air chaud (récupérateurs, Cowpers). Des dispositions étaient prises afin que l'utili- sation de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement de la turbine à gaz ait lieu lors du passage de ceux-ci dans les échangeurs tubulaires, par exemple, réchauffeurs d'air ou générateurs de vapeur aux fins de chauffage.
Lorsque, dans une usine sidérurgique, la totalité du gaz du gueulard venant du haut-fourneau est utilisée pour produire de la puissance effective dans une installation de turbine à gaz et pour le chauffage des appareils à air chaud, on se trouve généralement en présence du fait que la quantité totale des gaz d'échappement de la turbine à gaz est souvent supérieure à la quantité de ceux-ci requise en tant qu'air comburant dans les appareils à air chaud ;
parconséquente une grande partie des gaz de com- bustion doit, soit s'échapper à l'atmosphère, faute d'utilisation, soit servir à d'autres usages, En outre,la teneur en oxygène des gaz de combustion d'une installation de turbine à gaz ne comportant pas de réchauffeur d'air est si réduite qu'elle ne suffit pas pour atteindre la température de combustion requise pour le chauffage du vent dans les Cowpers normaux, c'est-à-dire, sans qu'il soit nécessaire de transformer ceux-ci Dans une installation comportant un réchauffeur d'air, et vu le rendement plus élevé de celle-ci, la teneur en oxygène des gaz de combustion de la turbine à gaz est notablement plus élevée, étant donné que -' pour une même quantité dostale d air,
la quantité de carburant devant être brûlée' dans la chambre de combustion, afin de -porter l'agent moteur à la température de service requise, est plus réduite. Pour cette raison,, il est indiqué de munir une .installation de turbine d'un réchauffeur d'air lorsque celle-ci-fonctionne dans une usine
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aidérurgicue dans laquelle les gaz d'échappement de la turbine sont appelés à servir au chauffage des appareils à air chaud.
De plus, le déficit en oxygène, qui subsiste encore néanmoins dans les gaz de combustion de la turbine à gaz, peut être compensé en réchauffant les gaz du gueulard, qui servent de combustible dans les appareils à air chaud, à une température notablement supérieure à celle à laquelle ils quittent habituellement les hauts-fourneauxo A cette fin,on peut utiliser une autre partie des gaz d'échappement de la turbine,ces derniers gaz étant disponibles en quantités abondantes.
Lorsqu'on tire ainsi parti des avantages offerts par le réchauffage de l'air et des gaz du gueulard, on parvient, dans une usine sidérurgique, à chauffer les appareils à air chaud de construction normale au moyen du gaz du gueulard en utilisant les gaz d'échappement de la turbine en tant qu'air comburant, de telle façon que la température de combustion requise soit atteinte pour une consommation de chaleur réduite d'environ 15 à 30%, ce qui représente un grand avantage économique pour une usine sidérurgique.
La présente invention, qui se rapporte à une installation de turbine à gaz fonctionnant dans une usine sidérurgique, est caractérisée en ce que les gaz de combustion de la turbine à gaz sont utilisés, au moins en partie,pour le réchauffage de l'air d'injection de la turbine-même, pour le réchauffage de l'air du gueulard destiné à la combustion dans les appareils à air chaud et pour servir d'air comburant dans les appareils à air chaud.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple deux modes d'exécution de l'installation de turbine à gaz selon l'invention.
Dans la Fig. 1, le chiffre de référence 1 désigne le compresseur basse pression d'un groupe de turbine à gaz à deux étages, ce compresseur aspirant l'air frais depuis l'atmosphère; 2 désigne un réfrigérant intermédiaire; 3 - le compresseur haute pression; 4 - le réchauffeur d'air du groupe de turbine à gaz, dans lequel 11-air d'injection pour les turbines à gaz 7 et 10 est réchauffé par une partie des gaz d'échappement de cette dernière turbine, avant de pénétrer dans la chambre de combustion haute pression 5 dont l'arrivée de combustible est indiquée en 6. La chambre de combustion basse pression est désignée par 8 et son arrivée de combustible par 9. La référence 11 désigne une génératrice à puissance effective ; 12 - un moteur de démarrage ; est une excitatrice.
Une partie des gaz de combustion du groupe de turbine à gaz est dérivée en 14, pour être utilisée dans l'installation de haut-fourneau où 15 désigne un appareil à air chaud (Cowper); 16 - une cheminée et 17 - un haut-fourneau. Le réchauffeur de gaz de haut-fourneau 18 reçoit en 19 le gaz du gueulard qui est ensuite dirigé vers l'appareil à air chaud à travers une vanne d'arrêt 20, lorsque cet appareil est en période de chauffage. L' air comburant nécessaire à cet effet, et qui est constitué par une partie des gaz de combustion du groupe de turbine à gaz,est fourni à 7:'appareil à air chaud 15 à travers une vanne 21, tandis que le réchauffeur de gaz de haut-fourneau 18 reçoit une autre partie des gaz de combustion de la turbine, à travers la vanne 22.
Les gaz brûlés de l'appareil à air chaud quittent ce dernier par la vanne 23 et parviennent dans la cheminée 16, après avoir chauffé l'empilage de l'appareil à air chaud. Pendant la pé- riode de chauffage du vent, l'air à réchauffer est fourni au Cowper 15 à travers la vanne 24 et la conduite correspondante, cet air étant ensuite refoulé vers le haut-fourneau 17 à travers la conduite contrôlée par la vanne 25. La surpression qui existe en 14 suffit entièrement pour com- penser toutes les résistances, cela jusqu'à la sortie de la cheminée de l'installation des Cowper.
Dans la Fig. 2, les machines et appareils ont été désignés par les mêmes chiffres de référence que dans la Figo 1, pour autant qu'ils
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INSTALLATION OF A GAS TURBINE IN A STEEL FACTORY.
It has already been proposed to arrange for the combustion gases from a gas turbine forming part of an open-cycle gas turbine installation in a steel plant to be directed, at least in part, as combustion air to hot air devices (recuperators, Cowpers). Arrangements were made so that the use of the heat contained in the exhaust gases of the gas turbine takes place during the passage of these through the tube exchangers, for example, air heaters or heat generators. steam for heating.
When, in a steel plant, all of the top gas coming from the blast furnace is used to produce effective power in a gas turbine installation and for the heating of hot air appliances, there is usually the presence of that the total amount of the exhaust gases from the gas turbine is often greater than the amount thereof required as combustion air in hot air appliances;
consequently a large part of the combustion gases must either escape to the atmosphere, due to lack of use, or be used for other uses. In addition, the oxygen content of the combustion gases of a combustion installation gas turbine without an air heater is so small that it is not sufficient to achieve the combustion temperature required for heating the wind in normal Cowpers, that is, without it being necessary to transform them In an installation comprising an air heater, and given the higher efficiency thereof, the oxygen content of the combustion gases of the gas turbine is notably higher, given that - ' for the same dostal quantity of air,
the quantity of fuel to be burnt in the combustion chamber, in order to bring the motive agent to the required operating temperature, is reduced. For this reason, it is advisable to provide a turbine installation with an air heater when it is operating in a factory.
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aiderurgicue in which the exhaust gases of the turbine are used to heat hot air appliances.
In addition, the oxygen deficit, which nevertheless still remains in the combustion gases of the gas turbine, can be compensated for by heating the top gases, which are used as fuel in hot air appliances, to a temperature notably higher than that at which they usually leave the blast furnaces. For this purpose, another part of the turbine exhaust gases can be used, the latter gases being available in abundant quantities.
When taking advantage of the advantages offered by heating the air and the top gases, it is possible, in a steel plant, to heat hot air appliances of normal construction by means of the top gas using the gases exhaust of the turbine as combustion air, so that the required combustion temperature is reached at a heat consumption reduced by about 15 to 30%, which represents a great economic advantage for a steel plant.
The present invention, which relates to a gas turbine installation operating in a steel plant, is characterized in that the combustion gases from the gas turbine are used, at least in part, for the heating of the air in the steelworks. 'injection of the turbine itself, for heating the air from the throat intended for combustion in hot air appliances and to serve as combustion air in hot air appliances.
The accompanying drawings show by way of example two embodiments of the gas turbine installation according to the invention.
In Fig. 1, the reference numeral 1 denotes the low pressure compressor of a two-stage gas turbine group, this compressor sucking fresh air from the atmosphere; 2 denotes an intermediate refrigerant; 3 - the high pressure compressor; 4 - the air heater of the gas turbine group, in which 11-injection air for gas turbines 7 and 10 is heated by part of the exhaust gases from the latter turbine, before entering the high-pressure combustion chamber 5, the fuel inlet of which is indicated at 6. The low-pressure combustion chamber is designated by 8 and its fuel inlet by 9. Reference number 11 designates a generator at effective power; 12 - a starter motor; is an exciter.
Part of the combustion gases from the gas turbine group is diverted at 14, for use in the blast furnace installation where 15 denotes a hot air appliance (Cowper); 16 - a chimney and 17 - a blast furnace. The blast furnace gas heater 18 receives at 19 the gas from the throat which is then directed to the hot-air appliance through a shut-off valve 20, when this appliance is in the heating period. The combustion air necessary for this purpose, and which consists of part of the combustion gases from the gas turbine group, is supplied to 7: the hot air appliance 15 through a valve 21, while the gas heater blast furnace 18 receives another part of the combustion gases from the turbine, through valve 22.
The burnt gases from the hot air appliance leave the latter through the valve 23 and arrive in the chimney 16, after having heated the stack of the hot air appliance. During the period of heating the wind, the air to be heated is supplied to the Cowper 15 through the valve 24 and the corresponding pipe, this air then being returned to the blast furnace 17 through the pipe controlled by the valve 25. The overpressure which exists at 14 is entirely sufficient to compensate for all the resistances, up to the exit of the chimney of the Cowper installation.
In Fig. 2, machines and apparatus have been designated by the same reference numerals as in Figo 1, provided that they
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