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PERFECTIONNEMENTS AUX GENERATEURS DE VAPEUR ET A LEUR CONDUITE,
Cette invention concerne les générateurs de vapeur et leur conduite. Pendant le fonctionnement des générateurs de vapeur il est quelquefois désirable de régler la température, par exemple, de l'agent de chauffage gazeux qui quitte ou qui a quitté le générateur de vapeur.
Par exemple, la température finale des gaz déchargés dans l'atmosphère tend à varier dans des conditions de fonctionnement différente s, mais il est généralement désirable d'empecher une élévation de la température finale des gaz afin d'assurer ainsi un minimum de perte de chaleur; d'autre part, il faut empêcher que la température des gaz chauds provenant de la combustion ne tombe trop bas de crainte qu'ils ne soient capables de provoquer la corrosion des réchauffeurs d'air ou autres surfaced'échange de la chaleur En outre, on peut faire circuler l'agent gazeux à l'aide d'un ventilateur en un circuit fermé oû il absorbe de la chaleur en un point du circuit et la cède à un générateur de vapeur en un autre point de celui-ci, et ce ventilateur peut avantageusement être disposé dans la région la plus froide du circuit,
c'est-à-dire dans le courant gazeux en aval du générateur de vapeur, pour des raisons d' économie de force motrice;' il est parfois désirable de régler la température de l'agent gazeux dans cette région afin que le ventilateur de circulation forcée fonctionne avec un rendement optimum quelle que soit la vitesse de circulation de l'agent gazeux.
Il est parfois désirable aussi, dans le cas d'un circuit de gaz fermé, de régler la température de l'agent gazeux après sa sortie du générateur de vapeur pour d'autres raisons, par exemple, lorsque l'agent gazeux est utilisé dans un procédé de dessiccation de certaines matières.
Un but de l'invention est de procurer des procédés et appareils permettant de régler la température d'un courant de fluide qui a chauffé un générateur de vapeur..
Un autre but est de procurer une installation de force motrice comprenant un générateur de vapeur à double pression et un dispositif pour
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régler la température du fluide de chauffe quittant le générateur de vapeuro
La présente invention comprend un procédé de réglage de la température à laquelle un courant de fluide est refroidi en passant dans un générateur de vapeur, caractérisé en ce qu'on y fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant et le générateur de vapeur, ainsi que ladite température.
L'invention comprend aussi le procédé de limitation de la température à laquelle un fluide gazeux de chauffage est déchargé dans l'atmosphère après son passage dans un générateur de vapeur, caractérisé'en ce qu'on y fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant de fluide et le générateur de vapeur, ainsi que ladite température.
L'invention comprend encore le procédé de limitation du refroidissement des gaz de combuston par un générateur de vapeur dans lequel ces gaz circulent, caractérisé en ce qu'on y fait varier la pression de la production de vapeur-.pour déterminer l'échange de chaleur entre le s gaz de combustion et le générateur de vapeur, ainsi que ledit refroidissement.
L'invention comprend aussi un générateur de vapeur caractérisé par un dispositif de commande du registre de vapeur du générateur de vapeur, agencé de manière à agir en fonction d'un état du courant de fluide chauffant le générateur de vapeur et destiné à régler la température du courant de fluide en un point situé après le générateur de vapeur en faisant varier la pression de la production de vapeuro
L'invention comprend en outre un générateur de vapeur caractérisé par un dispositif de commande du registre de vapeur'du générateur de vapeur, agencé de manière à agir en fonction de la température d'un courant de fluide qui a chauffé le générateur de vapeur,
et destiné à régler cette température en faisant varier la pression à laquelle la vapeur est produite
L'invention comprend aussi un générateur de vapeur, caractérisé par un dispositif décommande du registre de vapeur du générateur de vapeur, agencé de manière à agir en fonction de la température d'un courant de gaz de combustion qui a chauffé le générateur de vapeur et destiné à maintenir cette température pratiquement constante en faisant varier la pression de la production de vapeur.
L'invention comprend en outre le mode de fonctionnement d'un générateur de vapeur comprenant une série de sections susceptibles de produire de la vapeur à des pressions différentes et soumises à un courant commun de fluide de chauffage, caractérisé en ce qu'on y fait varier la pression de la production de vapeur de la section à basse pression ou à la pression la plus basse pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant et le générateur de vapeur, ainsi que la température en un point du courant de fluide en aval du générateur de vapeur,
tout en maintenant à une valeur pratiquement constante sur une certaine gamme de fonctionnement la pression de la production de vapeur dans une section à pression plus élevée en avant et à proximité de la section à basse pression ou à pre ssion minimum dans le parcours du courant de fluide de chauffage
L'invention comprend aussi une installation de force motrice comprenant un générateur de vapeur avec section à haute pression raccordée de manière à fournir la vapeur à un étage à haute pression d'une turbine à vapeur et section à basse pression raccordée de manièreà fournir la vapeur à un étage à basse pression de la turbine à vapeur, caractérisée par un dispositif destiné à faire varier l'admission de fluide de chauffage au générateur de vapeur pour maintenir une pression pratiquement constante dans la section à haute pression,
un registre de vapeur pour la section à haute pression, en vue de régler l'admission de la vapeur à l'étage à haute press ion, un registre de vapeur pour la section à basse pression et un dispositif -pour commander le registre de vapeur de la section à basse pression,
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en vue de maintenir une température sensiblement constante en un point du courant de fluide de chauffage situé après le générateur de vapeur.
L'invention comprend en outre une installation de force motrice comprenant un générateur de vapeur avec section à haute pression raccordée de manière à fournir de la vapeur à un étage à haute pression d'une turbine à vapeur, et section à basse pression raccordée de manière à fournir de la vapeur à un étage à basse pression de la turbine à vapeur, et un dispositif pour régler l'admission de fluide de chauffage dans le générateur de va- peur, caractérisée par un registre de vapeur pour la section à haute pres- sion et un dispositif pour commander le registre de valeur en vue de main- tenir une pression sensiblement constante dans la section à haute pression,
un registre de vapeur pour la section à basse pression et un dispositif pour actionner le registre de vapeur de la section à basse pression en vue de maintenir une température sensiblement constante en un point du courant de fluide de chauffage situé après le générateur de vapeur.
Ainsi, grâce à l'invention, la température du fluide de chauffage du générateur de vapeur peut être empèchée de s'élever et/ou de s'abaisser ou peut etre réglée d'une autre manière. Lorsque la température du fluide de chauffage du générateur de vapeur doit être maintenue constante, le réglage est convenablement exercé à l'aide d'une impulsion de ré- glage dérivée de la température même, mais dans d'autres cas il peut être exercé en fonction d'un autre facteur, telle que la pression ou la vitesse d'écoulement.
Ainsi une installation de force motrice dans laquelle un ventilateur fait circuler le gaz en un circuit fermé oû ce gaz absorbe de la chaleur en un point du circuit et la cède au générateur de vapeur en un autre point du circuit, peut être amenée à fonctionner à des pressions de gaz différentes, sous des charges différentes, et en faisant varier la pression de la production de vapeur en fonction de la pression du gaz on peut faire en sorte d'obtenir le rendement optimum du ventilateur en faisant varier la température à l'entrée de celui-ci d'une manière prédéterminée suivant la pression du gaz.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
Fig. 1 montre une installation de force motrice avec un générateur de vapeur à double pression qui fournit la vapeur à une turbine actionnant une génératrice électrique et est chauffé par les gaz engendrés dans une chambre de combustion sous la pression produite par un compres- seur d'air actionné par une turbine à gaz de combustion, et
Fig. 2 montre des variantes du système de réglage de l'installation de la Fig. 1.
Sur la Figo 1 des dessins, un compresseur d'air 1 envoie de l'air atmosphérique après compre ssion, dans une chambre de combustion 2 chauffée à l'huile, dont les gaz passent dans une turbine à gaz 3 produisant une force suffisante pour actionner le compresseur 1 qui est monté sur le même arbre. Les gaz provenant de la turbine à gaz sont amenés de haut en bas dans un conduit 4 à l'intérieur duquel est disposé un générateur de vapeur 5. Les gaz quittant le conduit 4 sont rejetés dans l'atmosphère. '
Pour que le générateur de vapeur 5 puisse tirer une grande quantité de chaleur utile des gaz, il comporte une section à haute pression et une section à basse pression.
Dans la partie la plus élevée, la plus chaude, du parcours des gaz dans le conduit 4, sont montés un surchauffeur 6 pour la section à haute pression et un surchauffeur 7 pour la section à basse pression, raccordés de manière à recevoir de la vapeur respectivement d'un corps cylindrique de vapeur et d'eau 8 de la section à haute pression et un corps cylindrique de vapeur et d'eau 9 de la section à basse pression.
La section à haute pression reçoit des gaz à une température plus élevée que la section à basse pression et comprend un faisceau tubulaire de géné-
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rateur de vapeur 10 s'étendant en travers du parcours des gaz au-dessous'de surchauffeurs et entre le corps cylindrique de vapeur et d'eau 8 et un corps cylindrique d'eau inférieur 11. Le corps cylindrique de vapeur et d'eau 8 et le corps cylindrique inférieur 11 sont disposés à l'extérieur du conduit et ils sont raccordés par des colonnes descendantes 12 disposées à l'exté- rieur du conduit.
D'une manière semblable, la section à basse pression comprend un faisceau tubulaire vaporisant 13 s'étendant en travers du parcours de gaz au-dessous du faisceau tubulaire 10 et entre le corps cylindrique supérieur de vapeur et d'eau 9 et un corps cylindrique inférieur d'eau 14, le s deux cors cylindriques 9 et 14 étant disposés à l'extérieur du conduit et raccordés entre eux par des colonnes descendantes 15 également à l'exté- rieur du conduit. Des économiseurs 21 et 22 pour les sections à haute et à basse pression, respectivement, sont montés dans le parcours des gaz au-dessous du faisceau tubulaire 13.
La température des gaz quittant les économiseurs est mesurée par un dispositif agissant en fonction de la température 23. L'eau d'ali- mentation venant d'une pompe alimentaire commune 26 est amenée aux économiseurs 21 et 22 par des vannes régulatrices respectives 24 et 25 commandées par des dispositifs (non représentés) dont l'action dépend des niveaux de l'eau dans les corps cylindriques respectifs 8 et 9. la surchauffeur à haute pre ssion 6 est raccordé de manière à envoyer sa vapeur dans un étage à haute pression 27 d'une turbine à vapeur 28, d'oû la vapeur se rend par un étage à basse pression 29 dans le condenseur 30.
Le surchauffeur à basse pression 7 est raccordé de manière que la vapeur qu'il débite pénètre directement dans 1-'étage à basse pression 29 de la turbine et rejoigne la vapeur venant de la section à haute pression et se rendant dans l'étage à basse pression pour pénétrer dans le condenseur
La turbine à vapeur actionne une génératrice électrique 310 Une vanne d'admission 32 dans la canalisation de vapeur allant du surchauffeur 6 à l'étage à haute pression 27 de la turbine à vapeur est commandée en fonction dela vitesse de l'arbre de la turbo-génératrice pour maintenir la vitesse de l'arbre constante, et la pression à la sortie de vapeur du surchauffeur 6 est maintenue automatiquement constante par un dispositif de réglage indiqué en 33,
agissant en fonction de l'allure à laquelle le combustible est brûlé dans la chambre de combustion 2. Une vanne régulatrice ou un registre de vapeur 34 est monté dans la canalisation de vapeur allant du surchauffeur 7 à l'étage à basse pression 29 de la turbine à vapeur et est actionné automatiquement pour maintenir constante la température des gaz quittant les économiseurs par un système de réglage, indiqué en 35, dépendant du dispositif thermostatique 230
En service, un changement de la charge sur la génératrice électrique 31 fait varier le degré d'ouverture de la vanne d'admission 32 de la turbine, ce qui a pour effet en faisant varier la pression de la vapeur dans la section à haute pression du générateur de vapeur, de provoquer également un changement de l'allure du feu dans la chambre de combustion 2.
Le changement résultant du débit de gaz dans le conduit 4, de même que la variation du degré de vaporisation, tendent à faire changer la température des gaz quittant les économiseurs 21 et 22. Toutefois le dispositif agissant en fonction de la température ou le thermostat 23 actionne automatiquement et d'une manière appropriée la vanne modératrice ou registre de vapeur 34.
Par conséquent, si la température ou thermostat 23 tend à s' élever, la vanne modératrice 34 est déplacée automatiquement dans le sens de l'ouverture, de telle sorte que la pression dans la section à basse pression du générateur de vapeur s'abaisse et par suite de la température de saturation plus faible corre spondant à la pression plus basse, le s gaz peuvent céder de la chaleur dans le faisceau tubulaire vaporisant 13 à l'eau au point d'évaporation à une température inférieure, et par conséquent une plus grande quantité de chaleur est extraite des gaz par la section à basse pre ssion du générateur de vapeur D'autre part, si la température des gaz à l'endroit du thermostat ou du dispositif qui agit en fonction de la tem-
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pérature 23 tend à tomber, la vanne régulatrice 34 est déplacée dans le sens de la fermeture,
la pression dans la section à basse pression s'élève, la température de saturation devient plus grande., l'eau dans le faisceau tubulaire vaporisant 13 se trouve à une température plus élevée lorsqu'il reçoit la chaleur des gaz, et moins de chaleur est extraite des gaz. Le déplacement de la vanne régulatrice 34 dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture se prolonge entre certaines limites dans la mesure nécessaire pour surmonter la tendance de la température des gaz à varier au dispositif de mesure de la température 23. Les conditions variablesde la charge sur la génératrice électrique sont par conséquent satisfaites par le maintien d'une pression de vapeur constante à la sortie du surchauffeur 6 et d'une température des gaz constante en un point subséquent au générateur de va- peur.
On fait en sorte ttue la température des gaz en aval du géné- rateur de vapeur soit faible, afin de réduire au minimum la perte de chaleur par les gaz déchargés dans l'atmosphère, mais il ne faut pas qu'elle soit assez faible pour que l'humidité provenant de la combustion qui se produit dans la chambre de combustion 2 ait tendance à se déposer sur les économi- seurs, étant donné que le dépbt de cette humidité est susceptible d'être suivi d'une corrosion du métal., Ainsi., en empê'chant par la manoeuvre de la vanne régulatrice d'admission 34 que la température des gaz à la sortie ne s'élève, ce qui pourrait se produire sans cela à la suite d'une augmentation de la charge, on maintient le rendement thermique de l'installation,
tandis qu'en empêchant une chute de la température des gaz à la sortie qui pourrait sans cela résulter d'une réduction de la charge, on évite une détérioration de l'appareil.
Pour les mêmes raisons que celles exposéesà propos de la section à basse pression, la température des gaz en aval du générateur de vapeur peut etre influencée par un changement de la pression qui règne dans la section à haute pression, bien que la température des gaz puisse etre in- fluencée plus fortement par le réglage de la pression dans la section à basse pression que par le réglage de la pression dans la section à haute pression. La Fig. 2 montre deux variantes du dispositifs de réglage de la Fig. 1, oû la gamme du réglage est augmentée par l'emploi d'un dispositif qui change aussi la pression de la production de valeur dans la section à haute pression.
Les marnes chiffres de référence désignent des élé- ments semblables sur les Figs.1 et 2
Dans la disposition de la Fig. 2, on fait varier automatiquement l'allure à laquelle le combustible est brûlé dans la chambre de combustion 2 par un système de réglage désigné par 41, en fonction de la vitesse de l'arbre du turbo alternateur pour maintenir constante cette vitesse de l'arbre.
La pression de la vapeur à la sortie du surchauffeur à haute pression 6 est maintenue constante à une valeur qui peut être fixée d'une manière appropriée, par un dispositif de réglage 42 susceptible de faire varier d'une manière appropriée, en fonction de la pression à la sortie du surchauffeur 6. le degré d'étranglement exercé par la vanne modératrice ou registre de vapeur 43 dans la canalisation de vapeur allant du surchauffeur 6 à l'étage à haute pression 27 de la turbine.
Comme sur la Fig. 1, le registre de vapeur 34 est actionné par un dispositif de réglage 35 pour maintenir constante la température des gaz dans le conduit 4 après le générateur de vapeur; le dispositif de commande utilisé à cet effet est désigné par 44, et il est agencé de façon que lorsque le registre de vapeur 34 atteint pendant sa course de fermeture une position de limitation prédéterminée, la commande réajuste le dispositif de réglage 42 de telle sorte que ce dernier maintient à la sortie du surchauffeur 6 une pression de vapeur qui dépasse d'une quantité prédéterminée celle qui existait auparavant, tandis que quand le registre de vapeur 34 exécutant sa course d'ouverture atteint sa position complètement ouverte,
la commande réajuste le dispositif de réglage 42 de telle sorte que la pression de vapeur constante maintenue à la sortie du surchauffeur 6 est inférieure d'une quantité prédéterminée à celle
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qui existait auparavant.
En service, les variations de la demande au générateur de vapeur sont automatiquement suivies par des changements appropriés de l'allure du feu dans la chambre de combustion et de l'admission de . vapeur à la turbine à vapeur. Les changements de la température du gaz en aval du générateur de vapeur sont empêchés en premier lieu par le fonctionnement de la vanne 34. Lorsque la charge tombe, le registre de vapeur 34 est déplacé automatiquement dans le sens de la fermeture, d'une manière croissante, de manière à augmenter la pression dans la section à basse pression et la position de limitation prédéterminée du registre de vapeur 34 est choisie de telle façon que la pression dans la section à basse pression ne dépasse pas sensiblement la pression de la section à haute pression.
Lorsque la pression dans la section à basse pression atteint la pression dans la section à haute pre ssion, le dispositif de réglage 42 .est automatiquement réajusté de telle sorte que la section à haute pression commence à fonctionner sous une pression constante plus élevée. La conséquence immédiate est que la pression dans la section à basse pression est réduite automatiquement par un déplacement du registre 34 et que le réglage de la température des gaz à la sortie devient possible jusqu'à une charge inférieure à laquelle le registre de vapeur atteint de nouveau sa position de limitation.
La gamme de réglage peut être augmentée un certain nombre de fois par des réajustements automatiques successifs de la pression dans la section à haute pression opérés de cette manière
Lors d'un accroissement de la charge, le' registre de vapeur 34 est déplacé automatiquement dans le sens de l'ouverture, d'une manière croissante, pour abaisser la pression dans la section à basse pression et lorsque le registre 34 atteint la position d'ouverture complète, le dispositif de commande 44 est amené automatiquement à agir sur le dispositif de réglage 42 pour rétablir la pression à laquelle la section à haute pression est maintenue,
après quoi la pression dans la section à basse pression est automatiquement augmentée par la commande du registre 34 et le réglage de la température des gaz par la commande de ce registre 34 peut être poursuivi jusqu'à une charge plus élevée. La gamme des réglages peut de cette manière Être augmentée un certain nombre de fois par des rétablissements automatiques successifs de la pression dans la section à haute pression.
D'autre part, dans la seconde variante, le réglage, sur une. gamme de charges supérieure, se fait comme il a été décrit à propos de la première variante,en maintenant une pression constante à la sortie du surchauffeur 6 et en réglant au moyen du registre 34 la pre ssion de la production de vapeur dans la section à basse pression pour régler la température des gaz à la sortie du générateur de vapeur;
toutefois, dans la seconde va- rie, des dispositions sont prises pour que lors de charges décroissantes, quand la limite de cette gamme de fonctionnement est atteinte, le réglage exercé précédemment par le dispositif de réglage 42 soit supprimé et ce dispositif de réglage est réglé aux faibles charges par le dispositif agissant en fonction de la température ou dispositif thermostatique 23 et de manière à actionner le registre de vapeur 43 en même temps et dans le même sens que le registre 34 lorsque celui-ci est actionné. Lors duretour à la gamme de charges supérieure, le mode de réglage précédent est repris.
Dans les installations décrites, les sections à haute et à basse pression doivent être agencées de manière à résister aux pressions maxima susceptible s de s'y produire Dans le cas du réglage de la section à basse pression comme c'est décrit avec référence à la Fig. 1, et dans le cas oû les deux sections vaporisantes opèrent comme c'est décrit avec ré- férence à la Figo 2, les pressions maxima sont plus élevées que les pressions existant à pleine charge. Chaque section est pourvue de soupapes de sûreté appropriées destinées à fonctionner à une pression élevée appropriée.
Dans les installations décrites, la température de l'agent de chauffage gazeux qui a quitté le générateur de vapeur est réglée sans
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qu'il soit nécessaire de prévoir des dérivations court-circuitant les sur- faces de chauffe et réglées par des registres dont il est désirable d'éviter l'emploi, en raison du danger de fuites de l'agent de chauffage gazeux sous pression par les joints d'étanchéité de ces registres.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de réglage de la température à laquelle un courant de fluide est refroidi pendant son passage dans un générateur de vapeur, caractérisé en ce qu'on fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant de fluide et le géné- rateur de vapeur, ainsi que ladite température.
20- Procédé pour limiter la température à laquelle un fluide de chauffage gazeux est déchargé dans l'atmosphère après son passage dans un générateur de vapeur, caractérisé en ce qu'on fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant de fluide et le générateur de vapeur, ainsi que ladite température.
3.- Procédé pour limiter le refroidissement des gaz de combus- tion par un générateur de vapeur dans lequel ces gaz circulent, caractérisé en ce qu'on fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre les gaz de combustion et le générateur de vapeur, ainsi que le refroidissement.
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IMPROVEMENTS TO STEAM GENERATORS AND THEIR CONDUCT,
This invention relates to steam generators and their conduct. During the operation of the steam generators it is sometimes desirable to control the temperature of, for example, the gaseous heating medium which leaves or has left the steam generator.
For example, the final temperature of the gases discharged to the atmosphere tends to vary under different operating conditions, but it is generally desirable to prevent a rise in the final temperature of the gases to thereby ensure a minimum of loss of gas. heat; on the other hand, it is necessary to prevent the temperature of the hot gases coming from the combustion from falling too low for fear that they are capable of causing corrosion of the air heaters or other heat exchange surfaces. the gaseous agent can be circulated by means of a fan in a closed circuit where it absorbs heat at one point in the circuit and transfers it to a steam generator at another point thereof, and this fan can advantageously be placed in the coldest region of the circuit,
that is to say in the gas stream downstream of the steam generator, for reasons of economy of motive power; ' it is sometimes desirable to control the temperature of the gaseous agent in this region so that the forced circulation fan will operate at optimum efficiency regardless of the rate of circulation of the gaseous agent.
It is also sometimes desirable, in the case of a closed gas circuit, to adjust the temperature of the gaseous agent after it leaves the steam generator for other reasons, for example, when the gaseous agent is used in a process for drying certain materials.
An object of the invention is to provide methods and apparatus for controlling the temperature of a fluid stream which has heated a steam generator.
Another object is to provide a motive power plant comprising a dual pressure steam generator and a device for
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adjust the temperature of the heating fluid leaving the steam generator o
The present invention comprises a method of controlling the temperature at which a stream of fluid is cooled by passing through a steam generator, characterized in that the pressure of the steam generation is varied therein to determine the heat exchange. between the current and the steam generator, as well as said temperature.
The invention also comprises the method of limiting the temperature at which a gaseous heating fluid is discharged into the atmosphere after passing through a steam generator, characterized in that the pressure of the production of gas is varied therein. steam to determine the heat exchange between the fluid stream and the steam generator, as well as said temperature.
The invention also comprises the method of limiting the cooling of the combuston gases by a steam generator in which these gases circulate, characterized in that the pressure of the steam production is varied therein to determine the exchange of steam. heat between the combustion gas and the steam generator, as well as said cooling.
The invention also comprises a steam generator characterized by a device for controlling the steam register of the steam generator, arranged to act as a function of a state of the fluid stream heating the steam generator and intended to regulate the temperature. of the fluid stream at a point located after the steam generator by varying the pressure of the steam production o
The invention further comprises a steam generator characterized by a device for controlling the steam register of the steam generator, arranged to act as a function of the temperature of a fluid stream which has heated the steam generator,
and intended to regulate this temperature by varying the pressure at which the vapor is produced
The invention also comprises a steam generator, characterized by a device for controlling the steam register of the steam generator, arranged to act according to the temperature of a stream of combustion gas which has heated the steam generator and intended to maintain this temperature practically constant by varying the pressure of the steam production.
The invention further comprises the mode of operation of a steam generator comprising a series of sections capable of producing steam at different pressures and subjected to a common flow of heating fluid, characterized in that there is made varying the pressure of the steam producing section at low pressure or at the lowest pressure to determine the heat exchange between the stream and the steam generator, as well as the temperature at a point in the downstream fluid stream the steam generator,
while maintaining at a practically constant value over a certain operating range the pressure of the vapor production in a higher pressure section in front of and near the low pressure or minimum pressure section in the flow path of heating fluid
The invention also comprises a motive power plant comprising a steam generator with a high pressure section connected so as to supply steam to a high pressure stage of a steam turbine and a low pressure section connected so as to supply the steam. a low pressure single stage of the steam turbine, characterized by a device for varying the inlet of heating fluid to the steam generator to maintain a substantially constant pressure in the high pressure section,
a steam damper for the high pressure section, to regulate the admission of steam to the high pressure stage, a steam damper for the low pressure section and a device for controlling the steam damper of the low pressure section,
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in order to maintain a substantially constant temperature at a point in the heating fluid stream located after the steam generator.
The invention further comprises a motive power plant comprising a steam generator with a high pressure section connected so as to supply steam to a high pressure stage of a steam turbine, and a low pressure section connected so supplying steam to a low pressure stage of the steam turbine, and a device for regulating the admission of heating fluid to the steam generator, characterized by a steam register for the high pressure section. Zion and a device for controlling the value register in order to maintain a substantially constant pressure in the high pressure section,
a vapor register for the low pressure section and a device for actuating the vapor register of the low pressure section to maintain a substantially constant temperature at a point in the heating fluid stream located after the steam generator.
Thus, by virtue of the invention, the temperature of the heating fluid of the steam generator can be prevented from rising and / or falling or can be regulated in another way. When the temperature of the heating medium of the steam generator is to be kept constant, the control is suitably exerted by means of a control pulse derived from the temperature itself, but in other cases it can be exerted by function of another factor, such as pressure or flow velocity.
Thus a motive power installation in which a fan circulates the gas in a closed circuit where this gas absorbs heat at one point in the circuit and transfers it to the steam generator at another point in the circuit, can be made to operate at different gas pressures, under different loads, and by varying the pressure of the steam production as a function of the gas pressure, it is possible to ensure that the optimum efficiency of the fan is obtained by varying the temperature at the entry thereof in a predetermined manner depending on the gas pressure.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the accompanying schematic drawings, in which:
Fig. 1 shows a motive power plant with a dual pressure steam generator which supplies steam to a turbine operating an electric generator and is heated by the gases generated in a combustion chamber under the pressure produced by an air compressor powered by a combustion gas turbine, and
Fig. 2 shows variants of the system for adjusting the installation of FIG. 1.
In Fig. 1 of the drawings, an air compressor 1 sends atmospheric air after compression, into a combustion chamber 2 heated with oil, the gases of which pass through a gas turbine 3 producing sufficient force to operate compressor 1 which is mounted on the same shaft. The gases coming from the gas turbine are brought from top to bottom in a duct 4 inside which is arranged a steam generator 5. The gases leaving the duct 4 are discharged into the atmosphere. '
So that the steam generator 5 can draw a large amount of useful heat from the gases, it has a high pressure section and a low pressure section.
In the highest, hottest part of the gas path in duct 4, a superheater 6 is mounted for the high pressure section and a superheater 7 for the low pressure section, connected so as to receive steam. respectively of a cylindrical body of steam and water 8 of the high pressure section and a cylindrical body of steam and water 9 of the low pressure section.
The high pressure section receives gases at a higher temperature than the low pressure section and comprises a tube bundle of general
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steam generator 10 extending across the gas path below superheaters and between the cylindrical steam and water body 8 and a lower cylindrical water body 11. The cylindrical steam and water body 8 and the lower cylindrical body 11 are disposed outside the duct and they are connected by descending columns 12 disposed outside the duct.
Likewise, the low pressure section comprises a vaporizing tube bundle 13 extending across the gas path below the tube bundle 10 and between the upper cylindrical body of steam and water 9 and a cylindrical body. lower water 14, the s two cylindrical cores 9 and 14 being arranged outside the conduit and connected to each other by descending columns 15 also outside the conduit. Economizers 21 and 22 for the high and low pressure sections, respectively, are mounted in the gas path below the tube bundle 13.
The temperature of the gases leaving the economizers is measured by a device acting as a function of the temperature 23. The feed water coming from a common food pump 26 is supplied to the economizers 21 and 22 by respective regulating valves 24 and 25 controlled by devices (not shown) the action of which depends on the water levels in the respective cylindrical bodies 8 and 9. The high pressure superheater 6 is connected so as to send its steam to a high pressure stage 27 of a steam turbine 28, from which the steam passes through a low pressure stage 29 into the condenser 30.
The low pressure superheater 7 is connected so that the steam which it delivers enters directly into the low pressure stage 29 of the turbine and joins the steam coming from the high pressure section and going to the next stage. low pressure to enter the condenser
The steam turbine drives an electric generator 310 An inlet valve 32 in the steam line running from the superheater 6 to the high pressure stage 27 of the steam turbine is controlled according to the speed of the turbo shaft. -generator to keep the speed of the shaft constant, and the pressure at the steam outlet of the superheater 6 is automatically kept constant by an adjustment device indicated at 33,
acting according to the rate at which the fuel is burnt in the combustion chamber 2. A regulating valve or a steam damper 34 is fitted in the steam line from the superheater 7 to the low pressure stage 29 of the steam turbine and is automatically operated to keep the temperature of the gases leaving the economizers constant by a control system, indicated at 35, depending on the thermostatic device 230
In service, a change in the load on the electric generator 31 varies the degree of opening of the inlet valve 32 of the turbine, which has the effect of varying the pressure of the steam in the high pressure section. of the steam generator, to also cause a change in the rate of the fire in the combustion chamber 2.
The resulting change in the gas flow in line 4, as well as the variation in the degree of vaporization, tend to change the temperature of the gases leaving the economizers 21 and 22. However, the device acting as a function of the temperature or the thermostat 23 automatically and appropriately actuates the moderating valve or steam damper 34.
Therefore, if the temperature or thermostat 23 tends to rise, the moderator valve 34 is automatically moved in the open direction, so that the pressure in the low pressure section of the steam generator is lowered and as a result of the lower saturation temperature corresponding to the lower pressure, the gas can give up heat in the tube bundle vaporizing 13 to the water at the point of evaporation at a lower temperature, and therefore a higher large quantity of heat is extracted from the gases by the low pressure section of the steam generator On the other hand, if the temperature of the gases at the location of the thermostat or device which acts according to the temperature
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temperature 23 tends to fall, the regulating valve 34 is moved in the closing direction,
the pressure in the low pressure section rises, the saturation temperature becomes greater., the water in the vaporizing tube bundle 13 is at a higher temperature when it receives heat from the gases, and less heat is extracted from the gases. The movement of the regulating valve 34 in the open or closed direction is extended within certain limits to the extent necessary to overcome the tendency of the temperature of the gases to vary at the temperature measuring device 23. The varying conditions of The load on the electric generator are therefore satisfied by maintaining a constant vapor pressure at the outlet of the superheater 6 and a constant gas temperature at a point subsequent to the steam generator.
Care is taken to keep the temperature of the gases downstream of the steam generator low in order to minimize heat loss by the gases discharged into the atmosphere, but it should not be low enough to that the humidity from the combustion which occurs in the combustion chamber 2 tends to be deposited on the economizers, since the deposit of this humidity is liable to be followed by corrosion of the metal., Thus, by preventing by the operation of the inlet regulating valve 34 that the temperature of the gases at the outlet does not rise, which could otherwise occur as a result of an increase in the load, one maintains the thermal efficiency of the installation,
while preventing a drop in the temperature of the gases at the outlet which might otherwise result from a reduction in load, damage to the apparatus is avoided.
For the same reasons as those discussed for the low pressure section, the temperature of the gases downstream of the steam generator may be influenced by a change in the pressure in the high pressure section, although the temperature of the gases may be affected. be influenced more strongly by adjusting the pressure in the low pressure section than by adjusting the pressure in the high pressure section. Fig. 2 shows two variants of the adjustment devices of FIG. 1, where the range of adjustment is increased by the use of a device which also changes the pressure of the output value in the high pressure section.
The marl reference numerals denote similar elements in Figs. 1 and 2
In the arrangement of FIG. 2, the rate at which the fuel is burnt in the combustion chamber 2 is automatically varied by an adjustment system designated by 41, as a function of the speed of the shaft of the turbo alternator in order to keep this speed constant. tree.
The pressure of the steam at the outlet of the high pressure superheater 6 is kept constant at a value which can be set in an appropriate manner, by an adjustment device 42 capable of varying in an appropriate manner, depending on the pressure at the outlet of the superheater 6. the degree of throttling exerted by the moderating valve or steam register 43 in the steam line from the superheater 6 to the high pressure stage 27 of the turbine.
As in Fig. 1, the steam register 34 is actuated by an adjustment device 35 to maintain constant the temperature of the gases in the duct 4 after the steam generator; the control device used for this purpose is designated by 44, and it is arranged so that when the steam register 34 reaches a predetermined limiting position during its closing stroke, the control readjusts the adjustment device 42 so that the latter maintains at the outlet of the superheater 6 a steam pressure which exceeds by a predetermined quantity that which existed previously, while when the steam register 34 executing its opening stroke reaches its fully open position,
the control readjusts the regulator 42 such that the constant vapor pressure maintained at the outlet of the superheater 6 is less by a predetermined amount than that
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that existed before.
In service, changes in demand to the steam generator are automatically followed by appropriate changes in the rate of fire in the combustion chamber and in the intake. steam to the steam turbine. Changes in the temperature of the gas downstream of the steam generator are prevented in the first place by the operation of the valve 34. When the load falls, the steam damper 34 is automatically moved in the closing direction, in a manner. increasing, so as to increase the pressure in the low pressure section and the predetermined limiting position of the vapor register 34 is chosen such that the pressure in the low pressure section does not substantially exceed the pressure of the high section pressure.
When the pressure in the low pressure section reaches the pressure in the high pressure section, the adjuster 42 is automatically readjusted so that the high pressure section begins to operate at a higher constant pressure. The immediate consequence is that the pressure in the low pressure section is reduced automatically by a displacement of the register 34 and that the regulation of the temperature of the gases at the outlet becomes possible up to a lower load at which the vapor register reaches from again its limiting position.
The adjustment range can be increased a number of times by successive automatic readjustments of the pressure in the high pressure section carried out in this way.
As the load increases, the steam damper 34 is automatically moved in the open direction in an increasing manner to lower the pressure in the low pressure section and when the damper 34 reaches the position. full opening, the control device 44 is automatically caused to act on the adjustment device 42 to restore the pressure at which the high pressure section is maintained,
after which the pressure in the low pressure section is automatically increased by the control of register 34 and the gas temperature adjustment by the control of this register 34 can be continued up to a higher load. The range of settings can in this way be increased a number of times by successive automatic restorations of the pressure in the high pressure section.
On the other hand, in the second variant, the setting on a. range of loads, is done as described with regard to the first variant, by maintaining a constant pressure at the outlet of the superheater 6 and by regulating by means of the register 34 the pressure of the production of steam in the section to low pressure to regulate the temperature of the gases at the outlet of the steam generator;
however, in the second variant, arrangements are made so that, under decreasing loads, when the limit of this operating range is reached, the adjustment previously exerted by the adjustment device 42 is removed and this adjustment device is adjusted. at low loads by the device acting as a function of the temperature or thermostatic device 23 and so as to actuate the vapor register 43 at the same time and in the same direction as the register 34 when the latter is actuated. When returning to the higher load range, the previous setting mode is resumed.
In the installations described, the high and low pressure sections must be arranged so as to withstand the maximum pressures likely to occur there.In the case of adjusting the low pressure section as described with reference to Fig. 1, and in the case where the two vaporizing sections operate as described with reference to Fig. 2, the maximum pressures are higher than the pressures existing at full load. Each section is provided with appropriate relief valves intended to operate at an appropriate high pressure.
In the installations described, the temperature of the gaseous heating agent which has left the steam generator is regulated without
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that it is necessary to provide by-passes bypassing the heating surfaces and regulated by dampers the use of which it is desirable to avoid, owing to the danger of leaks of the gaseous heating agent under pressure by the seals of these registers.
CLAIMS.
1.- A method of adjusting the temperature to which a fluid stream is cooled during its passage through a steam generator, characterized in that the pressure of the steam production is varied to determine the heat exchange between the fluid stream and the vapor generator, as well as said temperature.
20- Method for limiting the temperature at which a gaseous heating fluid is discharged into the atmosphere after its passage through a steam generator, characterized in that the pressure of the steam production is varied to determine the exchange of heat between the fluid stream and the steam generator, as well as said temperature.
3.- Method for limiting the cooling of the combustion gases by a steam generator in which these gases circulate, characterized in that the pressure of the steam production is varied to determine the heat exchange between the gases combustion and steam generator, as well as cooling.