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ESCHER WYSS SOCIETE ANONYME, résidant à ZURICH ( Suisse ): INSTALLATION DE FORCE MOTRICE A VAPEUR A SURCHAUFFE INTERMEDIAIRE.
La présente invention concerne une installation de force motri- ce à vapeur dans laquelle la vapeur de travail est surchauffée au moins en deux points intermédiaires sous des pressions différentes.
On sait que la consommation de chaleur d'installations de force motrice à vapeur peut être réduite par une surchauffe intermédiaire; la chaleur nécessaire est fournie au surchauffeur par les gaz de combustion de la chaudière et même .partiellement par la chaleur rayonnée par le foyer.
Dans d'autres installations, on a également déjà utilisé le sur chauffage en alimentant le surchauffeur intermédiaire par de la vapeur vive qui s'y ,condense. D'autre part, on a proposé de prélever de la vapeur pour le chauf- 'fage du surchauffeur intermédiaire en un point de la turbine en amont de ce dernier.
Enfin, on a proposé de soumettre la vapeur à un surchauffage in- termédiaire double ou multiple pour obtenir une réduction complémentaire de la consommation de chaleur par rapport au surchauffage intermédiaire uni- que. Si on pratique dans ce cas le surchauffage intermédiaire double par les gaz de combustion, il en résulte la difficulté que la vapeur doit pas- ser deux fois de la turbine à la chaudière et de la chaudière à la turbine.
Les conduits destinés au surchauffage sous une pression relativement faible sont alors très incommodes, parce que les diamètres de ces conduits de- viennent très importants. De plus, en comparaison avec le réglage d'une seule température de surchauffage intermédiaire, il est beaucoup plus dif- ficile de régler sur la chaudière non seulement la température de la vapeur vive, mais également deux températures de surchauffage intermédiaire.
De même, le réglage de la turbine devient difficile à cause des grands volumes de vapeur que contiennent les conduits reliant les surchauffeurs à la turbi-
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Suivant l'invention, pour une installation de force motrice à vapeur, dans laquelle la vapeur de travail est soumise à au moins deux sur- chauffages intermédiaires sous des pressions différentes, le surchauffage intermédiaire de la vapeur à pression supérieure est effectué par des gaz de combustion, tandis que le surchauffage intermédiaire de la vapeur à pres- sion inférieure est mis en oeuvre dans un échangeur de chaleur chauffé par de la vapeur en voie de condensation. On évite de cette manière les incon- vénients précités.
On utilise avantageusement pour le chauffage du surchauffeur de l'étage à pression inférieure de la vapeur prélevée dans un étage à pression supérieure de la turbine, de préférence en amont du surchauffage intermédiaire par les gaz de combustion.
Cet agencement offre d'une part l'avantage de supprimer les gros conduits à basse pression allant de la turbine à la chaudière et de la chaudière à la turbine, parce que le surchauffeur intermédiaire à basse pression peut être placé directement à côté de la turbine et parce qu'il suffit de prévoir un conduit de faible longueur entre le point de prélève- ment sur la turbine même, et le surchauffeur intermédiaire chauffé à la vapeur.
D'autre part, on réalise une économie de chaleur par le fait que la vapeur prélevée pour le chauffage du surchauffeur intermédiaire à basse pression a déjà fourni du travail dans la turbine à haute pression.
Si le prélèvement de la vapeur destinée au chauffage du sur- chauffeur intermédiaire à basse pression a lieu en un point de la turbine où la vapeur est encore fortement surchauffée, cette vapeur prélevée, pré- sentant de préférence une haute température de surchauffage, peut être uti- lisée dans un échangeur de chaleur à circulation en contre-courant pour por- ter la vapeur à basse pression à une température de surchauffage supérieure à la température de saturation correspondant à la pression de la vapeur pré- levée. Dans un agencement de ce genre, une partie de la vapeur prélevée, refroidie dans l'échangeur de chaleur à circulation en contre-courant du surchauffeur intermédiaire, peut être avantageusement condensée partielle- ment ensuite dans un réchauffeur de l'eau d'alimentation.
Ce dernier agen- cement est particulièrement avantageux si la vapeur nécessaire au chauffage du. surchauffeur intermédiaire à basse pression est prélevée dans un étage de la turbine dans lequel la pression est inférieure à celle à laquelle est effectué le premier surchauffage intermédiaire.
L'agencement d'une installation de force motrice à vapeur suivant l'invention est particulièrement avantageux si on utilise de la vapeur vive à très haute pression, par exemple d'une pression absolue de 150 à 300 kg/ cm2, et si le premier surchauffage intermédiaire a lieu par les gaz de com- bustion sous une pression absolue de 50 à 100 kg/cm2, tandis que le deuxième sur chauffage est effectué sous une pression absolue de 2 à 20 kg/cm2.
Le surchauffage intermédiaire double ou multiple, mis en oeuvre suivant l'invention, est particulièrement avantageux si, pour certaines rai- sons, la vapeur de travail n'est portée par le premier surchauffage inter- médiaire qu'à une température relativement basse d'environ 420 à 520 C.
Le dessin annexé représente schématiquement une installation de force motrice à vapeur suivant l'invention.
1, 2 et 3 désignent des turbines qui sont successivement traver- sées par la vapeur de travail et transmettent la force motrice à un généra- teur 4. En 5 est indiqué une chaudière, 6 est un surchauffeur de vapeur vive, chauffé par les gaz de combustion, 7 est un surchauffeur intermédiai- re chauffé par les gaz de combustion, 8 désigne un échangeur de chaleur rem- plissant la fonction de surchauffeur intermédiaire chauffé par la vapeur
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en voie de condensation, 9 est un autre échangeur de chaleur destiné au surchauffage intermédiaire.
En partant du surchauffeur 6, la vapeur de travail passe par un conduit 10 dans la turbine 1, sort de cette turbine par un conduit 11, traverse le surchauffeur intermédiaire 7 chauffé par les gaz de combus- tion, et entre par un conduit 12 dans la turbine 2. Après sa détente dans cette turbine, la vapeur arrive par un conduit 13 dans la deuxième surchauf- feur intermédiaire 8, et passe par un conduit 14 dans l'échangeur de chaleur 9, dans lequel elle est davantage surchauffée. En sortant de cet échangeur, la vapeur entre par un conduit 15 dans la turbine 3, qu'elle quitte par un conduit 16, pour arriver dans un condenseur 17.
Une pompe 19 refoule le condensat par un conduit 18 dans un ré- servoir à eau d'alimentation 24, à travers un échangeur de chaleur 20, et des réchauffeurs 21, 22, 23. En 25 est indiquée une pompe d'alimentation qui refoule l'eau dans la chaudière 5, à travers des réchauffeurs 26, 27 et par un conduit 28.
29, 30, 31 et 32 désignent des conduits de prélèvement de vapeur qui font passer la vapeur de chauffage dans les réchauffeurs d'eau d'alimen- tation 21, 22, 23 et 26.
Par un conduit 33, une partie de la vapeur détendue dans la tur- bine 1, est prélevée en un point 34 et passe pour le chauffage dans l'échan- geur de chaleur 9,' dans lequel elle cède sa chaleur de surchauffe à la vapeur de travail destinée à la turbine 3. Une partie de la vapeur de chauffage passe ensuite par un conduit 35 dans le surchauffeur intermédiaire à basse pression 8, dans lequel elle cède sa chaleur de condensation à la vapeur à surchauffer. La partie restante de la vapeur de chauffage passe par un con- duit 36 dans le réchauffeur 27, qui reçoit également par un conduit 37 le condensat du surchauffeur 8.
En 38 sont indiqués des dispositifs d'évacuation du condensat de la vapeur de chauffage.
L9installation de force motrice à vapeur représentée comporte deux surchauffeurs intermédiaires pour la vapeur de travail sous des pres- sions différentes. La surchauffe intermédiaire à pression supérieure est dans ce cas assuré par les gaz de combustion dans le surchauffeur 7, tandis que la surchauffe intermédiaire à pression inférieure est assuré par la va- peur se condensant dans le surchauffeur 8. De plus, on utilise pour le chauffage de ce dernier de la vapeur prélevée dans un étage à pression supé- rieure de la turbine, c'est-à-dire au point 34 en amont de la surchauffe in- termédiaire par les gaz de combustion.
En-ce point,la vapeur est encore fortement surchauffée. La va- peur surchauffée destinée au chauffage du surchauffeur intermédiaire à basse pression 8 est donc d'abord refroidie dans l'échangeur de chaleur à circula- tion en contre-courant 9, dans lequel elle cède de la chaleur à la vapeur à basse pression qui doit être surchauffée. Ensuite, une partie de la vapeur de chauffage est utilisée dans le réchauffeur d'eau d'alimentation 27.
REVENDICATIONS.
1. - Installation de force motrice à vapeur, dans laquelle la vapeur de travail est surchauffée intermédiairement, au moins deux fois sous des pressions différentes, caractérisée en ce que la surchauffe in- termédiaire à pression supérieure est assurée par les gaz de combustion, tandis que la surchauffe intermédiaire à pression inférieure est assurée dans un échangeur de chaleur chauffé par de la vapeur en voie de condensa- tion.
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ESCHER WYSS SOCIETE ANONYME, residing in ZURICH (Switzerland): STEAM MOTOR FORCE INSTALLATION WITH INTERMEDIATE SUPERHEATING.
The present invention relates to a steam power plant in which the working steam is superheated at at least two intermediate points under different pressures.
It is known that the heat consumption of steam power plants can be reduced by intermediate superheating; the necessary heat is supplied to the superheater by the combustion gases of the boiler and even .partially by the heat radiated by the hearth.
In other installations, overheating has also already been used by supplying the intermediate superheater with live steam which condenses there. On the other hand, it has been proposed to take off steam for heating the intermediate superheater at a point on the turbine upstream of the latter.
Finally, it has been proposed to subject the steam to double or multiple intermediate superheating to obtain a further reduction in heat consumption compared to single intermediate superheating. If in this case double intermediate superheating by the combustion gases is practiced, the difficulty results in the steam having to pass twice from the turbine to the boiler and from the boiler to the turbine.
The conduits intended for superheating under a relatively low pressure are then very inconvenient, because the diameters of these conduits become very large. In addition, in comparison with setting a single intermediate booster temperature, it is much more difficult to adjust not only the live steam temperature on the boiler, but also two intermediate booster temperatures.
Likewise, the adjustment of the turbine becomes difficult because of the large volumes of steam contained in the ducts connecting the superheaters to the turbine.
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According to the invention, for a steam power plant, in which the working steam is subjected to at least two intermediate superheating under different pressures, the intermediate superheating of the steam at higher pressure is carried out by gases of combustion, while the intermediate superheating of the lower pressure steam is carried out in a heat exchanger heated by condensing steam. In this way, the aforementioned drawbacks are avoided.
Steam taken from a higher pressure stage of the turbine is advantageously used for heating the superheater of the lower pressure stage, preferably upstream of the intermediate superheating by the combustion gases.
This arrangement offers on the one hand the advantage of eliminating the large low pressure pipes going from the turbine to the boiler and from the boiler to the turbine, because the intermediate low pressure superheater can be placed directly next to the turbine. and because it suffices to provide a duct of short length between the sampling point on the turbine itself, and the intermediate steam-heated superheater.
On the other hand, a heat saving is achieved by the fact that the steam taken for heating the low pressure intermediate superheater has already provided work in the high pressure turbine.
If the withdrawal of the steam intended for heating the intermediate low pressure superheater takes place at a point of the turbine where the steam is still highly superheated, this withdrawn steam, preferably having a high superheating temperature, can be used in a heat exchanger with countercurrent circulation to bring the steam at low pressure to a superheating temperature above the saturation temperature corresponding to the pressure of the steam taken off. In such an arrangement, part of the withdrawn steam, cooled in the countercurrent heat exchanger of the intermediate superheater, can advantageously then be partially condensed in a feed water heater.
The latter arrangement is particularly advantageous if the steam required for heating the. Intermediate low pressure superheater is taken from a stage of the turbine in which the pressure is lower than that at which the first intermediate superheating is carried out.
The arrangement of a steam power plant according to the invention is particularly advantageous if live steam is used at very high pressure, for example with an absolute pressure of 150 to 300 kg / cm2, and if the first Intermediate superheating takes place by the combustion gases under an absolute pressure of 50 to 100 kg / cm2, while the second overheating is carried out under an absolute pressure of 2 to 20 kg / cm2.
The double or multiple intermediate superheating, implemented according to the invention, is particularly advantageous if, for certain reasons, the working steam is only brought by the first intermediate superheating to a relatively low temperature of. about 420 to 520 C.
The accompanying drawing schematically shows a steam power plant according to the invention.
1, 2 and 3 designate turbines which are successively crossed by the working steam and transmit the motive force to a generator 4. At 5 is indicated a boiler, 6 is a live steam superheater, heated by the gases. combustion chamber, 7 is an intermediate superheater heated by the combustion gases, 8 designates a heat exchanger fulfilling the function of intermediate superheater heated by steam
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in the process of condensation, 9 is another heat exchanger intended for intermediate superheating.
Starting from the superheater 6, the working steam passes through a duct 10 in the turbine 1, leaves this turbine via a duct 11, passes through the intermediate superheater 7 heated by the combustion gases, and enters via a duct 12 into the turbine 2. After its expansion in this turbine, the steam arrives through a duct 13 in the second intermediate superheater 8, and passes through a duct 14 in the heat exchanger 9, in which it is further superheated. On leaving this exchanger, the steam enters through a pipe 15 into the turbine 3, which it leaves through a pipe 16, to arrive in a condenser 17.
A pump 19 delivers the condensate through a conduit 18 into a feed water tank 24, through a heat exchanger 20, and heaters 21, 22, 23. At 25 is indicated a feed pump which delivers the water in the boiler 5, through heaters 26, 27 and through a pipe 28.
29, 30, 31 and 32 designate steam take-off conduits which pass the heating steam through the feed water heaters 21, 22, 23 and 26.
Through a duct 33, part of the steam expanded in the turbine 1, is taken at a point 34 and passes for heating in the heat exchanger 9, 'where it transfers its superheating heat to the heat exchanger. working steam intended for the turbine 3. Part of the heating steam then passes through a conduit 35 in the low pressure intermediate superheater 8, in which it transfers its heat of condensation to the steam to be superheated. The remaining part of the heating steam passes through a conduit 36 into the heater 27, which also receives the condensate from the superheater 8 through a conduit 37.
At 38 are indicated devices for evacuating the condensate from the heating steam.
The steam power plant shown has two intermediate superheaters for the working steam under different pressures. The intermediate superheating at higher pressure is in this case provided by the combustion gases in the superheater 7, while the intermediate superheating at lower pressure is provided by the steam condensing in the superheater 8. In addition, it is used for the heating the latter of the steam taken from a higher pressure stage of the turbine, that is to say at point 34 upstream of the intermediate superheating by the combustion gases.
At this point, the steam is still strongly superheated. The superheated steam intended for heating the low pressure intermediate superheater 8 is therefore first cooled in the countercurrent circulation heat exchanger 9, in which it transfers heat to the low pressure steam. which must be overheated. Then a part of the heating steam is used in the feed water heater 27.
CLAIMS.
1. - Steam power plant, in which the working steam is intermediately superheated, at least twice under different pressures, characterized in that the intermediate superheating at higher pressure is provided by the combustion gases, while that the intermediate superheating at lower pressure is ensured in a heat exchanger heated by condensing steam.