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La présente invention concerene un procédé de réglage de la tempé- rature de resurchauffe dans une installation motrice à vapeur dans laquel- le la vapeur déjà partiellement détendue est resurchauffée par un résurchauf- feur à chauffe directe placé dans le générateur de vapeur, et un dispositif d'installation motrice à vapeur destiné à appliquer ce procédé.
On connaît déjà divers moyens pour maintenir la température de la vapeur resurchauffée à une valeur désirée. On emploie par exemple des brûleurs orientables à l'aide desquels on peut déplacer la zone d'échauf- fement maximum dans le générateur de vapeur. Mais la rotation des brûleurs produit également une influence importante sur toutes les autres surfaces de chauffe, ce qui oblige à installer des dispositifs de réglage supplémen- taires en d'autres points. En particulier, les brûleurs orientables ne permettent pas de régler simultanément deux resurchauffeurs. On a égale- ment déjà installé des resurchauffeurs dans le parcours des fumées, en les plaçant dans des passages différents des gaz, qui peuvent être plus ou moins complètement fermés par des registres de fumée.
Dans ce système, la va- riation de débit des gaz de fumée doit assurer le réglage de température dans les resurohauffeurs. Ce dispositif est onéreux et ne remplit son but que d'une façon imparfaite dans les installations modernes, dans lesquelles, pour obtenir le meilleur rendement thermique, on doit installer les resur- chauffeurs dans la zone de chauffe par rayonnement, c'est-à-dire dans le voisinage du foyer. On ne peut pas envisager d'injecter de l'eau dans les resurchauffeurs; cette opération réduirait le rendement thermique puis- qu'il faudrait vaporiser et chaufferl'eau injectée, sans que cette eau fournisse aucun travail dans la partie haute pression des turbines. De plus, cette méthode présente le risque de rentrées de sel dans les surchauffeurs et les turbines.
On peut aussi réaliser le resurchauffeur en deux parties, et,placer entre ces deux parties un refroidisseur de vapeur. Il est vrai que dans ce-cas il faut prévoir des dispositifs ou connexions spéciaux pour ré- aliser ce refroidissement. On a proposé également de régler la température de la vapeur partiellement détendue, en plaçant un resurchauffeur régula- teur à chauffe indirecte en amont d'un resurchauffeur à chauffe directe.
Mais de tels resurchauffeurs régulateurs doivent avoir de grandes dimensions pour pouvoir transmettre dans tous les cas à la vapeur partiellement déten- due la quantité de .chaleur qui lui manque. Enfin,la transmission de cha- leur s'effectuant en deux stades, d'une part d'un fluide de chauffage à un véhicule de chaleur et d'autre part de ce véhicule de chaleur à la vapeur partiellement détendue, on a besoin d'une surface de chauffe double, et l' on a besoin également d'une température corrélativement plus élevée du flui- de de chauffe, si bien que l'on ne se décide à employer un tel resurchauf- feur de réglage que dans des cas spéciaux.
Suivant la présente invention, au contraire, la vapeur détendue est réchauffée supplémentairement ou bien refroidie, suivant que sa tempé- rature est trop basse ou trop élevée, par de la vapeur prélevée dans le générateur de vapeur et ramenée'ensuite à ce générateur sans avoir été détendue. On obtient ce résultat à l'aide d'un échangeur de chaleur dont une face de la surface d'échange est montée en commun, avec une surface de chauf- fe directe dans le passage de la vapeur partiellement détendue, alors que l'autre face de sa surface d'échange est montée dans le parcours de la vapeur non encore détendue,et à l'aide de dispositifs qui permettent de faire va- rier l'intensité de la transmission de chaleur et d'inverser son sens* Cette disposition présente des avantages considérables.
L'échangeur de 'chaleur peut avoir de petites dimensions, et le réglage par plus ou moins permet néanmoins de régler la température dans un large intervalle. En fonction- nement normal, c'est-à-dire lorsque la vapeur partiellement détendue est à la température prescrite, l'échangeur de chaleur n'a pas à transmettre de
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la chaleur, à l'inverse de ce qui se passe dans un resurchauffeur à chauffe indirecte, qui réchauffe la vapeur partiellement détendue, même en régime' normal. La. vapeur qui n'est pas encore détendue agit comme fluide de chauf- fag3 ou fluide de refroidissement, suivant la température qu'elle possède' comparativement à la -vapeur détendue.
Même dans ce dernier cas, la chaleur de refroidissement reste dans le circuit du fluide de travail sans aucune dépense supplémentaire. Il s'agit donc d'un échangeur de chaleur et non d'un resurchauffeur.
De préférence on injecte de l'eau dans la vapeur qui n'est pas encore détendue, avant que cette vapeur agisse sur la vapeur déjà déten- due, et cette injection d'eau peut dépendre de la température de la vapeur resurchauffée* D'autre part, on peut injecter de l'eau dans la vapeur non encore détendue, d'après la température de celle-ci, après que cette va- peur a agi sur la vapeur déjà détendue. On sait que l'injection d'eau est l'un des moyens les plus simples de réglage de la température de vapeur.
Dans ce cas, on peut fractionner l'injection d'eau de façon que la quantité d'eau injectée en amont de l'échangeur de chaleur soit assez grande pour satisfaire aux conditions de réglage de température de la vapeur partiel- lement détendue, et que la quantité d'eau injectée en aval de l'échangeur de chaleur soit assez grande pour que la température de la vapeur non enco- re détendue prenne la valeur désirée à la sertie du surchauffeur.
On peut également appliquera procédé de la présente invention de façon qu'une partie seulement de la vapeur non encore détendue agisse sur la :vapeur déjà détendue. De'cette façon, on accroît la gamme de réglage de la température de resurchauffe. On peut également faire agir la vapeur non encore détendue sur une partie seulement de la vapeur déjà détendue.
Cette façon de faire resserre la gamme de réglage, mais peut accroître la précision du réglage. Hais dans les deux cas, on peut réduire la chute de pression, ce qui est particulièrement important dans le cas de la vapeur partiellement détendue.
Le côté de la zone d'échange de l'échangeur de chaleur qui est baigné par de la vapeur partiellement détendue est installé de préférence entre deux fractions de chauffe du resurchauffeur à chauffe directe. On installera l'échangeur de chaleur entre ces deux fractions de surface de chauffe de façon telle que la température de vapeur détendue et la tempéra- ture de la vapeur non encore détendue soient entre elles dans un rapport avantageux. De plus, on peut installer le côté de la zone de transmission de 1'échangeur de chaleur qui est baigné par la vapeur non encore détendue, entre deux surfaces de chauffe du générateur de vapeur. On peut installer un dispositif d'injection d'eau dans la canalisation de vapeur non encore détendue allant du générateur de vapeur à l'échangeur de chaleur.
On peut également installer un dispositif d'injection d'eau dans la canalisation de vapeur non encore détendue qui va de l'échangeur de chaleur au généra- teur de vapeur. Il est avantageux .disposer une dérivation contournant l'échangeur de chaleur et servant à la vapeur non encore détendue, .ainsi qu' un organe d'étranglement dans cette dérivation,spécialement lorsque cette dérivation part de la canalisation allant du générateur de vapeur à l'échan- geur de chaleur en un point situé en amont du dispositif d'injection d'eau, car dans ce cas cette dérivation transporte une vapeur chaude qui n'a pas été refroidie par injection d'eau et' abandon de chaleur dans l'échangeur de chaleur, et peut renvoyer à cet échangeur de la vapeur refroidie et élever sa température.
Enfin, on peut avantageusement adopter une conduite de vapeur partiellement détendue, qui contourne l'échangeur de chaleur et com- porte un organe d'étranglement.
D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront dans la description effectuée à l'aide des dessins annexés dans lesquels :
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La fig. 1 représente une centrale à vapeur à titre d'exemple de la présente invention.
La fig. 2 représente schématiquement la variation de température de la vapeur nor. encore détendue et de la vapeur partiellement détendue, le long des surfaces de chauffe et d'échange de chaleur de ces vapeurs.
Le fluide de travail est aspiré par la pompe à condensat 2 dans le condenseur 1 et refoulé par cette pompe dans le réservoir d'eau d'alimenta- tion 4 par la canalisation 3. A partir de ce réservoir d'eau d'alimentation
4, la pompe d'alimentation 5 porte le fluide de travail à la pression de ré- gime puis, par la canalisation 6, l'envoie dans une première zone 7 chauf- fée par les gaz de fumée, qui est l'économiseur, ensuite dans une deuxième zone de chauffe 8 dans laquelle l'eau est transformée en vapeur, puis par la canalisation 9 dans une troisième zone de chauffe 10 qui est un premier surchauffeur.
A partir de cet organe, la vapeur non encore détendue part par la canalisation 11 pour arriver sur un côté de la surface d'échange de l'é- changeur de chaleur 12, puis passe par la canalisation 13 dans la quatrième zone de chauffe 14 qui est le surchauffeur final, et enfin passe par la ca- nalisation 15 dans la partie haute pression 16 d'une installation de tur- bines. Après une détente partielle, la vapeur est envoyée par la canalisa- tion 17 dans une première zone partielle de chauffe 18 du resurchauffeur pais sur l'autre côté de la surface d'échange de l'échangeur de chaleur 12, puis dans la deuxième zone partielle de chauffe 19 du resurchauffeur puis, par la canalisation 20, dans l'étage basse pression 21 de l'installa- tion de turbines, pour revenir finalement dans le condenseur 1 par la canali- sation 22.
La partie haute pression 16 et la partie basse pression 21 de l'installation de turbines se trouvent sur un même arbre et entraînent la génératrice électrique 23.
Une canalisation 24 part de la canalisation d'admission 6 et se divise en deux canalisations d'injection 25 et 26. La canalisation d'in- jection 25 débouche dans la canalisation 11 en amont de l'échangeur de cha- leur et possède un régulateur de débit 27, qui reçoit ses impulsions de ré- glage d'un poste de mesure thermométrique 28 situé à la sortie de la deu- xième zone partielle de chauffe 19 du resurchauffeur. La deuxième canali- sation d'injection 26 débouche dans la canalisation 13 en aval de l'échan- geur de chaleur, et possède un régulateur de débit 29 commandé par deux pos- tes de mesures thermométriques 30 et 31, qui sont installés d'une façon déjà connue; en amont et en aval du dernier surchauffeur 14.
Une partie de la vapeur non encore détendue qui est prélevée dans le générateur de vapeur peut être envoyée directement dans la zone de chauf- fe suivante 14 du générateur de vapeur, en contournant l'échangeur de cha- leur 17, au moyen de la canalisation 32 contenant l'organe d'étranglement 33. Cet organe d'étranglement 33 peut être un simple diaphragme, une vanne commandée à la main, une soupape de réglage, etc., D'une façon analogue, :L'échangeur de chaleur 12 peut également comporter sur son autre face une dérivation destinée à la vapeur partiellement détendue et possédant également un organe d'étranglement.
Pour décrire le fonctionnement du présent procédé, on a représen- té sur la fig. 2 non seulement les surfaces de chauffe ou d'échange de cha- leur qui sont indiquées schématiquement d'après la fig. l, mais également la variation des températures de la vapeur non encore détendue I et de la vapeur partiellement détendue II, qui s'écoulent suivant des directions opposées.
Dans le diagramme "a" la température de resurchauffe de la vapeur partiellement détendue doit avoir sà valeur nominale.' Un réglage supplémen- 4.aire effectué à l'aide de l'échangeur de chaleur 12 n'est donc pas néces-
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saire. Peur cette raison, l'injection d'eau par la canalisation 25 est ré- glée de façon telle que la vapeur prélevée dans le circuit du générateur de vapeur possède à l'entrée dans l'échangeur de chaleur à peu près la même température que la vapeur provenant de la zone partielle de chauffe 18 du resurchauffeur et entrant dans l'échangeur de chaleur. Il n'y a donc pas de transmission de chaleur.
La vapeur non encore détendue qui sort de l'é- changeur de chaleur reçoit ensuite une nouvelle injection d'eau par la cana- lisation 26, grâce à quoi elle a la température désirée lorsqu'elle sort du dernier surchauffeur 14.
Le diagramme "b" suppose que la vapeur II qui est partiellement détendue, est à une température trop basse. Pour obtenir une meilleure com- paraison, on a supposé dans les trois diagrammes que la température de la vapeur non encore détendue est la même dans la zone de chauffe 10 et dans in sone de chauffe 14 du générateur de vapeur. Une faible injection d'eau par la canalisation 25 a pour effet de ne réduire que faiblement la tempé- rature de la vapeur non encore détendue.
La vapeur partiellement détendue se trouve réchauffée supplémentairement dans l'échangeur de chaleur par cette température relativement élevée de la vapeur non encore détendue, et la température de la première peut ainsi atteindre la valeur nominale désirée- Pour que la vapeur non détendue qui est renvoyée au générateur de vapeur quit- te la zone de chauffe 14 avec la température désirée, il faut également dans ce cas injecter de l'eau par la canalisation 18.
Enfin, le diagramme "c" représente la variation des températures dans le cas où la vapeur partiellement détendue à une température trop forte. Une forte injection d'eau par la canalisation 25 permet de réduire considérablement la température de la vapeur non encore détendue, grâce à quoi la vapeur partiellement détendue cède de la chaleur par l'échangeur de chaleur à la vapeur non encore détendue, et se refroidit de ce fait.
Mais si la vapeur non encore détendue a pris dans l'intervalle une températu- re trop faible, il faut déjà prélever une partie de cette vapeur en amont du premier point d'injection, la dériver par la canalisation 32, et la renvoyer au'reste de la vapeur en amont de la zone de chauffe 14, dans le but d'ac- croître de nouveau la température de la vapeur qui est trop faible.
L'idée de la présente invention est très générale. Il est sans importance que l'installation fonctionne à une pression supérieure ou infé- rieure à la pression critique* Le procédé de l'invention peut être appliqué avec des chaudières quelconques, qu'il s'agisse de chaudières à circulation forcée ou de chaudières conduites de toute autre façon. On peut également employer une machine à vapeur quelconque au lieu des turbines précitées. Il n'est pas absolument nécessaire que l'échangeur de chaleur soit placé entre deux zones partielles de chauffe du resurchauffeur; il suffit de l'instal- ler entre deux parties de l'installation de turbines par exemple en amont ou en aval du resurchauffeur.
On peut également prévoir plus de deux étages de détente, ce qui nécessite plus d'une resurchauffe* Dans ce cas, on peut régler la température de chaque étage de resurchauffe par le procédé de l' invention., nais on peut également ne régler qu'un seul étage de cette façon et régler les autres par un procédé quelconque par exemple à l'aide de brû- leurs orientables. Dans le premier cas, il est particulièrement avantageux de monter les échangeurs de chaleur en parallèle entre les divers étages de détente, sur le côté de la vapeur non encore détendue, et de faire cor- respondre à chacun d'eux sa propre injection d'eau.