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La présente invention se rapporte à une centrale d force motrice à vapeur avec générateur de vapeur à pas- sage forcé et avec turbine d'aval séparée de la turbine d'amont par des resurchauffeurs et en outre avec conduite de dérivation contournant la turbine d'amont.
L'invention est caractérisée par le fait qu'il est monté dans la conduite de dérivation 42 une soupape de dérivation 43 obéissant à la pression à la sortie du sur- chauffeur 10 et, placée en aval dans le sens de l'écoule- lement, une soupape d'étranglement 45 réglée principalement sur la pression à la sortie de la turbine d'amont à la pleine charge et maintenant constamment à ce niveau la pression dans la conduite de dérivation 42, et, entre ces deux soupapes, un séparateur d'eau 44, et que, de la con- duite de communication entre le séparateur d'eau 44 et la soupape d'étranglement 45, se détache une conduite de
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vapeur de chauffe 58 allant à une partie au moins des réchauffeurs d'eau d'alimentation.
L'agent de fonctionnement n'étant pasencore à l'é- tat de marche normal pendant le démarrage, il psses pour l'essentiel par des conduites de dérivation qui contournent les différentes parties de la turbine. Afin de refroidir les resurchauffeurs d'une manière suffisante, ce à quoi. l'on ne peut employer que de la vapeur à l'exclusion d'eau d'alimentation en raison des difficultés de la purge, il a déjà été proposé de disposer dans la , iduite de dérivation qui contourne la partie haute pression de la turbine, en aval de la soupape de dérivation, un séparateur d'eau de la chambre de vapeur duquel puisse être extraite de la vapeur d'eau destinée à refroidir les resurchauffeurs.
Pendant le démarrage, il ne peut pas encore être ef- fectué de réchauffage de l'eau d'alimentation par vapeur de soutirage. Or, pour abréger la durée du démarrage d'une part, et utiliser d'autre part la chaleur transmise à l'agent de fonctionnement dans le générateur de vapeur, des proportions ont déjà été faites en vue d'employer poux chauffer les réchauffeurs d'eau d'alimentation pendant le démarrage, au lieu de la vapeur de soutirage, de l'agent de fonctionnement prélevé soit dans un étage intermédiaire du générateur de vapeur soit immédiatement en "val du gé- nérateur de vapeur.
En général cependant, cet agent de fonc- tionnement est constitué par un mélange de vapeur et d'ea En pareil cas, on n'obtiendrait un réchauffage de l'eau d'alimentation qui soit équivalent au réchauffage provoqué par la condensation de la vapeur de soutirage que si les dispositifs d'assèchement des réchauffeurs d'eau d'alimen- tation étaient beaucoup plus grands que d'ordinaire.
Hais une pareille modification à leur construction n'est en général pas possible, car les mêmes réchauffeurs d'eau d'alimentation doivent être chauffés par de la vapeur de
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soutirage pendant la durée bien plus longue de leur fonc- tionnement., En outre, avec les propositions connues, il faut monter une soupape de réduction de la pression dans les conduites menant l'agent de fonctionnement aux réchauf- feurs d'eau d'alimentation etconjuguer une soupape-de sûre- té au moins avec le réchauffeur d'eau d'alimentation ayant la pression maximum, afin que les réchauffeurs d'eau d'ali-. mentation ne soient pas éventuellement soumis du côté de leur moyen de chauffage à la haute pressionrégnant dans le système tubulaire du générateur de vapeur.
Une autre proposition tend.,, dans une centrale de for- ce motrice à va.peur avec chaudière et turbine d'aval sépa- rée de la turbine d'amont par un resurchauffeur, à brancher sur une conduite de vapeur vive contournant la turbine d'a- mont une conduite de vapeur de chauffe allant à un réchauf- feur d'eau d'alimentation, l'agent de fonctionnement passant alors par le resurchauffeur avant d'entrer dans le réchauf- feur, tout ceci en vue d'éviter le montagede très grands dispositifs d'assèchement. Un tel montage présente toutefois l'inconvénient d'un très mauvais rendement parce que la va @ur sortant du surchauffeur est appelée au réchauffage à très haute pression et avec forte chute de température sans avoir fourni de travail.
Mais elle a encore cet au- tre inconvénient que les surfaces de chauffe parcourues par l'agent de fonctionnement dans l'opération de démar- rage, c'est-à-dire tant que la turbine n'est pas encore lancée, ne sont parcourues par un courant liquide que dans la mesure où l'agent de fonctionnement se condense dans les réchauffeurs. Une pareille condition impérative con- traindrait, dans la centrale de force motrice à vapeur sur laquelle est basée l'invention, à un démarrage extr- mement lent et prudent si on ne voulait pas courir le ris- que de constater des avaries aux surfaces de chauffe.
On évite tous ces inconvénients grâce à l'installa- tion suivit l'invention. Si l'agent de fonctionnement em-
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ployé GI. f;n,uf.ax le .i.;,o.;l Gif de r:cn.:.¯uf... d' e :.. cc'a3..- mentation n'est prélevé dans la conduite de dérivstion qu'en aval du séparateur d'eau, on a la certitude qu'il est uni- quement amené de la vapeur aux réchauffeurs d'eau d'alimen- tation pour les chauffer. Toutefois, en aval du séparateur
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d'eau et en aval de l' eabranche:llent de la conduite de va- peur de chauffe , doit encore être montée une soupape d'é- tranglement qui maintient la pression dans 1 séparateur d'eau et dans les conduites de vapeur de chauffe.
La sou- paie d'étranglement peut être constituée de préférence en
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soupape de réglage réglant la pre :..ion en a,ont de la sou- pape indipendauoinent de la contre-pression. De cette manj4.ç-lre, il est possible sans difficulté d'établir et de relier dans le séparateur d'eau uns pression de vapeur correspondant sensiblement à la pression qui règne à pleine charge dans l'étage de vapeur de soutirage de pression maximum de la turbine. Cette pression étant conjuguée à une température de condensation déterminée qui, de son côté, doit valoir
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aoproximative-7,ien'L. corT1e limite supérieure du réchauffage de l'agent de fonctionnement, on peut atteindre dès le démarrage, à l'aide de la disposition suivant l'invention,
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le même réchauffage de l'eau d'aliraenzation qu'à pleine charge.
En outre, le séparateur d'eau est déjà pourvu or- dinairement d'une soupape de sûreté, de telle manière que
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la conduite de vapeur de chauffe peut: b.llGr di.t'ectl3;,.:mt au réchauffeur d'eau d'alimentation à pression .fIl3Xi!!J.u..ul (c'est à-dire sans interposition d'une soupape de réduction de pression et adjonction d'une soupape de sûreté). De plus, la vapeur à très haute pression sortant du séparateur d'eau peut encore être employée avec avantage en d'autres points de l'installation, par exemple à l'alimentation du dispositif à vapeur de barrage et au fonctionnement d'éjeo- teurs à jet de vapeur destinés à aspirer l'air hors du con- denseur.
De préférence, une conduite de dérivation munie .d'un
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organe régulateur (,le débit; va d'un point intermédiaire du système tubulaire du générateur de vapeur au séparateur d'eau et contourne au moins une partie des surfaces de chauffe des surchauffeurs. Dans les générateurs de vapeur à passade forcé en effet deux conditions contradictoires doivent être remplies pendant le démarrage. Il faut d'une part, même pour une puissance minimum du foyer, faire pas- ser une quantité minimum déterminée d'agent de fonctionne- ment dans les surfaces de chauffe constituant le revêtement de la chambre de combustion afin que ces surfaces soient suffisamment refroidies.
On doit d'autre part faire passer au moins dans les surfaces de chauffe du surchauffeur une quantité d'agent de fonctionnement aussi réduite que pos- sible, afin d'arriver rapidement à une haute température de l'agent de fonctionnement quittant le générateur de va- peur. Liais ces deux conditions peuvent être facilement rem- plies suivant l'invention. L'agent de fonctionnement pré- levé en un point intermédiaire du système tubulaire est amené en se détendant simultanément dans le séparateur d'eau.
La quantité de chaleur qu'il contient déjà est ame- née au circuit de démarrage à un niveau de température relativement élevé, de telle manière que la vapeur se for- mant éventuellement au cours de la détente peut être uti- lisée tant au refroidissement des resurchauffeurs qu'au chauffage des réchauffeurs d'eau d'alimentation. En outre, l'agent.de fonctionnement dérivé du point intermédiaire du système tubulaire peut servir à enlever de nouveau de la chaleur à de la vapeur déjà surchauffée qui s'écoule du générateur de vapeur dans le séparateur d'eau.
La conduite de vapeur de chauffe peut aller de préfé- rence au réchauffeur d'eau d'alimentation chauffé à la va- peur qui se trouve le dernier dans le sens de l'écoulement et, dans cette,conduite de vapeur de chauffe, peut débou- cher, venant de l'étage de vapeur de soutirage de pression
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maximum de la turbine, la conduite h If J ..;U1' 1'-: :outir:e pourvue d'un clapet de retenue.
De plus, des conduites d'embranchement: pourvues de soupapes de réduction de pres- sion peuvent partir de la conduite de vapeur de chauffe et aller à des réchauffeurs d'eau d'alimentation qui sont mon- tés en amont du dernier réchauffeur d'eau d'alimentation.On peut donc chauffer les mêmes réchauffeurs d'eau d'alimenta- tion avec de la vapeur de soutirage pendant la marche nor- male et avec de la vapeur provenant du séparateur d'eau pendant le démarrage. On qualifie alors de réchauffeurs d'eau d'alimentation tous les éléments de l'installation dans lesquels il est provoqua un réchauffage de l'eau d'alimentation, donc par exe ple des réchauffeurs par sur- face ou des réchauffeurs par mélange.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description dans laquelle est expliqué en détail avec référence au dessin un exemple de réalisation de l'invention.
Le dessin représente une centrale de force motrice vapeur suivant l'invention, avec générateur de vapeur à passage forcé et turbine en deux parties, la partie haute pression de cette turbine et sa partie basse pression étant en communication par l'intermédiaire d'un resurchauff eur.
Le générateur de vapeur 1 avec la chambre de combustion 2 et le carneau pour le gaz de fumée 3 sont simplement figurés schématiquement. En marche normale l'agent de fonc- tionnement prend le chemin suivant. Il est amené au généra- teur de vapeur en passant par les deux soupapes 4 et 5 servant au réglage de l'eau d'alimentation et entre d'abord dans l'économiseur 6 et ensuitedans la surface de chauffe 7 que l'on peut qualifier de surface de chauffe de vapori- sation lorsque la pression est inférieure à la pression critique (dite subcritique) et de surface de chauffe de transformation lorsque la pression est supérieure à la pression critique (dite supercritique) et qui sert ici
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revêtenent de la cbu.'ibre de coiibustion.
L'ascnt de fonc- tionnement s'écoule ensuite par la conduite de communication
8 dans le surchauffa 9, puis par la conduite 10 avec sou- pape de réglage 11 et par le jeu de soupapes 12 et 13 dans la partie de haute pression 14 de la turbine. Après déten- te partielle l'agent de fonctionnement revient par la con- duite 15 dans le resurchauffeur 16 et ensuite par la con- duite 17 et le jeu de soupapes 18,19 dans la partie basse pression 20 de la turbine qui, de concert avec la partie de haute pression 14, actionne une génératrice électrique
21. L'agent de fonctionnement parvient ensuite par la conduite 22 dans le condenseur 23 hors duquel il est pompé au moyen de la pompe à condensat 24 en passant par les ré- chauffeurs d'eau d'alimentation 25 et 26 et la conduite 27 pour aboutir dans le dégazeur 28.
En sortant de celui-ci l'agent de fonctionnement est de nouveau refoulé par la pompe 29 dans le générateur de.vapeur en passant par la conduite 30 contenant les réchauffeurs d''eau d'ali- mentation 31 et 32. Ainsi se ferme le circuit de l'agent de fonctionnement.
Tendant ce temps, les réchauffeurs d'eau d'alimenta- tion 25 et 26 sont chauffés par de la vapeur de soutirage passant par les conduites de vapeur de soutirage 33 et 33', tandis que les réchauffeurs d'eau d'alimentation 31 et 32 sont alimentés par de la vapeur de soutirage passant par la conduite 34 ou 35, cette dernière débouchant dans la conduite de vapeur de chauffe 56 qui sera décrite ultérieu- rement. Les conduites de vapeur de soutirage 34 et 35 sont pourvues chacune d'un clapet de retenue, respectivement 36 et 37.
Le condensat qui se forme dans les réchauffeurs d'eau d'alimentation 32 et 31 est évacué dans le dégazeur 28 en passant par les conduites 38 et 39 pourvues de pots à condensat -(non figurés), tandis que le condensat prove- nant des réchauffeurs d'eau d'alimentation 26 et 25 est envoyé dans le condenseur 23 en passant par les conduites
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40 et 41 également munies de pots à conaen@at (non figurés).
On s'en tient à un nombre aussi faible de réchauffeurs d'eau d'alimentation uniquementpour plus declarté. Dems les installations modernes dix réchauffeurs d'eau d'alimen- tation et davantage ne sont pas une rareté.
Pendant le démarrage, la partie de haute pression 14 et la partie de basse pression 20 de la turbine sont con- tournées par des conduites de dérivation. Ainsi, après avoir quitté le surchauffeur 9, l'agent de fonctionnement s'écoule par la conduite de dérivation 42 dans laquelle sont montés l'un à la suite de l'autre la soupape de dérivation 43 obéissant à la pression existant à la sortie du surchauffeur, un séparateur d'eau 44 et une soupape d'étranglement 45 qui maintient la pression dans la conduite de dérivation 42. Le séparateur d'eau 44 a différents rôles. Il sert évidemment d'abord à séparer l'eau, de manière que de la vapeur saturée soit disponible pour refroidir le resurchauf- feur 16.
Cette fonction est nécessaire, les générateurs de vapeur à circulation forcée étant généralement mis en mar- che avec un surchauffeur inondé. Il est en outre indispen- sable dans des générateurs de vapeur fonctionnant à pres- sion supercritique, car une séparation de la phase vapeur et de la phase liquide ne peut d'ailleurs se produire qu'après la détente dans la soupape de dérivation 43. De l'agent de fonctionnement provenant d'un point intermé- diaire 8 du générateur de vapeur peut être amené au sépa- rateur d'eau 44 en passant par une conduite de dérivation 46 avec organe régulateur de débit 47.
La vapeur devenant alors libre peut également être utilisée au refroidissement du resurchauffeur 16, tandis que, simultanément, de la cha- leur peut être enlevée par de l'agent de fonctionnement prélevé au point intermédiaire 8 du générateur de vapeur, à la vapeur surchauffée affluant du surchauffeur par la conduite de dérivation 42; le séparateur d'eau sert donc aussi de refroidisseur de vapeur. En outre, le séparateur @
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d'eau 44 est pour-vu, d'une soupape de sûreté 48 par laquelle tous les conduits, réservoirs et autres raccordes au sépa- rateur d'eau sont préservés d'une surpression.
L'eau sépa- rée dans le séparateur d'eau peut être évacuée par la con- duite 49 avec soupape 50 commandée par le niveau de l'eau dans le séparateur.
La vapeur quittant le resurchauffeur 16 est amenée par la deuxième conduite de dérivation 51 avec soupape de dérivation 52, en contournant la partie basse pression 20 dans un second séparateur d'eau et refroidisseur de vapeur 53 dans lequel peut être également conduite l'eau évacuée du premier séparateur d'eau. En sortant du séparateur 53, la vapeur peut être évacuée par la conduite 54 et l'eau par la conduite 55 dans le condenseur 23.
Une importante innovation, dans cette centrale, con- siste en ce qu'une conduite de vapeur de chauffe 56 se détache de la conduite de dérivation 42 entre le sépara- teur d'eau 44 et la soupape d'étranglement 45 et va au réchauffeur d'eau d'alimentation 32. Comme la conduite de vapeur de soutirage 35 débouche dans la conduite de vapeur de chauffe 56, cette conduite 56 est parcourue sur une partie de sa longueur, tant au cours du démarrage qu'en marche normale, par de la vàpeur destinée à chauffer le réchauffeur d'eau d'alimentation 32. De la conduite de vapeur de chauffe 56 se détachent une conduite 57, avec organe régulateur de débit 58, allant au réchauffeur d'eau d'alimentation 31, et une conduite 59, avec organe régula- teur de débit 60, allant au dégazeur 28.
Les deux organes régulateurs de débit 58 et 60 ne s'ouvrant que lorsque la pression tombe au-dessous d'une valeur déterminée dans les parties montées en aval, les.conduites 57 et 59 sont fer- mées pendant la marche normale et ne sont ouvertes que lors du démarrage. Inversement, les clapets de retenue 36 et 37 sont fermés uniquernent lors du démarrage et sont ouverts
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en marche normale.
Un ob tien L ci-,, c--: i; 4 .f.ï '-.<<.v4-:¯ ..LL4 suivant- En marche norn:ilc, chaque r cz:.czi 'cuz <;:;1 .11. ten- té en vapeur par une seul(-- conduite ,h.: *.;<¯>ear <1;a :]üui.L"J :;9Q Lors du Ù01;ar';"c'0c au contraire, de ?a v¯:-uur Je r;1>c;aîie est amenée par une seule conduite de var'-}" de chauffe avec conduites d' e ,br::mc:l..;" \.-:!Ut allant aux derniers réchauffeurs d'eau d'alimentation dans le sens de l'écoulement 31 et 32 ainsi qu'au dégazeur 28.
Les conduites de valeur de chauffe 56,57 et 59 peu- vent aussi trouver leur emploi, bien entendu, et avec avan- tage , en marche à faible charge, quand la pression aux étages de soutirage de la turbine décroît tellement que le réchauffage de l'eau d'alimentation n'est plus suffisamment assuré.
L'invention peut être appliquée sans plus
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à des installations corioorta--,L-1 -::.'1.S d'un rechauffeur et plus de deux parties de turbi@e Les modifications de peu d'importance nécessaires à cette fin dans les branche- ments et dans la construction peuvent être exécutées sans difficulté par tout spécialiste. Le dessin n'étant à con- sidérer que comme un schéma, au lieu d'une surface de chauffe de surchauffeur 9, il peut aussi être disposé plu- sieurs surfaces de chauffe de surchauffeur dans le généra- teur de vapeur 1. Dans les installations modernes en parti- culier, avec températures et pressions élevées de la va- peur, les surfaces de chauffe de surchauffeur font saillie partiellement jusqu'à l'intérieur de la chambre de combus- tion.
Dans ce cas, le point intermédiaire 8 du système tubulaire du générateur de vapeur ne sera placé par exem- ple qu'en aval de la dernière surface de chauffe de sur- chauffeur servant de revêtement de la chambre de combus- tion. Il n'est pas indispensable que la conduite de vapeur de chauffe 59 se détache directement, de la conduite de déri- vation 42; elle peut par (si c'est plus simple com-
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me construction) Jor t j l' .r l<¯i cil'I' J)1'L' de iY:: ,1-' du ;;.5E>1?, ;;.-- leur d'eau 44.
Il en va de 'leUO deu conduite;.! d'e hr:;ncl.e- ment 57 et 59 qui peuvent Galerl';l1t être ruccorduou diT8cte- ment à la chambre de valeur du séparateur d eau ou à une
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conduiue équivalente à la conduite de vapeur do chauffe 53. ', étuiva'!:iate con:Iuitra vap<.:Lz.r c,ui'fe
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Centrale de force motrice à vapeur avce générateur de'vapeur à passage force et avec turbine d'aval séparée, de la turbine d'amont par des resurchauffeurs,et en outre avec conduite de dérivation contournant la turbine d'amont, centrale caractérisée par les points suivants séparément ou en combinaisons :
1/ Il est monté dans la conduite de dérivation une soupape de dérivation obéissant à la pression à la sortie du surchauffeur, et, placés en aval dans le sens'de l'écou- lement, une soupape d'étranglement réglée principalement sur la pression à la sortie de la turbine d'amont à pleine charge et maintenant constamment à ce niveau la pression dans la conduite de dérivation, et, entre ces deux soupa- pes, un séparateur d'eau, et, de la conduite de communica- tion entre le séparateur d'eau et la soupape d'étranglement, se détache une conduite de vapeur de chauffe allant au moins à une partie des réchauffeurs d'eau d'alimentation.
2/ La soupape d'étranglement est constituée en sou- pape de réglage qui règle la press:' on en amont de la soupa- pe indépendamment de la contre-pression.
3/ Une conduite de dérivation munie d'un organe régu- lateur de débit va d'un point intermédiaire du système tu- bulaire du générateur de vapeur au séparateur d'eau, en contournant au moins une partie des surfaces de chauffe des surchauffeurs.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.