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Selon des moyens connus, on améliore le rendement des installations motrices à vapeur en réchauffant l'eau d'alimenta- tion à l'aide des vapeurs de soutirage de la turbine et, pour réduire les pertes par la cheminée, on s'efforce d'abaisser la température des gaz de combustion s'échappant de la chaudière à une valeur aussi proche. que possible de la température ambian- te, en faisant circuler lesdits gaz brulés dans l'économiseur qui sert à réchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière et dans le réchauffeur d'air, qui assure le réchauffage de.l'air froi< pour l'alimentation du foyer, de telle sorte que la chaleur ainsi
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enlevée aux gaz de combustion de la chaudière soit restituée au cycle thermique.
Du fait que la température de l'eau d'alimentation est déjà élevée dans les échangeurs chauffés à la vapeur de soutirage, la marge possible de refroidissement des gaz de combustion dans l'é- conomiseur se trouve réduite. De ce fait la quantité de chaleur échangée dans l'économiseur est abaissée. Si l'on admet un chiffre de perte par la cheminée qui est bien déterminé, la quantité de chaleur qui doit être alors échangée dans le réchauffeur d'air se trouve donc accrue..
D'autre part, comme les coefficients de transmission de la cnaleur intervenant pour l'échange de chaleur entre l'air et les gaz de combustion sont plus petits que ceux qui sont valables pour le cas de l'échange de chaleur entre l'eau d'alimentation de la chaudière et les gaz de combustion, il faut prévoir, au total, des surfaces d'échange plus importantes pour le refroidissement de3 gaz de combustion. Il en résulte une augmentation du prix de la chaudiére. Il est donc intéressant que l'eau d'alimentation de la chaudière entre dans l'économiseur à une température peu élevée.
D'autre part, pour des raisons relevant de la technique de la chauffe, certaines limites sont imposées à la température de l'air d'alimentation du foyer, de telle sorte que l'on ne peut pas choisir arbitrairement la température de l'eau d'alimentation de la chaudière à la sortie des échangeurs alimentés par les vapeurs de soutirage.
Dans une installation de force motrice à vapeur, lorsque les caractéristiques de la vapeur vive, le nombre et l'importance des surchauffes et resurchauffes ainsi que l'allure de la détente de , de la vapeur dans la machine motrice'sont donnés, les caractéristi- ques de la vapeur à la première prise de soutirage sont déterminées de façon univoque par la condition du meilleur rendement thermique
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de l'ensemble. Ces caractéristiques de vapeur déterminent dans d'étroites limites la température de l'eau d'alimentation à la sortie des réchauffeurs qui sont alimentés par la vapeur de soutirage. Cette température optimum de sortie de l'eau d'ali- mentation augmente avec la pression de la vapeur vive.
De ce fait dans les installations modernes haute pression on a intérêt à adopter des températures élevées pour l'eau d'alimentation.
La présente invention concerne des installations motrices à vapeur où l'eau d'alimentation est réchauffée par la vapeur de soutirage et par les ,gaz de combustion. Elle est caractérisée par au moins un réchauffeur d'eau d'alimentation alimenté par la vapeur de soutirage qui est placé au-point de vue de l'eau, en aval d'un réchauffeur d'eau d'alimentation par les gaz de combus- tion.
Le dessin ci-annexé montre schématiquement deux exemples d'une installation motrice à vapeur selon l'invention.
Ainsi que le montrent les figures 1 et 2, l'eau d'alimenta- tion en provenance du condenseur est amenée, de façon connue, à une série de réchauffeurs alimentés par de la vapeur de souti- rage puis traverse, lorsqu'elle a atteint une température favo- rable pour le rendement de la chaudière, un réchauffeur par les gaz de combustion. Les réchauffeurs par la vapeur'de soutirage, qui sont encore nécessaires pour obtenir le cycle de vapeur assu- raiit le meilleur rendement thermique, sont parcourus par l'eau d'alimentation, seulement à la suite du réchauffeur par les gaz de combustion, ou économiseur, précité.
La disposition décrite procure les avantages ci-après : Le dispositif de réchauffage peut être établi en vue de l'obten- tion du meilleur rendement thermique, indépendamment des limita- tions imposées par la chaudière, de -telle sorte que l'on obtienne la solution la plus économique, tant au point de vue du prix de .l'installation qu'à celui de la consommation de combustible.
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Le circuit aigaz de combustion de la chaudière peut être conçu indépendamment das caractéristiques p'ropres du circuit vapeur et par conséquent dans les meilleures conditions économiques; on réalise un gain sur les surfaces d'échangeurs.
On voit sur la figure 1 que dans le circuit air-gaz de coin- bustion de la chaudière, l'air frais est aspiré par la soufflante 1 et refoulé au travers du réchauffeur d'air 2. L'air ainsi réchauffé, traverse par exemple la grille 3 d'une chaudière et assure la combustion d'un combustible. Les gaz de combustion chauds circulent au travers du surchauffeur 4 et du vaporisa- teur 5 puis leur température est encore abaissée par leur passage dans le réchauffeur d'eau d'alimentation par les gaz de combustion 6 et dans le réchauffeur d'air 2. En ce qui concerne le circuit de vapeur, la vapeur vive surchauffée est détendue dans une tur- bine 7, la vapeur étant soutirée en cours de détente pour assu- rer le réchauffage de l'eau d'alimentation.
La vapeur restante à la'sortie de la turbine est condensée dans le condenseur 8, le condensat étant repris par la pompe 9 qui le refoule au travers des réchauffeurs 10 et 11 d'eau d'alimentation par la vapeur et du réchauffeur mélangeur 12. La pompe d'alimentation 13 refoule l'eau d'alimentation au travers d'un autre réchauffeur par vapeur 14, puis d'un réchauffeur par les gaz de combustion 6 et enfin par au moins un réchauffeur d'eau d'alimentation par la vapeur 15 disposé à sa suite. Dans l'évaporateur 5, l'eau d'a- limentation est évaporée, ou chauffée et évaporée. La vapeur est encore surchauffée dans le surchauffeur 4.
Il est rationnel de réduire les pertes de charge dans les canalisations d'eau d'alimentation en raccourcissant lesdites canalisations, résultat qui est obtenu en disposant à l'intérieur de la chaudière, le réchauffeur d'eau d'alimentation par la vapeur qui est placé en aval du réchauffeur d'eau d'alimentation par les gaz de combustion.
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On peut multiplier les awintages de l'installation selon @ ,;''7' l'invention'en se libérant encore davantage, selon la figure 2, des limiter de température propres aux circuits respectifs des gaz de combustion et de la vapeur, ce résultat étant obtenu en disposant un autre réchauffeur d'eau d'alimentation par les gaz de combustion, en aval, au point de vue de l'eau d'alimentation, sur le ou les réchauffeurs d'eau d'alimentation par la vapeur qui est, ou sont eux-mê mes, disposés en aval d'un réchauffeur de l'eau d'alimentation par les gaz de combustion. Les chiffres repère desdivers éléments sont lesmêmes sur la figure 2 que sur la figure 1, à ceci près qu'au lieu d'un seul réchauffeur d'eau d'alimentation par les gaz de combustion, on ena ici deux qui sont respectivemeent da et 6b.
A la suite du réchauffeur d'eau d'alimentation par la vapeur 15, lui-même placé en aval du réchauffeur d'eau d'alimentation par les gaz de combustion 6b, est disposé un autre réchauffeur d'eau d'alimentation par le,3 gaz de combustion 6a, de telle sorte qu'avant d'entrer dans l'évaporateur 5 l'eau d'alimentation est portée à une température qui est supérieure à la température limite déterminée par le point'de fonctionnement du réchauffeur 15.
Dans leinstallations fonctionnant à des pressions de va- peur vive hypercritiques , il n'est plus possible de parler de réchauffeur d'évaporateur ou de surchauffeur par les gaz de combustion. Dans une telle installation, réalisée selon l'in- vention, l'eau d'alimentation parcourerait, après un échangeur chauffé par les gaz de combustion, un réchauffeur par la vapeur et éventuellement encore un autre échangeur chauffé par les gaz de combustion.
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According to known means, the efficiency of steam power plants is improved by heating the feed water using the vapors taken from the turbine and, in order to reduce losses through the chimney, efforts are made to '' lower the temperature of the combustion gases escaping from the boiler to such a close value. as possible from the ambient temperature, by circulating the said burnt gases in the economizer which serves to heat the boiler feed water and in the air heater, which ensures the heating of the cold air. <for feeding the household, so that the heat as well
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removed from the combustion gases of the boiler is returned to the thermal cycle.
Due to the fact that the temperature of the feed water is already high in the exchangers heated by the withdrawal steam, the possible margin for cooling the combustion gases in the economizer is reduced. As a result, the amount of heat exchanged in the economizer is reduced. If one accepts a figure of loss through the chimney which is well determined, the quantity of heat which must then be exchanged in the air heater is therefore increased.
On the other hand, as the transmission coefficients of the value intervening for the heat exchange between the air and the combustion gases are smaller than those which are valid for the case of the heat exchange between the water supply to the boiler and the combustion gases, it is necessary to provide, in total, larger exchange surfaces for cooling the combustion gases. This results in an increase in the price of the boiler. It is therefore advantageous that the boiler feed water enters the economizer at a low temperature.
On the other hand, for reasons relating to the technique of heating, certain limits are imposed on the temperature of the supply air to the furnace, so that the temperature of the furnace cannot be arbitrarily chosen. boiler feed water at the outlet of the exchangers supplied by the withdrawal vapors.
In a steam power plant, when the characteristics of the live steam, the number and extent of superheating and re-superheating as well as the rate of expansion of the steam in the prime mover are given, the characteristics - ques of the steam at the first draw-off point are unambiguously determined by the condition of the best thermal efficiency
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from the whole. These steam characteristics determine within narrow limits the temperature of the feed water leaving the heaters which are fed by the withdrawn steam. This optimum supply water outlet temperature increases with the pressure of the live steam.
Therefore in modern high pressure installations it is advantageous to adopt high temperatures for the feed water.
The present invention relates to steam power plants where the feed water is heated by the withdrawal steam and by the combustion gases. It is characterized by at least one feed water heater fed by the withdrawal steam which is placed in the water point of view, downstream of a feed water heater by the combustion gases. - tion.
The attached drawing shows schematically two examples of a steam power plant according to the invention.
As shown in Figures 1 and 2, the feed water from the condenser is supplied, in a known manner, to a series of heaters supplied with the withdrawn steam and then passes through, when it has reaches a favorable temperature for the efficiency of the boiler, a combustion gas heater. The draw-off steam heaters, which are still necessary to obtain the steam cycle assuring the best thermal efficiency, are traversed by the feed water, only after the heater by the combustion gases, or economizer, supra.
The arrangement described provides the following advantages: The heating device can be set up with a view to obtaining the best thermal efficiency, regardless of the limitations imposed by the boiler, so that the the most economical solution, both from the point of view of the cost of the installation and that of the fuel consumption.
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The boiler combustion gas circuit can be designed independently of the characteristics of the steam circuit and therefore under the best economic conditions; a gain is made on the heat exchanger surfaces.
It can be seen in figure 1 that in the air-gas circuit of the boiler, the fresh air is drawn in by the blower 1 and delivered through the air heater 2. The air thus heated passes through example the grid 3 of a boiler and ensures the combustion of a fuel. The hot combustion gases circulate through the superheater 4 and the vaporizer 5 and their temperature is then further lowered by their passage through the feed water heater by the combustion gases 6 and into the air heater 2. As regards the steam circuit, the superheated live steam is expanded in a turbine 7, the steam being withdrawn during expansion to ensure the reheating of the feed water.
The steam remaining at the outlet of the turbine is condensed in the condenser 8, the condensate being taken up by the pump 9 which delivers it through the heaters 10 and 11 of the steam feed water and the mixer heater 12. The feed pump 13 delivers the feed water through another steam heater 14, then a combustion gas heater 6 and finally through at least one feed water heater through the steam 15 arranged after it. In evaporator 5, the feed water is evaporated, or heated and evaporated. Steam is still overheated in superheater 4.
It is rational to reduce the pressure drops in the feed water pipes by shortening the said pipes, a result which is obtained by placing inside the boiler, the feed water heater by the steam which is placed downstream of the combustion gas feed water heater.
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We can multiply the awintages of the installation according to @,; '' 7 'the invention' by freeing itself even further, according to Figure 2, from the temperature limits specific to the respective circuits of combustion gases and steam, this result being obtained by placing another flue gas feedwater heater downstream, from the feedwater point of view, on the steam feedwater heater (s) which is, or are themselves my, arranged downstream of a feed water heater by the combustion gases. The reference numbers of the various elements are the same in Figure 2 as in Figure 1, except that instead of a single feed water heater by the combustion gases, we have here two which are respectively da and 6b.
Following the steam feed water heater 15, itself placed downstream of the combustion gas feed water heater 6b, is arranged another feed water heater by the , 3 combustion gases 6a, so that before entering the evaporator 5 the feed water is brought to a temperature which is higher than the limit temperature determined by the operating point of the heater 15.
In installations operating at hypercritical live steam pressures, it is no longer possible to speak of an evaporator heater or a combustion gas superheater. In such an installation, produced according to the invention, the feed water would pass through, after an exchanger heated by the combustion gases, a steam heater and possibly yet another exchanger heated by the combustion gases.