Installation de turbine à gaz. Cette invention a pour objet une instal- latioi) de turbine à @Yaz à cycle ouvert coin- preiiant Lui récupérateur dans lequel une partie au moins de l'air sous pression fourni au dispositif de combustion est réchauffé au moyen des gaz d'échappement de la turbine.
Lorsque, afin de. maintenir le coût. de fonctionnement d'une telle installation aussi bas due possible., et aussi afin de diminuer les (laii;
ei.-s d'iiwend.ie, on désire employer des huiles brutes ou seulement partiellement raf finées comme combustible, on se heurte à des difficultés qui proviennent. du fait. que les produits de combustion contiennent alors des résidus particulièrement nuisibles qui ont ten dance à se déposer dans la turbine et dans le récupérateur et à. les empêeber de fonc- lionner (le facon satisfaisante.
La présente invention a pour but de per mettre l'emploi de tels combustibles sans qu'il se produise l'inconvénient mentionné, et, à cet effet, l'installation selon l'invention est ca ractérisée par un échangeur de chaleur dont l'in des circuits est parcouru par les gaz mo teurs s'écoulant du dispositif de combustion à la tubrine, et dont l'autre circuit est par- couru par un fluide de refroidissement, cet échangeur ayant pour but de modérer la température des gaz moteurs parvenant à.
la turbine et de retenir des impuretés entraînées par lesdits gaz en faisant adhérer celles-ci aux, surfaces, de transfert de chaleur afin de les empêcher de parvenir dans la turbine et clans ledit récupérateur.
Le dessin représente, à titre d'exemple et de facon schématique, deux formes d'exé- eution de l'installation de turbine à gaz fai sant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une schéma de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est un schéma de la deuxième forme d'exécution, et la fig. ô est un schéma partiel d'une va riante susceptible d'être appliquée à l'une comme à l'autre des formes d'exécution re présentées aux fig. 1 et 2.
Les formes d'exécution représentées com portent chacune une turbine à gaz 1 entraî nant un compresseur d'air 2 et une dynamo 3, un récupérateur 4 et un dispositif de com bustion 5, alimenté en combustible par un conduit 6. De l'air pénètre dans le compres seur 2 par un conduit. d'aspiration 7; il est envoyé par un conduit 8 au récupérateur 4 à partir duquel il s'écoule par un conduit 9 vers le dispositif de combustion 5 dont les gaz sont amenés à la turbine 1 par un con duit 10. A partir de la turbine, les gaz s'écoulent par un conduit 11 dans le récupé rateur 4- et quittent ce dernier par un con duit 12.
Un échangeur de chaleur 14, destiné "à pu rifier et à tempérer les gaz moteurs fournis à la turbine 1, est intercalé dans le conduit 1.0, et un deuxième échangeur 15 est disposé pour recevoir, par la conduite 17, l'air de refroidissement ayant parcouru l'échangeur de chaleur 1d.
Dans les formes d'exécution représentées, l'échangeur de chaleur 14 comprend un fais ceau de tubes de petit diamètre traversés par l'air de refroidissement et disposés dans le circuit des gaz provenant du dispositif de combustion 5, transversalement. à la direction d'écoulement desdits gaz, ceci afin d'inter cepter de manière efficace les impuretés en traînées par les gaz. L'échangeur de chaleur 15 comprend également un faisceau de tubes de petit. diamètre traversés par l'air avant traversé les tubes de l'échangeur 1.1 et dis posés dans le circuit de l'air provenant du récupérateur 1 et allant au dispositif de combustion 5 par la conduite 9.
Dans la pre mière forme d'exécution représentée à la fig. 1, une conduite 16 relie la sortie d'air de refroidissement de l'échangeur 15 à l'en trée d'air de refroidissement de l'échangeur 14 de façon à former un circuit fermé. Une soufflante 18, destinée à. faire circuler l'air dans ledit circuit, est intercalée dans la con duite 16. La disposition comprend en outre des moyens permettant. de faire varier la vitesse de circulation de l'air dans le circuit.
Un conduit 19 commandé par une vanne 20 relie le refoulement du compresseur 2 à. la conduite 16 et permet d'introduire de l'air provenant de ce compresseur 2 dans le cir cuit. Un conduit 21 commandé par une vanne 22 relie la. conduite 16 à l'aspiration 7 du compresseur 2 et permet de laisser échapper de l'air hors du circuit lorsque cela est néces saire.
Au moyen de la soufflante 18 et du dispositif comprenant les vannes 20 et 22, l'air circulant dans le circuit peut être main , tenu à la pression et la température néces saires pour maintenir une température dé terminée des parties métalliques de l'échan geur de chaleur 1.1, de sorte que le faisceau de tubes de ce dernier peut être formé<B>d'élé-</B> ments de tubes d'acier de construction ordi naire. Le conduit 21 permet d'envoyer l'air s'échappant. cltudit circuit dans l'admission dudit compresseur d'air, pour éviter de per- dre de la chaleur lorsque de l'air chaud est extrait de ce circuit.
Dans la conduite 1.9 peut être intercalé fur refroidisseur pour refroidir l'air introduit dans le circuit fermé, si cela est. nécessaire.
Dans la forme d'exécution représentée la tig. 2, l'air qui circule dans les échangeurs de chaleur 11 et 15 est fourni à partir du conduit. de refoulement @ du compresseur '? à. travers un conduit ?3 commandé par une vanne ?-l. Cet air est prélevé du conduit entre le compresseur 2 et le récupérateur -l. Après avoir traversé lesdits éclrarr-;
eurs de chaleur 1-1 et 15, l'air est introduit dans le dispositif de combustion 5 par un conduit<B>25.</B> On pourrait intercaler dans le conduit. 23 un refroidisseur pour refroidir l'air comprimé avant qu'il pénètre dans l'échangeur de elra- leur 11.
L'échan-,etrr de chaleur 11 servant à maintenir la chaleur des -raz à une valeur admissible, l'échangeur 15 et le récupérateur 1 sont de préférence construits de manière que l'air parvenant au dispositif de combus tion par le conduit 25 après avoir traversé les échangeurs de chaleur 14 et 15 présente la même pression que celui qui parvient à ce dispositif par le conduit. 9, après avoir Ira- versé le récupérateur 1 et. l'éebangeur 15.
Dans une variante de cette deuxième forme d'exécution, on pourrait supprimer l'échan geur de chaleur 15, l'air de refroidissement sortant. de l'échangeur 1-1 étant alors amené directement au dispositif de combustion par un conduit 26, représenté en pointillés.
Du fait que les dépôts d'impuretés entraî nées par les gaz et retenues sur les tubes de l'échangeur de chaleur 1.1 peuvent être d'une nature telle qu'il soit nécessaire d'employer un fluide spécial pour les enlever, le faisceau de tubes de cet. échangeur doit être disposé de manière à. pouvoir être aisément enlevé de l'enveloppe de celui-ci, de manière à per mettre de le traiter dans un bain.
Selon la variante des installations des fi-. 1 et 2, repré sentée à la fig. 3, pour éviter d'interrompre le fonctionnement de l'installation pendant le nettoyage, celle-ci comprend, au lieu d'un seul échangeur 11-,
deux échangeurs de clra- leur 11 et. 111 comprenant chacun un circuit pour les gaz provenant du dispositif de com- biistion -."5 et allant vers la turbine 1 par le conduit 10 et un circuit pour l'air de refroi- dissenient. Des organes tels que des Clapets disposés en 27, 26 ,et ?9, 30 sont. agencés pour herniettre de diriger à.
volonté les gaz et le tlriide clans l'un ou clans l'autre des échan- @,(#ui's de chaleur 11 et 114, de manière à per :nettre<B>(le</B> nettoyer ou de démonter celui qui n'est pas traVersé par ces Illaz et ce fluide, penffloni clac l'autre fonctionne.
Lorsque les installations décrites compor tent la première un refroidisseur intercalé Tins la conduite 19, et la seconde, un refroi- dissectr intercalé dans la conduite ?3, l'effet (le refroidissement peut être commandé auto matiquement par des moyens sensibles aux va riations (le la température des gaz pénétrant dans la turbine,
(le manière à obtenir une température des parties métalliques de l'échangeur de chaleur 11 propre à maintenir approximativement constante la température des ,gaz pénétrant dans la turbine.
Gas turbine installation. This invention relates to a recuperator open cycle gas turbine installation in which at least part of the pressurized air supplied to the combustion device is heated by means of the exhaust gases from the combustion device. the turbine.
When, in order to. keep the cost down. operation of such an installation as low due as possible., and also in order to reduce the (laii;
In other words, it is desired to employ crude or only partially refined oils as fuel, and there are difficulties which arise. of the fact. that the combustion products then contain particularly harmful residues which tend to be deposited in the turbine and in the recuperator and in. prevent them from working (the satisfactory way.
The object of the present invention is to allow the use of such fuels without the mentioned drawback occurring, and, for this purpose, the installation according to the invention is characterized by a heat exchanger whose one of the circuits is traversed by the engine gases flowing from the combustion device to the tubrine, and the other circuit of which is traversed by a cooling fluid, the purpose of this exchanger is to moderate the temperature of the engine gases reaching at.
the turbine and retain impurities entrained by said gases by making them adhere to the heat transfer surfaces in order to prevent them from reaching the turbine and into said recuperator.
The drawing shows, by way of example and schematically, two embodiments of the gas turbine installation forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a diagram of the first embodiment.
Fig. 2 is a diagram of the second embodiment, and FIG. ô is a partial diagram of a variant which can be applied to one or the other of the embodiments shown in FIGS. 1 and 2.
The embodiments shown each include a gas turbine 1 driving an air compressor 2 and a dynamo 3, a recuperator 4 and a combustion device 5, supplied with fuel by a duct 6. Air. enters compressor 2 through a duct. suction 7; it is sent via a conduit 8 to the recuperator 4 from which it flows via a conduit 9 to the combustion device 5, the gases of which are supplied to the turbine 1 via a conduit 10. From the turbine, the gases flow through a conduit 11 into the recuperator 4 and leave the latter through a conduit 12.
A heat exchanger 14, intended "to purify and temper the driving gases supplied to the turbine 1, is interposed in the duct 1.0, and a second exchanger 15 is arranged to receive, via the duct 17, the cooling air. having passed through the heat exchanger 1d.
In the embodiments shown, the heat exchanger 14 comprises a bundle of tubes of small diameter through which the cooling air passes and arranged in the circuit of the gases coming from the combustion device 5, transversely. to the direction of flow of said gases, in order to effectively intercept the impurities trailed by the gases. The heat exchanger 15 also includes a small tube bundle. diameter through which the air passes through the tubes of the exchanger 1.1 and placed in the air circuit coming from the recuperator 1 and going to the combustion device 5 via the pipe 9.
In the first embodiment shown in FIG. 1, a pipe 16 connects the cooling air outlet of the exchanger 15 to the cooling air inlet of the exchanger 14 so as to form a closed circuit. A blower 18, intended for. to circulate the air in said circuit, is interposed in the duct 16. The arrangement further comprises means allowing. to vary the speed of air circulation in the circuit.
A duct 19 controlled by a valve 20 connects the discharge of the compressor 2 to. pipe 16 and allows the introduction of air from this compressor 2 into the circuit. A conduit 21 controlled by a valve 22 connects the. pipe 16 to the suction 7 of the compressor 2 and allows air to escape out of the circuit when necessary.
By means of the blower 18 and the device comprising the valves 20 and 22, the air circulating in the circuit can be kept at the pressure and the temperature necessary to maintain a defined temperature of the metal parts of the exchanger. heat 1.1, so that the tube bundle of the latter can be formed <B> elements of tubes of ordinary structural steel. The duct 21 makes it possible to send the escaping air. This circuit is in the inlet of said air compressor, to avoid losing heat when hot air is extracted from this circuit.
In pipe 1.9 can be inserted as cooler to cool the air introduced into the closed circuit, if it is. necessary.
In the embodiment shown the tig. 2, the air which circulates in the heat exchangers 11 and 15 is supplied from the duct. discharge pressure @ of the compressor '? at. through a conduit? 3 controlled by a valve? -l. This air is taken from the duct between the compressor 2 and the recuperator -l. After having crossed the aforementioned éclrarr-;
Heat owers 1-1 and 15, the air is introduced into the combustion device 5 through a pipe <B> 25. </B> It could be inserted in the pipe. 23 a cooler to cool the compressed air before it enters the heat exchanger 11.
The heat exchanger 11 serving to maintain the heat of the -raz at an allowable value, the exchanger 15 and the recuperator 1 are preferably constructed so that the air reaching the combustion device through the duct 25 after passing through the heat exchangers 14 and 15 has the same pressure as that which reaches this device through the duct. 9, after having crossed the recuperator 1 and. the exchanger 15.
In a variant of this second embodiment, the heat exchanger 15 could be omitted, the cooling air leaving. the exchanger 1-1 then being brought directly to the combustion device via a duct 26, shown in dotted lines.
Because the deposits of impurities entrained by the gases and retained on the tubes of the heat exchanger 1.1 may be of such a nature that it is necessary to use a special fluid to remove them, the tubes of this. exchanger must be arranged so as to. be easily removable from the casing thereof, so as to allow it to be treated in a bath.
Depending on the variant of the installations of the fi. 1 and 2, shown in fig. 3, to avoid interrupting the operation of the installation during cleaning, it comprises, instead of a single exchanger 11-,
two color exchangers 11 and. 111 each comprising a circuit for the gases coming from the combustion device -. "5 and going to the turbine 1 via the duct 10 and a circuit for the cooling air. Components such as valves arranged at 27 , 26, and? 9, 30 are arranged to herniate directing to.
will the gas and the triid clans one or the other of the exchang- @, (# ui's of heat 11 and 114, so as to allow <B> (the </B> to clean or disassemble the one that is not crossed by these Illaz and this fluid, penffloni clack the other works.
When the installations described include the first an intercooler in line 19, and the second a cooler interposed in line 3, the effect (the cooling can be controlled automatically by means sensitive to variations ( the temperature of the gases entering the turbine,
(the way to obtain a temperature of the metal parts of the heat exchanger 11 suitable for maintaining approximately constant the temperature of the gas entering the turbine.