CH528011A - Installation motrice à vapeur et procédé de mise en action de cette installation - Google Patents
Installation motrice à vapeur et procédé de mise en action de cette installationInfo
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Description
Installation motrice à vapeur et procédé de mise en action de cette installation La présente invention a pour objet une installation motrice à vapeur permettant la production d'énergie de pointe ou de surpointe dans une centrale thermique. On a décrit, dans le brevet suisse No 470578 et dans le brevet additionnel No 521515, divers agencements permettant de produire une puissance de pointe et de surpointe par une association turbine à gaz - turbine à vapeur. Ces agencements permettent d'obtenir, en période de pointe et de surpointe, un rendement comparable et, le cas échéant supérieur au rendement de l'installation en période normale. Une telle association exige cependant des investissements d'une certaine importance bien que réduits, et crée certaines sujétions attenantes au fonctionnement en cycle mixte. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'installation selon l'invention est caractérisée par au moins une chambre de combustion auxiliaire, adaptée à préchauffer au moins une partie de l'air de combustion et/ou au moins une partie de l'eau d'alimentation à la chaudière. Le procédé de mise en action de Finstallation selon l'invention dont les débits d'air de combustion et/ou d'eau sont réchauffés, à la puissance de base, par des soutirages de vapeur. Ce procédé est caractérisé par l'élimination partielle ou totale des soutirages, accompagnée d'une production de puissance supérieure à la puissance de base, et par un réchauffage simultané d'au moins une partie des débits d'air et/ou d'eau, assuré directement par une source de chaleur de combustion indépendante du foyer du cycle vapeur. Dans le cas d'une installation de base comportant un poste d'air et un poste d'eau desservis l'un et l'autre par vapeur de soutirage, ainsi qu'un refroidisseur de fumées, on peut disposer commodément deux chambres de combustion auxiliaires dont l'une est destinée à entrer en action en période de pointe pour permettre l'élimination des soutirages au poste d'air, tandis que l'autre est appelée à fonctionner en période de surpointe et à assurer le cas échéant le préchauffage de toute l'eau d'alimentation de la chaudière dans le refroidisseur de fumées pour permettre d'éliminer les soutirages de vapeur au poste d'eau. La figure unique du dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation selon l'invention. On voit, en se référant au dessin, un schéma d'une installation de production d'énergie à cycle vapeur, comportant une chaudière 1 alimentée en charbon, un économiseur 2, un refroidisseur de fumées 12, une turbine à vapeur 3, un poste de réchauffage d'air 4 desservi par des soutirages de vapeur SA et un poste de réchauffage d'eau 5 desservi par des soutirages de vapeur SE. L'installation comporte, en outre, une chambre de combustion de pointe 6 et une deuxième chambre de combustion 7 pour période de surpointe. Les chambres de combustion 6 et 7, fonctionnent sur combustible liquide ou gazeux, sont constituées de la même façon que les chambres de combustion de turbine à gaz, à cela près que l'exodes d'air peut en être bien plus important et que les conditions de température auxquelles elles sont soumises peuvent être beaucoup moins sévères que celles régnant dans les chambres de combustion de turbine à gaz. Le poste d'air 4 est monté sur une canalisation reliant un ventilateur de soufflage 8 à la chaudière 1. La chambre de combustion 6, adaptée à recevoir tout ou partie de l'air de combustion nécessaire à la chaudière 1, est placée sur un deuxième branchement reliant le ventilateur 8 à cette chaudière et monté en parallèle par rapport à ladite canalisation. Le poste d'air 4 et la chambre de combustion 6 peuvent, en outre, communiquer directement l'un avec l'autre, à l'aide d'une conduite 9. La canalisation reliant le ventilateur 8 à la chaudière 1 par voie du réchauffeur d'air 4 est commandée par deux registres RA et RE situés respectivement à l'amont et à l'aval du réchauffeur 4. La conduite 9 reliant en série le réchauffeur 4 à la chambre de combustion 6 est commandée par le registre RB. Le branchement reliant le ventilateur 8 à la chaudière 1 par voie de la- chambre de combustion 6 est commandé par deux registres RC et RD situés à l'amont de cette dernière et disposés de part et d'autre du point de jonction 10 de ce branchement à la conduite 9. Quant à la chambre de combustion 7, elle est alimentée par un ventilateur 1 1 et ses gaz d'échappement circulent à travers le refroidisseur de fumées 12. Le poste d'eau 5 et le refroidisseur 12 sont placés en parallèle sur deux canalisations reliant le condenseur 13 de la turbine à vapeur à l'économiseur 2 En variante, le point de bifurcation de la conduite d'eau provenant du condenseur 13, peut se trouver au coeur même du poste d'eau 5. Le refroidisseur 12 se trouve alors monté en série sur les réchauffeurs d'eau situés du côté basse pression par rapport au point de bifurcation, et en parallèle sur les réchauffeurs d'eau situés de l'autre côté de ce point. L'installation ainsi agencée fonctionne comme suit: En fonctionnement de base correspondant à la puissance nominale, les registres RB, RC et RD sont fermés, tandis que les registres RA et RE sont ouverts; les chambres de combustion 6 et 7 sont à l'arrêt; toute la quantité d'air de combustion de la chaudière passe par le poste d'air 4, une partie du débit d'eau à Ia chaudière circulant dans le poste d'eau 5, et les postes 4 et 5 étant desservis par les soutirages SA et SE. La centrale a alors le rendement des centrales dites de base et fonctionne avec un combustible quelconque. En fonctionnement de pointe, les registres RA, RB, RE sont fermés, tandis que les registres RD et RC sont ouverts. La chambre de combustion 6 est en marche et le débit de mazout ou gaz naturel est réglé au brûleur 14 de cette chambre pour une température de gaz d'échappement pouvant être par exemple de l'ordre de 300 à 400' C. Les soutirages SA sont éliminés, la vapeur détournée de ces soutirages continuant sa détente dans les étages à basse pression de la turbine pour fournir l'excédent de puissance recherché; en pratique, cet excédent peut être de l'ordre de 15 %. Dans ces conditions de pointe la chambre de combustion de la chaudière n'est pas surchargée non plus d'ailleurs que le poste de broyage, et les températures de surchauffe et resurchauffe, très peu perturbées, demeurent dans les limites des moyens de réglage habituels. On peut éventuellement régler à volonté les registres RA, RE, RC et RD pour obtenir tout mode de fonctionnement intermédiaire entre le fonctionnement de base et le fonctionnement de pointe. Si le fonctionnement de pointe ne suffit plus à la production de puissance requise, on met en route la chambre de combustion 7, l'installation fonctionnant alors en surpointe. Les gaz d'échappement de la chambre de surpointe 7 sont envoyés au refroidisseur de fumées 12, simultanément le débit d'eau dans ce refroidisseur de fumées est accru, ce qui permet de diminuer le débit d'eau et de vapeur de soutirage au poste d'eau 5. On obtient ainsi de la puissance supplémentaire par élimination totale ou partielle des soutirages SE, la vapeur non soutirée continuant sa détente dans les étages à basse pression de la turbine. La puissance de surpointe qu'il est possible d'obtenir grâce à cet agencement est, elle aussi, de l'ordre de 15 % de la puissance de base. Comme signalé ci-dessus, l'élimination des soutirages SE au poste d'eau, combinée à la mise en oeuvre d'une chambre de combustion auxiliaire 7, associée à un refroidisseur de fumées 12, permet de remplacer la source de chaleur que constituent ces soutirages SE, sans avoir à surcharger le foyer de la chaudière 1. Les divers échangeurs de la chaudière, en particulier le surchauffeur et le resurchauffeur peuvent ainsi fonctionner en période de surpointe dans les conditions normales prévues en fonctionnement de base. La présente installation peut être utile dans les centrales de type classique pour lesquelles la seule source d'énergie supplémentaire provient en pratique de l'élimination des soutirages de vapeur au poste d'eau. La chambre de combustion de pointe 6 peut servir à préchauffer la chaudière lors du démarrage. Le temps de démarrage se trouve réduit et d'autre part, la mise en marche de cette chambre de combustion fournit, dès le début, de l'air chaud pour les broyeurs et les brûleurs alors que les réchauffeurs d'air ordinaire ne donnent pas d'air chaud au démarrage. En second lieu, l'agencement d'une chambre de combustion auxiliaire 6, reliée en série au poste de réchauffage d'air par la conduite 9 permet d'augmenter le degré de réchauffage d'air en cas d'utilisation de charbons plus humides que ceux normalement prévus. On signale, en outre, que le refroidisseur de fumées 12 peut présenter les caractéristiques du refroidisseur de fumées décrit dans le brevet susmentionné.
Claims (1)
- REVENDICATIONSI. Installation motrice à vapeur comprenant une chaudière, une turbine à vapeur, un poste réchauffeur d'air et/ou un poste réchauffeur d'eau desservis par soutirages de vapeur, caractérisée par au moins une chambre de combustion auxiliaire, adaptée à préchauffer au moins une partie de l'air de combustion et/ou au moins une partie de l'eau d'alimentation à la chaudière.II. Procédé de mise en action de l'installation selon la revendication I, dont les débits d'air de combustion et/ou d'eau sont réchauffés, à la puissance de base, par des soutirages de vapeur, caractérisé par l'élimination partielle ou totale des soutirages, accompagnée d'une production de puissance supérieure à la puissance de base, et par un réchauffage simultané d'au moins une partie des débits d'air et/ou d'eau, assuré directement par une source de chaleur de combustion indépendante du foyer du cycle vapeur.SOUS-REVENDICATIONS 1. Installation selon la revendication I, caractérisée par le fait que les chambres de combustion auxiliaires fonctionnent au combustible liquide ou gazeux.2. Installation selon la revendication I, caractérisée par le fait que le poste d'air et une chambre de combustion auxiliaire sont montés en parallèle sur un réseau de canalisation reliant la source d'air de combustion à la chaudière.3. Installation selon la revendication I, caractérisée par le fait qu'une canalisation relie directement le poste d'air à une chambre de combustion, les poste et chambre pouvant ainsi être parcourus en série par au moins une partie de l'air circulant de la source d'air de combustion à la chaudière.4. Installation selon la sous-revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte des registres disposés sur les canalisations d'air, permettant de régler le débit d'air circulant en parallèle dans le poste d'air et une chambre de combustion auxiliaire ainsi que le débit d'air parcourant en série les poste et chambre.5. Installation selon la revendication I ou une des sous-revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte un conduit pour envoyer les gaz d'échappement d'une chambre de combustion auxiliaire à un refroidisseur de fumées disposé sur le circuit d'eau d'alimentation allant du condenseur de la turbine à la chaudière.6. Installation selon la sous-revendication 5, caractérisée par le fait que le refroidisseur de fumées et une partie, au moins, des réchauffeurs du poste d'eau sont montés en parallèle sur le circuit d'eau d'alimentation allant du condenseur à la chaudière.7. Installation selon la sous-revendication 5, caractérisée par le fait que le refroidisseur de fumées et une partie, au moins, des réchauffeurs du poste d'eau sont montés en série sur le circuit d'eau d'alimentation allant du condenseur à la chaudière.8. Installation selon la revendication I, caractérisée par le fait qu'elle comporte une chambre de combustion auxiliaire montée en parallèle avec le poste d'air sur un réseau de canalisations reliant la source d'air de combustion à la chaudière, et une deuxième chambre de combustion auxiliaire dont la conduite d'échappement est raccordée à un refroidisseur de fumées disposé sur le circuit d'eau d'alimentation allant du condenseur de la turbine à la chambre.9. Procédé suivant la revendication II, caractérisé par la mise en service de la source de chaleur indépendante lors du démarrage de l'installation, et par le préchauffage du poste de production de vapeur du cycle vapeur à l'aide de ladite source.10. Procédé suivant la revendication II, caractérisé par le réchauffage de broyeurs de combustible du cycle vapeur à l'aide de la source de chaleur indépendante.11. Procédé suivant la revendication II ou une des sous-revendications 9-10, caractérisé par un ajustage du degré de chauffage du débit d'air de cycle vapeur en fonction du degré d'humidité du combustible au poste de production de vapeur, ajustage réalisé par chauffage d'une fraction réglable dudit débit sous l'action combinée de soutirages de vapeur et de la source de chaleur indépendante.
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