CH648900A5 - Centrale electrique. - Google Patents

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CH648900A5
CH648900A5 CH1705/82A CH170582A CH648900A5 CH 648900 A5 CH648900 A5 CH 648900A5 CH 1705/82 A CH1705/82 A CH 1705/82A CH 170582 A CH170582 A CH 170582A CH 648900 A5 CH648900 A5 CH 648900A5
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Description

La présente invention concerne une centrale électrique comprenant un générateur de vapeur qui fournit de la vapeur à une turbine à vapeur, l'échappement de la turbine étant relié à un condenseur qui condense la vapeur d'échappement en eau d'alimentation pour le générateur de vapeur, un moyen pour pomper l'eau d'alimentation du condenseur vers le générateur de vapeur, le générateur de vapeur étant relié à la turbine à vapeur et au condenseur respectivement par un collecteur principal de vapeur et une conduite de dérivation, une boucle de recyclage dont une première extrémité est raccordée au côté de refoulement du moyen de pompage, et un désurchauffeur placé dans la conduite de dérivation entre le générateur de vapeur et le condenseur, la seconde extrémité de la boucle de recyclage étant raccordée au désurchauffeur pour que cette boucle de recyclage fournisse un débit constant à l'entrée du désurchauffeur.
Une centrale électrique peut comprendre un générateur de vapeur et une turbine à vapeur, la turbine à vapeur étant entraînée par de la vapeur fournie par le générateur de vapeur et la vapeur d'échappement de la turbine étant condensée dans un condenseur pour être renvoyée au générateur de vapeur sous forme d'eau d'alimentation. On relie le générateur de vapeur à la turbine par un collecteur principal de vapeur et on réalise une conduite de dérivation 5 entre le collecteur principal de vapeur, en amont des vannes d'admission de la turbine, et le condenseur de la turbine pour rapidde-ment envoyer de la vapeur directement dans le condenseur lors de certaines conditions de démarrage ou de survitesse.
On réalise une boucle de recyclage en aval de la pompe de l'eau io d'alimentation pour renvoyer une partie de l'eau d'alimentation (ou condensât) vers le condenseur. Cela garantit une circulation minimale suffisante d'eau d'alimentation dans la pompe de l'eau d'alimentation même si la demande en eau d'alimentation du générateur de vapeur est inférieure au débit minimum requis de la pompe. 15 II est nécessaire de réaliser une unité de désurchauffage dans la conduite de dérivation de la vapeur, en amont du condenseur, de sorte que la vapeur qui peut être envoyée dans le condenseur par cette conduite de dérivation ait une température comprise dans les limites de température de fonctionnement du condenseur, cela pour 20 éviter des contraintes thermiques inutiles dans le condenseur. Un but de la présente invention est de réaliser une unité de désurchauffage en amont du condenseur qui utilise l'eau d'alimentation en tant que partie du milieu de refroidissement. Dans les unités de désurchauffage des collecteurs principaux comme l'unité décrite dans le brevet 25 des Etats-Unis d'Amérique N° 4208882, on a mis en place un dispositif de commande qui règle l'alimentation en fluide de refroidissement du désurchauffeur selon certains critères de demande tout en évitant un transport d'eau dans la turbine à vapeur. La présente invention en diffère en ce qu'on réalise une unité de désurchauffage 30 dans la conduite de dérivation et que l'injection d'eau est continue alors que la demande en vapeur désurchauffée n'a lieu essentiellement qu'au démarrage ou dans des situations de survitesses potentielles. On alimente de façon continue le désurchauffage avec l'eau de recyclage dont le débit est calculé pour satisfaire à la fois les exi-35 gences de la pompe et du désurchauffage.
La présente invention permet de satisfaire l'exigence de désaération de l'eau d'alimentation. En général, ce cas est traité par un dés-aérateur distinct du condenseur et considéré comme un équipement supplémentaire de la centrale. Cependant, dans un souci de réduc-40 tion et de simplification des critères de conception d'une centrale, on combine l'exigence de désaération avec celle d'une boucle de recyclage. Puisque le condenseur est normalement sous vide, l'exigence d'une désaération se manifeste au démarrage. La désaération est nécessaire pour réduire la corrosion des tubes de la chaudière. 45 Le but de la présente invention est de réaliser une unité de désurchauffage et/ou une conduite de dérivation de la vapeur combinée dans une boucle de recyclage de l'eau d'alimentation.
Selon la présente invention, cette boucle de recyclage comprend un moyen de chauffage de l'eau d'alimentation en amont du condenso seur pour que la température de l'eau d'alimentation soit supérieure à la température de saturation, et le désurchauffeur comprend un moyen d'injection de l'eau d'alimentation chauffée pour qu'elle se vaporise en vue de sa désaération.
On réalise le mieux la fonction de désaération pour une tempéra-55 ture au-dessus de la température de saturation de la citerne (du condenseur). Pour cela, on incorpore un élément de chauffage dans la boucle de recyclage de l'eau d'alimentation en amont de l'unité de désurchauffage, élément qui sera utilisé pour la désaération. On fait alors circuler l'eau d'alimentation, on la réchauffe pour qu'elle se vaso porise à la sortie de l'unité de désurchauffage, après quoi les pompes à vide évacuent les gaz indésirables. L'élément de chauffage peut être n'importe quel élément connu de la technique et est utilisé pour fournir une température supérieure de 5,5 'C à la température de saturation de la citerne.
65 La description qui va suivre à titre d'exemple se référé aux figures annexées qui représentent respectivement:
la fig. 1, un diagramme schématique d'une centrale électrique à cycle mixte comprenant une boucle de recyclage de l'eau d'alimenta-
tion et une unité de désurchauffage/désaération selon la présente invention, et la fig. 2, une vue détaillée de l'équipement désurchauffeur/désaé-rateur.
La fig. 2 représente une centrale électrique à cycle mixte 11. Un ensemble à turbine à vapeur est thermiquement relié à un ensemble à turbine à gaz 15 par un générateur de vapeur à récupération de chaleur 17. L'ensemble à turbine à gaz comprend un compresseur 19 entraîné par une turbine à gaz 21 qui entraîne aussi une charge 23 qui peut être, par exemple, un générateur électrique ou un train d'engrenages. Une chambre de combustion (non représentée) brûle un mélange air/combustible pour fournir le fluide moteur de la turbine à gaz.
Les gaz d'échappement (flèche 25) de la turbine à gaz sont utilisés comme source de chaleur pour le générateur de vapeur à récupération de chaleur (ou chaudière) 17. Les gaz d'échappement chauds s'élevant dans la chaudière chauffent à contre-courant l'eau d'alimentation de la turbine à vapeur. On chauffe l'eau d'alimentation dans un économiseur, un évaporateur et un surchauffeur disposés en série pour avoir la température la plus élevée de la vapeur dans le surchauffeur, tandis qu'on trouve les gaz les plus froids dans la région de l'économiseur. L'échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur sans contact direct, déjà disponible dans la technique. On introduit le flux de vapeur provenant de la sortie 27 du surchauffeur dans l'ensemble à turbine à vapeur 13.
L'ensemble à turbine à vapeur comprend une turbine à vapeur 31 qui entraîne une charge 33 qui peut être un générateur électrique ou un train d'engrenages. La turbine à vapeur comprend aussi un condenseur 35 qui condense la vapeur d'échappement de la turbine. On relie la turbine à vapeur au générateur de vapeur à récupération de chaleur par un collecteur principal de vapeur 37 relié à la sortie 27 du surchauffeur et qui comprend une vanne 39 représentant les vannes propres à la commande de la turbine, y compris des vannes d'arrêt et des vannes d'admission. On raccorde une conduite dé dérivation de vapeur 41 sur le collecteur principal de vapeur 37 en un point situé en amont des vannes de turbine 39 (dont une seule est représentée); ce circuit relie directement le générateur de vapeur au condenseur par une vanne de commande de dérivation 43. On amène l'eau d'alimentation au générateur de vapeur à récupération de chaleur par une conduite d'eau d'alimentation 49 qui comprend la pompe de l'eau d'alimentation 51.
Le fonctionnement décrit plus loin de la centrale électrique à cycle mixte inclut le fonctionnement de la turbine à gaz quand on utilise les gaz d'échappement de la turbine pour chauffer l'eau dans le générateur de vapeur à récupération de chaleur 17.
La sortie du surchauffeur du générateur de vapeur à récupération de chaleur est reliée par des conduites soit à la turbine à vapeur 31, soit au condenseur 35, après quoi on pompe le condensât et on l'envoie par la conduite d'eau d'alimentation 49 vers le générateur de vapeur à récupération de chaleur.
On réalise une boucle de recyclage 53 entre la conduite d'eau d'alimentation et le condenseur pour recycler une partie de l'eau d'alimentation dans le condenseur. Un des buts du recyclage est de réaliser un trajet de réaction de l'eau d'alimentation pompée pour satisfaire au débit minimal requis par la pompe, qui peut être supé-
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jonction 61 qui relie la conduite de vapeur 41 et la conduite d'eau 53, tandis que la conduite de vapeur 41 se prolonge dans une conduite de mélange 63 et est ensuite fixée à la paroi du condenseur 35. L'extrémité interne de la conduite 53 est constituée par un pulvérisateur ou un injecteur 65 qui contribue à la régulation du débit et au processus de mélange pour le désurchauffage.
En plus du désurchauffage, un processus propre au fonctionnement d'une centrale électrique est la désaération. Dans les centrales classiques, cela est quelquefois réalisé dans une cuve appelée désaé-rateur. Cependant, un des buts de conception qui a entraîné la présente invention est d'avoir une centrale aussi compacte et simple que possible. On souhaite désaérer en cas de faible débit ou au démarrage. En particulier, lors du démarrage précédant la production de vapeur, on utilise la pompe 51 pour recycler l'eau d'alimentation, tandis que le vide est fait dans le condenseur. Cependant, il faut vaporiser l'eau recyclée lorsqu'elle retourne au condenseur. Pour réaliser cette vaporisation, il faut chauffer l'eau à une température légèrement au-dessus de la température de saturation. On introduit un élément de chauffage 66 dans la boucle de recyclage 53 pour fournir l'énergie de vaporisation nécessaire. L'élément de chauffage peut être une résistance électrique. Pour réaliser la vaporisation, et par là la désaération, on peut dire de façon empirique qu'il suffit que l'élément de chauffage élève la température de l'eau d'environ 5,5° C, au-dessus de la température de la citerne. Le générateur de vapeur à récupération de chaleur est muni de vannes d'isolation 67 et 69, tandis que le condenseur comporte un clapet antiretour.
La centrale a généralement deux modes de fonctionnement. Pendant le démarrage de la turbine et dans toute autre situation de faible débit, l'élément de chauffage 66 est mis en marche pour chauffer l'eau d'alimentation recyclée jusqu'à ce qu'elle atteigne une température légèrement au-dessus de la température de saturation de la citerne du condenseur. L'eau recyclée se vaporise au moment où elle retourne dans le condenseur et se trouve ainsi désaérée. Quand la désaération est terminée, on peut arrêter l'élément chauffant.
Dans des conditions telles qu'une survitesse ou une perte de charge, il faut fermer l'admission de la turbine ou les vannes d'admission 39 et dériver directement la vapeur sortant du générateur de vapeur à récupération de chaleur vers le condenseur. Pour éviter une incompatibilité entre la température acceptable pour le condenseur et la température de la vapeur sortant de la chaudière, il faut que le débit de recyclage continuellement disponible soit suffisant pour dé-surchauffer la vapeur entrante.
rieur à la demande en eau d'alimentation du générateur de vapeur à récupération de chaleur. On a remarqué que le recyclage d'environ 25% du débit total d'eau d'alimentation suffit à assurer un débit suffisant à la pompe et que l'on peut arriver à cela en dimensionnant correctement l'injecteur du désurchauffeur décrit ci-après.
En se référant à la fig. 1, on remarque que l'on peut avantageusement introduire l'eau d'alimentation recyclée dans un désurchauffeur 55 où elle est combiée avec tout flux de sortie intermittent de la conduite de dérivation 41. De cette façon et selon la présente invention, une source de fluide de désurchauffage est toujours disponible pour toute vapeur envoyée dans la conduite de dérivation 41. On peut utiliser n'importe quel type de désurchauffeur eau/vapeur. Cependant, l'exemple choisi représenté en fig. 2 montre un raccord de
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Claims (5)

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1. Centrale électrique comprenant un générateur de vapeur (17) qui fournit de la vapeur à une turbine à vapeur (31), l'échappement de la turbine étant relié à un condenseur (35) qui condense la vapeur d'échappement en eau d'alimentation pour le générateur de vapeur (17), un moyen (51) pour pomper l'eau d'alimentation du condenseur (35) vers le générateur de vapeur (17), le générateur de vapeur (17) étant relié à la turbine à vapeur (31) et au condenseur (35) par un collecteur principal de vapeur (37) et une conduite de dérivation (41) respectivement, une boucle de recyclage (53) dont une première extrémité est raccordée au côté de refoulement du moyen de pompage (51), et un désurchauffeur (55) placé dans la conduite de dérivation (41) entre le générateur de vapeur (17) et le condenseur (35), la seconde extrémité de la boucle de recyclage (53) étant raccordée au désurchauffeur (55) pour que cette boucle de recyclage (53) fournisse un débit constant à l'entrée du désurchauf-fage (55), caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de chauffage (66) de l'eau d'alimentation en amont du condenseur (35) pour que la température de l'eau d'alimentation soit supérieure à la température de saturation, et en ce que le désurchauffeur (55) comprend un moyen d'injection (65) de l'eau d'alimentation chauffée pour qu'elle se vaporise en vue de sa désaération.
2. Centrale électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le désurchauffeur (55) est raccordé à la conduite de dérivation (41) et à la boucle de recyclage (53) pour que, pendant l'opération de désaération, le moyen de chauffage (66) fonctionne et qu'aucune vapeur de dérivation ne circule dans le désurchauffeur (55)
alors que, pendant l'opération de désurchauffage, le moyen de chauffage (66) est arrêté et la vapeur de dérivation circule dans le désurchauffeur (55).
2
REVENDICATIONS
3. Centrale électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la boucle de recyclage (53) se trouve en aval de la pompe d'eau d'alimentation (51) pour renvoyer une partie de l'eau d'alimentation dans le condenseur (35).
4. Procédé pour la mise en action de la centrale électrique selon la revendication 1, caractérisé par les opérations suivantes: pompage de la partie de l'eau d'alimentation de la boucle de recyclage (53) et envoi de celle-ci à travers le moyen de chauffage (66) et le désurchauffeur (55) dans le condenseur (35), mise en marche du moyen de chauffage (66) en cas de faible débit pour désaérer la partie recyclée de l'eau d'alimentation, et arrêt du moyen de chauffage (66) quand la conduite de dérivation (41) amène la vapeur au condenseur (35).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une partie de l'eau d'alimentation circule toujours dans le désurchauffeur (55) pour assurer un débit minimum suffisant à la pompe (51).
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