FR2558893A1 - Procede de production d'energie, a l'aide d'une turbine a gaz - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PRODUCTION D'ENERGIE MECANIQUE ET D'ENERGIE ELECTRIQUE A PARTIR DE L'ENERGIE CHIMIQUE CONTENUE DANS UN COMBUSTIBLE, A L'AIDE D'UNE TURBINE A GAZ. L'AIR COMPRIME UTILISE POUR BRULER LE COMBUSTIBLE ENTRAINANT LA TURBINE22 EST HUMIDIFIE AVANT LA COMBUSTION AFIN DE REMPLACER UNE PARTIE OU LA TOTALITE DE L'AIR DE DILUTION THERMIQUE PAR DE LA VAPEUR D'EAU. L'HUMIDIFICATION EST EFFECTUEE A UNE TEMPERATURE INFERIEURE AU POINT D'EBULLITION DE L'EAU A LA PRESSION DE TRAVAIL. L'AIR COMPRIME EST REFROIDI AVANT L'HUMIDIFICATION EN ECHANGEANT DE LA CHALEUR AVEC L'EAU UTILISEE POUR CETTE HUMIDIFICATION. DOMAINE D'APPLICATION : CENTRALES DE PRODUCTION D'ENERGIE.

Description

L'invention concerne un procédé de production d'énergie mécanique ou

d'électricité dans lequel une turbine à gaz est utilisée pour la conversion

de l'énergie chimique contenue dans un combustible.

Lorsqu'un fluide de travail est utilisé dans un moteur pour produire de l'énergie mécanique ou de l'électricité à partir d'énergie chimique contenue dans un combustible, le fluide de travail est mis sous pression et, après la combustion du combustible, l'énergie ainsi libérée par le combustible est absorbée par le fluide de travail. Ce dernier ayant absorbé l'énergie est ensuite détendu pour produire de l'énergie mécanique qui peut à son tour être utilisée pour entraîner une

génératrice afin de produire de l'énergie électrique.

L'énergie non convertie est rejetée sous forme de chaleur qui peut être récupérée et utilisée. Le rendement du moteur est au maximum lorsque la température du fluide de travail entrant dans l'étage de détente est également

au maximum.

Dans lecas de turbines à gaz, une compression d'air est utilisée pour l'étape de mise sous pression et la combustion directe du combustible dans l'air comprimé constitue l'étape d'addition d'énergie. La détente qui a lieu dans la turbine produit l'énergie mécanique et la chaleur non convertie est évacuée par l'échappement de la turbine. Le rendement de la turbine à gaz est au maximum lorsque la température de combustion est

elle-même au maximum et ceci se produit lorsque le combus-

tible est brûlé en présence d'air comprimé, dans des conditions stoechiométriques, c'est-à-dire lorsque l'air présent est suffisant pour une combustion complète,

mais sans excès.

Lorsqu'une huile combustible est brûlée avec de l'air dans des conditions stoechiométriques la température résultante est cependant d;environ 2200 C,

ce qui dépasse les limites métallurgiques de la turbine.

En conséquence, il est nécessaire d'utiliser dans l'étape de combustion un excédent d'air important qui se comporte comme un diluant thermique et réduit à environ 1100 C

la température des produits de combustion. La nécessité d'u-

tiliserun largeexcédent d'airsouspression impose à son tour

une charge parasite importante au système, car la compres-

sion de l'air demande de l'énergie mécanique et réduit donc la puissance nette produite par le système ainsi

que le rendement global de ce système.

Un autre inconvénient des cycles des turbines à gaz existantes est que l'étape de mise sous pression demande une compression de l'air. La compression d'un

gaz est très inefficace, car il faut de l'énergie mécani-

que qui est la forme d'énergie la plus élevée et qui se dégrade en énergie thermique. L'énergie mécanique demandée pour comprimer l'air pourrait être réduite par l'utilisation d'un refroidissement intermédiaire, c'est-à-dire par abaissement de la température de l'air comprimé entre les étapes successives d'un processus de compression à étapes multiples. Cependant, du point de vue du rendement global du cycle, un refroidissement intermédiaire ne peut &tre utilisé que si la chaleur éliminée de l'air comprimé dans le refroidisseur intermédiaire peut être efficacement récupérée et utilisée. Si la

chaleur est simplement rejetée à l'atmosphère, le rende-

ment global du cycle est en fait abaissé, car il en résulte la consommation d'une plus grande quantité de combustible pour ccMenser l'énergie perdue dans le refroidisseur intermédiaire. Par conséquent, au lieu de rejeter simplement la chaleur, on a toléré la demande

d'une puissance élevée pour le compresseur tout en rete-

nant la chaleur dans le courant d'air comprimé.

Même en tenant compte des limitations indi-

quées ci-dessus, il est très souhaitable d'utiliser un moteur à turbine à gaz, car un tel moteur est celui qui, parmi les moteurs qui utilisent un fluide de travail pour convertir de l'énergie chimique, contenue dans un

combustible, en énergie mécanique, est capable de travail-

ler à la température la plus élevée. Cependant, en raison de la température élevée de l'échappement qui est propre à un moteur à turbine à gaz, le rendement du cycle est limité et, en conséquence, l'échappement du moteur est utilisé comme source de chaleur pour actionner un autre moteur tel qu'une turbine à vapeur afin d'accroître

le rendement global de l'utilisation du combustible.

Un tel système est appelé un système à cycles combinés et est largement utilisé dans l'industrie- Une autre utilisation de l'énergie contenue dans l'échappement de la turbine à -gaz consiste à produire de la vapeur surchauffée qui est réinjectée dans le brûleur de la turbine à gaz comme décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 978 661. Un autre procédé consiste à réchauffer l'air sortant du compresseur en

utilisant l'échappement du moteur et à utiliser simultané-

ment le refroidissement intermédiaire pendant la compres-

sion (voir Kent's Mechanical Engineers Handbook, 1950).

Ces systèmes présentent des rendements globaux élevés par rapport à l'utilisation de l'énergie chimique contenue dans le combustible mais, comme expliqué ci-après, ils sont, de par leur nature, moins efficaces que le procédé

de la présente invention.

Un cycle combiné ne peut tirer totalement avantage du refroidissement intermédiaire du compresseur d'air, car le faible niveau de chaleur rejetée dans le refroidisseur intermédiaire du compresseur d'air

peut être récupéré pour être utilisé efficacement. Récem-

ment, l'injection directe d'eau dans le courant d'air

a été proposée à titre de refroidissement intermédiaire.

Cependant, ce processus présente deux inconvénients.

Le premier est que la température de l'air à la sortie de l'étape de refroidissement intermédiaire est limitée par le point de rosée de l'air saturé. De plus, sous

l'effet de l'injection directe d'eau dans l'air à l'inté-

rieur du refroidisseur intermédiaire, la vapeur d'eau

ajoutée, qui sert de diluant thermique, doit être compri-

mée dans les étages successifs suivant le refroidisseur intermédiaire, ce qui interdit de bénéficier pleinement de l'avantage de la substitution de la vapeur d'eau

en tant que moyen pour économiser l'énergie de compres-

sion. Le cycle de la vapeur d'eau présente une irréversibilité qui lui est propre car l'évaporation de l'eau (génération de vapeur) se produit à une température constante, tandis que le dégagement de chaleur se produit à des températures variables. Le diagramme de la figure 1 des dessins annexés décrits ci-après montre la courbe

de dégagement de chaleur et la ligne d'évaporation d'eau.

Comme on peut le. voir sur le diagramme, dans la génération de vapeur d'eau, il est impossible de maintenir une faible différence de température entre la source de chaleur et le fluide absorbant la chaleur et ceci conduit à donner au système une irréversibilité

élevée et donc un rendement plus faible.

Une centrale à cycle combiné est également coûteuse car elle demande une turbogénératrice à vapeur supplémentaire, des collecteurs de vapeur, un condenseur

à surface destiné à condenser la vapeur d'eau d'échappe-

ment de la turbine,et des tours de refroidissement desti-

nées à rejeter à l'atmosphère la chaleur provenant du

condenseur à surface.

Un cycle à injection de vapeur d'eau ne

peut tirer totalement avantage du refroidissement intermé-

diaire du compresseur d'air pour les mêmes raisons que celles indiquées pour un cycle combiné. De plus, ce cycle implique la génération de vapeur d'eau et présente donc la même irréversibilité que celle décrite pour un cycle combiné, bien que la turbogénératrice de vapeur, le condenseur à surface et les tours de refroidissement soient supprimés et que la charge parasite de compression d'air soit réduite du fait du déplacement d'une certaine partie de l'air avec de la vapeur d'eau. Ceci constitue un perfectionnement apporté au cycle à injection d'eau

décrit dans le rapport NASA N TR-981, intitulé "Theore-

tical Analysis of Various Thrust -Augumentation Cycles for Turbojet Engines", de B.L. Lundin, 1950, o de l'eau

est injectée directement à l'état liquide dans le brûleur.

L'eau injectée déplace une certaine partie de l'air de dilution, mais il est associé à ce processus une irréversibilité énorme. L'évaporation de l'eau à l'état liquide dans le brûleur utilise une partie de l'énergie du combustible à la température la plus élevée, ce qui

a pour résultat une diminution globale du rendement.

De plus, dans le cycle à injection d'eau, la chaleur disponible à l'échappement de la turbine reste encore

à utiliser.

La chaleur utilisée pour la génération de vapeur d'eau dans un cycle à injection de vapeur est d'une qualité très supérieure à celle souhaitable. Par exemple, en général, dans le cas d'une turbine à gaz travaillant à un rapport de pression de 11, la pression absolue de vapeur demandée pour -l'injection doit être d'au moins 1400 kPa. La température correspondante de saturation de la vapeur est de 194 C. Ceci demande une source de chaleur présentant des températures beaucoup plus élevées et on ne peut utiliser la chaleur, sans resserrements déraisonnables de température, que jusqu'à

216 C.

Le cycle régénérateur à refroidissement intermédiaire utilise un refroidissement intermédiaire pendant l'étape de compression d'air et l'air comprimé est réchauffé avec l'échappement de la turbine avant d'arriver au brûleur. Le taux optimal de pression pour ce cycle est d'environ 6 à 7. La chaleur dégagée dans le refroidisseur intermédiaire est perdue en totalité à l'atmosphère. De plus, la température du gaz sortant du réchauffeur d'air est d'environ 260 C et la chaleur contenue dans ces gaz est perdue en totalité. Tout le diluant thermique est comprimé, ce qui a pour résultat une charge parasite importante et, par conséquent, donne

un mauvais rendement global au système.

L'invention propose donc un procédé de produc-

tion d'énergie mécanique ou d'électricité à partir d'un combustible en utilisant une turbine à gaz dans laquelle une partie ou la totalité de l'air excédentaire, utilisé comme

diluant thermique, est remplacée par de la vapeur d'eau.

La vapeur d'eau est introduite dans le système d'une manière très efficace, par pompage sous la forme d'un liquide suivi d'une évaporation. Le pompage d'un liquide

demande très peu d'énergie mécanique comparée à la com-

pression d'un gaz (air). De plus, l'évaporation de l'eau s'effectue à l'aide d'un faible niveau de chaleur,

au cours d'une opération d'humidification à contre-

courant. L'air comprimé est refroidi pendant la compres-

sionet avant le contact avec l'eau afin qu'il soit tiré totalement avantage de l'hunmidification de l'air comprimé

qui a lieu ensuite.

Le procédé de la présente invention réduit donc la charge parasite constituée par la compression de l'air de dilution et établit un cycle de production

d'énergie d'un rendement thermique plus élevé. L'humidifi-

cation de l'air comprimé conduit également à une réduction des émissions d'oxyde d'azote, ce qui est évidemment un avantage primordial pour l'environnement. L'invention prévoit également le moyen d'humidifier l'air comprimé d'une manière efficace du point de vue thermodynamique, par contact direct de l'air comprimé dans un saturateur, ce qui permet à l'air d'être humidifé avec de l'eau relativement froide sans nécessiter la mise en oeuvre

d'une chaudière à vapeur d'eau.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés & titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est un diagramme donnant les courbes de dégagement de chaleur et d'évaporation d'eau; et - la figure 2 est un schéma du procédé de la présente invention utilisant un compresseur à deux

étages, relié axialement à une turbine.

En référence à la figure 2, l'air passant dans une conduite 1 est introduit dans le premier étage d'un compresseur d'air à deux étages 2 et 3 raccordés axialement en 4. L'air comprimé sortant du premier étage du compresseur 2 par une conduite 5 est à une température d'environ 150 à 205 C et il passe à travers un échangeur de chaleur 6 o il réalise un échange de chaleur avec l'eau s'écoulant dans une conduite 7. La température de l'air comprimé est ainsi réduite à environ 21 à 600C et l'air arrive ensuite parune conduite 8 au second

étage 3 du compresseur d'air.

L'air comprimé sortant du compresseur d'air par une conduite 10 est à une température d'environ à 205 C et il passe à travers l'échangeur de chaleur 11 o il échange de la chaleur avec l'eau s'écoulant par une conduite 12. La température de l'air comprimé

est ainsi réduite à environ 45 à 65 C.

Après avoir échangé de la chaleur dans l'é-

changeur 6, l'eau de la conduite 7 est introduite dans la partie supérieure d'un saturateur 15 à une température d'environ 150 à 205 C. A l'intérieur du saturateur, l'air et l'eau sont mis en contact à contrecourant dans plusieurs étages, ce qui améliore le rendement hydrodynamique. La pression de travail du saturateur est d'environ 1400 kPa et la température de l'eau, à cette pression, est d'environ 165 C. L'eau restant après la vaporisation est éliminée du fond du saturateur 15

par une conduite 16 et refoulée par une pompe 17, avanta-

geusement à travers un échangeur 18 refroidi par air et dans une conduite 19, soit vers la conduite 7 et ",; l'échangeur de chaleur 6, soit vers les conduites 13

et 12 et l'échangeur de chaleur 11, comme souhaité.

L'air humidifé sort du saturateur 15 par une conduite 20 sous la forme d'air essentiellement saturé, à environ 120 C, et il passe dans une unité 21 de récupération de chaleur o il échange de la chaleur avec l'échappement de la turbine 22 afin de réchauffer

l'air saturé avant son arrivée au br leur 24. Le combus-

tible destiné à être 6rûlé est introduit par une conduite et les produits gazeux brûlés sortent par une conduite 26 afin d'entraîner la turbine 22. La turbine est reliée axialement, en 4, au- compresseur d'air ainsi qu'à un

générateur 30 destiné à produire de l'énergie électrique.

Bien que le compresseur, la turbine, et le générateur soient décrits et illustrés comme étant montés sur un axe unique, il convient de noter que d'autres agencements peuvent être utilisés, ainsi qu'il est évident à l'homme

de l'art.

A l'intérieur de l'unité 21 de récupération de chaleur, l'échappement chaud de la turbine à gaz passe à l'intérieur du saturateur 15, comme représenté, de façon à échanger de la chaleur avec l'eau pour porter

cette dernière à la température appropriée pour l'humidi-

fication. Ainsi, l'eau s'écoulant par une conduite 31 peut être dirigée vers l'unité de récupération de chaleur

comme représenté. De plus, de l'eau d'appoint peut évidem-

ment être ajoutée par une conduite 32 au moyen d'une poxxpe

33 si cela est nécessaire.

Les meilleurs résultats obtenus avec l'inven-

tion sont dus à la synergie du refroidissement entre étages et de l'humidification de l'air. En l'absence du refroidissement intermédiaire ou entre étages, la température de l'air à la sortie du compresseur serait beaucoup plus élevée, à savoir environ 315 à 425 C, et la chaleur récupérée à partit de l'air comprimé chaud pour l'humidification serait alors d'une qualité très supérieure à celle suffisant à l'humidificateur. Cette utilisation de chaleur d'un niveau supérieur à la place

de chaleur de niveau bas introduit une forte irréversibi-

lité et réduit donc le rendement global du système.

Cependant, avec le refroidissement intermédiaire, la température de l'air à la sortie du compresseur est beaucoup plus basse, à savoir d'environ 150 à 205 C, et la chaleur récupérée à partir de cet air comprimé pour l'humidification constitue une chaleur de niveau

bas, qui est la qualité appropriée pour l'humidification.

L'irréversibilité du système est donc minimisée, ce qui a poui résultat de donner au système un rendement

global élevé, et notamment un rendement qui est notable-

ment supérieur à celui de tout cycle d'énergie développé jusqu'à présent. De plus, en procédant à un refroidisse- ment préalable de l'air comprimé avant son entrée dans

l'humidificateur à contre-courant, on abaisse la tempéra-

ture de l'eau sortant de l'humidificateur, ce qui rend possible de récupérer de la chaleur de faible niveau à partir des diverses sources telles que le refroidisseur intermédiaire et à partir des gaZ sortant du réchauffeur

d'air humidifié (dans l'échappement de la turbine).

Le procédé de l'invention peut être utilisé avec des installations de cogénération, si cela est souhaité, dans lesquelles une partie de la chaleur du gaz d'échappement de la turbine est utilisée pour générer de la vapeur d'eau par l'incorporation d'un serpentin à vapeur et de l'équipement associé. Ainsi qu'il apparait à l'homme de l'art, le cycle d'énergie de la présente invention peut être intégré à une installation produisant de grandes quantités de chaleur de faible niveau, telle qu'une installation de gazéification du charbon ou une installation géothermique, ou encore une installation utilisant des turbines de réchauffage. Dans ce dernier cas, la première turbine est mise en oeuvre à une pression élevée à laquelle une détente partielle se produit, du combustible supplémentaire est brûlé dans un second brûleur et les gaz chauds sont détendus à une pression proche

de la pression atmosphérique dans la seconde turbine.

Comme indiqué précédemment et ainsi qu'il

ressort de la description précédente, le procédé de

l'invention élimine la totalité du circuit de vapeur d'eau qui comprend la turbogénératrice à vapeur, les collecteurs de vapeur, le condenseur à surface et les tours de refroidissement utilisés dans le procédé à cycle combiné. Ceci conduit évidement à une diminution

notable de l'investissement en capitaux pour le procédé.

Un autre avantage important de l'invention

est une amélioration notable du rendement thermique.

Le tableau I qui suit donne une comparaison des rendements thermiques et débits calorifiques calculés pour des centrales utilisant le présent procédé et desrendements et débits calorifiques calculés pour une installation classique à cycle combiné. Il convient de noter que le rendement de l'installation à cycle combiné est très sensible à la dimension de l'installation en raison du circuit de vapeur d'eau qui lui est associé. Les données publiées par la firme General Electric Company montrent que le rendement, pour le cycle combiné, est

compris entre environ 39,1% et 44,8% pour des installa-

tions dont la dimension va de 70 MW à 600 MW.

TABLEAU I

COMPARAISON ENTRE LE CYCLE D'ENERGIE PERFECTIONNE ET UN CYCLE COMBINE

Désignation du cas 1 2 3 4 Cycle perfectionné Cycle perfectioné Cycle perfectionné Cycle perfectionné Cycle combiné brûlant un combus- brûlant une huile intégré à une autre utilisant des tur- (70 MW à 60 MW) tible à faible te- combustible dis- installation bines de réchauffage

Description du cas neur en soufre tillée

Rendement thermique, Ca '* 49,2 48,3 71,9* 53,5 39,1 à 44,8 Débit calorifique, kJ-PCI/kWh 7326 7459 5004* 6733 9210 à 8044 Rapport de la puissance de compression à la puissance utile de la turbine à gaz, W/kW 716,15 775,84 149,2 656,48 1253,28 Consommation d'eau 1/kWh 0,95 0,98 2, 95 0,68 1,06 Amélioration du débit calorifique par rapport au cycle combiné, X 10 à 26 8 à 24 --- 20 à 37 * Sur la base d'un. apport d'énergie par le seul combustible, c'est-à-dire en supposant que la chaleur de faible niveau

est libre.

** PCI = pouvoir calorifique inférieur.

Il ressort du tableau précédent que l'amélio-

ration de rendement par rapport à une installation à cycle combiné est notable. Le cas d'une installation utilisant des turbines de réchauffage, dans laquelle un rendement de 53,5% est obtenu, se trouve dans la plage des rendements des piles à combustible et ne demande que du matériel mécanique en se basant sur la technologie

habituelle, plutôt que sur le dévelcppeentde matièresexoti-

quesou d'une chimie nouvelle. En élevant les températures de combustion des turbines à gaz, on augmenterait encore

plus le rendement du procédé.

Le tableau II donne une comparaison du procédé

perfectionné de l'invention à d'autres cycles.

TABLEAU II

Cycle d'énergie Cycle Cycle à injection Cycle à régénération et

pefectionné combiné de vapeur d'eau refroidissement intermé-

diaire

Rendement ther-

mique, % 48-49 39-45 43 38

Débit calorifi-

que, kJ/kWh 7326-7459 8044-9210 8377 9474 Consommation d'eau m/kWh 0,87-0, 95 1,06 1,5 un Co Co Ainsi qu'il ressort du tableau précédent, le rendement du cycle de l'invention est notablement plus

élevé que celui de tout autre cycle.

On pourra davantage apprécier l'amélioration du rendement thermique de la manière suivante. Dans une

centrale de 500 MW à cycle combiné, la demande de combus-

tible est de: = 500 x 1000 kW x 80044 kJ x 24 x 365 h kWh an = 3,52 x 1022 J/an Avec le cycle perfectionné, le combustible demandé est de: = 500 x 100 kW x 7326 kWh x 24 x 365 h kWh an = 3,21 x 1022 J/an

Par conséquent, les économies sur le combus-

tible dans le cycle d'énergie perfectionné sont de: = (3,52 x 1022 - 3,21 x 1022) J/an = 0,31 x 1022 J/an Ceci correspond à une économie annuelle (avec un cofût du combustible de 38 F/1015J): = 0,31 x 10 x F38F= 11,78 F x 107/an an 0310 J Le procéde de l'invention peut également être utilisé pour convertir de la chaleur de faible niveau

provenant d'une autre installation, telle qu'une installa-

tion de gazéification ou une raffinerie, en énergie mécani-

que ou en électricité, à un rendement très supérieur à celui d'autres procédés. Le combustible utilisé dans le moteur à combustion est destiné à améliorer la qualité de la chaleur de faible niveau récupérée.Ainsi, par exemple, lorsque la chaleur à faible niveau récupérée par préchauffage de l'eau circulant dans l'humidificateur, dans la plage

de 150 à 60 C, provenant d'une installation de gazéifica-

tion est convertie en énergie électrique, le rendement

effectif de conversion s'élève à environ 30%.

Le rendement thermique du procédé de la présente invention a également été comparé au rendement du procédé sans refroidisseur intermédiaire 6 afin de

faire apparaître l'importance du refroidissement intermé-

diaire dans l'accroissement du rendement. Le rendement thermique s'est avéré alors n'être que de 45%, ce qui constitue une diminution notable. De plus, le rendement thermique a été calculé en l'absence de postrefroidisseur 11 du procédé et il est apparu pratiquement inchangé, c'està-dire d'environ 49%. Par conséquent, alors que le post-refroidisseur est utile pour réduire la température de l'air comprimé avant l'humidification, comme décrit, et dans les cas o le procédé perfectionné de l'invention

est intégré à une autre installation telle qu'une raffine-

rie, ainsi qu'il est évident à l'homme de l'art, il peut

être supprimé du procédé de l'invention si cela est sou-

haité.

Le rendement de conversion d'une telle chaleur de faible niveau peut être calculé d'après le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 085 591selon lequel un gaz comprimé, par exemple de l'air, est humidifié dans une chambre de pulvérisation et détendu dans une turbine à gaz afin d'utiliser avantageusement le volume spécifique plus élevé de l'air humidifié. Le rendement résultant avec ce système est inférieur à 5%. Un certain nombre d'inconvénients lui sont également associés. Pour produire des quantités notables d'énergie, il faut un équipement très largement dimensionné car la pression du système est limitée. Ce système ne peut "améliorer la qualité" de l'énergie de faible niveau récupérée, car il ne peut

être utilisé avec un moteur à combustion.

Il ressort de la description précédente

que de l'énergie chimique, ou de la chaleur de faible niveau complétée par de l'énergie chimique, peut être convertie en énergie mécanique ou en énergie électrique à rendement très élevé. Il convient également de noter que des avantages notables pour l'environnement résultent du procédé de l'invention, y compris la préservation des ressources d'énergie et la diminution de la pollution thermique par suite de l'accroissement du rendement, une diminution de la consommation d'eau, en particulier en comparaison au cycle combiné ou au cycle à injection de vapeur d'eau, et une diminution des émissions d'oxyde d'azote. Dans des installations à cycle combiné, de la vapeur d'eau est injectée dans le brLleur pour réduire

de telles émissions, ce qui conduit à une baisse de rende-

ment éliminée parla présente invention.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, plusieurs refroidisseurs intermédiaires peuvent être utilisés ainsi que plus de deux étages de compression d'air. De plus, l'air d'admission au compresseur peut être refroidi à l'aide d'un circuit de réfrigération pour accroître à la fois le rendement et la capacité du circuit. L'air sortant du refroidisseur intermédiaire peut également être davantage refroidi à l'aide du système de réfrigération et l'eau du saturateur peut également être préalablement refroidie à l'aide d'un système de réfrigération, avant d'arriver dans le refroidisseur intermédiaire. De plus, des saturateurs de conceptions autres que celles illustrées peuvent être utilisés, par exemple une conception dans laquelle l'eau est introduite

en plusieurs points.

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Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé de production d'énergie à l'aide d'une turbine à gaz (22), caractérisé en ce qu'il consiste à humidifier de l'air comprimé, avant la combustion, pour produire de la vapeur d'eau utilisée comme diluant thermique pour la combustion dans la turbine, ladite

eau étant à une température inférieure à son pointd'ébulli-

tion à la pression de travail lorsqu'elle est en contact avec l'air comprimé, ledit air comprimé étant mis en

circulation en échange de chaleur avec l'eau avant l'humi-

dification afin que la température de l'eau soit élevée

et que la température de l'air comprimé soit abaissée.

2. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'air comprimé est produit par une compres-

sion en plusieurs étapes et en ce que l'échange de chaleur entre l'air comprimé et l'eau a lieu entre les étapes

de compression.

3. Procédé selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que l'air comprimé est humidifié par écoulement

à contre-courant avec l'eau dans un saturateur (15).

4. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'échappement de la turbine est mis en circulation en échange de chaleur avec l'air humidifié

pour le réchauffer avant la combustion.

5. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'échappement de la turbine est mis en

circulation en échange de chaleur avec l'eau avant l'humi-

dification de l'air comprimé.

6. Procédé selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que l'air comprimé, après la compression,

est encore refroidi avant l'humidification.

7. Procédé selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que la température de l'air comprimé est abais-

sée d'une valeur d'environ 150 à 205 C à une valeur d'envi-

ron 21 à 60 C par l'échange de chaleur se produisant

entre les étapes de la compression.

8. Procédé selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que la température de l'air comprimé à la sortie de la compression à plusieurs étapes est d'environ

à 205 C.

9. Procédé selon la revendication 8, caracté-

risé en ce que la température de l'air comprimé après l'autre refroidissement et avant l'humidification est

d'environ 45 à 65 C.

10. Procédé de production d'énergie à l'aide d'une turbine à gaz (22), caractérisé en ce qu'il consiste à refroidir l'air comprimé qui doit être utilisé pour la combustion du combustible devant entraîner la turbine, par circulation dudit air comprimé en échange de chaleur avec de l'eau entre les étapes d'une compression d'air par étapes multiples, à humidifier l'air comprimé avant la combustion afin de produire de la vapeur d'eau utilisée comme diluant thermique pour la combustion, ladite eau étant à une température inférieure à son point d'ébullition à la pression de travail lorsqu'elle est en contact avec l'air comprimé, et à refroidir encore l'air comprimé

après la compression et avant l'humidification.

11. Procédé selon la revendication 10, carac-

térisé en ce que l'échappement de la turbine est mis en circulation en échange de chaleur avec l'air humidifié

afin de le réchauffer avant la combustion.

12. Procédé selon la revendication 11, carac-

térisé en ce que l'échappement de la turbine est mis en circulation en échange de chaleur avec ladite eau pour en élever la température avant l'humidification

de l'air comprimé.

13. Procédé selon la revendication 10, carac-

térisé en ce que la température de l'air comprimé est abaissée d'une valeur d'environ 150 à 2050C à une valeur d'environ 21 à 60 C par un échange de chaleur se produisant

entre les étapes de la compression.

14. Procédé selon la revendication 10, carac-

térisé en ce que la température de l'air comprimé à sa sortie de la compression à étapes multiples est d'environ

à 205 C.