FR2730761A1 - Pressure regulator for steam in combined heat cycle circuit - Google Patents

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Abstract

The regulator for maintaining the pressure of the steam in the recovery heater (1) of a combined heat cycle plant, having a gas turbine (3) and a steam turbine (4). The recovery heater has an inlet (8) connected to the output (7) for the gas flow from the gas turbine and an outlet (9). A flap valve (11) is mounted in the exhaust pipe, to close off the outlet. The vents (12) are fitted between the outlet from the gas turbine and the inlet to the reheater, allowing communication between the outlet of the gas turbine and the atmosphere.

Description

DISPOSITIF DE MAINTIEN EN PRESSION DE LA VAPEUR DANS
UNE CHAUDIERE DE RECUPERATION
L'invention concerne un dispositif de maintien en pression de la vapeur dans une chaudière de récupération.
DEVICE FOR HOLDING THE PRESSURE OF THE STEAM IN
A RECOVERY BOILER
The invention relates to a device for maintaining the pressure of steam in a recovery boiler.

En particulier, l'invention concerne un dispositif de maintien en pression de la vapeur dans une chaudière de récupération d'une centrale thermique à cycle combiné lorsque la turbine à gaz est en virage. In particular, the invention relates to a device for maintaining the pressure of steam in a recovery boiler of a combined cycle thermal power station when the gas turbine is turning.

On connaît des centrales thermiques à cycle combiné comprenant une turbine à gaz, suivie d'une turbine à vapeur, destinées à entraîner un générateur de courant ou équivalent. Le principe est le suivant : les gaz d'échappement de la turbine à gaz passent dans une chaudière de récupération qui produit de la vapeur déstinée à entraîner une turbine à vapeur. Le temps de chauffage et de mise en pression de la turbine à vapeur est très long. There are known combined cycle thermal power stations comprising a gas turbine, followed by a steam turbine, intended to drive a current generator or equivalent. The principle is as follows: the exhaust gases from the gas turbine pass through a recovery boiler which produces steam destined to drive a steam turbine. The time for heating and pressurizing the steam turbine is very long.

Lorsque l'on est amené à arrêter ou redémarrer la turbine à gaz, il est nécessaire de suivre une procédure de mise en virage de la turbine à gaz. Cette procédure consiste à faire tourner l'arbre de la turbine à gaz, par des moyens auxiliaires, à une vitesse de virage afin d'éviter un refroidissement ou un échauffement irrégulier de l'arbre. When it is necessary to stop or restart the gas turbine, it is necessary to follow a procedure for turning the gas turbine. This procedure consists in rotating the shaft of the gas turbine, by auxiliary means, at a turning speed in order to avoid irregular cooling or heating of the shaft.

Par exemple, si l'arbre, fortement échauffé lors de son utilisation, était arrêté très rapidement après la mise hors service de la turbine à gaz, un gradient de température s'établirait et il en résulterait des déformations de celuici. Par ailleurs, si l'arbre était accéléré très rapidement à la vitesse de rotation de service, des vibrations néfastes se produiraient.For example, if the shaft, which was strongly heated during use, was stopped very quickly after the gas turbine had been put out of service, a temperature gradient would be established and this would result in deformations of the latter. On the other hand, if the shaft were accelerated very quickly to the service rotation speed, harmful vibrations would occur.

Ainsi, les centrales thermiques comprennent-elles en général des dispositifs vireurs empêchant un échauffement ou un refroidissement irrégulier de l'arbre. Thus, thermal power stations generally include tacking devices preventing irregular heating or cooling of the shaft.

En outre le virage continu est nécessaire pour les centrales thermiques dans lesquelles les aubes de turbine sont bloquées en position par la force centrifuge de rotation. Dans ces cas là, on comprend qu'un arrêt total de la turbine soit très pénalisant. In addition, continuous turning is necessary for thermal power plants in which the turbine blades are locked in position by the centrifugal force of rotation. In these cases, we understand that a total shutdown of the turbine is very penalizing.

Enfin le virage est une procédure qui est aussi utilisé lorsque l'on injecte autre chose que du combustible dans la turbine à gaz, par exemple un produit de nettoyage pour les aubes de turbine. Finally, turning is a procedure which is also used when injecting something other than fuel into the gas turbine, for example a cleaning product for the turbine blades.

La turbine à gaz n'étant pas en fonctionnement lors de la procédure de virage, un des inconvénients de cette procédure de virage est qu'elle génère un flux de gaz froid. As the gas turbine is not in operation during the turning procedure, one of the drawbacks of this turning procedure is that it generates a flow of cold gas.

Un tel courant d'air froid vient refroidir la vapeur, par échange thermique dans la chaudière de récupération. Ce phénomène n'est pas acceptable car il "dégonfle" rapidement la chaudière. Le temps nécessaire pour regonfler la chaudière est important et grève d'autant la productivité du cycle combiné affecté.Such a cold air stream cools the vapor, by heat exchange in the recovery boiler. This phenomenon is not acceptable because it quickly "deflates" the boiler. The time required to re-inflate the boiler is significant and therefore affects the productivity of the affected combined cycle accordingly.

Le but de la présente invention est de proposer un dispositif qui permet d'éviter que le flux d'air froid, généré par les procédures de virage de la turbine à gaz, ne refroidisse la vapeur de la turbine à vapeur. Autrement dit l'invention a pour but de supprimer le dégonflage de la chaudière dû au flux d'air froid. The object of the present invention is to provide a device which makes it possible to prevent the flow of cold air, generated by the turning procedures of the gas turbine, from cooling the vapor of the steam turbine. In other words, the object of the invention is to suppress deflation of the boiler due to the flow of cold air.

A cet effet l'invention concerne un dispositif de maintien en pression de la vapeur d'une chaudière de récupération d'une centrale à cycle combiné ayant une turbine à gaz et une turbine à vapeur, ladite chaudière de récupération ayant une entrée connectée à la sortie du flux gazeux de la turbine à gaz, et une sortie d'échappement. To this end, the invention relates to a device for maintaining the pressure of the steam in a recovery boiler of a combined cycle power station having a gas turbine and a steam turbine, said recovery boiler having an inlet connected to the gas flow outlet from the gas turbine, and an exhaust outlet.

Selon l'invention en procédure de virage de la turbine à gaz, le dispositif comprend au moins un volet monté dans la sortie d'échappement de la chaudière de récupération, et obturant ladite sortie d'échappement, et des moyens de déviation montés entre la sortie de la turbine à gaz et l'entrée de la chaudière de récupération, mettant en communication la sortie de la turbine à gaz avec l'atmosphère. According to the invention in the procedure for turning the gas turbine, the device comprises at least one flap mounted in the exhaust outlet of the recovery boiler, and closing off said exhaust outlet, and deflection means mounted between the outlet of the gas turbine and the inlet of the recovery boiler, putting the outlet of the gas turbine into communication with the atmosphere.

Avantageusement le volet, disposé dans la sortie d'échappement de la chaudière de récupération, est mobile entre une position fermée dans laquelle il obstrue la sortie d'échappement et une position ouverte dans laquelle la sortie d'échappement est ouverte, et les moyens de déviation sont mobiles entre une position de déviation dans laquelle la sortie de la turbine à gaz est en communication avec l'atmosphère et une position étanche dans laquelle la sortie de la turbine à gaz est connectée de façon étanche à l'entrée de la chaudière de récupération. Advantageously, the flap, disposed in the exhaust outlet of the recovery boiler, is movable between a closed position in which it obstructs the exhaust outlet and an open position in which the exhaust outlet is open, and the means for deflection are movable between a deflection position in which the outlet of the gas turbine is in communication with the atmosphere and a sealed position in which the outlet of the gas turbine is tightly connected to the inlet of the boiler recovery.

Lors des procédures de virage, le volet est en position fermée, et le flux de gaz froid résultant de la rotation du rotor de la turbine à gaz est dévié vers l'atmosphère par les moyens de déviation. Ainsi la chaudière de récupération est épargnée par le flux de gaz froid. During turning procedures, the flap is in the closed position, and the flow of cold gas resulting from the rotation of the rotor of the gas turbine is deflected to the atmosphere by the deflection means. Thus the recovery boiler is spared by the flow of cold gas.

En service, le volet est ouvert, et le flux de gaz chaud sortant de la turbine à gaz passe à travers la chaudière de récupération et est évacué par la sortie d'échappement. In service, the shutter is open, and the flow of hot gas leaving the gas turbine passes through the recovery boiler and is discharged through the exhaust outlet.

D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention résulteront de la description qui va suivre en référence à la figure unique annexée représentant une vue schématique d'un dispositif selon l'invention. Other advantages and characteristics of the present invention will result from the description which follows with reference to the single appended figure representing a schematic view of a device according to the invention.

On connaît des centrales thermiques 2 à cycle combiné, comprenant une turbine à gaz 3 à la suite de laquelle est montée, une turbine à vapeur 4, destinées à entraîner un générateur 5 ou équivalent. De façon connue, la turbine à gaz 3 comprend une sortie 7 de flux gazeux en connexion avec l'entrée 8 d'une chaudière 1 de récupération. Cette chaudière de récupération comprend des échangeurs de chaleur 6 qui au contact du flux des gaz de combustion permettent le chauffage, et la vaporisation d'eau pour la mise sous pression des circuits d'alimentation de la turbine à vapeur 4. Les gaz de combustion s'évacuent dans l'atmosphère par la sortie 9 d'échappement de la chaudière 1 située en aval des échangeurs 6.  Thermal power plants 2 with combined cycle are known, comprising a gas turbine 3 after which a steam turbine 4 is mounted, intended to drive a generator 5 or equivalent. In known manner, the gas turbine 3 comprises an outlet 7 for gas flow in connection with the inlet 8 for a recovery boiler 1. This recovery boiler includes heat exchangers 6 which, in contact with the flow of combustion gases, allow heating and vaporization of water for pressurizing the supply circuits of the steam turbine 4. The combustion gases are discharged into the atmosphere through the exhaust outlet 9 of the boiler 1 located downstream of the exchangers 6.

La turbine à gaz et la turbine à vapeur d'un cycle combiné peuvent être indifféremment montées sur un axe commun ou sur deux axes indépendants alignés ou non. Dans la représentation de la figure unique il est représenté un cycle combiné à axe commun sans que cela soit limitatif pour l'invention. The gas turbine and the steam turbine of a combined cycle can be mounted on a common axis or on two independent axes, aligned or not. In the representation of the single figure there is shown a combined cycle with a common axis without this being limiting for the invention.

L'invention concerne un dispositif de maintien en pression de la vapeur d'alimentation de la turbine à vapeur 4 durant les procédures de virage de la turbine à gaz 3. The invention relates to a device for maintaining the pressure of the supply steam to the steam turbine 4 during the turning procedures of the gas turbine 3.

En procédure de virage de la turbine à gaz, le dispositif comprend au moins un volet 11 monté dans la sortie 9 d'échappement, et obturant ladite sortie d'échappement, et des moyens de déviation 12 montés entre la sortie de la turbine à gaz 7 et l'entrée de la chaudière 1 de récupération, mettant en communication la sortie 7 de la turbine à gaz avec l'atmosphère 13. In the procedure for turning the gas turbine, the device comprises at least one flap 11 mounted in the exhaust outlet 9, and closing off said exhaust outlet, and deflection means 12 mounted between the outlet of the gas turbine 7 and the inlet of the recovery boiler 1, putting the outlet 7 of the gas turbine in communication with the atmosphere 13.

Ainsi, le courant de gaz froid 10 résultant de la mise en virage de la turbine à gaz 3 ne peut-il plus traverser la chaudière de récupération obturée par le volet 11 et de ce fait s'évacue-t-il vers l'atmosphère 13 à travers les moyens de déviation 12 en amont des échangeurs 6. Thus, the stream of cold gas 10 resulting from the turning of the gas turbine 3 can it no longer pass through the recovery boiler closed by the flap 11 and therefore is discharged to the atmosphere 13 through the deflection means 12 upstream of the exchangers 6.

Avantageusement, le volet 11 est mobile entre une position fermée dans laquelle il obstrue la sortie d'échappement 9 et une position ouverte dans laquelle la sortie d'échappement 9 est ouverte, et les moyens de déviation 12 sont mobile entre une position de déviation dans laquelle la sortie 7 de la turbine à gaz 3 est en communication avec l'atmosphère 13 et une position étanche dans laquelle la sortie 7 de la turbine à gaz 3 est connectée de façon étanche à l'entrée 8 de la chaudière de récupération 1. Advantageously, the flap 11 is movable between a closed position in which it obstructs the exhaust outlet 9 and an open position in which the exhaust outlet 9 is open, and the deflection means 12 are movable between a deflection position in which the outlet 7 of the gas turbine 3 is in communication with the atmosphere 13 and a sealed position in which the outlet 7 of the gas turbine 3 is sealingly connected to the inlet 8 of the recovery boiler 1.

En position de service de la centrale thermique, les moyens de déviation sont en position étanche et le volet en position ouverte. Les gaz chauds d'échappement de la turbine à gaz passent à travers la chaudière de récupération où il y a un échange thermique entre la vapeur circulant dans les échangeurs et lesdits gaz d'échappement chauds. In the operating position of the thermal power plant, the deflection means are in the sealed position and the shutter in the open position. The hot exhaust gases from the gas turbine pass through the recovery boiler where there is a heat exchange between the steam circulating in the exchangers and said hot exhaust gases.

En position de virage de la turbine à gaz, les moyens de déviation sont en position de déviation et le volet en position fermée. Les gaz froids de la turbine à gaz ne passent pas à travers la chaudière de récupération et sont évacues vers l'atmosphère en amont de celle-ci. In the turning position of the gas turbine, the deflection means are in the deflection position and the shutter in the closed position. The cold gases from the gas turbine do not pass through the recovery boiler and are discharged to the atmosphere upstream of it.

Pour des vitesses de virages de turbine à gaz de l'ordre de 100 à 200 t/mn pendant plusieurs heures, la mise en place d'un tel dispositif selon l'invention permet de diminuer la chute de pression de la turbine à vapeur d'au moins un facteur 3. For gas turbine cornering speeds of the order of 100 to 200 rpm for several hours, the installation of such a device according to the invention makes it possible to reduce the pressure drop of the steam turbine d '' at least a factor of 3.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme du métier sans que l'on s'écarte de l'invention. En particulier, on pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent.  Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown, but it is susceptible of numerous variants accessible to those skilled in the art without departing from the invention. In particular, without departing from the scope of the invention, any means can be replaced by equivalent means.

Claims (2)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de maintien en pression de la vapeur d'une chaudière (1) de récupération d'une centrale thermique à cycle combiné ayant une turbine à gaz (3) et une turbine à vapeur (4), ladite chaudière de récupération (1) ayant une entrée (8) connectée à la sortie (7) du flux gazeux de la turbine à gaz (3), et une sortie d'échappement (9), caractérisé en ce qu'en procédure de virage de la turbine à gaz (3), il comprend au moins un volet (11) monté dans la sortie d'échappement (9), et obturant ladite sortie d'échappement (9), et des moyens de déviation (12) montés entre la sortie (7) de la turbine à gaz (3) et l'entrée (8) de la chaudière (1) de récupération, mettant en communication la sortie (7) de la turbine à gaz (3) avec l'atmosphère (13). 1. Device for maintaining the pressure of the steam of a boiler (1) for recovering a combined cycle thermal power station having a gas turbine (3) and a steam turbine (4), said recovery boiler (1 ) having an inlet (8) connected to the outlet (7) of the gas flow from the gas turbine (3), and an exhaust outlet (9), characterized in that in the procedure for turning the gas turbine (3), it comprises at least one flap (11) mounted in the exhaust outlet (9), and closing off said exhaust outlet (9), and deflection means (12) mounted between the outlet (7) of the gas turbine (3) and the inlet (8) of the recovery boiler (1), putting the outlet (7) of the gas turbine (3) into communication with the atmosphere (13). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volet (11) est mobile entre une position fermée dans laquelle il obstrue la sortie d'échappement (9) et une position ouverte dans laquelle la sortie d'échappement (9) est ouverte, et en ce que les moyens de déviation (12) sont mobiles entre une position de déviation dans laquelle la sortie (7) de la turbine à gaz (3) est en communication avec l'atmosphère (13) et une position étanche dans laquelle la sortie (7) de la turbine à gaz (3) est connectée de façon étanche à l'entrée (8) de la chaudière de récupération (1), et en ce que lorsque le volet (11) est en position fermée, les moyens de déviation (12) sont en position de déviation, et lorsque le volet (11) est en position ouverte, les moyens de déviation (12) sont en position étanche.  2. Device according to claim 1 characterized in that the flap (11) is movable between a closed position in which it obstructs the exhaust outlet (9) and an open position in which the exhaust outlet (9) is open , and in that the deflection means (12) are movable between a deflection position in which the outlet (7) of the gas turbine (3) is in communication with the atmosphere (13) and a sealed position in which the outlet (7) of the gas turbine (3) is tightly connected to the inlet (8) of the recovery boiler (1), and in that when the flap (11) is in the closed position, the deflection means (12) are in the deflection position, and when the flap (11) is in the open position, the deflection means (12) are in the sealed position.
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