Brevet FR2209892A1 — publié le 19740705

La présente invention concerné une turbine à gaz à combustion uniforme et complète du combustible qui lui est fourni assurant de ce fait une émission réduite de matières nocives et de produits polluants, cette turbine comprenant un compresseur, une chambre de combustion réalisée sous forme d'un générateur de gaz de dissociation, une chambre de post-combustion et une turbine à détente. La pollution croissante de l'air conduit, surtout dans les zones à forte densité industrielle, à une menace constamment croissante pour la santé de la population. Cette contamination n'est pas uniquement le résultat des moteurs à combustion interne, mpis également celui des turbines à gaz, qui contribuent considérablement à cette pollution, En raison d'une évaporation irrégulière des hydrocarbures et de leur mélange incomplet et irrégulier avec l'air comburant, on obtient une combustion incomplète, résultant dans des hydrocarbures non brAlésg ou brtlés partiellement, avec formation de monoxyde de carbone, de produits de condensation, de benzopyrène, de goudron, de suie et d'aldéhydes dans les gaz d'échappement qui sont ainsi transmis A l'air ambiant, Or il est parfaitement possible de réduire dans une large mesure les effets secondaires nuisibles des gaz d'échappement par l'utilisation d'un générateur de gaz dit "gé nérateur de gaz de dissociation"0 Le principe d'un tel générateur de gaz de dissociation a été décrit dans la demande de brevet français nO 73 23984, ainsi que dans les demandes de brevets allemands nO 2103008 et 2135650 respectivement publiée et non publiée .Dans un tel générateur de gaz de dissociation, le combustible contenant des hydrocarbures liquides, comme l'essence, est évaporé, gazéié ou pulvérisé, et le combustible ainsi obtenu sous forme de gaz ou de vapeur est dirigé sur un catalyseur pour le transformer en un mélange de gaz, dit gaz de dissociation, contenant essentiellement du monoxyde de carbone, du bioxyde de carbone, du méthane, et/ou de l'hydrogène, avec adjonction des gaz nécessaires pour une transformation sans production de suies, ces gaz se composant de quantités partielles des gaz d'échappement de la machine à combustion interne et/ou d'autres gaz servant de comburant comme par exemple 1' air. Le catalyseur peut titre contenu dans une brique frittée perforée à haute porosité comportant une multitude d'orifices de passage parallèles0 Une turbine à gaz se compose habituellement d'un compresseur, pour la compression de l'air nécessaire à la combustion, d'une chambre de combustion et d'une turbine à détente, La quantité d'air nécessaire pour la combustion dans la turbine ainsi que l'excédent d'air nécessaire pour ne pas dépasser la température de combustion maximale sont fournis par le compresseur0 Les gaz d'échappement des turbines à gaz de ce type habituel contiennent toutefois encore des produits nocifs en grande concentration Pour réduire autant que possible l'émission de produits nocifs par les turbines à gaz, il existe la possibilité de combiner la turbine à gaz avec un générateur de gaz de dissociation0 Si la chambre de combustion est réalisée sous forme d'un générateur de gaz de dissociation, le gaz de combustion est formé par voie catalytique à l'intérieur de cette chambre, les gaz de combustion étant ensuite mélangés dans une chambre de post-combustion avec de l'air frais oomprimé permettant une combustion complète et uniforme, Dans le cas de l'utilisation dgun générateur de gaz de dissociation dans une turbine à gaz, on se heurte encore à la difficulté que la chambre de combustion réalisée sous forme d'un générateur de gaz de dissociation doit être alimentée avec de l'air sOu8 une pression suffisamment élevée pour surmonter les résistances d'écoulement à ltintérieur du système de gazécationO La présente invention a donc pour objet une turbine à gaz du type précité pouvant produire de manière simple la pression plus élevée nécessaire pour la chambre de combustion réalisée sous forme d'un générateur de gaz de dissociation Pour la solution de ce problème, on propose de disposer , vu dans le sens de l'écoulement des gaz, en amont de la chambre de combustion réalisée sous forme d'un générateur de gaz dedissociation un compresseur supplémentaire donnant à l'air de combustion une pression supérieure à celle obtenue par le premier compresseur0 Dans un premier exemple d'exécution conforme à l'invention, le compresseur supplémentaire est relié à la sortie du premier compresseur et se trouve de ce fait, déjà alimenté en air comprimé qu'il comprime encore davantage Dans un autre exemple d'exécution, le compresseur sipplémentaire est réalisé de telle manière qu'ii comprime l'air de combustion, qui lui est fourni sous une pression normale, à une pression supérieure à celle atteinte par le premier compresseur. Le compresseur supplémentaire est relié de préférence de telle façon à la canalisation d'évacuation des gaz d'échappement, qu'il aspire périodiquement ou continuellement une partie de ces gaz d'échappement0 Ci-après l'invention sera expliquée plus en détail à l'aide du dessin qui représente de manière schématique la disposition d'une turbine à gaz conforme à l'invention0 Sur le dessin le compresseur 2 comprime l'air frais arrivant par 1 en vue de lui conférer une pression donnée Cet air comprimé est acheminé par la canalisation 8 à la chambre de post-combustion 3 pour se détendre finalement dans une turbine à détente 4o Les gaz d'échappement de la turbine sortent par la canalisation d'évacuation 5 et gagnent l'air ambiant extérieur, La chambre de combustion 6 de la turbine, chambre réalisée sous forme d'un générateur de gaz de dissocia- tion renferme un ou de préférence plusieurs briques frittées perforées contenant le catalyseur0 Cette chambre de combustion 6 est reliée par une conduite 12 à chambre de post-combustion 3 et doit entre alimentée avec une partie de l'air sous une pression supérieure à celle produite par le compresseur 20 À cet effet, il est prévu un compresseur supplémentaire 7 pouvant, par exe le, être.relié par une conduite 9 à la canalisation de sortie/ u compresseur 2o I1 s'ensuit que le compresseur supplémentaire 7, déjà alimenté par un air comprimé, comprime cet air à une pression plus forte pour le transmettre ensuite à la' cham- bre de combustion 6 réalisée sous forme d'un générateur de gaz de dissociation0 Dans un autre exemple d'exécution, il est également possible, d'alimenter le compresseur supplémentaire directement en air frais sous la pression normale, comme représenté par la ligne en traits interrompus 10o Le compresseur supplémentaire fournissant à la chambre de combustion 6 de l'air comprimé à une pression supérieure à celle de l'air fourni par le compresseur 2o Dans les deux cas, il est avantageux de ramener à la chambre de combustion, périodiquement ou continuellement, une partie des gaz d'échappement, Dans le dernier exemple d'exécution, cette récupération est réalisée par la canalisation 11 représentée en traits interrompus, canalisa- tion reliant la canalisation d'évacuation des gaz dléchappe- ment 5 au compresseur supplémentaire0 Dans la chambre de combustion 6, on réalise une combustion catalytique partielle dans le but de produire un gaz combustible sous la surpression nécessaire pour brAlér complètement dans la chambre de post-combustion 3 le gaz ainsi produit avec l'air comprimé par le compresseur 2 a Puisque l'air nécessaire pour une combustion partielle dans la chambre de combustion 6 ne sgélève queà 5 à 30 * de la quantité totale nécessaire pour le fonctionnement de la turbine à gaz, il est parfaitement possible d'utiliser comme compresseur supplémentaire 7 un compresseur rotatif comme par exemple un compresseur "Wankelt' un compresseur à tiroir annulaire ou encore une soufflante spéciale à anneau haute pression0 REVENDICATIONS 1. Turbine à gaz à combustion complète et uniforme du combustible qui-lui est fourni, réduisant ainsi l'émission de produits nocifs, cette turbine comprenant un compresseur, une chambre de combustion réalisée sous la forme d'un générateur de gaz de dissociation, une chambre de post-combustion et une turbine à détente, caractérisée par le fait 'qu'un. compresseur supplémentaire est vu dans le sens de l'écoulement des gaz, disposé en amont de la chambre de combustion réalisée sous forme d'un générateur de gaz de dissociation, ce compresseur supplémentaire comprimant l'air de combustion à une pression supérieure à celle du premier compresseur. 2o 6urbaine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le compresseur supplémentaire est relié à la sortie du premier compresseur , de sorte qu'il reçoit de l'air déjà comprimé qu'il comprime à une pression supérieure. 3. Turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le compresseur supplémentaire est réalisé ' sous une forme telle qu'il comprime l'air de combustion qui lui est fourni à la pression normale, à une pression supérieure à celle atteinte par le premier compresseur. 4o Turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le cdmpresseur supplémentaire est relié à la canalisation d'évacuation des gaz d'échappement de telle manière qu'il aspire continuellement ou périodiquement en plus de l'air de combustion, une partie des gaz d'échap- pement.