Brevet FR2408033A1 — publié le 19790601

La présente invention concerne les installations thermiques de production d'énergie à cycle vapeur, et plus particulièrement la resurchauffe de la vapeur à la sortie de l'étage hautepression d'une turbine alimentée en vapeur à haute température par un générateur dont la source thermique de base est un combustible fossile ou nucléaire. Dans l'état actuel de la technique, on effectue généralement la resurchauffe en renvoyant la vapeur détendue dans le générateur de vapeur qui est muni d'un faisceau de resurchauffe. On est alors conduit a des installations compliquées et dont le réglage est par ailleurs difficile. La resurchauffe par condensation de vapeur, sans retour au générateur, étant une resurchauffe à basse température ne saurait autre envisagée, du moins pour la vapeur détendue dans l'étage haute-pression de la turbine. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients des dispositions connues en assurant la resurchauffe à haute température, sans retour de la vapeur au générateur de vapeur. L'invention a plus précisément pour objet un procédé pour resurchauffer la vapeur à la sortie de l'étage haute-pression d'une turbine alimentée par un générateur de vapeur, lequel est alimenté en chaleur par une source thermique de base, caractérisé en ce que l'on effectue la resurchauffe en désurchauffant au moins une partie de la vapeur en provenance du générateur, qui est prélevée à l'entrée de l'étage haute-pression de la turbine, la vapeur désurchauffée étant condensée, au moins en partie, dans un échangeur à condensation formant resurchauffeur préliminaire. Eventuellement, la totalité de la vapeur en provenance du générateur de vapeur est partiellement désurchauffée avant son entrée dans l'étage haute-pression de la turbine. Une partie de la vapeur désurchauffée peut être condensée dans un réchauffeur d'eau d'alimentation et/ou dans un resurchauffeur de la vapeur détendue à la sortie d'un étage à plus basse pression de la turbine. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant un générateur de vapeur alimenté en chaleur par une source thermique de base (combustible fossileou nucléaire-), une turbine alimentée en vapeur par ledit générateur, un resurchauffeur disposé à la sortie de l'étage haute-pression de la turbine, un condenseur placé à la sortie de l'étage à la plus basse pression de la turbine et une ligne d'eau dtalimentation munie de réchauffeurs à soutirage, caractérisée en ce que le resurchauffeur est constitué par un désurchauffeur de vapeur en provenance du générateur de vapeur, la vapeur désurchauffée étant condensée, au moins en partie, dans un échangeur à condensation formant resurchauffeur préliminaire. Une partie de la vapeur désurchauffée peut être condensée dans un réchauffeur d'eau d'alimentation placé en aval des ré-chauffeurs à soutirage. Suivant une variante, l'installation comprend, en outre, un resurchauffeur à condensation disposé à la sortie d'un étage intermédiaire de la turbine. Une partie de la vapeur désurchauffée peut alors être condensée dans un réchauffeur d'eau d'alimentation placé en aval des réchauffeurs à soutirage et/ou dans le resurchauffeur à condensation. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit, faite en regard des dessins annexés, concernant différentes formes de réalisation de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs. Les figures 1, 2 et 3 représentent chacune, sous une forme schématique, une forme particulière de réalisation d'une installation selon l'invention. Sur la figure 1, on voit un générateur de vapeur 1 produisant de la vapeur à haute pression (supérieure à 100 bar) et à haute température (de l'ordre de 5000C). Le générateur i est alimenté en chaleur par une source thermique de base (combustible fossile ou nucléaire). La vapeur sortant du générateur 1 est amenée par la ligne 2 à l'entrée de l'étage haute-pression 3 a d'une turbine dont le repère 3 b désigne l'étage basse-pression. Un condenseur 4 est placé à la sortie de ltétage 3 b. De ce condenseur part une ligne 5 d'alimentation en eau du générateur i.Sur la ligne 5 sont montés successivement une pompe 6, au moins un réchauffeur 7 chauffé par soutirage à l'étage 3 b, un dégazeur 8 également chauffé par soutirage à Itétage 3 b, une pompe 9, au moins un réchauffeur 10 chauffé par soutirage à l'étage 3 a et un réchauffeur supplémentaire il dont il sera parlé plus explicitement ciaprès. Une partie de la vapeur en provenance du générateur i est prélevée en 12 de la ligne 2 à l'entrée de l'étage 3 a de la turbine. La vapeur prélevée est amenée par la ligne 13 dans un faisceau d'échangeur 14 en relation d'échange thermique indirect avec un faisceau d'échangeur 15 monté sur la ligne 16 reliant les deux étages 3 a et 3 b de la turbine. La vapeur prélevée se désurchauffe dans le faisceau 14 en assurant la resurchauffe de la vapeur traversant le faisceau 15. L'échangeur formé par les faisceaux 14 et 15 est donc un désurchauffeur de la vapeur prélevée en 12 et un resurchauffeur de la vapeur non prélevée, ctest-à-dire du fluide de travail de la turbine. Une partie de la vapeur désurchauffée est amenée par la ligne 17 dans le réchauffeur Il où elle se condense. Le condensat est introduit dans la ligne 5 par une pompe 18. Une autre partie de la vapeur désurchauffée est admise à l'intérieur d'un échangeur 19 traversé par un faisceau dtéchange 20 de la ligne 16, en amont du faisceau 15. Un échange de chaleur s'effectue dans ltéchangeur 19 qui constitue un resurchauffeur préliminaire à condensation. Les condensats sortant de ltéchangeur 19 par la ligne 21 sont introduits dans le réchauffeur 11. Sur la figure 2, on a conservé les mêmes repères que sur la figure-précédente pour désigner les éléments identiques ou équivalents. La turbine comprend ici trois étages, respectivement 3 a, 3 b et 3 c. Un resurchauffeur à condensation 22 est monté entre les étages 3 b et 3 c de la turbine. Une partie de la vapeur désurchauffée est amenée par la ligne 23 au resurchauffeur 22 dans lequel elle se condense. Les condensats sont évacués par la ligne 24 qui les déverse dans la ligne 21 et ils sont ensuite introduits dans le réchauffeur 11. On remarquera que le réchauffeur li est ici chauffé par les condensats en provenance de l'échangeur 19 et du resurchauffeur 22, à un niveau de température plus bas que dans le cas de la figure précédente. Suivant une variante, il serait possible de prélever de la vapeur désurchauffée à l'entrée de l'échangeur 19 et de l'introduire dans le réchauffeur Il comme fluide de chauffage. Dans ce cas la vapeur désurchauffée se condenserait, en partie dans le réchauffeur Il, et en partie dans le resurchauffeur 22. Sur la figure 3 on a également conservé les mêmes repères que sur les figures précédentes pour désigner les éléments identiques ou équivalents. La vapeur en provenance du générateur 1 est ici partiellement désurchauffée avant son entrée dans la turbine. Cette désurchauffe partielle s'effectue dans le faisceau d'échange 14 a-où la vapeur est amenée par la ligne 2 a. La vapeur se trouve alors en relation d'échange thermique indirect avec le faisceau 15 a de la ligne 16. A la sortie du faisceau 14 a, une partie de la vapeur est amenée par la ligne 2 b à l'entrée de l'étage haute-pression 3 a de la turbine. Une autre partie de la vapeur, prélevée en 12, est introduite dans le faisceau 14 b où elle achève de se désurchauffer en relation d'échange thermique indirect avec le faisceau 15 b de la ligne 16 situé en amont du faisceau 15 a.L'échangeur formé par les faisceaux 14 a et 15 a d'une part1 et les faisceaux 14 b et 15 b d'autre part, constitue un désurchauffeur de la vapeur en provenance du générateur 1 et un resurchauffeur de la vapeur parcourant la ligne 16 entre les deux étages de turbine 3 a et 3 b. Comme dans le cas de la figure 1, la ligne 17 peut amener de la vapeur désurchauffée dans le réchauffeur 11 où elle se condense. Suivant une variante il serait possible de prévoir une turbine à trois étages 3 a, 3 b et 3 c, comme sur la figure 2 et de désurchauffer partiellement la vapeur avant son entrée dans l'étage 3 a, comme sur la figure 3. La vapeur désurchauffée pourrait alors être condensée1 en partie dans le réchauffeur 111 et en partie dans un resurchauffeur analogue au resurchauffeur 22 de la figure 2. Suivant une autre variante, comportant également une turbine à trois étages 3 a, 3 b et 3 c, la vapeur désurchauffée pourrait, comme dans le cas de la figure 2, se condenser dans un resurchauffeur 22, le réchauffeur il étant uniquement chauffé par les condensats en provenance de ltéchangeur 19 et du resurchauffeur 22. Bien que l'invention ait été décrite en référence à diverses formes de réalisation, il va de soi qutelle n"y est en rien limitée et que des modifications peuvent lui être apportées sans sortir de son domaine. On pourra notamment remplacer l'un quelconque'des moyens décrits par un moyen techniquement équivalent. REVENDICATIONS 1. Procédé pour resurchauffer la vapeur à la sortie de l'étage haute-pression d'une turbine alimentée par un générateur de vapeur, lequel est alimenté en chaleur par une source thermi que de base, caractérisé en ce que l'on effectue la resurchauf fe en désurchauffant au moins une partie de la vapeur en prove nance du générateur, qui est prélevée à l'entrée de l'étage haute-pression de la turbine, la vapeur désurchauffée étant condensée, au moins en partie, dans un échangeur à condensa tion formant resurchauffeur préliminaire. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la totalité de la vapeur en provenance du générateur de vapeur est partiellement désurchauffée avant son entrée dans l'étage haute-pression de la turbine. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que une partie de la vapeur désurchauffée est condensée dans un réchauffeur d'eau d'alimentation et/ou dans un resur chauffeur de la vapeur détendue à la sortie d'un étage à plus basse pression de la turbine. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, comprenant un générateur de vapeur alimenté en chaleur par une source thermique de base, une turbine alimentée en vapeur par ledit générateur, un resur chauffeur disposé à la sortie de l'étage haute-pression de la turbine, un condenseur placé à la sortie de 1'étage à la plus basse pression de la turbine et une ligne d'eau d'alimentation munie de réchauffeurs à soutirage, caractérisée en ce que le resurchauffeur est constitué par un désurchauffeur de vapeur en provenance du générateur de vapeur, la vapeur désurchauffée étant condensée, au moins en partie, dans un échangeur à con densation formant resurchauffeur préliminaire. 5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que une partie de la vapeur désurchauffée est condensée dans un réchauffeur d'eau d'alimentation placé en aval des réchauf feurs à soutirage. 6. Installation suivant la revendication 4 comprenant, en outre, un resurchauffeur à condensation disposé à la sortie d'un étage intermédiaire de la turbine, caractérisée en ce que une partie de la vapeur désurchauffée est condensée dans un ré chauffeur d'eau d'alimentation placé en aval des réchauffeurs à soutirage et/ou dans le resurchauffeur à condensation.