Brevet FR2524547A1 — publié le 19831007

L'invention concerne un générateur de vapeur à gaz perdu comportant un dégazeur, en particulier destiné à des installations combinées de force motrice de vapeur à turbines à gaz, un courant principal d'agent moteur étant amené par l'intermédiaire du dégazeur, d'une pompe d'alimentation et d'un économiseur dans un évaporateur et le dégazeur étant chauffé par de la chaleur de l'agent moteur non détendu. Dans un tel générateur de vapeur connu, la four- niture de chaleur au dégazeur a lieu par l'agent moteur qu'on fait circuler au moyen d'une pompe de circulation par l'intermédiaire du dégazeur et d'un transmetteur de chaleur placé dans la zone terminale du courant chaud de gaz perdu Cette disposition a l'inconvénient que par rapport à la puissance de vapeur du générateur, le trans- metteur de chaleur reçoit lors d'une charge partielle beaucoup plus de chaleur que lors d'une charge complète, ce qui provoque un très fort accroissement de pression dans le dégazeur et oblige à dimensionner ce dernier en conséquence. Le problème de la présente invention est d'évi- ter cet inconvénient avec une dépense structurelle aussi infime que possible. Ce problème est résolu selon la présente inven- tion en ce que l'agent moteur utilisé pour le chauffage du dégazeur est dérivé du courant principal d'agent moteur en tant que courant partiel entre l'économiseur et l'éva- porateur, en ce que de la chaleur de ce courant partiel d'agent moteur est fournie au dégazeur par transmission de chaleur de contact et en ce que le courant partiel d'agent moteur prélevé est retourné à nouveau vers le courant principal d'agent moteur entre la pompe d'alimen- tation et l'économiseur Par cette disposition, la cha- leur de gaz de fumée utilisée pour le chauffage du déga- zeur et du courant principal d'agent moteur qui y circule est cédée par de l'eau d'alimentation qui provient de l'économiseur Cette eau d'alimentation a une pression assez élevée pour ne pas s'évaporer en circulation normale dans l'économiseur Un avantage additionnel pro- vient du fait que la structure du générateur de vapeur à gaz perdu est considérablement simplifiée. Dans une autre forme de réalisation de l'inven- tion, on a l'avantage supplémentaire qu'on peut éviter la présence d'une pompe spéciale de circulation pour le courant partiel d'agent moteur ainsi que de la commande correspondante, des dispositifs de commutation, etc. Dans cette forme de réalisation, le générateur de vapeur à gaz perdu est réalisé en une structure de tambour et comporte une pompe de circulation au moyen de laquelle de l'eau circule par l'intermédiaire de l'évaporateur et du tambour, le courant partiel d'agent moteur étant prélevé entre la pompe de circulation et l'évaporateur. Dans une autre forme de réalisation, le trans- fert de chaleur de contact a lieu dans le dégazeur On se dispense ainsi de l'existence d'une enveloppe pour le pré-réchauffeur de condensat. Dans une autre forme de réalisation, le trans- fert de chaleur de contact a lieu dans un transmetteur de chaleur qui est monté en amont du dégazeur dans le cou- rant principal d'agent moteur On peut ainsi utiliseraà la place d'un chauffage particulier de dégazeurun pré- réchauffeur de condensat qu'on peut obtenir dans le commerce. Selon une autre forme de réalisation, on prévoit un organe d'étranglement sur lequel agit la pression se trouvant dans le dégazeur, dans une conduite menant au courant partiel d'agent moteur On évite ainsi un accrois- sement de la pression dans le dégazeur jusqu'à la pression de purge des soupapes de sécurité Il n'en résulte ainsi aucune perte de vapeur par une purge des soupapes de sécurité ainsi qu'aucun bruit de décharge; les soupapes de sécurité restent en outre étanches. Finalement, dans une autre forme de réalisation, on associe une conduite de by-pass à soupape de by-pass à la conduite menant au courant partiel d'agent moteur, cette soupape de by-pass étant influencée par la tempé- rature de sortie de l'économiseur Dans cette réalisa- tion on empêche avec une dépense minimale que des phéno- mènes de vaporisation aient lieu dans l'économiseur. La présente invention va maintenant être décrite plus en détail à propos de trois formes de réalisation montrées à titre d'exempleset non limitativement dans les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma de fonctionnement d'un générateur de vapeur à gaz perdu selon la présente invention; la figure 2 est un schéma de fonctionnement d'une variante du générateur de vapeur à gaz perdu; et la figure 3 est finalement un schéma de fonc- tionnement d'un autre générateur de vapeur à gaz perdu dans une autre variante. A la figure 1, un courant principal d'agent de travail constitué par du condensat est amené au moyen d'une pompe de condensat 2 depuis un condenseur 1 par l'intermédiaire d'une conduite de condensat 3 dans la tour en cascade 4 d'un dégazeur 5 Ce dernier sert en même temps de récipient d'eau d'alimentation pour le générateur de vapeur à gaz perdu Au fond du récipient 5 est raccordée une conduite d'alimentation 8 qui comprend une pompe d'alimentation 10 et mène à un économiseur 12. La sortie de l'économiseur 12 est reliée par l'intermé- diaire d'une conduite 14 à un tambour 16 de vapeur et d'eau Au fond du tambour 16 est raccordée une conduite 18 qui contient une pompe de circulation 20 et mène à un évaporateur 22 La sortie de l'évaporateur est reliée par l'intermédiaire d'une conduite 24 au tambour 16 Depuis l'espace de vapeur du tambour 16 bifurque une conduite de vapeur 26 qui mène à un surchauffeur 28 A la sortie du surchauffeur 28 on raccorde une conduite 30 de vapeur fraîche qui mène à une turbine à vapeur 32 couplée à un générateur électrique 34 et reposant sur le condenseur 1. Le surchauffeur 28, l'évaporateur 22 et l'éco- nomiseur 12 sont disposés dans cette séquence dans un canal de gaz perdu 37 parcouru par des gaz de fumée chauds, par exemple les gaz d'échappement d'un groupe de turbines à gaz non représenté. Selon la présente invention, on prélève sur le courant principal d'agent moteur un courant partiel d'agent moteur entre l'économiseur 12 et l'évaporateur 22. Dans ce but, une conduite de bifurcation 40 est raccordée sur la conduite 14; elle est reliée par l'intermédiaire d'un transmetteur de chaleur 42, sous la forme d'un tuyau flexible disposé dans la partie inférieure du dégazeur 5, et d'une conduite 44 en un point 45 se trouvant dans le courant principal d'agent moteur entre la pompe d'alimen- tation 10 et l'économiseur 12 La conduite 44 contient une pompe de circulation 50 etten aval de celle-ciune soupape d'étranglement 48 qui est actionnée par un détec- teur de pression 46 raccordé sur le dégazeur 5. L'installation selon la figure 1 fonctionne comme suit: En fonctionnementdu condensat froid est fourni par la conduite de condensat 3 à la tour en cas- cade 4, dans laquelle il ruisselle sur les cascades et il est chauffé par de la vapeur qui se condensedont l'origine est décrite davantage ci-après, jusqu'à la température de vapeur saturée Du condensat sont alors séparés des gaz qui s'écoulent à ''air libre par l'inter- médiaire d'une conduite de dégagement 6 disposée sur la tour en cascade 4 L'eau se trouvant dans le dégazeur 5 à une pression peu supérieure à celle de l'atmosphère est refoulée depuis la condition de saturation au moyen de la pompe de circulation 10 dans l'économiseur 12 o elle est chauffée jusqu'à une température juste inférieure à celle d'évaporation L'agent moteur s'écoule ensuite par la conduite 14 dans le tambour 16 à partir duquel il circule d'une part au moyen de la pompe de circulation 20 par l'intermédiaire de l'évaporateur 22; il y a alors un mélange vapeur et eau qui parvient au tambour 16 D'autre part, l'agent moteur est conduit sous la forme de vapeur saturée au surchauffeur 28 o il est surchauffé Cette vapeur surchauffée est amenéepar l'intermédiaire de la conduite de vapeur fraîche 30,à la turbine à vapeur 32 dans laquelle elle se détend et est précipitée dans le condenseur 1. Par l'intermédiaire de la conduite de dériva- tion 40, un courant partiel d'agent moteur est amené au flexible tubulaire 42 depuis de l'eau d'alimentation chauffée dans leéconomiseur 12 Comme sur ce flexible tubulaire des différences de température relativement élevées règnent, il peut être de faible dimension Dans la zone du flexible tubulaire 42, de l'eau du courant principal d'agent moteur se trouvant dans le dégazeur 5 est évaporée Cette vapeur monte dans la tour à cascade 4 o elle est en grande partie condensée et chauffe alors le condensat ruisselant sur les cascades Une faible par- tie de la vapeur qui n'est pas condensée dans la tour 4 la quitte en compagnie des gaz chassés du condensat, par l'intermédiaire de la conduite de dégagement 6 o on peut placer un refroidisseur pour récupérer du condensat. Le détecteur de pression 46 et la soupape d'étranglement 48 sont prévus de telle manière que dès que la pression se trouvant dans le dégazeur 5 dépasse une certaine valeur prédéterminée, la quantité d'agent moteur s'écoulant par le flexible tubulaire 42 soit étranglée à l'aide de la soupape 48. Selon la figure 2, la conduite de dérivation 40 est raccordée non à la conduite 14,mais à un endroit de pression plus élevée, à savoir la conduite 18 entre la pompe de circulation 20 et l'évaporateur 22, de telle façon que la pompe de circulation 50 utilisée dans l''exemple de réalisation de la figure 1 puisse être sup- primée. En outre, entre la conduite de dérivation 40 et la conduite 8, on prévoit une conduite de by-pass 51 ayant une soupape de by-pass 52 et qui contourne le flexible tubulaire 42 et la soupape d'étranglement 48 et permet de renvoyer directement dans l'économiseur 12 l'agent moteur provenant du tambour 16. La soupape de by-pass 52 est influencée par un détecteur de température 44 disposé sur la conduite 14 dans ce sens que lorsque la température de l'agent moteur augmente dans la conduite 14, la soupape de by-pass 52 soit mise dans la direction de fermeture Par le retour indiqué de l'eaude température à peu près de vapeur saturée, dans l'économiseur 12, sa température d'entrée est accrue et ainsi le prélèvement de chaleur dans l'éco- nomiseur est réduit, ce qui provoque une stabilisation de la température de sortie de l'économiseur Ce procédé de régulation empêche une évaporation de l'eau dans l'écono- miseur 12,mais a cependant le désavantage d'augmenter la perte de chaleur de gaz perdu à l'ouverture de la soupape de by-pass 52. A la différence de la forme de réalisation selon la figure 2, dans celle de la figure 3,on dispose dans la conduite de condensat 3 un transmetteur de chaleur 60 qui est monté à la place du flexible tubulaire 42 dans la conduite de dérivation 40 La sortie du côté primaire du transmetteur de chaleur 60 est relié à la conduite 44 contenant la soupape d'étranglement 48 Dans cette dispo- sition, en fonctionnement normal, dans le transmetteur de chaleur 60, le condensat est chauffé à l'état de satura- tion et est vaporisé pour une très faible part En comparaison des dispositifs selon les figures 1 et 2, celui de la figure 3 a comme avantage que dans la tour en cascade 4 le dégazage débute déjà à l'étage le plus haut de la cascade On peut donc dimensionner la tour à cascade plus faiblement en obtenant le même effet de dégazage. A la place du dégazeur à cascade, on peut également employer un dégazeur à arrosage. Parmi les trois exemples de réalisation illustrés, le premier n'est pas limité à un générateur d vapeur à circulation forcée; il peut être également utilisé avec un générateur de vapeur à traversée forcée aussi bien qu'avec un générateur de vapeur à cir- culation naturelle. Les exemples selon les figures 2 et 3 peuvent se combiner en disposant parallèlement à un tube flexibl 42 un transmetteur de chaleur 60 réalisé comme un évapor teur. e ae a- Dans l'exemple selon la figure 3, le transmet- teur de chaleur 60 peut également être prévu pour que le condensat ne soit pas chauffé jusqu'à la température de saturation Le dégazage a lieu alors par exemple par une fourniture non régulée de vapeur depuis le tambour 16. Par rapport aux installations génératrices de vapeur connues dans lesquelles le condensat est pré- réchauffé par de la vapeur d'extraction, l'avantage de la présente invention est qu'elle est plus simple et qu'une turbine à vapeur de prix plus modique peut être utilisée En outre, cette turbine fournit une puissance plus élevée à cause de la suppression du prélèvement de vapeur Cette puissance plus élevée est amenée par un refroidissement plus profond du gaz de fumée. Là présente invention est intéressante en particulier dans des installations génératrices de vapeur o un degré d'efficacité plus élevé est recherché, mais o les dépenses d'investissement doivent être réduites à un niveau minimal Elle produit des installations très simples de fonctionnement sûr et de prix de revient réduit. REVENDICATIONS 1 Générateur de vapeur à gaz perdu comportant un dégazeur ( 5), en particulier pour des installations combinées de force motrice de vapeur à turbines à gaz, un courant principal d'agent moteur étant amené par l'intermédiaire du dégazeur ( 5), d'une pompe d'alimentation ( 10) et d'un économiseur ( 12) dans un évaporateur ( 22) et le dégazeur ( 5) étant alors chauffé par de la chaleur provenant de l'agent moteur non détendu, caractérisé en ce que l'agent moteur utilisé pour le chauffage du dégazeur ( 5) est prélevé sur le courant principal d'agent moteur en tant que courant partiel entre l'économiseur ( 12) et l'évaporateur ( 22), en ce que-la chaleur de ce courant partiel d'agent moteur est amenée au dégazeur ( 5) par transmission de chaleur de contact et en ce que le courant partiel dagent moteur prélevé est retourné à nouveau au courant principal d'agent moteur entre la pompe d'alimentation et l'économiseur ( 12). 2 Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de vapeur à gaz perdu est réalisé en une structure à tambour et présente une pompe de circulation ( 20) au moyen de laquelle de l'eau circule par l'intermédiaire de l'évaporateur ( 22) et du tambour ( 16) et en ce que le courant partiel d'agent moteur est prélevé entre la pompe de circulation ( 20) et l'évaporateur ( 22). 3 Générateur de vapeur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la trans- mission de chaleur de contact a lieu dans le dégazeur ( 5). 4 Générateur de vapeur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la trans- mission de chaleur de contact a lieu dans un transmetteur de chaleur ( 42) qui est monté en amont du dégazeur ( 5) dans le courant principal d'agent moteur. 5 Générateur de vapeur selon l'une des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que dans la conduite gui- dant le courant partiel d'agent moteur on prévoit un organe d'étranglement actionné par la pression se trou- vant dans le dégazeur ( 5). 6 Générateur de vapeur selon l'une des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que la conduite guidant le courant partiel d'agent moteur est associée à une conduite de by-pass ( 51) ayant une soupape de by-pass ( 52),laquelle est influencée par la température de sortie de l'économiseur.