Brevet FR2596454A1 — publié le 19871002

Installation de production d'énergie mécanique La présente invention a pour objet une installation de production d'énergie mécanique fonctionnant avec un cycle mixte. Les installations connues de ce type sont des installations de turbine à gaz de forte puissance entraînant par exemple un alternateur et dans laquelle un cycle à vapeur permet de récupérer les calories à l'échappement de la turbine à gaz. Dans un tel système connu de récupération des calories dans les fumées d'échappement de la turbine à gaz, l'énergie mécanique fournie par la turbine à vapeur est utilisée séparément pour entrainer, par exemple, une génératrice ou une charge quelconque. La présente invention a pour but de proposer une installation de production d'énergie mécanique conçue dès le départ pour fonctionner avec un cycle mixte gaz-vapeur. Ainsi, l'invention a pour objet une installation de production d'énergie mécanique comprenant un compresseur alimenté en air et dont la sortie est reliée à une chambre de combustion alimentant une turbine à gaz mécaniquement accouplée au compresseur, les gaz d'échappement de la turbine à gaz étant dirigés vers un système d'échangeur produisant de la vapeur, détendue dans une turbine à vapeur dont l'échappement est relié à un condenseur avec retour des condensats vers le système d'échangeur, caractérisée en ce que l'arbre de sortie de ladite turbine à vapeur, ainsi que l'arbre de ladite turbine à gaz agissent conjointement sur un réducteur à unique arbre de sortie de puissance. On va maintenant donner la description d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre de l'invention faite en regard du dessin annexé comportant une figure unique. L'installation représentée comporte un compresseur centrifuge monoétage 1 ayant un rapport de pression de 3, 8, proche de la limite réalisable en une roue avec ce type de machine. Le compresseur alimente une chambre de combustion 2 alimentant une turbine axiale 3 à deux étages et ayant une température d'admission de 9800C. L'échappement de la turbine à gaz 3 est envoyé vers un système d'échangeur 4 comprenant divers appareils tel qu'un ressurchauffeur 5, un surchauffeur 6, un évaporateur 7, un évaporateur et surchauffeur de débit complémen taire 8 et un réchauffeur d'eau alimentaire 9. Ce système d'échangeur permet d'alimenter en vapeur une turbine à vapeur comprenant un corps haute pression 10 monoétage ou à roue double et un corps basse pression 11 comportant quatre étages. Le corps haute pression 10 est alimenté en vapeur à 100 bars et 5400C provenant du surchauffeur 6 et il échappe dans le ressurchauffeur 5 qui reçoit en outre la sortie de l'évaporateur 8, le ressurchauffeur 5 alimentant à 13 bars et 5000C le corps basse pression 11 lequel échappe à 0,1 bar dans un condenseur 12. Une pompe alimentaire 13 entrainée par un moteur 14 renvoie les condensats dans le réchauffeur d'eau alimentaire 9 qui alimente d'une part l'évaporateur 7 et l'évaporateur surchauffeur 8. En sortie de l'ensemble d'échangeur 4, les fumées d'échappement de la turbine à gaz 3 sont envoyées vers une cheminée d'évacuation directement, où par l'intermédiaire d'un ventilateur d'extraction 15 entrainé par un moteur 16. L'arbre commun au compresseur 1 et à la turbine à gaz 3 attaque, par l'intermédiaire d'un pignon 17, un réducteur représenté par un pignon 18 sur lequel agit également un pignon 19 monté sur l'arbre 20 de la turbine à vapeur 10-11. L'arbre de sortie 21 du réducteur (ici pignon unique 18) entraine une génératrice 22. A titre d'exemple, on peut donner les valeurs de puissance suivantes turbine à vapeur : corps haute pression 10 + 771 kW corps basse pression 11 + 1914 kW turbine à gaz 3 + 4555 kW compresseur 1 - 2250 kW pertes mécaniques - 110 kW puissance sur l'arbre de sortie 21 du réducteur : 4880 kW puissance électrique absorbée par la pompe alimentaire 13 : 30 kW puissance électrique absorbée par le ventilateur 15 : 60 kW. Ces valeurs sont bien entendu données uniquement à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1/ Installation de production d'énergie mécanique comprenant un compresseur (1) alimenté en air et dont la sortie est reliée à une chambre de combustion (2) alimentant une turbine à gaz (3) mécaniquement accouplée au compresseur, les gaz d'échappement de la turbine à gaz étant dirigés vers un système d'échangeur (4) produisant de la vapeur, détendue dans une turbine à vapeur (10-11) dont l'échappement est relié à un condenseur (12) avec retour des condensats vers le système d'échangeur, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (20) de ladite turbine à vapeur, ainsi que l'arbre de ladite turbine à gaz agissent conjointement sur un réducteur (18) à unique arbre de sortie de puissance (21). 2/ Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite turbine à vapeur comporte un corps basse pression (11) et un corps haute pression (10), ledit système d'échangeur comportant un réchauffeur d'eau alimentaire (9) un évaporateur surchauffeur (8), un évaporateur (7), un surchauffeur (6) et un ressurchauffeur (5), ledit surchauffeur alimentant ledit corps haute pression qui échappe dans ledit ressurchauffeur alimentant ledit corps basse pression.