Brevet FR2698681A1 — publié le 19940603

CHAUDIERE DE RECUPERATION EN SORTIE DE TURBINE A GAZ La présente invention se rapporte à une chaudière de récupération en sortie de turbine à gaz. Elle concerne plus précisément une chaudière de récupération en sortie d'une turbine à gaz comportant un conduit d'entrée des gaz de direction générale sensiblement horizontale, un conduit de déviation des gaz raccordé au conduit précédent et débouchant sur une enceinte de direction sensiblement verticale et contenant un ensemble d'étages d'échange thermique sensiblement horizontaux et10 superposés et un conduit d'évacuation des fumées à l'extrémité supérieure de l'enceinte. Les températures des gaz en sortie d'une turbine à gaz sont très élevées et peuvent actuellement atteindre 650 'C. Les conduits d'entrée et de déviation doivent donc être15 conçus pour résister à ces températures Ils ne peuvent être réalisés totalement en acier inoxydable compte tenu des problèmes de dilatation qui en résulteraient étant donné leur taille importante Ils sont donc en général constituées d'une tôle dite tiède constituée d'une tôle d'acier, d'une20 couche d'isolant thermique et de plaquettes en acier inoxydable disposées sous forme d'écailles Ainsi la tôle d'acier, en particulier en acier E 24, est maintenue à une température d'environ 320 'C Outre sa constitution relativement complexe, une telle tôle pose des problèmes de25 relative fragilité. La présente invention se propose de résoudre ces problèmes et pour ce faire, au moins un échangeur thermique est disposé à proximité de la sortie dudit conduit d'entrée de manière à réduire la température des gaz à la sortie de30 cet échangeur. Ainsi, le conduit, o la température est très élevée par exemple d'environ 6500 C, est limité au conduit d'entrée de dimension plus réduite Dans le conduit de déviation règne une température plus basse, par exemple de 560 Cc,35 permettant de se dégager dans ce conduit des contraintes d'isolation et en particulier ne nécessitant plus une tôle dite tiède. De plus par cet agencement, l'on obtient un meilleur écoulement des gaz en aval de l'échangeur grâce à la perte de charge créée par le passage dans les tubes de l'échangeur, ainsi que par la canalisation des gaz à travers l'échangeur. Selon un mode de réalisation préféré, ledit échangeur thermique est incliné, sa surface de sortie étant tournée vers l'entrée de l'enceinte. La répartition du flux de gaz est ainsi améliorée en aval de l'échangeur avant l'entrée des gaz dans l'enceinte de la chaudière Cette disposition permet de plus de réduire la hauteur de la chaudière. 15 La température y étant diminuée, le conduit de déviation peut être en acier, de préférence en acier à 2,25 % de chrome. Sa dimension étant limitée, le conduit d'entrée peut être en acier inoxydable. Avantageusement, la surface de sortie du conduit d'entrée et la surface d'entrée du conduit de déviation sont inclinées, tournées vers l'entrée de l'enceinte et raccordés par un joint de dilatation. Une telle inclinaison du joint de dilatation entraîne qu'il ne travaille pas en pur cisaillement sous l'effet de la dilatation verticale de la chaudière supportée en partie haute mais en compression cisaillement ce qui le rend plus fiable. Dans ce cas de préférence, l'échangeur est disposé juste en amont du joint de dilatation. De préférence, l'échangeur constitue au moins partiellement un étage inférieur d'échange thermique de la chaudière. L'invention est décrite ci-dessous en référence aux figures qui ne représentent qu'un mode préféré de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe verticale d'une chaudière conforme à l'invention. La figure 2 schématise le circuit eau-vapeur des étages d'échange thermique dans le cas d'une chaudière de récupération à trois pressions et resurchauffe et d'un cycle combiné de turbine à gaz et de turbine à vapeur. La chaudière de récupération représentée est disposée en sortie d'une turbine à gaz et comporte de façon classique un conduit d'entrée 1 des gaz de direction générale10 sensiblement horizontale, un conduit de déviation 2 des gaz raccordé au conduit précédent 1 et débouchant sur une enceinte 3 de direction sensiblement verticale et contenant un ensemble d'étages d'échange thermique sensiblement horizontaux et superposés et un conduit d'évacuation 4 des15 fumées à l'extrémité supérieure de l'enceinte 3. HP signifiant haute pression, IP pression intermédiaire, LP basse pression, HT haute température, IT température intermédiaire et LT basse température, sont schématisés sur la figure 2:20 un préchauffeur condensateur 10 un réservoir d'alimentation il un évaporateur déaérateur 12 en parallèle à ce dernier une pompe alimentaire HP 20 en sortie du réservoir 11 une pompe alimentaire IP/LP 30 en sortie du réservoir il des économiseurs HP 1,HP 2 et HP 3, 21, 22 et 23 en série et en sortie de la pompe 20 un réservoir HP 24 un évaporateur HP 25 en parallèle au réservoir 24 des surchauffeurs LT, IT et HT, 26, 27 et 28 en série et en sortie desquels la vapeur est envoyée au corps HP d'une turbine à vapeur35 un économiseur IP 1/LP 31 en sortie de la pompe 30 un économiseur IP 2 32 en sortie de l'économiseur 31 un réservoir IP 33 un évaporateur IP 34 en parallèle au réservoir 33 un surchauffeur IP 35 un resurchauffeur LT 36 un resurchauffeur HT 37 en sortie duquel la vapeur est envoyée au corps IP d'une turbine à vapeur un réservoir LP 40 en sortie de l'économiseur 31 un évaporateur LP 41 en parallèle du réservoir 40 un surchauffeur LP 42 en sortie duquel la vapeur est envoyée au corps LP d'une turbine à vapeur. Si l'on se réfère à la figure 1, au moins un échangeur thermique 5 est disposé à proximité de la sortie dudit conduit d'entrée 1 Il est incliné, sa surface de sortie 6 étant tournée vers l'entrée 7 de l'enceinte 3. Le conduit de déviation 2 est en acier, de préférence en acier à 2,25 % de chrome et le conduit d'entrée 1 en acier inoxydable La surface de sortie du conduit d'entrée 1 et la surface d'entrée du conduit de déviation 2 sont inclinées, tournées vers l'entrée de l'enceinte 3 et raccordés par un20 joint de dilatation 8 et l'échangeur 6 est disposé juste en amont du joint de dilatation 8. L'échangeur 6 constitue au moins partiellement un étage inférieur d'échange thermique de la chaudière Dans le cas décrit, l'échangeur 6 est double et constitué du surchauffeur HT 28 et du resurchauffeur HT 37. Selon l'art antérieur, ce surchauffeur HT 28 et ce resurchauffeur HT 37 sont disposés avec les autres étages d'échange thermique dans l'enceinte 3 de la chaudière Dans ce cas de réalisation précis, l'invention consiste à30 transférer au moins l'un de ces éléments en sortie du conduit d'entrée 1. REVENDICATIONS 1) Chaudière de récupération en sortie d'une turbine à gaz comportant un conduit d'entrée ( 1) des gaz de direction générale sensiblement horizontale, un conduit de déviation ( 2) des gaz raccordé au conduit précédent ( 1) et débouchant sur une enceinte ( 3) de direction sensiblement verticale et contenant un ensemble d'étages d'échangeurs thermiques sensiblement horizontaux et superposés et un conduit10 d'évacuation ( 4) des fumées à l'extrémité supérieure de l'enceinte ( 3), chaudière caractérisée en ce qu'au moins un échangeur thermique ( 5) est disposé à proximité de la sortie dudit conduit d'entrée ( 1). 2) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit échangeur thermique ( 5) est incliné, sa surface de sortie ( 6) étant tournée vers l'entrée ( 7) de l'enceinte ( 3). 3) Chaudière selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le conduit de déviation ( 2) est en acier. 4) Chaudière selon la revendication 3, caractérisée en ce que le conduit de déviation est en acier à 2,25 % de chrome. 5) Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit d'entrée ( 1) est en acier inoxydable. 6) Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface de sortie du conduit d'entrée ( 1) et la surface d'entrée du conduit de30 déviation ( 2) sont inclinées, tournées vers l'entrée de l'enceinte ( 3) et raccordés par un joint de dilatation ( 8). 7) Chaudière selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'échangeur ( 6) est disposé juste en amont du joint de dilatation ( 8).35 8) Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'échangeur ( 6) 1 constitue au moins partiellement un étage inférieur d'échange thermique de la chaudière.