Brevet FR2730761A1 — publié le 19960823

DISPOSITIF DE MAINTIEN EN PRESSION DE LA VAPEUR DANS UNE CHAUDIERE DE RECUPERATION L'invention concerne un dispositif de maintien en pression de la vapeur dans une chaudière de récupération. En particulier, l'invention concerne un dispositif de maintien en pression de la vapeur dans une chaudière de récupération d'une centrale thermique à cycle combiné lorsque la turbine à gaz est en virage. On connaît des centrales thermiques à cycle combiné comprenant une turbine à gaz, suivie d'une turbine à vapeur, destinées à entraîner un générateur de courant ou équivalent. Le principe est le suivant : les gaz d'échappement de la turbine à gaz passent dans une chaudière de récupération qui produit de la vapeur déstinée à entraîner une turbine à vapeur. Le temps de chauffage et de mise en pression de la turbine à vapeur est très long. Lorsque l'on est amené à arrêter ou redémarrer la turbine à gaz, il est nécessaire de suivre une procédure de mise en virage de la turbine à gaz. Cette procédure consiste à faire tourner l'arbre de la turbine à gaz, par des moyens auxiliaires, à une vitesse de virage afin d'éviter un refroidissement ou un échauffement irrégulier de l'arbre. Par exemple, si l'arbre, fortement échauffé lors de son utilisation, était arrêté très rapidement après la mise hors service de la turbine à gaz, un gradient de température s'établirait et il en résulterait des déformations de celuici. Par ailleurs, si l'arbre était accéléré très rapidement à la vitesse de rotation de service, des vibrations néfastes se produiraient. Ainsi, les centrales thermiques comprennent-elles en général des dispositifs vireurs empêchant un échauffement ou un refroidissement irrégulier de l'arbre. En outre le virage continu est nécessaire pour les centrales thermiques dans lesquelles les aubes de turbine sont bloquées en position par la force centrifuge de rotation. Dans ces cas là, on comprend qu'un arrêt total de la turbine soit très pénalisant. Enfin le virage est une procédure qui est aussi utilisé lorsque l'on injecte autre chose que du combustible dans la turbine à gaz, par exemple un produit de nettoyage pour les aubes de turbine. La turbine à gaz n'étant pas en fonctionnement lors de la procédure de virage, un des inconvénients de cette procédure de virage est qu'elle génère un flux de gaz froid. Un tel courant d'air froid vient refroidir la vapeur, par échange thermique dans la chaudière de récupération. Ce phénomène n'est pas acceptable car il "dégonfle" rapidement la chaudière. Le temps nécessaire pour regonfler la chaudière est important et grève d'autant la productivité du cycle combiné affecté. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif qui permet d'éviter que le flux d'air froid, généré par les procédures de virage de la turbine à gaz, ne refroidisse la vapeur de la turbine à vapeur. Autrement dit l'invention a pour but de supprimer le dégonflage de la chaudière dû au flux d'air froid. A cet effet l'invention concerne un dispositif de maintien en pression de la vapeur d'une chaudière de récupération d'une centrale à cycle combiné ayant une turbine à gaz et une turbine à vapeur, ladite chaudière de récupération ayant une entrée connectée à la sortie du flux gazeux de la turbine à gaz, et une sortie d'échappement. Selon l'invention en procédure de virage de la turbine à gaz, le dispositif comprend au moins un volet monté dans la sortie d'échappement de la chaudière de récupération, et obturant ladite sortie d'échappement, et des moyens de déviation montés entre la sortie de la turbine à gaz et l'entrée de la chaudière de récupération, mettant en communication la sortie de la turbine à gaz avec l'atmosphère. Avantageusement le volet, disposé dans la sortie d'échappement de la chaudière de récupération, est mobile entre une position fermée dans laquelle il obstrue la sortie d'échappement et une position ouverte dans laquelle la sortie d'échappement est ouverte, et les moyens de déviation sont mobiles entre une position de déviation dans laquelle la sortie de la turbine à gaz est en communication avec l'atmosphère et une position étanche dans laquelle la sortie de la turbine à gaz est connectée de façon étanche à l'entrée de la chaudière de récupération. Lors des procédures de virage, le volet est en position fermée, et le flux de gaz froid résultant de la rotation du rotor de la turbine à gaz est dévié vers l'atmosphère par les moyens de déviation. Ainsi la chaudière de récupération est épargnée par le flux de gaz froid. En service, le volet est ouvert, et le flux de gaz chaud sortant de la turbine à gaz passe à travers la chaudière de récupération et est évacué par la sortie d'échappement. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention résulteront de la description qui va suivre en référence à la figure unique annexée représentant une vue schématique d'un dispositif selon l'invention. On connaît des centrales thermiques 2 à cycle combiné, comprenant une turbine à gaz 3 à la suite de laquelle est montée, une turbine à vapeur 4, destinées à entraîner un générateur 5 ou équivalent. De façon connue, la turbine à gaz 3 comprend une sortie 7 de flux gazeux en connexion avec l'entrée 8 d'une chaudière 1 de récupération. Cette chaudière de récupération comprend des échangeurs de chaleur 6 qui au contact du flux des gaz de combustion permettent le chauffage, et la vaporisation d'eau pour la mise sous pression des circuits d'alimentation de la turbine à vapeur 4. Les gaz de combustion s'évacuent dans l'atmosphère par la sortie 9 d'échappement de la chaudière 1 située en aval des échangeurs 6. La turbine à gaz et la turbine à vapeur d'un cycle combiné peuvent être indifféremment montées sur un axe commun ou sur deux axes indépendants alignés ou non. Dans la représentation de la figure unique il est représenté un cycle combiné à axe commun sans que cela soit limitatif pour l'invention. L'invention concerne un dispositif de maintien en pression de la vapeur d'alimentation de la turbine à vapeur 4 durant les procédures de virage de la turbine à gaz 3. En procédure de virage de la turbine à gaz, le dispositif comprend au moins un volet 11 monté dans la sortie 9 d'échappement, et obturant ladite sortie d'échappement, et des moyens de déviation 12 montés entre la sortie de la turbine à gaz 7 et l'entrée de la chaudière 1 de récupération, mettant en communication la sortie 7 de la turbine à gaz avec l'atmosphère 13. Ainsi, le courant de gaz froid 10 résultant de la mise en virage de la turbine à gaz 3 ne peut-il plus traverser la chaudière de récupération obturée par le volet 11 et de ce fait s'évacue-t-il vers l'atmosphère 13 à travers les moyens de déviation 12 en amont des échangeurs 6. Avantageusement, le volet 11 est mobile entre une position fermée dans laquelle il obstrue la sortie d'échappement 9 et une position ouverte dans laquelle la sortie d'échappement 9 est ouverte, et les moyens de déviation 12 sont mobile entre une position de déviation dans laquelle la sortie 7 de la turbine à gaz 3 est en communication avec l'atmosphère 13 et une position étanche dans laquelle la sortie 7 de la turbine à gaz 3 est connectée de façon étanche à l'entrée 8 de la chaudière de récupération 1. En position de service de la centrale thermique, les moyens de déviation sont en position étanche et le volet en position ouverte. Les gaz chauds d'échappement de la turbine à gaz passent à travers la chaudière de récupération où il y a un échange thermique entre la vapeur circulant dans les échangeurs et lesdits gaz d'échappement chauds. En position de virage de la turbine à gaz, les moyens de déviation sont en position de déviation et le volet en position fermée. Les gaz froids de la turbine à gaz ne passent pas à travers la chaudière de récupération et sont évacues vers l'atmosphère en amont de celle-ci. Pour des vitesses de virages de turbine à gaz de l'ordre de 100 à 200 t/mn pendant plusieurs heures, la mise en place d'un tel dispositif selon l'invention permet de diminuer la chute de pression de la turbine à vapeur d'au moins un facteur 3. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme du métier sans que l'on s'écarte de l'invention. En particulier, on pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent. REVENDICATIONS 1. Dispositif de maintien en pression de la vapeur d'une chaudière (1) de récupération d'une centrale thermique à cycle combiné ayant une turbine à gaz (3) et une turbine à vapeur (4), ladite chaudière de récupération (1) ayant une entrée (8) connectée à la sortie (7) du flux gazeux de la turbine à gaz (3), et une sortie d'échappement (9), caractérisé en ce qu'en procédure de virage de la turbine à gaz (3), il comprend au moins un volet (11) monté dans la sortie d'échappement (9), et obturant ladite sortie d'échappement (9), et des moyens de déviation (12) montés entre la sortie (7) de la turbine à gaz (3) et l'entrée (8) de la chaudière (1) de récupération, mettant en communication la sortie (7) de la turbine à gaz (3) avec l'atmosphère (13). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volet (11) est mobile entre une position fermée dans laquelle il obstrue la sortie d'échappement (9) et une position ouverte dans laquelle la sortie d'échappement (9) est ouverte, et en ce que les moyens de déviation (12) sont mobiles entre une position de déviation dans laquelle la sortie (7) de la turbine à gaz (3) est en communication avec l'atmosphère (13) et une position étanche dans laquelle la sortie (7) de la turbine à gaz (3) est connectée de façon étanche à l'entrée (8) de la chaudière de récupération (1), et en ce que lorsque le volet (11) est en position fermée, les moyens de déviation (12) sont en position de déviation, et lorsque le volet (11) est en position ouverte, les moyens de déviation (12) sont en position étanche.