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Cette invention a pour objet le resurchauffage de la vapeur provenant d'une turbine à haute pression avant son admission à une turbine à basse pression.
La vapeur est surchauffée avant son entrée dans la turbine HP.
En raison de la limite de résistance des aciers dont sont com- posés le surchauffeurla turbine, les soupapes et autres appa- reils la température maximum à laquelle un surchauffeur peut être portée est de l'ordre de 450 C. Avec une pression initiale de 100 HPZ la surchauffe disparaitra quand la vapeur sera détendue à 30 HPZ environ.
Si on détend la vapeur de ce point sans la resurchauffer, la présence d'humidité qui se produirait, serait très préjudiciable au rendement.
Il est donc essentiel que la vapeur après avoir été détendue au point mentionné soit resurchauffée.
On peut obtenir ce résultat en la ramenant à un deuxième surchauffeur placé dans le cadre de la chaudière. Ce deuxième
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sur chauffeur peut soit être exposé à la chaleur rayonnante de la chambre de combustion, soit absorber sa chaleur par convexion hors de la chambre de combustion.
L'invention se rapporte au cas où la resurchauffe est obtenue dans un surchauffeur du premier type, c-à-d. dans un surchauffeur absorbait la. chaleur rayonnante de la chambre de combustion.
Les caractéristiques de ce genre de surchauffeurs à rayonnement sont bien connues et une de leurs particularités est que, quand la vaporisation dans la chaudière est augmentée, c-à-d. quand le feu est poussé, la vapeur passant par ce surchauffeur est surchauffé à un degré moindre.
Dans quelques installations qui utilisent la haute pression, l'échappement de la turbine haute pression est amené à une condui- te dans laquelle passe également de la vapeur venant d'autres chaudières produisant de la vapeur à plus basse pression.
La. pression dans cette conduite est naturellement maintenue aussi'constante que possible et l'échappement de la turbine haute pression, est pratiquement à une contre-pression constante.
Dams d'autres installations l' échappement de la haute pression est utilisé directement dans la turbine basse pression sans mélange La contre-pression pour la turbine haute pression peut alors va- rier ocnsidérablement. Les variations de pression peuvent attein- dre dans certains cas, 15 HPZ qui correspondent à des variations de température de 30 à 40 C.
Dans les installations où les variations de pression sont grandes, un surchauffeur ra.diant du type ordinaire est le meilleur à utiliser. Ceci résulte du fait que les variations du degré de surchauffe sont exactement de sens opposé aux variations de la contre-pression de la turbine et les compensent.
Lorsque la demande augmente, la chaudière valorise davantage et la température d'échappement de la turbine haute pression croit.
Cette élévation de température est compensée par le fait que la quantité de chaleur absorbée par kilogramme de vapeur dans le sur-
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chauffeur radiant diminue quand la production de vapeur de l'ins- tallation croit.
La température de la vapeur fournie à la turbine basse pres- une sion peut donc être obtenue de cette manière avec/constance satis- faisante quel que soit le régime de marche.
L'invention se rapporte à des installations qui utilisent la
Vapeur d'une turbine haute pression directement dans une turbine basse pression, travaillant dans des conditions telles que les va- riations de la température de la vapeur de la turbine haute pres- sion soient minimes, et à des installations dans lesquelles l'é- chappement de la vapeur de la turbine haute pression est à une pression constante puisqu'il est dirigé dans une conduite de va- peur où une pression constante est maintenue.
Elle a pour but une amélioration de la resurchauffe de sorte que la, température de la vapeur entrant à la turbine basse pres- sion est maintenue sensiblement constante.
Elle consiste 8. disposer un surchauffeur en face du foyer et à le déterminer de telle sorte qu'aux allures moyennes on obtienne la température désirée.
Aux autres allures, l'obtention d'une température donnée sera assurée par la variation relative de la distance des flammes de combustion au surchauffeur,
De cette façon., en marche ralentie le surchauffeur travail- lera uniquement au rayonnement, et en marche accélérée une quantité de gaz de combustion plus ou moins importante viendra lécher le surchauffeur pour le faire travailler partiellement à la convexion et augmenter ainsi la quantité de chaleur absorbable par le sur- chauffeur , qui est sensiblement constante pour la seule chaleur de rayonnement.
On peut ainsi obtenir une régularité très grande de la tempé- rature de la vapeur à la sortie du surchauffeur ou même toute tem- pérature désirée.
On pourra en particulier obtenir cette variation de rayonnement
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et de convexion, en faisant varier 1'inclination du brûleur par rapport au surchauffeur, ou en le poussant ou en combinant ces deux moyens.
La Description qui va suivre en regard du dessin annexe donné à titre d'exemple, fera. bien comprendre de quelle manière l' in- vention peut être réalisée.
Fig.1 montre schématiquement une installation conforme à l'invention.
Fig.2 est une vue en plan agrandie d'un détail.
Fig,3 est une vue en élévation du même détail.
Fig.- montre des courbes qui servent dans l'explication de l'invention.
La courbe "température totale" A de Fig.4 est une courbe typi- que qui montre la variation de la température totale de la vapeur provenant de la turbine haute pression suivant différents régimes.
Les charges de la chaudière sont portées horizontalement en abcisses, la température totale verticalement en ordonnées.
La courbe A montre les variations de la température de la va- peur lorsque l'échappement de la turbine haute pression n'est pas amené dans une conduite à pression constante mais se rend directe- ment à une turbine basse pression. La charge de la chaudière est supposée ici correspondre à la charge de l'installation et en con- séquence de la turbine.
Lorsque la charge de la turbine augmente, la température de l'échappement de la turbine haute pression s'élève. Si on portait cette vapeur à un surchauffeur radiant pur, c-à-d. à un curchauf- feur qui reçoit toute sa chaleur de la chaleur rayonnante du foyer, la température totale ainsi obtenue pourrait être représentée par la courbe B. La quantité de chaleur par kilogramme de vapeur que le surchauffeur radiant est capable d'ajouter, diminue lorsque la charge augmente, et est insuffisante pour que la quantité totale de chaleur soit représentée par une ligne droite. La courbe B pré- sente en conséquence toujours-une chute caractéristique.
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La troisième courbe 0 de Fig.4 représente une courbe obtenue dans une installation conforme à l'invention et il est à noter qu'elle accuse la forme d'une ligne presque horizontale, ce qui représente la condition désirable suivant laquelle l'échappement de la turbine haute pression est resurchauffé à une température constante avant de passer à la turbine basse pression.
Dans l'installation représentée schématiquement à la Fi.l, l'enveloppe 1 contient une chaudière comprenant des tambours supé- rieurs 2 et 3 et un tambour inférieur 4, reliés par les nappes de tubes 5, 6 et 7. Les tambours supérieurs sont reliés entre eux par des tubes de vapeur 8 et des tubes d'eau 9. Un surchauffeur
10 placé dans les tubes de la nappe 5 reçoit sa vapeur du tambour
3 par la conduite 11 et alimente la turbine haute pression 12 par la conduite 13. Les parois du foyer 1 sont pourvus d'écrans d'eau 15.
Le brûleur 16 projette sa flamme dans le foyer. Le surchauf- feur radiant est figuré en 17 contre la paroi qui fait face au brûleur 16. Il est du type ordinaire et comprend un collecteur supérieur supérieure h superie horizontal 18, un collecteur inférieur horizontal 19 et des éléments 20, les reliant. L'échappement de la turbine haute pression 12 est amené au collecteur supérieur 18 par la conduite
21; et le collecteur inférieur 19 fournit la vapeur resurchauffée à la conduite 22 qui l'amène à la turbine basse pression 23.
24 représente un condenseur auquel est amené l'échappement de la turbine basse pression 23 par la conduite 25.
Si le resurchauffeur 17 ne reçoit que de la chaleur rayonnante à toutes les allures de la chaudière la température de la vapeur dans la conduite 22 serait représentée par la courbe B de la Fig.4- comme expliqué plus haut.
Pour ajouter la quantité variable de chaleur nécessaire et a- mener la température totale à être représentée par la courbe C, on adopte l'agencement suivant:
On place le brûleur 16 face au resurchauffeur 20 décrit plus
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haut , la dimension et les proportions de la chambre de combustion et la distance entre le brûleur et le resurchauffeur étant telles qu'à la marche au ralenti, la flamme du brûleur ne s'étende pas au- delà du centre de la chambre de combustion, et en tous cas, hors du contact du resurchauffeur. Le trajet suivi par la flamme, dans ce cas, estindiqué par la ligne de traits courts.
Quand la chaudière est poussée ; la flamme, à cause de la dis- position gui vient d'être indiquée, s'approche du resurchauffeur, comme indiqué par les traits lons. Le résultat est qu'aux allures faibles toute la chaleur absorbée par le resurchauffeur est exclu- sivement de la chaleur rayonnante, tandis qu'aux allures poussées le resurchauffeur absorbe une partie de sa chaleur par convexion.
Cette chaleur de convexion ajoutée à la chaleur rayonnante amène la chaleur totale de la vapeur fournie par le resurchauffeur à un point tel que la température en résultant est représentée par une courbe analogue à la courbe supérieure C de la Fig.4.
Suivant une autre disposition de l'invention le brûleur 16 est agencé de façon qu'il puisse être dirigé suivant différentes in- clinations. Le point autour duquel il pivote est 26. Sur la Fig.2 les pivots 27 et 28 fixés au brûleur 16, tournent dans les cous- sinets 29 et 30 respectivement. L'alimentation venant par le tube flexible 31 est contrôlée par la valve 32. La tige 33 de cette valve est munie d'un volant 38 et porte une roue dentée 34 comman- dée par une chaîne 35 et la roue dentée fixe 36 assujettie au bâti par l'intermédiaire du support 37.
Il est évident que,la rotation du volant à main 38, en vue de modifier l'alimentation,provoque la rotation du brûleur 16 sur l'axe des pivots 27 et 28. La disposition est telle qu'aux allures faibles, le brûleur est dirigé horizontalement ou légèrement vers le haut; pour augmenter la longueur de la flamme, le volant à main 38 est tourné dans une direction telle que le brûleur s'incli- ne vers le bas comme indiqué par la ligne pointillée de la Fig.3 et semblable à celle montrée à la Fig.l.
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Il en résulte qu'aux allures faibles, la flamme du brûleur et les gaz chauds en résultant sont hors du contact du resurchauffeur qui, en conséquence, reçoit seulement de la chaleur par rayonne- ment , et que, lorsque la charge augmente la flamme du brûleur baie. se et les gaz chauds viennent de plus en plus au contact du re- surchauffeur qui absorbe plus de chaleur par convexion non seule- ment parce que la flannne est plus longue mais aussi par suite de son changement de direction.
Ces deux moyens permettent de produire des variations dans la quantité relative de chaleur fournie par convexion lors des varia- tions de régime peuvent être utilisés séparément ou en combinaison.
Dans des Installations où on utilise de la vapeur d'une chau- diére haute pression dans une turbine haute pression et où l'échap- pement est amené dans une conduite à basse pression constante, si l'on désire donner une température constante quelle que soit la variation de la charge de la turbine, la même disposition est u- tilisée. Au lieu de fournir de la vapeur à une turbine basse pression, la conduite 22 l'amène simplement à une conduite basse pression.
L'invention a été décrite appliquée à un resurchauffeur entre deux .étages de turbines. Elle peut également être appliquée à des surchauffeurs ordinaires. Lorsque ceux-ci sont du type radiant ils ont pour caractéristique que la température totale de la va- peur fournie par eux diminue lorsque l'allure de la vaporisation dans la chaudière croit. On y remédie exactement de la même ma- niera qu'il a été exposé précédemment dans le cas du resurchauffeur En d'autres termes le resurchauffeur 17 de la Fi.l pourrait être un surchauffeur ordinaire, et l'invention serait appliquée exacte- ment de la même façon.
Il va de soi que des modifications de détail pourront être apportées au dispositif qui vient d'être décrit sans pour cela sortir du cadre de l'invention.