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@ Procédé de production de gaz chaud sous pression.
Les procédés connus de production de gaz chaud sous pression réalisent d'abord la mise sous pression du gaz, puis son réchauffage à la pression d'utilisation. Cette mise sous pression se fait dans un compresseur ou une soufflante et le réchauffage subséquent dans un échangeur à flux continu ou à régime cyclique. L'appareil de mise sous pression du gaz est entrainé par un'moteur quelconque tel que moteur à gaz à piston, turbine à vapeur, turbine à gaz.
Le procédé suivant l'invention a pour but essentiel de permettre d'appliquer, à la production de gaz chaud sous pression, le principe bien connu de la production simultanée de chaleur et de force motrice.
Dans ce but, le procédé suivant l'invention est ca- ractérisé en ce que le gaz à traiter est d'abord comprimé dans
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un compresseur C, de la pression P1 à laquelle il est dispo- nible à la pression P2 notablement plus élevée que la pression P4 à laquelle il doit être produit, en ce qu'il est ensuite réchauffé à pression constante P2, aux pertes de charge près, dans un réchauffeur par surface R1 et en ce que le gaz sortant du réchauffeur R1 à la température T3 est ensuite détendu dans une turbine à gaz T jusqu'à la pression P4, puis il peut su- bit ensuite un second réchauffage à pression constante p, aux pertes de charge près, jusqu'à la température d'utilisa- tion T5.
La température T3 est la plus élevée compatible avec la bonne tenue de l'ailettage de la turbine à gaz T. Celle-ci est accouplée au compresseur C.
Suivant les cas d'application, le travail produit par la turbine T peut être inférieur, égal ou supérieur au travail absorbé par le compresseur C. Dans le cas où le travail de la turbine est inférieur au travail du compresseur, le groupe est accouplé à un moteur quelconque qui fournit le travail supplémentaire nécessaire à son entrainement.
Dans le cas où le travail de la turbine est supé- rieur au travail du compresseur, le groupe est accouplé à une machine quelconque qui absorbe le travail excédentaire.
Dans tous les cas d'application, le groupe peut être démar- ré d'une manière connue par un moteur auxiliaire.
Le procédé suivant l'invention a pour effet princi- pal de supprimer, en totalité ou en grande partis, les con- sommations de chaleur autres que celle qui sert au réchauf- fage proprement dit du gaz à traiter, alors que, dans les procédés connus, la mise sou pression du gaz exige toujours une certaine consommation d'énergie utile produite le plus souvent à partir d'un combustible.
Un autre avantage important est d'augmenter le coefficient de transmission de chaleur du coté du gaz traité dans le réchauffeur R1. On sait en effet que le coefficient
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de transmission de chaleur d'un gaz à une paroi est propor- tionnel à la pression de ce gaz, toutes autres ciioses égales.
L'invention se prête à un grand nombre de'variantes et de combinaisons avec les procédés connus. Ces variantes con- cernent les diverses réalisations possibles du compresseur et de la turbine, des réchauffeurs, et des combinaisons du com- presseur et de la turbine, avec les appareils réalisant le circuit des fluides de chauffage.
En particulier, le compresseur peut être de tout type connu, et peut être à refroidissement(s) ihtermédiaire(s). La turbine peut être de tout type connu et peut être à réchauf- fage(s) intermédiaire(s).
Afin de bien faire comprendre l'invention, on décrira ci-après, à titre explicatif et nullement limitatif, diverses applications du procédé selon l'invention.
La figure 1 représente schématiquement une applic a- tion à la production de vent chaud pour hauts-fourneaux.
Le vent froid (air ambiant) est aspiré à l'état 1 (pression et température ambiantes) par un compresseur C et est comprimé de la pression atmosphérique p1 à lapression p2.
La vent sous pression p2 et température T2 est ensuite ré- chauffé dans un réchauffeur R1 (du type Cowper par exemple), jusqu'à la température T3. Il est ensuite détendu dans la turbine T de l'état 3 jusqu'à l'état 4 (pression P4 et tem- pérature T4). Enfin, le vent peut tre réchauffé dans un ré- chauffeur R2 (du type Cowper par exemple), de façon qu'il ait la température finale voulue T5, en passant de l'état 4 à l'état 5. Le groupe compresseur C - turbine T est démarré par un moteur d'entrainement M. Ce moteur peut être par exem- ple un moteur électrique synchrone pouvant fonctionner en génératrice et peut donc fournir ou absorber la puissance excédentaire absorbée ou fournie par le groupe fonctionnant en régime.
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Les réchauffeurs R1 et R2 sont placés en série sur le circuit du fluide de chauffage. Ce fluide peut provenir par exemple de la combustion du gaz de hauts-fourneaux.
La disposition schématisée à la figure 1 convient sur-
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Lout lorsque 1e vunt Il(! Lio1L pas dLrO souffle 1 une proouion élevée.
La figure 2: représente une combinaison du procédé sui- vant l'invention avec une turbine à gaz classique, appliquée au cas de la production de vent chaud pour hauts-fourneaux.
L'évolution du ventse fait suivant des états suc- cessifs 1,2,3,4,5 de la façon décrite déjà à la figure 1. L'air de combustion nécessaire au chauffage des réchauffeurs R1 et R2 passe également par les états 1,2,3 déjà décrits. I1 est ensuite détendu de 3 à 6 dans la turbine T à détente totale de la pression P2 à la pression ambiante P1 et est utilisé alors pour la combustion.
Le moteur d'entraînement M a le même r8le qu'à la figure 1 .
La figure 3 représente une combinaison du procédé suivant l'invention avec une turbine à gaz, appliquée au cas de la production de vent chaud pour hauts-fourneaux.
Le circuit du vent 1,2,3,4,5 est identique à cel-ui de la figure 1.
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De 1' à 2', le gaz debauts-fourneaux devant servir au chauffage des réchauffeurs R1 et R2 est comprimé de la pres- sion ambiante P1 à la pression P2 dans un compresseur C'. L'air de combustion est comprimé de l'état 1 à l'état 2 dans le com- presseur C, à la sortie duquel il est prélevé en 2a.
Ce gaz et cet air sont réchauffés ensuite à pres- sion constante P2 dans un récupérateur 3, d'où ils sortent res- pectivement en 7' et 7. Ils passent alors à la ci,ambre de com- bustion Ch d'où ils sortent à l'état 8 toujours sous la pression P2, aux pertes de charge près. De 8 à 9, les gaz de combustion
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traversent en série les réchauffeurs R'2 et R'1, en phase de chauffage, ces récnauffeurs étant du type Cowper. De 9 à 10, les gaz se détendent dans due turbine T' jusqu' à la pres- sion atmosphérique P1, De 10 à 11, les gaz se refroidissent à la pression P1 constante, aux pertes de charge près, dans le récupérateur E.
Le moteur d'entraînement M sert au dé- @ du groupe des machines C, C' , T, T' et peut fonction- ner en génératrice ; il sert également à fournir ou à ab- sorber la puissance absorbée ou fournie par ce groupe fonc- tionnant en régime.
Le groupement d'appareils schématisé à la figure 3 a l'avantage de tirer pleiement parti du coefficient de transmission de chaleur élevé des gaz sous la pression p2.
En effet, le Cowper R1 est en permanence soumis à la pres- sion P2 et le Cowper R2 est soumis alternativement aux gaz sous pression p et au vent sous pression P4.
Le groupement des machines C,C', T,T' schématisées à la figure 3 peut se faire en une seule ligne d'arbres, ou en plusieurs lignes d'arbres indépendantes.
Revendications.
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1.- Procédé de production de gaz chaud sous pression, ca- ractérisé en ce que le gaz à traiter est d'abord comprimé, de la pression à laquelle il est disponible, à une pression notablement supérieure à la pression d'utilisation, en ce qu'il est ensuite réchauffé , pression constante dans un réchauffeur par surface et en ce qu'il est détendu de la pression de compression à la pression d'utilisation dans une turbine qui fournitau compresseur, en totalité ou en grande partie, le travail de compression nécessaire.