BE492727A

BE492727A -

Info

Publication number: BE492727A
Authority: BE

Description

Installation pour utiliser la chaleur sensible, contenue dans des gaz combustibles provenant de gazogènes, d'appareils de chimie industrielle, etc.

Dans de nombreux procédés industriels on obtient, comme produits principaux ou comme sous-produits, des gaz combustibles, qui se trouvent souvent à une température rela- tivement élevée. On refroidit souvent ces gaz par la suite, par exemple pour un processus d'épuration, sans pouvoir uti- liser leur chaleur sensible.

La présente invention a pour objet une installation pour utiliser la chaleur sensible contenue dans des gaz

combustibles provenant de gazogènes, d'appareils de chimie industrielle, etc...

Le but que l'invention se propose est de rendre possible l'utilisation de cette chaleur sensible dans des installations de turbines a gaz dans lesquelles un fluide de travail décrit un circuit et est chauffé indirectement, c'est-à-dire par apport de chaleur à travers des parois.

Suivant l'invention, dans une installation de ce genre, au moins une partie des gaz disponibles cède, dans un échangeur de chaleur par surface, de la chaleur sensible à au moins une partie du fluide de travail qui décrit un circuit fermé.

A ce fluide de travail est amené en un autre point de son trajet, dans un échauffeur par surface dans lequel une partie des gaz disponibles est brûlée, une quantité ad- ditionelle de chaleur, savoir de préférence la quantité dont il a encore besoin pour que le fluide travaillant dans le circuit fermé possède à l'entrée de la turbine la température prescrite.

Le dessin annexé représente schématiquement deux formes de réalisation de l'objet de l'invention données à titre d'exemples:
La fig. 1 montre une installation dans laquelle les gaz combustibles disponibles traversent en totalité un échan- geur de chaleur par surface, tandis que du fluide de travail qui décrit le circuit fermé, une partie seulement passe par cet échauffeur.

La fig. 2 montre une installation dans laquelle les connections sont inversées par rapport à la fig. 1.

A la fig. 1, 1 désigne un gazogène suralimenté,

c'est-à-dire dans le puits duquel la production du gaz s'ef- fectue sous une pression supérieure à la pression de l'atmos- phère. L'air nécessaire à la production du gaz est fourni au gazogène 1 par un compresseur 2 qui l'aspire dans l'ambiance et le refoule par une conduite 21 aboutissant au gazogène 1.

3 désigne un échangeur de chaleur par surface où arrive par une conduite 4 la totalité des gaz combustibles produits dans le gazogène 1.5 désigne une turhine d'une installation ther- mique de force motrice dans laquelle le fluide de travail décrit un circuit fermé. Cette installation comprend en outre un compresseur 6 qui amène à une pression plus élevée le fluide détendu dans la turbine 5 et le refoule dans une conduite 7, laquelle conduite se divise au point 8 en deux branches 9 et 10. La branche 9 est reliée à l'échangeur de chaleur 3 ; partie du fluide de travail qui y arrive absorbe dans cet échan- geur 3 de la chaleur des gaz chauds qui le traversent en venant du gazogène 1 et passe après ce chauffage dans une conduite 101 qui est reliée au côté d'admission de la turbine 5.

La branche 10 est reliée au système de chauffe 11 d'un échauffeur par surface 12. Une conduite 13 établit une communication entre le système de chauffe 11 et la conduite 10 .

Les courants partiels du dit fluide de travail qui traversent le système de chauffe 11 et l'échangeur de chaleur 3 sont par suite branchés en parallèle. Dans l'échauffeur par surface 12, une partie des gaz combustibles provenant du gazogène et qui sortent de l'échangeur de chaleur 3 est brulée en vue de pouvoir fournir, en cet endroit du trajet du fluide de travail parcou- rant le circuit fermé, une quantité additionelle de chaleur à ce fluide.

Cette quantité correspondera de préférence à celle

à nettoyer, tandis que dans les turbines à gaz brûlés fonction- nant à circuit ouvert, les gaz de travail impurs-entrent directe- ment en contact avec l'allettage de la turbine, ce qui, en raison de l'encrassement de cette dernière, cause rapidement l'abaisse- ment de son rendement.

Dans l'installation représentée à la fig. 2, les organes qui correspondent à ceux de la fig. 1 sont désignés par les mêmes repères. Ici, la totalité du fluide de travail par- courant le circuit fermé traverse l'échangeur de chaleur par surface 3, et après qu'il y a absorbé de la chaleur, il est chauffé encore dans le système de chauffe 11 de l'échauffeur par surface 12 afin de présenter à l'admission dans la turbine 5 une température prescrite. Les gaz qui quittent le gazogène 1 ne passent qu'en partie dans l'échangeur de chaleur 3, attendu qu'une partie de ces gaz passe en 17 de la conduite 4 dans la conduite 18 qui est raccordée à la chambre de combustion de l'échauffeur par surface 12.

Une soupape de réglage 19 intercalée dans la conduite 18 permet de faire varier la quantité de gaz combustible qui parvient à l'échauffeur 12 et par suite d'adap- ter à chaque instant à la consommation d'énergie du compresseur 2 la chaleur cédée dans le système de chauffe 11 au fluide de travail parcourant le circuit fermé.

La fig. 2 montre un deuxième récepteur de puissance utile 20 actionné par la turbine 5 et un accumulateur de fluide de travail 22 relié au circuit fermé par l'intermédiaire d'une conduite pourvue d'un organe d'arrêt 21.23 désigne une con- duite avec organe d'arrêt permettant de laisser échapper du fluide de travail hors du circuit fermé. Suivant la puissance consommée par les récepteurs de puissance utile 2 et 20, on modifie le niveau de pression dans le circuit fermé soit en y admettant du fluide moteur venant de l'accumulateur 22, soit

en laissant échapper par la conduite 23.

On a ainsi la possibi- lité d'adapter à chaque instant, au moyen des soupapes 16 et 19 respectivement, la quantité de gaz combustibles affluant à l'échauffeur 11 à la puissance que doit débiter la turbine 5, de sorte que l'on obtient que le fluide de travail parcourant le circuit fermé présente à l'entrée de cette turbine 5 la tempé- rature désirée, quelle que soit la charge de l'installation.

Le niveau de pression dans le circuit fermé peut aussi se modifier de la manière illustrée par la fig. 2, en soutirant au compresseur 2 un complément de fluide de travail par une conduite 24 pourvue d'un organe d'arrêt, pour l'intro- duire dans le circuit en un point 25.

Comme celle des parties du fluide de travail parcou- rant le circuit fermé qui traverse l'échangeur de chaleur par surface 3 se trouve sous une pression relativement élevée, par exemple 15 atm., on peut réaliser dans cet échangeur des conditions de pression favorables pour l'échange de chaleur et par suite aussi construire cet échangeur avec des dimensions économiques.

Le fluide de travail parcourant le circuit fermé peut être de l'air ou un autre gaz comme par exemple l'hélium, un mélange à base d'hélium, l'hydrogène, l'azote.

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

REVENDICATIONS : 1. - Installation pour utiliser la chaleur sensible con- tenue dans des gaz combustibles provenant de gazogènes, d'appa- reils de chimie industrielle, etc., caractérisée en ce qu'au moins une partie des gaz combustibles disponibles cède, dans un échangeur de chaleur par surface, de la chaleur sensible <Desc/Clms Page number 6> à au moins une partie d'un fluide de travail parcourant un circuit fermé d'une installation de turbinesà gaz, et qu'à ce fluide de travail est fournie en un autre point de son circuit, une quantité additionelle de chaleur dans un échauffeur par surface où est brulée une partie des gaz combustibles disponibles.

2. - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce quune partie seulement du fluide de travail parcourant le circuit fermé traverse l'échangeur de chaleur par surface, tandis qu'à la partie restante on fournit de la chaleur dans un échauffeur par surface où l'on brûle une partie des gaz combustibles disponibles et que cette partie restante est ménagée immédiatement avant l'entrée dans la turbine à gaz avec la partie chauffée dans l'échangeur de chaleur.

3. - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la totalité du fluide de travail parcourant le circuit fermé passe par l'échangeur de chaleur par surface et reçoit ensuite un complément de chaleur dans un échauffeur par surface où l'on brûle une partie des gaz combustibles disponibles.

4. - Installation selon la revendication 1, ourles gaz disponibles proviennent d'un gazogène suralimenté, caractérisée en ce que l'installation de turbines à gaz actionne un compresseur qui fournit l'air nécessaire au gazogène.

@ <Desc/Clms Page number 7> dont il a encore besoin pour que le dit fluide de travail possède à l'entrée de la turbine 5 une température prescrite.

Le reste du gaz disponible sortant de l'échangeur par surface 3 . passe, par une conduite 14, à un point d'utilisation non représenté.

La turbine 5 entraîne le compresseur 2 qui fournit l'air nécessaire à la suralimentation du gazogène 1 et à la production du gaz. Dans l'installation décrite, on utilise donc de la chaleur sensible contenue dans les gaz combustibles fournis par le gazogène 1, pour produire de l'énergie mécanique.

Afin de permettre l'adaptation à la demande de puissance, éventuellement variable, du consommateur d'énergie 2 actionné par la turbine 5, un organe de réglage 16 est intercalé dans la conduite 15 par laquelle les gaz du gazogène affluent vers l'échauffeur par surface 12, de sorte que la partie de gaz combustibles qui entre dans cet'échauffeur peut s'adapter à la demande d'énergie précitée et que l'on est ainsi maître du degré d'échauffement à donner à la partie du fluide de travail parcourant le circuit fermé, qui passe dans le système de chauffe 11.

Avec l'installation décrite, l'utilisation de la chaleur sensible de gaz combustibles dans une installation de turbines à gaz est possible même lorsque ces gaz ont une forte teneur d'impuretés, ce qui ne serait pas possible si l'installa- tion comprenait une turbine fonctionnant à circuit ouvert et travaillant avec des gaz de travail obtenus par combustion des dits gaz. Cela provient de ce que, dans une installation suivant l'invention, les gaz combustibles impurs ne viennent en contact, dans l'échangeur de chaleur 3, qu'avec la surface extérieure des tubes de cet échangeur, tubes qui sont relativement faciles