BE508806A - - Google Patents

Info

Publication number
BE508806A
BE508806A BE508806DA BE508806A BE 508806 A BE508806 A BE 508806A BE 508806D A BE508806D A BE 508806DA BE 508806 A BE508806 A BE 508806A
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
combustion
gas
gas turbine
expansion
pressure
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Publication of BE508806A publication Critical patent/BE508806A/fr

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/002Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid using an auxiliary fluid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  APPLICATION DE SOURCES DE GAZ A HAUTE PRESSION 'EN VUE DE   L  AMELIORATION DU RENDEMENT DINSTALLATIONS DE TURBINESA   GAZ..   



   L'invention est relative à des perfectionnements à un procédé de conduite d'installations de turbines à gaz en liaison avec une source de gaz non-combustibles à haute pression, à des installations de turbine à gaz pour l'application du procédé et à des turbines à gaz à utiliser dans des instal- lations de ce genre. 



   Des installations de turbines à gaz ou des turbines à gaz connues   jusqu'à   présent sont pourvues d'un compresseur à air dont le débit d'air est considérablement plus élevé que ce qui est nécessaire à la combustion complète d'unequantité de combustible devant âtre brûlée pour produire des gaz de com- bustion actionnant une unité de turbine à gaz de ces installations ou de ces turbines à gaz. Cet excès d'air comprimé est nécessaire au refroidissement des gaz de combustion dont la température   serait;,   sinon, trop élevée pour pou- voir convenir en ce qui concerne les matériaux de construction usuels de l'u- nité de turbine à gaz.

   Ainsi, la quantité d'air comprimé par lé compresseur n'est utilisée qu'en partie pour effectuer la. combustion tandis qu'une autre quantité considérable de l'air sert à être mélangée aux gaz de combustion à haute température pour les refroidir à une température   initiale   déterminée de détente à travers l'unité de turbine à gaz comme il est bien connu dans le métier. 



     Evidemment   la compression de la quantité d'air en excès réduit la production totale de L'installation de turbine à gaz ou de la turbine à gaz car cette production est déterminée par la différence entre la production provenant de l'unité de turbine à gaz et la production consommée par le com- presseur, c'est-à-dire l'énergie absorbée par ce dernier.Ainsi on peut aboutir à une augmentation de production   totale   de ces installations ou de ces turbines à gaz en réduisant de façon correspondante la consommation du compresseur. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   La présente invention a pour but une augmentation de la production d'installations de turbines à gaz de ce genre en évitant que leur compresseur à air ne comprime la quantité d'air en excès mentionnée ci-dessus. L'invention se base sur la découverte que la quantité d'air en excès peut être remplacée par une quantité correspondante de gaz non-combustibles dont on peut disposer à la pression finale de compression c'est-à-dire pratiquement à la pression à laquelle s'effectue la combustion. Des sources de gaz non-combustibles de ce genre sont constituées par exemple par des sources de gaz naturels produi- sant des gaz non-combustibles à hautes pressions, tels que de   l'anhydride   carbonique oude l'azote ou un deleurs mélanges avec un gaz combustible, par exemple du méthane. 



   Par conséquent, la caractéristique principale de la présente in- vention consiste en un procédé de conduite d'installations de turbines à gaz en liaison avec une source de gaz non-combustibles à haute pression, suivant lequel on comprime une quantité d'air de combustion dans un compresseur à air jusqu'à une pression déterminée, et on brûle au moyen de cet air une quan- tité de combustible dans un appareil de combustion pour produire des gaz de combustion, et ce procédé comprend les phases qui consistent à choisir la quan- tité d'air de combustion comprimée de manière à ce qu'elle ne suffise qu'à la combustion complète de la quantité sus-dite de combustible, à ajouter aux gaz de combustion une quantité de gaz non-combustible provenant de la source de gaz citée à la pression déterminée citée, pour former un mélange,

   en choi- sissant la quantité de gaz non-combustibles de manière à refroidir les gaz de combustion jusqu'à une température déterminée, et à détendre ce mélange dans une unité de turbine à gaz. De cette façon, le compresseur ne consomme qu'une quantité d'énergie relativement moindre de sorte qu'on peut obtenir une augmentation correspondante de la production totale de l'installation complète de turbine à gaz. 



   Evidemment, la pression de la source de gaz non-combustibles peut être supérieure à la pression déterminée de l'air de combustion comprimé. 



  Dans ce cas, le procédé ci-dessus - conformément à une autre caractéristique de l'invention - est complété par une phase de détente de la quantité de gaz non-combustibles à la valeur déterminée de la pression de manière à produire ainsi une quantité supplémentaire d'énergie. On peutainsi aboutir à une nou- velle augmentation de la production totale de l'installation complète de tur- bine à gaz. 



   Une autre caractéristique de la présente invention consiste dans la phase comprenant le chauffage préalable dans un régénérateur de la quan- tité de gaz non-combustible avant sa détente par des gaz résiduaires d'échap- pement de l'unité de turbine à gaz. Ce chauffage préalable peut être néces- saire dans des cas où la température de départ de la quantité de gaz non- combustible est trop faible pour réaliser une détente directe avec produc- tion d'énergie et où il existe une possibilité de modification de ses condi- tions d'aggrégation. 



   En outre, la présente invention a également pour but de créer une installation de turbine à gaz pour l'application du procédé décrit jusqu'à présent, qui comprend un compresseur à air pour comprimer une quantité d'air de combustion à une pression déterminée, et un appareil de combustion apte à recevoir la quantité d'air de combustion comprimé venant du compresseur et de l'utiliser à la combustion d'une quantité de combustible pour produire des gaz de combustion.

   Suivant la principale caractéristique de cette partie de l'invention, on choisit les dimensions du compresseur de manière à ce qu'il ne fournisse que la quantité d'air de combustion nécessaire à la com- bustion complète de la quantité de combustible, .des conduites d'alimentation étant prévues pour introduire une quantité de gaz non-combustibles de la source de gaz dans l'appareil de combustion à la pression déterminée pour re- froidir les gaz de combustion jusqu'à une température déterminée en en formant un mélange, des moyens de contrôle étant prévus pour régler la quantité de gaz non-combustibles en fonction de la température déterminée de manière à 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 maintenir celle-ci à une valeur constante, et une unité de turbine à gaz de- vant être actionnée par le mélange sortant de l'appareil de combustion.

   Evi-   demment;,,   l'énergie nécessaire au compresseur de ces installations est   compa-   rativement plus faible, de sorte que la production totale de l'installation augmente de façon correspondante. 



   Une autre caractéristique de la présente invention consiste en moyens de détente intercalés dans les conduites d'alimentation pour¯ détendre le gaz non-combustible jusqu'à la valeur de la pression déterminée de l'air de combustion compriméo Des moyens de détente de ce genre sont nécessaires si la pression d'origine de la quantité de gaz non-combustibles est supérieu- re à la valeur déterminée de la pression à laquelle s'effectue la combustion dans l'appareil de combustion. 



   Une autre caractéristique de la présente invention consiste en ce que les moyens de détente sont   formés'par   une turbine de détente apte à four- nir une quantité d'énergie additionnelle par détente de la quantité de gaz non-combustible jusqu'à la valeur de la pression déterminée de l'air de com- bustion comprimé.

   Par ce mode de détente, la production totale de l'installa- tion peut encore être augmentée., 
Une caractéristique encore différente de la présente invention consiste-en ce qu'on intercale un régénérateur entre la source de gaz et la turbine de détente,, en prévoyant des conduites d'échappement pour les gaz ré- siduaires qui s'échappent de l'unité de turbine à gaz, et les conduites d'a-   limenta.tion   aussi bien que les conduites d'échappement traversent ce régéné- rateur de manière à chauffer au préalable la quantité de gaz non-combustibles avant son entrée dans la turbine de détente et augmenter ainsi sa production, 
Une caractéristique encore différente de la.

   présente invention con- siste en ce que le compresseur, la turbine de détente et l'unité de turbine à gaz sontmontés sur un arbre de commande commun, Par une disposition de ce genre, une construction compacte de l'installation est rendue possible et, en même temps, la puissance de la turbine de détente   s'ajoute   directement à celle de l'unité de turbine à gaz propre. 



   Finalement,, la présente invention a également pour but de créer une turbine à gaz à utiliser dans des installations -telles que décrites ci- dessus, comprenant, un   compresseurs,   air apte à comprimer -une quantité d'air de combustion   à   une pression déterminée, et un appareil de combustion à ali- mentation de combustible apte à recevoir la quantité   d'air   comprimée par le compresseur et à brûlerau moyen de cet air une quantité de combustible pour former des gaz de   combustion:

     
Suivant la caractéristique principale de cette partie de la   présen-   te invention, on choisit les dimensions du compresseur de manière à ne four- nir que la quantité d'air de combustion nécessaire à la combustion complète d.e la quantité citée de combustible en prévoyant des conduites d'admission- aptes à fournir une quantité additionnelle de gaz à l'appareil de combustion à la pression déterminée de manière à refroidir les gaz de combustion à une température déterminée en y formant un mélange des gaz de combustion avec le gaz additionnel, en prévoyant des moyens de contrôle aptes à régler la quanti- té additionnelle de gaz en fonction de la température déterminée de manière à maintenir cette dernière à  une valeur   constante;

  ,  et   une   unité de turbine à gaz apte à être actionnée par le mélange sortant de l'appareil de combus-   tiono     Evidemment,   des turbines   à 'gaz   construites conformément à la pré- sente invention diffèrent en général de celles connues jusqu'à présent en ce qu'elles ne peuvent pas marcher sans disposer d'une source de gaz auxili- aire à une pression appropriée, leur caractéristique principale consistant en ce qu'elles comprennent un compresseur de dimensions comparativement moin- dres dont le débit d'air est insuffisant'au refroidissement indispensable des 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 gaz de combustion. 



   Une autre caractéristique de la présente invention consiste à pré- voir des moyens de détente intercalés dans la conduite d'admission et aptes à réduire la pression de la quantité de gaz additionnelle à la valeur déter- minée de la pression de l'air de combustion comprimé. Une turbine à gaz de ce genre convient à l'emploi dans des installations de turbine à gaz dispo- sant d'une source de gaz non-combustibles fournissant un gaz dont la pres- sion est supérieure à celle nécessaire à la combustion. 



   Une autre caractéristique de la présente invention consiste en ce que l'appareil de combustion est divisé en une chambre de combustion mu- nie d'une admission de combustible et une chambre de mélange qui communique avec la chambre de combustion; celle-ci est apte à recevoir la quantité d'air de combustion comprimé venant du compresseur et à brûler la quantité de com- bustible au moyen de cette quantité d'air p our produire des gaz de combus- tion, et la chambre de mélange est apte à recevoir la quantité de gaz addi- tionnelle de manière à refroidir les gaz de combustion à la température dé- terminée en formant un mélange de ce gaz additionnel avec les gaz de combus- tion sortant de la chambre de combustion. 



   Une caractéristique encore différente de la présente invention consiste en ce que les moyens de détente sont constitués par une turbine de détente apte à fournir une quantité additionnelle d'énergie par détente de la quantité de gaz additionnel à la valeur déterminée de la pression de l'air de combustion comprimé. 



   Une caractéristique encore différente de la présente invention consiste en ce qu'on intercale un régénérateur enavant de la turbine de dé- tente, en prévoyant des conduites d'échappement des gaz d'échappement qui quittent l'unité de turbine à gaz, et les conduites d'admission aussi bien que les conduites d'échappement traversent le régénérateur de manière à ré- chauffer la   quantité   additionnelle de gaz avant qu'elle ne pénètre dans la turbine à détente en-augmentant ainsi sa production d'énergie. 



   Une caractéristique encore différente de la présente invention consiste en ce que le compresseur, la turbine à détente et l'unité de tur- bine à gaz ont un arbre de commande commun de manière à formerun rotor pri- maire de construction relativement simple et une possibilité de production directe d'énergie élevée. 



   D'autres détails et autres caractéristiques de la présente in- vention sont décrits dans ce qui suit en se référant aux dessins en annexe qui représentent - à titre d'exemple - deux réalisations de la présente in- vention. En particulier: la Fig. 1 est une vue schématique d'une réalisation d'une instal- lation de turbine à gaz établie conformément à la présente invention; la Fig. 2 représente une vue schématique d'uneturbine à gaz con- struite conformément à la présente invention et apte à être utilisée dans l'installation de turbine à gaz représentée sur la Fig. 1. 



   Les mêmes chiffres de référence représentent les mêmes détails sur les dessins. 



   En se référant à la Fig. 1, le chiffre de référence 10 désigne une unité de turbine à gaz connue en soi associée à un appareil de combus- tion 11 et un compresseur à air 12 comme il est connu dans le métier. L'échap- pement 13 du compresseur à air 12 est raccordé par une conduite tubulaire   14   à une admission 15 de l'appareil de combustion 11, dont un échappement est à son tour relié par une conduite 17 à l'admission 18 d'une unité de turbine à gaz 10. Une autre conduite 19 est raccordée   à   l'échappement 20 de 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 l'unité de turbine à gaz 10 et communique avec l'atmosphère. Dans la réalisa- tion représentée, les deux conduites 14 et 19 traversent un régénérateur 21 du type bien connu dans le métier.

   On alimente du combustible à l'appareil de combustion 11 au moyen d'une conduite tubulaire 22 à travers une soupape d'admission 23 et une admission de combustible 24 de la manière habituelle., On choisit les dimensions du compresseur à air 12 - conformément à une ca- ractéristique importante de   la présente   invention - de manière à ne fournir que la quantité d'air comprimé nécessaire à la combustion complète¯du com- bustible introduit dans l'appareil de combustion 11. Ainsi, la température des gaz de combustion produits serait trop élevée pour qu'ils puissent être introduits directement dans l'unité de turbine à gaz 10. 



   Dans le but de réduire la température des gaz de combustion à une valeur admissible pour l'unité de turbine à gaz 10, suivant une autre   carac-   téristique importante de l'invention, on mélange les gaz de combustion à une quantité appropriée de gaz non-combustibles additionnels. Dans ce but, on relie une source 25 de gaz non-combustibles à haute pression par une conduite d'alimentation convenablement choisie à l'appareil de combustion 11. Dans la réalisation représentée, ces conduites d'alimentation consistent en une con- duite tubulaire 26, une turbine à détente 27 et une autre conduite tubulaire 28. La conduite tubulaire 26 est raccordée à une admission 29 de la turbine à détente 27, en intercalant la conduite 28 entre l'échappement 30 de la tur- bine à détente 27 et une autre admission 31 de l'appareil de combustion 31. 



  La conduite tubulaire 26 rejoint la conduite tubulaire 19 dans un autre régé- nérateur 32. 



   La turbine à détente 27 fonctionne comme moyen de détente à l'aide duquel la pression élevée du gaz provenant de la source de gaz 25 est réduite à la valeur de la pression qui règne dans l'appareil de combustion 11. Elle sert en même temps de moyer de contrôle de la pression parce que la valeur finale de la pression de détente correspond nécessairement à celle qui règne dans l'appareil de combustion 11 qui forme une chambre d'échappement pour la turbine à détente 27. Evidemment, si la pression de la source de gaz 25 est égale à celle qui règne dans l'appareil de combustion 11, on peut supprimer la turbine de détente 27 et le régénérateur 32.

   D'autre part;, la turbine à détente 27 fournit une puissance additionnelle en transformant la chute de pression qui s'y produit en un couple de rotation de sorte qu'il est préfé- rable à d'autres moyens de détente telles que des soupapes à étranglement qu'on peutaussi bien utiliser. Si on utilise ces soupapes, aucun régénéra- teur 32 n'est nécessaire, son but étant d'augmenter la production de la tur- bine de détente 27. 



   Du fait que la température des gaz de combustion peut varier;, la quantité de gaz additionnelle doit être réglée de manière à ce qu'elle aug- mente ou diminue respectivement quand la température monte au delà de sa va- leur déterminée ou qu'elle descend en dessous de cette valeur. Dans la. réa- lisation représentée, on effectue ce réglage au moyen d'organes de contrôle qui comprennent un élément 33 sensible à la chaleur tel qu'un thermostat in- tercalé dans une conduite tubulaire 17 et une soupape d'admission 34 inter- calée dans la conduite tubulaire 26, coopérant chacun l'un avec l'autre de toute manière habituelle comme on le présente par une connexion 35. Evidem- ment, on peut appliquer tout autre système de réglage qui, sinon, correspon- drait au système de réglage de l'installation de turbine. 



   Une sortie d'énergie de l'installation de turbine à gaz représen- tée est indiquée par le chiffre de référence 36 qui désigne - à titre   d'exen-   ple - un générateur synchrone triphasé. La ligne pointillée 37 indique que le compresseur 12, la turbine à détente 27, la turbine à gaz 10 et le géné- rateur 36 sont en relation mécanique efficace. 



   Pendant la marche, le compresseur à air 12 aspire de l'air par sa 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 conduite d'admission   38 .et   le comprime à une pression déterminée, par exem- ple à 6 atmosphères absolues. L'air de combustion comprimé passe par l'échap- pement 13, la conduite tubulaire 14 et'la conduite d'admission 15, du com- presseur à air 12 à l'appareil de combustion 11. Le courant d'air est repré- senté par des flèches fines 39 à une seule pointe. Dans l'appareil de combus- tion 11, l'air comprimé vientau contact du combustible par exemple de l'essen- ce, introduit par une conduite tubulaire 22, une soupape d'admission 23 et une conduite d'admission 24 de la .manière habituelle telle que représentée par une flèche fine à trois pointes 40.

   En tenant compte de la quantité d'air de combustion convenablement choisie, la combustion complète se produit. La température élevée - normalement supérieure à   1000 C -   des gaz de combus- tion produits est réduite à une valeur déterminée, par exemple 730 C, conve- nant à l'unité de turbine 10, en mélangeant une quantité appropriée de gaz non-combustibles fournie par une source de gaz 25 par la conduite tubulaire 26, la soupape d'admission 34, la turbine de détente 27, la conduite tubulai- re 28 et l'admission 31 aux gaz de combustion. Le courant de gaz est indi- qué par des flèches fines à doublespointes   41.   Supposons que la source 25 de gaz soit une source naturelle d'anhydride carbonique à une pression de 100 atmosphères.

   On réduit cette pression de 100 atmosphères dans une turbine de détente 27 à la valeur déterminée de 5 atmosphères absolues qui règne dans l'appareil de combustion 11. On produit ainsi un couple de rotation corres- pondant qui apparait   à   la station de production d'énergie 36 sous forme d'une quantité d'énergie additionnelle considérable. On règle la quantité de gaz additionnel par des moyens de contrôle 33, 34 dont l'élément sensible à la chaleur 33 est réglé à la température déterminée de 730 C. Si la tempé- rature dumélange de gaz consistant en gaz de combustion et gaz additionnels dépasse 730 C, la soupape d'admission 34 des moyens de contrôle admet une plus grande quantité de gaz non-combustibles dans la turbine à détente 27 et par conséquent à l'appareil de combustion 11.

   De cette façon , la tempé- rature dumélange de gaz sortant del'appareil de combustion 11 descend jus- qu'à ce qu'elle atteigne la valeur déterminée de 730 C. Si au contraire la température du mélange de gaz est inférieure à 730 C, la soupape d'admission 34 étrangle la conduite tubulaire 26, et réduit ainsi la quantité de gaz ad- ditionnel. Par conséquent, une quantité relativementmindre de gaz non-com- bustibles est associée au combustible introduit et la température du mélange de gaz produit augmente. De cette manière, le mélange pénètre dans l'unité de turbine à gaz 10 à une température déterminée constante et se détend dans cette turbine en produisant des gaz d'échappement de la manière habituelle et fournissant ainsi l'énergie principale de l'installation.

   Dans le cas d'un réglage de ce genre, quand des variations de charge de l'unité de tur- bine à gaz 10 entraînent un réglage correspondant de l'admission de combus- tible 24, la pression qui règne dans l'appareil de combustion 11 et qui at- teint la valeur mentionnée plus haut de 5 atmosphères absolues déterminée pour des charges normales, varie de la même manière. 



   Les gaz résiduaires qui s'échappent de l'unité de turbine à gaz 10 par l'échappement 20 et la conduite tubulaire 19, traversent les régéné- rateurs 21 et 32 et chauffent au préalable respectivement l'air de combus- tion dans la conduite tubulaire 14 jusque disons 350 C et le gaz additionnel dans la conduite tubulaire 26 de manière à permettre une augmentation de production de la turbine à détente 27. Le courant de gaz d'échappement est représenté par des flèches épaisses 42 à une seule pointe, dont la dernière indique l'échappement de l'installation. 



   Dans ce qui suit, on compare l'installation de turbine à gaz con- forme à la présente invention à une installation de turbine à gaz de même capacité qui, toutefois, fonctionne de la manière habituelle. 



   On a déjà supposé que la température initiale de détente à l'unité de turbine à gaz 10 est de 730 C et que la pression qui règne dans l'appa- reil de combustion 5 est de 5 atmosphères absolues. De même, il a été suppo- sé que l'air de combustion est réchauffé dans le régénérateur 21 à une tempé- rature de 350 C. En admettant que l'essence utilisée comme combustible a un 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 pouvoir calorifique de 10.000 Kilocalories par Kilogramme, la combustion d'une quantité de 1 Kilogramme de cette essence avec un excès d'air .de 27   %   nécessi- te une quantité   d'air   de 14 m3 N (mètres cubes normaux).

   Toutefois, en ce qui concerne le refroidissement indispensable des gaz de combustion jusqu'à une température pouvant être admise dans la turbine à gaz 10,   c'est-à-dire.   jusqu'à la température citée plus haut de   730 C,   les gaz de combustion exis- tant ence moment dans le système atteignent 80 m3 N au lieu de 14   m3   N par Kgr. d'essence, ce qui signifie, dans un système analogue fonctionnant normalement, qu'une quantité égale d'air doit être introduite par le compresseur   12. Cha-   que kilogramme d'air comprimé nécessite une consommation d'énergie de 49,2 Kilocalories dans le compresseur 12 alors que la production de l'unité de tur- bine à gaz 10 est de 78,3 Kcal.

   La quantité de chaleur introduite sous forme de combustible étant de 99,4 Kcal, le rendement résultant d'une installation de turbine à gaz conduite normalement dugenre décrit a la valeur suivante: 
 EMI7.1 
 
Par contre, dans une installation de turbine à gaz fonctionnant conformément à la présente invention, le compresseur 12 ne fournit que la quantité d'air mentionnée plus.haut de   14   m3 N par Kilogramme d'essence alors . que le restant de 66 m3 N est remplacé par une quantité correspondante d'an- hydride carbonique provenant de la turbine à détente 27 à la pression néces- saire, de sorte que sa compression n'est pas nécessaire.

   Par conséquent, la consommation d'énergie du compresseur 12 diminue dans le rapport de   14:80   et s'élève à   49,2   x 14 = 8,6 Kcal/Kgr au lieu de   49,2     Kcal/Kgr.   Puisque la   80   production de l'unité de turbine à gaz 10 reste la même, le rendement du cy- cle résultant de l'installation complète de turbine à gaz atteint la valeur de 
 EMI7.2 
 ce qui signifie que la conduite 'd'une installation de turbine à gaz confor- mément à la présente invention double pratiquement le rendement de l'instal- lation. On obtient une nouvelle augmentation de rendement par la production additionnelle de la turbine de détente   27,   qui, dans le cas de sources de gaz à hautes pressions de quelques 100 à 120 atm. peut être très considéra- ble. 



   Evidemment, une source de gaz 25 peut fournir aussi bien un mélan- ge de gaz combustibles et non-combustibles, pourvu que la partie non-combus- tible du mélange soit, considérable et que sa pression soit au moins aussi élevée que celle qui règne dans l'appareil de combustion 11. Des sources,de gaz naturel à hautes pressions (100 à 120 atm.) fournissent fréquemment un   mélange de CH et CO2 dans un rapport d'environ 35 : 65 % en volume et on peut introduire ces gaz - après détente convenable - dans l'appareil de com-   bustion d'une installation de turbine à gaz sans compression. Dans ces cas, une quantité moindre d'air de charge est nécessaire à des buts de refroidis- sement et le rendement total de l'installation peut être considérablement accru. 



   En se référant à la Fig. 2, la turbine àgaz qui y est représentée correspond en substance à celle de la Fig. 1. Une caractéristique addition- nelle consiste en ce que l'appareil de combustion ll - représenté en coupe - comprend une chambre de combustion 43 et une chambre de mélange 44 séparées par une cloison 45 munie d'une ouverture 46 de manière que les deux chambres   43   et   44   communiquent l'une avec l'autre par l'ouverture 46.

   La conduite tu- bulaire 14 fournissant l'air de combustion comprimé débouche dans la chambre de combustion 43 alors que la conduite tubulaire 28 fournissant la quantité 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 de gaz additionnel est raccordée à la chambre de mélange   44.   Evidemment, la quantité de combustible introduite dans la chambre de combustion 43 y est brûlée par l'air de combustion pour donner des gaz de combustion, la combus- tion étant de nouveau complète.

   Les gaz de combustion à haute température s'échappent de la chambre de combustion 43 par l'ouverture 46, comme l'indi- que la flèche d'épaisseur moyenne 47, et pénètrent dans la chambre de mélan- ge 44 dans laquelle les gaz de combustion sont intimement mélangés au gaz ad- ditionnel sortant de la conduite tubulaire 28.   La.température   du mélange ré- sultant diminueainsi comme on le décrit plus haut. 



   Comme il résulte clairement dudessin, le compreeur à air 12, la turbine de détente 27 et l'unité de turbine à gaz 10 ont un arbre de comman- de commun 48 subdivisé par des accouplements 49 en sections accouplées, une pour chaque machine, de la manière habituelle. Dans la réalisation représen- tée, le générateur 36 est directement accouplé par un autre accouplement 49 à l'arbre de commande commun 48 de la turbine à gaz qui, autrement, est iden- tique à celle décrite en se référant à la fig. 1. 



   REVENDICATIONS. 



   --------------------------- 
1. Procédé de conduite d'installations de turbines à gaz en liai- son avec une source de ga2 non-combustibles à haute pression dans lequel on comprime une certaine quantité d'air de combustion dans un compresseur à air jusqu'à une pression déterminée et on utilise cet air à la combustion d'une certaine quantité de combustible dans un appareil de combustion pour former des gaz de combustion, caractérisé par les phases qui consistent à choisir la quantité d'air de combustion comprimé de manière qu'elle ne suf- fise qu'à la combustion complète de cette quantité de combustible, à ajouter aux gaz de combustion une quantité de gaz non-combustibles de la source de gaz citée à la pression déterminée, de manière à former avec eux un mélan- ge,

   en choisissant la quantité de gaz non-combustible de manière à refroi- dir les gaz de combustion jusqu'à une température déterminée, et à détendre le mélange dans une unité de turbine à gaz.

Claims (1)

  1. 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la pression de la source de gaz non-combustibles est supérieure à la pression détermi- née de l'air de combustion comprimé, caractérisé en ce qu'on détend la quan- tité de gaz non-combustibles jusqu'à la valeur déterminée de la pression de manière à produire une nouvelle quantité d'énergie.
    3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que avant sa détente, on chauffe au préalable la quantité de gaz non-combusti- bles dans un régénérateur au moyen des gaz d'échappement sortant de l'uni- té de turbine à gaz de manière à augmenter la quantité d'énergie addition- nelle gagnée par la détente.
    4. Installation de turbine à gaz pour l'application du procédé suivant les revendications 1 à 3, comprenant un compresseurà air pour comprimer une quantité d'air à une pression déterminée, et un appareil de combustion apte à recevoir du compresseur cette quantité d'air de com- bustion comprimé et à brûler au moyen de cet air une certaine quantité de combustible pour produire des gaz de combustion, caractérisée en ce qu'on choisit les dimensions du compresseur (12) de manière à ne fournir que la quantité d'air de combustion nécessaire à la combustion complète de cette quantité de combustible, des conduites d'alimentation (26, 28) étant pré- vues pour fournir une quantité de gaz non-combustibles, en provenance de la source de gaz (25), dans l'appareil de combustion (11)
    à la pression dé- terminée pour refroidir ces gaz de combustion jusqu'à une température dé- terminée en en formant un mélange, des moyens de contrôle (33, 35, 34) étant prévus pour régler cette quantité de gaz non-combustibles en fonction <Desc/Clms Page number 9> de la température déterminée de manière à la maintenir à une valeur constan- te, ainsi qu'une unité de turbine à gaz (10) actionnée par ce mélange sortant de l'appareil de combustion (11).
    5. - Installation de turbine àgaz suivant la revendication 4, ca- ractérisée en ce qu'elle comprend des soyons de détente intercalés dans les conduites d'admission (26, 28) pour réduire la pression des gaz non-combus- tibles à la valeur déterminée de la pression de l'air de combustion comprimé.
    6. Installationde turbine à gaz suivant la revendication 5, carac- tériséeen ce que les moyens de détente sont constitués par une turbine de dé- tente (27) apte à fournir une quantité supplémentaire d'énergie par détente de la quantité de gaz non-combustibles à la valeur déterminée de la pression de l'air de combustion comprimé.
    7. Installation de turbine à gaz suivant la revendication 6, ca- ractérisée en ce qu'on intercale un régénérateur (32) entre la source de gaz (25) et la turbine de détente (27), des conduites d'échappement (19) étant prévues pour les gaz d'échappement sortant de l'unité de turbine à gaz (10) et en ce qu'on fait passer à la fois les conduites d'alimentation (26) et les conduites d'échappement (19) par le régénérateur (32) de manière à réchauf- fer la quantité de gaz non-combustibles avant son entrée dans la turbine de détente (27) en augmentant ainsi sa production d'énergieo 8. Installation de turbine à gaz suivant les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que le compresseur (12), la turbine de détente (27) et l'unité de turbine à gaz (10) ont un arbre de commande commun.
    9. Turbine à gaz pour l'utilisation dans des installations de turbines à gaz suivant les revendications 4 à 8, comprenant un compresseur à air apte à comprimer une certaine quantité d'air de combustion à une pres- sion déterminée, et un appareil de combustion muni d'une admission de com- bustible, apte à recevoir la quantité d'air de combustion comprimé du compres- seur et à l'utiliser à la combustion d'une certaine quantité de combustible pour former des gaz de combustion, caractérisée en ce qu'on choisit les di- mensions du compresseur (12) de manière à ne fournir qu'une quantité d'air de combustion nécessaire à la combustion complète de cette quantité de com- bustible, des conduites d'alimentation (26, 28) étant prévues,
    aptes à in- troduire une quantité additionnelle de gaz dans l'appareil de combustion (11) à la pression déterminée citée de manière à refroidir les gaz de com- bustion jusqu'à une température déterminée par formation d'un mélange des gaz de combustion et du gaz additionnel, des moyens de contrôle (33,35, 34) étant prévus, aptes à régler la quantité de gaz additionnel en fonction de la température déterminée citée de manière à la maintenir constante, ainsi qu'une unité de turbine à gaz (10) apte à être actionnée par le mélange sor- tant de l'appareil de combustion (11).
    10. Turbine à gaz suivant la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de détente intercalés dans les conduites d'ad- mission (26, 28) et aptes à diminuer la pression de la quantité de gaz ad- ditionnel jusqu'à la valeur déterminée de la pression de l'air de combus- tion comprimé.
    11. Turbine à gaz suivant les revendications 9 et 10, caractéri- sée en ce que l'appareil de combustion (11) consiste en une chambre de com- bustion (43) munie d'une admission de combustible (24) et d'une chambre de mélange (44) communiquant avec la chambre de combustion (43), cette chambre de combustion (43) étant apte à recevoir la quantité d'air de combustion comprimée du compresseur (12) et à l'utiliser à la combustion de la quan- tité de combustible pour former les gaz de combustion, et la chambre de mé- lange (44) étant apte à revevoir la quantité de gaz additionnels de manière à refroidir les gaz de combustion jusqu'à la température déterminée en for- mant un mélange de ces gaz additionnels et des gaz de combustion sortant de <Desc/Clms Page number 10> la chambre de combustion (43).
    12. Turbine à gaz suivant les revendications 10 et 11, caractéri- sée en ce que les moyens de détente sont constitues d'une turbine de déten- te (27) apte à produire une quantité additionnelle d'énergie par la détente de la quantité de gaz additionnels jusqu'à la valeur déterminée de la pres- sion de l'air de combustion comprimé.
    13. Turbine à gaz suivant la revendication 12, caractérisée en ce qu'on intercale un régénérateur (32) en avant de la turbine de détente (27), des conduites d'échappement (19) étant prévues pour les gaz d'échappement de l'unité turbine à gaz (10), les conduites d'admission (26) aussi bien que lesconduites d'échappement (19) traversant ce régénérateur (32) de manière à réchauffer la quantité de gaz additionnels avant son admission dans la tur- bine de détente (27) en augmentant ainsi sa production d'énergie.
    14. Turbine à gaz suivant les revendications 12 et 13, caractérisée en ce que le compresseur (12), la turbine de détente (27) et l'unité de tur- bine à gaz (10) ont un arbre de commande commun (48).
BE508806D BE508806A (fr)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE508806A true BE508806A (fr)

Family

ID=148412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE508806D BE508806A (fr)

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE508806A (fr)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6862877B1 (en) Gas turbines
US2675672A (en) Schsrner
FR2674290A1 (fr) Systeme a turbine a gaz naturel a vapeur d&#39;eau fonctionnant en cycle semi ouvert et en combustion stóoechiometrique.
US5682737A (en) Method for starting up a combination gas and steam power plant
US20100064688A1 (en) Hybrid brayton cycle with solid fuel firing
BE1000183A5 (fr) Procede pour augmenter le rendement des systemes generateurs a turbine a gaz utilisant des combustibles gazeux de faible pouvoir calorifique.
FR2558893A1 (fr) Procede de production d&#39;energie, a l&#39;aide d&#39;une turbine a gaz
FR2966509A1 (fr) Systeme de commande d&#39;un systeme a cycle energetique semi-ferme
EP4256188B1 (fr) Procédé de production d&#39;énergie électrique et/ou mécanique à destination d&#39;un système consommateur et système de production associé
BE508806A (fr)
WO2023152232A1 (fr) Turbomachine de chauffage pour un système de conditionnement de carburant configuré pour alimenter un turbomoteur d&#39;aéronef à partir de carburant issu d&#39;un réservoir cryogénique
US8414667B2 (en) Supercritical pressurization of fuel slurry
CA3251806A1 (fr) Système de turbine à oxycombustible et procédé de commande d&#39;oxydant
EP2260192B1 (fr) Dispositif de production d&#39;energie a partir de biomasse
RU2395703C2 (ru) Универсальная воздушно-турбинная энергетическая установка
EP1426586B1 (fr) Turbo-moteur avec gazogène de gaz de bois
WO2016189188A1 (fr) Installation électrique et procédé pour exploiter une installation électrique
FR3136015A1 (fr) Turbomachine de chauffage pour un système de conditionnement de carburant configuré pour alimenter un moteur d’aéronef à partir de carburant issu d’un réservoir cryogénique
FR3163109A1 (fr) Machine thermique à trois températures de fonctionnement
FR2913724A1 (fr) Utilisation de fumees chaudes issues de la combustion de matieres combustibles pour produire de l&#39;energie mecanique, et installation correspondante
BE459800A (fr)
BE436932A (fr)
FR2500883A1 (fr) Moteur a gaz destine a utiliser l&#39;energie thermique solaire emmagasinee dans un fluide atmospherique, ses applications notamment a une installation de production d&#39;energie et a un vehicule
BE459514A (fr)
BE485130A (fr)