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INSTALLATION A TURBINE A GAZ POUR LA PRODUCTION D'AIR COMPRIME CHAUD.
L'invention concerne une installation à turbine à gaz pour la production d'air comprimé chaud. Elle est caractérisée par une turbine à expansion à capacité d'absorption variable, qui transmet sa puissance à 1' arbre d'un groupe compresseur et dans laquelle toute la quantité d'air uti- le,dérivée du circuit du groupe compresseur, est détendue jusqu'à la pres- sion désirée de l'air utile, après avoir été chauffée dans un réchauffeur d'air par les gaz d'échappement d'une turbine à gaz.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, un schéma de montage d'une installation avec une turbine à gaz à un seul étage selon l'invention . l désigne un compresseur d'air, 2 un réchauffeur d'air, 3 une chambre de combustion et 4 une turbine à gaz. Ces éléments de l'installation sont réunis entre eux par des canalisations, dans l'ordre indiqué; en outre, la sortie des gaz de la turbine à gaz est reliée, par une conduite, à l'en- trée des gaz du réchauffeur.
Une autre conduite relie la sortie d'air du réchauffeur 2 à une turbine à expansion 5, qui est pourvue d'un dispositif pour le réglage de la quantité d'air qui la traverse et sert donc comme organe de réglage de la quantité totale d'air ut2le, qui est dérivée du circuit du groupe compresseur. Cette turbine de réglage peut par exemple être pourvue d'aubes directrices orientables ou, comme montré dans le dessin, de soupapes de groupes de tuyères 6. Elle transmet sa puissance à l'arbre du groupe com- presseur 1, 4. Un moteur de démarrage est montré en 7.
Pour éviter qu'il ne se produise un pompage du compresseur 1 lors d'opérations de réglage pendant lesquelles la capacité d'absorption de la turbine d'expansion 5 est fortement diminuée, on peut prévoir une con- duite de circulation mune d'une soupape de réglage 8, qui laisse écouler de l'air utile dans la turbine à gaz 4 d'actionnement du compresseur.
L'air utile, après avoir parcouru la turbine à expansion, est
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enlevé de l'installation, en 9, sous la forme d'air comprimé chaud. Il'- peut être utilisé comme tel dans un consommateur d'air comprimé quelconque, par exemple dans une usine chimique ou comme air de soufflage d'un haut- fourneau. Le réglage de l'installation s'effectue au moyen d'un appareil de mesure de pression ou de volume 10, qui fournit l'impulsion de réglage pour actionner les soupapes de groupes de tuyères 6 de la turbine à ex- pansion,la soupape de réglage 8 de la conduite de circulation et la sou- pape de réglage du combustible Il dans la conduite d'amenée de combustible à la chambre de combustion.
L'utilisation d'une turbine à expansion qui est traversée par toute la quantité d'air utile chauffée dans un réchauffeur d'air, dans une installation à turbine à gaz selon l'invention, présente de nombreux avantages. Le chauffage de l'air utile dans le réchauffeur est modéré, par exemple de 200 C à 350 C. Par conséquent, les organes de réglage de la turbine à gaz ne sont pas exposés à une action thermique importante et ils résistent bien à des opérations de réglage rapides et fréquentes. Grâce au chauffage indirect de l'air utile, ces organes de réglage ne sont pas non plus exposés à un danger d'encrassement, ce qui est surtout impor- tant lorsqu'il est fait usage d'aubes réglables.
Le chauffage indirect de l'air utile remplace une chambre de combustion; on évite ainsi les inconvé- nients qui résulteraient de l'extinction et de l'allumage de cette chambre de combustion lors d'opérations de réglage. Le rapport de pressions du processus de circulation de la turbine à gaz peut être choisi librement selon les principes purement thermo-dynamiques, indépendamment de la pres- sion désirée de l'air utile; la turbine à expansion assure l'équilibrage des pressions. Si la chaleur contenue dans l'air utile est exploitée, on réa- lise une réduction de la consommation de combustible de l'ensemble des installations, grâce au chauffage de l'air utile dans le réchauffeur d'air.
Puisque l'air utile traverse aussi le réchauffeur d'air, le poids de l'air chauffé dans celui-ci est plus grand que celui des gaz d'échappement de la turbine à gaz, qui produisent le chauffage. Gela permet, le réchauffeur d'air restant le même,de réaliser une chute plus grande de la température des gaz d'échappement et donc une amélioration du rendement thermique de l'ensemble de l'installation. Grâce au fait que la turbine à expansion, pour une capacité d'absorption variable, transmet sa puissance à l'arbre du grou- pe compresseur, on parvient à compenser les différences entre la puissance fournie par la turbine à gaz et la puissance absorbée par le compresseur d'air, qui se produisent lors des déviations par rapport au débit normal.
De ce fait, il devient possible, dans le cas d'un besoin d'air utile va- riant dans de larges limites, d'actionner la turbine à gaz, tournant à un nombre de tours variable, avec des gaz de combustion ayant la températu- re maximum admissible pour. cette turbine, et de réaliser ainsi de bons ren- dements de l'installation à charge partielle. Finalement, le nombre de tours et donc la quantité refoulée par le compresseur d'air peuvent être variés très rapidement en variant la capacité d'absorption de la turbine à expansion, ce qui assure une bonne adaptation de l'installation à des de- mandes très variables d'air utile, telles qu'elles se présentent par exemple dans une aciérie.
REVENDICATIONS.
1 - Installation à turbine à gaz pour la production d'air com- primé chaud, caractérisée par une turbine à expansion à capacité d'absorp- tion variable, qui transmet sa puissance à l'arbre d'un groupe compresseur et dans laquelle toute la quantité d'air utile, dérivée du circuit du groupe compresseur, est détendue jusqu'à la pression désirée de l'air utile, après avoir été chauffée dans un réchauffeur d'air par les gaz d'échappement d'une turbine à gaz.