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La présente invention4¯pour objet uneista11ation d'éner- gie à vapeur avec générateur de vapeur à circulation forcée pour une pression de vapeur supérieure à 150 atmosphères, supérieure en particu-
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lier à ra pression critique, et dans laquelle la, aîopexix4t' l.st,due dans un agencement de turbines avec une partie à haute pression, une partie à moyenne pression et une partie à basse pression, la vapeur chauffant deux surchauffeurs intermédiaires avant d'entrer dans la partie à haute pression, le premier de ces surchauffeurs étant placé entre la partie à haute pression et la partie à moyenne pression et le second entre la partie à moyenne pression et la partie à basse pression.
-Il s'est révélé avantageux de placer des surchauffeurs in- termédiaires à proximité immédiate des turbines. Les conduites de communication entre les différentes parties de l'agencement de turbi- nes "étant notablement raccourcies, la chute de pression est également réduite dans ces conduites. Or, c'est justement la chute de pression de la vapeur à moyenne pression ou à basse pression qui exerce une action importante sur le degré de rendement de l'installation.
Pour chauffer les surchauffeurs intermédiaires, on emploie en général la vapeur d'utilisation elle-même qui passe par le premier surchauffeur @ après son premier sur chauffage dans la chaudière, par le second sur- chauffeur après un deuxième surchauffage, dans la chaudière et enfin s'écoule dans la partie à haute pression de la turbine après un sur- chauffage final dans la chaudière , Bien que l'on économise déjà beaucoup d'espace et de matériaux dans le générateur de vapeur par comparaison avec un surchauffage intermédiaire direct de la vapeur partiellement détendue, car les conduites pour la vapeur de chauffa- ge à haute pression peuvent être exécutées avec des sections transver- sales notablement plus faibles,
quatre conduites au total- savoir deux conduites d'arrivée et deux conduites de retour - sont tout de même nécessaires pour le chauffage des surchauffeurs intermédiaires.
Suivant l'invention par contre, les deux surchauffeurs intermédiaires sont situés du côté primaire dans deux conduites montées en parallèle, qui possèdent une branche d'arrivée commune ainsi qu'e branche de retour commune. L'invention repose sur un fait auquel il n'a pas été prêté attention jusqu'à présent, à savoir que la capacité calorifique de la vapeur - c'est-à-dire la quantité de chaleur qu'une partie en poids de vapeur peut absorber lors d'une élévation de température donnée et restituer lors d'un abaissement de température correspondant - tend vers une valeur maximum, tant pour une température croissante que pour une pression croissante, et diminue par la suite.
Il est donc possible sans difficulté de surchauffer à un moment donné, dans la mesure voulue, la quantité totale de la vapeur partiellement détendue, dans un surchauffeur intermédiaire, avec une partie de la vapeur à haute pression.
A l'heure actuelle, des installations d'énergie à vapeur sont actionnées à une pression supercritique. Du côté de haute pression des surchauffeurs intermédiaires et dans les conduites correspondantes d'arrivée et de retour il faut donc employer des tubes à très fortes épaisseurs de paroi, ce qui acrroît notablement les dépenses de matériel. Pour augmenter le rendement de l'installation , il est recommander en outre de travailler à des températures plus élevées de la vapeur, en particulier à des températures pour lesquelles on ne peut pas employer d'aciers ferrîtiques mais seulement encore des aciers austénitiques.
Mais comme ces aciers sont plusieurs
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fois plus coûteux que les aciers ferritiques ordinairestlês fraisdlinsjtalia6ion. à.ugmenten'!ïtr.é.s...f'orte:b",9;' l' .-..#-' ijr,ctest justement à ces températures et à ces pressions que la vapeur posséde sa capacité (Optimum d'accumulation de la chaleur.Si donc, conformément'à l'xnvètion9dèua conduites séilement'sont.¯nécessai.res entre
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la chaudière et les surchauffeurs intermédiaires au lieu des quatre conduites utilisées jusqu'à présent, le coût de ette partie de l'ins- tallation peut être , à peu de chose près, ramené à la moitié. De plus ont obtient aussi une chute de pression nettement plus petite, ce qui entre particulièrement en ligne de compte pour Ses installations d'énergie de vapeur de grandes puissances.
Chaque surchauffeur intermédiaire peut être divisé en une partie en acier austénitique du côté de la température la plus élevée et une partie en acier ferritique du côté de la moindre température, Il est clair que la température de la vapeur tombe plus fortement quand on ne fait passer qu'une quantité partielle de la vapeur par un surchauffeur intermédiaire au lieu de la quantité totale. Or la plus forte chute de température a pour(effet que la température au-dessous de laquelle les aciers ferritiques peuvent être employés est atteinte plus tôt.
Il suffit en conséquence , dans la plupart des cas, que seules la conduite d'arrivée et une partie de chacun des surchauffeurs intérmédiaires soient constituées en aciers austénitiques.
La température de la vapeur surchauffée par sur cha ffage intermédiaires peut être réglée à l'aide d'une conduite de dérivation qui contourne chaque fois le côté secondaire d'un surchauffeur intermédiaire , et d'un organe de régulateur du passage placé dans cette conduite. Il est à recommander de monter un autre organe régulateur du passage au moins dans une des conduites montées en parallèle, afin que la répartition de la vapeur à haute pression, entre les deux surchauffeurs intermédiaires puisse avoir lieu à volonté. De préférence, l'organe régulateur du passage n'est pas placé en amont mais en aval d'un des surchauffeurs intermédiaires parce que, là, il peut être fait en acier ferritique.
De plus, cet organe régulateur du passage doit être monté le plus possible en âval du surchauffeur intermédiaire à basse pression, parce qu'à cet endroit on n'a à régler qu'une moindre quantité de vapeur, et parce que la température de la vapeur à haute pression y possède sa plus faible valeur.
Il est avantageux en outre de monter des dispositifs à l'aide desquels peut être prélevée, au moins à la partie à moyenne pressio; de la vapeur qui est conduite dans le réchauffeur d'eau d'alimentation.' De cette manière, la quantité de vapeur traversant le second surchauffeur intermédiaire diminue et la transmission de la chaleur peut encore être améliorée de ce fait.
On expliquera plus en détail un exemple de réalisation de l'idée de l'invention en se référant à la figure 1 du dessin annexé, A la figure 2, on a indiqué l'allure de la température sur la longueur des surfaces chauffantes des deux surchauffeurs intermédiaires chauffés à la vapeur.
Du condenseur 1, l'agent de travail est refoulé à l'aide de la pompe à condensat 2 dans le réservoir d'eau d'alimentation 7 par la conduite 3 et les,-réchauffeurs d'eau d'alimentation 4,5,6. Une pompe d'alimentation 8 porte l'agent de travail à la pression de marche.
Il s'écoule alors dans la chaudière à vapeur 13 par la conduite 9 et les réchauffeurs d'eau d'alimentation 10, 11 et-12. Après avoir quitté le premier surchauffeur 14, il passe par la conduite d'amenée 15 dans les deux conduites montées en parallèle 16 et 17 auxquelles sont raccordées respectivement les côtés primaires du premier surchauffeur intermédiaire 18 et du second surchauffeur intermédiaire 19. Les deux surchauffeurs intermédiaires se composent, du côté de la température la plus élevée, d'une partie austénitique 18a, ou 19a, et, décote de plus basse température, d'une partie ferritique 18b ou 19b.
Les conduites en parallèle 16 et 17 se réunissent en aval des surchauffeurs
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intermédiaires en une conduite de retour 20 par laquelle l'agent passe dans le surchauffeur final 21. L'agent de travail parvient dans la partie à haute pression 26 de l'installation de turbines en passant par la soupape à vapeur 22 et par la conduite 23, puis par la soupape
24 et la soupape à fermeture rapide 25. Il passe par la conduite 27, est de nouveau chauffé du côté secondaire du premier surchauffeur in- termédiaire 18 et parvient, en passant par la soupape 28 dans la partie à moyenne pression 29 de l'installation de turbines.
Il passe ensuite par la conduite 30. il est porté de nouveau à, une température plus élevée du côté secondaire du second surchauffeur intermédiaire
19 et arrive afin par la soupape 31 dans la partie basse pression 32 de l'installation de turbines, d'où il peut retourner au condenseur 1 en passant par la conduite 33.
L'installation de turbines, composée de la partie à haute pression 26, de la partie à moyenne pression 29 et de la partie basse pression 32 actionne une génératrice 34. Des conduites de prise de vapeur vont de la partie à moyenne pression 29 et de la partie à bas- se pression 32 aux réchauffeurs d'eau d'alimentation 4,5,6,10,11 et 12 et au réservoir d'eau d'alimentation 7. L'agent de travail condensé dans les réchauffeurs d'eau d'alimentation 10, 11 et 12 est amené, par les conduites 36, dans le réservoir d'eau d'alimentation 7, l'agent de travail condensé dans les réchauffeurs d'eau d'alimentation 4,5, et 6 est amené dans le condenseur par les conduites 37.
En vue de régler la température de la vapeur surchauffée par surchauffage intermédiaire, on'peut faire passer à tout moment une partie de la vapeur en contournant les surchauffeurs intermédiai - res 18, ou 19, à l'aide des conduites de dérivation 38 et 39. La quan- tité de cette vapeur déviée est réglée à l'aide de l'organe régulateur du passage 40, ou 41. La répartition de la vapeur de chauffage à haute pression entre les deux sur;chauffeurs intermédiaires 18 et 19 à lieu à l'aide d'un organe régulateur du passage 42 placé dans la conduite en parallèle 17, en aval du surchauffeur intermédiaire 19.
Il est encore prévu une soupape de déviation 43 et une sou- pape de déviation 44 pour accélérer l'opération de mise en marche ; parl'intermédiaire de ces soupapes, la wapeur à haute pression peut être envoyée dans le condenseur en contournant l'installation de turbines.
De cette manière toutes les autres parties de l'installation, y compris les surchauffeurs intermédiaires chauffés à la vapeur peuvent etpe póstés à la température de fonctionnement avant le démarrage de la turbine. En vue du refroidissement de l'agent de travail passant par la conduite 44, il est monté un refroidisseur à injection 45 par lequel de l'eau peut être injectée par la conduite 46 et la soupape 47 dans l'agent de travail allant au condenseur.
A la figure 2, on a représenté l'allure de la température t sur la longueur 1 de la surface de chauffe du premier surchauffeur intermédiaire 18 et sur la longueur 1 du second surchauffeur intermédiaire 19. La longueur étant comptée chaque fois à partit du côté de l'entrée de la vapeur de chauffage à haute pression L'abaissement de température de la vapeur de chauffage à haute pression du côté pri- maire du premier surchauffeur intermédiaire 18 est représenté par la courbe a et, du côté primaire du second surchauffeur intermédiaire 19, par la courbe b.
De même, la courbe c représente l'élévation de la température de l'agent de travail passant en sens contraire de la va- peur de chauffage à hautepression du côté secondaire du premier surchauf- feur intermédiaire 18 et la courbe d, l'élévation de température de l'agent de travail du côté secondaire du second surchauffeur intermédiai- re 19. Le niveau de la température au-dessus duquel on ne doit plus
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employer que de l'acier austénitique est désigné par taust. aust.
La température d'entrée de la vapeur de chauffage à haute pression dans les deux surchauffeurs intermédiaires est la même. La température de la vapeur quittant les surchauffeurs intermédiaires du côté secondaire est aussi sensiblement la même. On s'efforce en outre que la différence de température entre côté primaire et côté secondaire des surchauffeurs intermédiaires reste à peu près constante sur la totalité de la longueur.La vapeur se refroidissant plus forte- ment lors de sa détente dans la partie à moyenne pression 29 que lors de sa détente dans la partie à haute pression 26, il faut que la vapeur se trouvant dans le second surchauffeur intermédiaire 19 soit plus forte- ment chauffée que.la vapeur se trouvant dams .le premier surchauffeur intermediaire 18.
malgré cela, l'échauffement de la vapeur à basse pres- sion dans le surchauffeur intermédiaire 19 nécessite une quantité de vapeur de chauffage notablement plus faible que l'élévation de tem- pérature, plus petite, de la vapeur à moyenne pression dans le surchauf- feur intermédiaire 18. Cela tient en partie à ce qu'un peu de vapeur a déjà été prélevé dans la partie à moyenne pression 29 pour le ré- chauffage de l'eau d'alimentation dans les réchauffeurs 11 et 12.
Toutefois, le fait que la chaleur spécifique de la vapeur à basses pres- sion est plusieurs fois plus petite que celle de la vapeur à haute pression et aussi que celle de la vapeur à moyenne pression est de plus grande importance. Il suffit donc d'amener à la vapeur à basse pression une quantité de chaleur plus faible qu'à la vapeur à moyenne pression pour obtenir une élévation de température égale ou supérieure.
La chute de température plus forte dans le second surchauf- feur intermédiaire 19 a encore cet autre avantage qu'une plus grande longueur de la surface de chauffe de ce surchauffeur intermédiaire peut être constituée en acier ferritique. La partie menacée, qui doit être constituée en acier austénitique, est hachurée sur le dessin.
Dans cet exemple, elle comporte environ la moitié de la longueur de la surface de chauffe dans le premier surchauffeur intermédiaire 18 et un tiers de la surface de chauffe dans le second surchauffeur intermédiaire 19. La vapeur à haute pression refluant par la conduite 20 a une température qui s'établit à partir du mélange d'une plus grande quantité de vapeur à plus forte température provenant du sur- chauffeur intermédiaire 18 avec une plus petite quantité de vapeur à plus faible température provenant du surchauffeur intermédiaire 19.