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L'invention a pour objet un procédé de fonctionnement d'une instal- lation d'énergie à vapeur avec prise intermédiaire de vapeur pour le réchauf- fage de l'eau d'alimentation et une installation d'énergie à vapeur pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé convient en particulier aux instal- lations fonctionnant à une pression supercritique.
Pour pouvoir obtenir un bon rendement, il convient, dans des ins- tallations de ce genre, de porter le réchauffage de l'eau d'alimentation à plus de 300 C, la vapeur de chauffe devant alors atteindre déjà plus de 100 atmosphéres dans le dernier étage de chaleur. Par suite de la plus grande chaleur spécifique de l'eau d'alimentation aux très hautes températures et par suite de la moindre chute de chaleur entre la vapeur de chauffe et l'eau d'alimentation, la quantité de vapeur de chauffe peut atteindre jusqu'à 20% de la quantité de vapeur fraîche dans le dernier étage de réchauffage.
La question se pose alors de savoir de quelle manière la grande quantité d'eau de condensation de la vapeur de chauffe qui se constitue dans les réchauf- feurs d'eau d'alimentation peut être ramenée dans le circuit de l'eau d'ali- mentation dans ces conditions particulières de pression et de température.
On a travaillé très souvent jusqu'à présent avec des purgeurs de condensat par lesquels l'eau de condensation était éclusée dans un réservoir placé à un niveau de pression inférieur. Cela n'est toutefois pas possible en raison de la forte chute de pression qui intervient ici, car le purgeur de condensat serait soumis à une forte usure, sans compter que l'énergie li- bérée dans l'eau de condensation lors de sa détente est transformée en cha- leur en ce point défavorable.
On sait aussi renvoyer à l'aide de pompes d'eau de condensation de la vapeur de chauffe dans le circuit d'eau d'alimentation. Cela n'est possi- ble dans le cas présent qu'à l'aide de pompes à piston qui reviennent toute- fois très cher en raison de la différence considérable de pression et qui prennent beaucoup de place.
Il a déjà été proposé en outre de renvoyer l'eau de condensation de la vapeur de chauffe dans un étage de pression approprié de la pompe d'a- limentation de la chaudière. Cependant, comme on utilise en général pour de hautes pressions d'alimentation des pompes à corps en forme de pot, il est extrêmement difficile, au point de vue de la construction , d'adapter de pareils dispositifs de retour.
On remédie à ces difficultés suivant la présente invention en dé- tendant au moins l'eau de condensation provenant des étages de réchauffage à très haute pression, en lui faisant fournir de la puissance, et en la con- duisant au système d'eau d'alimentation en un point de moindre pression. Afin qu'il n'intervienne pas de formation trop intense de vapeur lors de la déten- te, il est préférable de refroidir l'eau de condensation, avant sa détente, au moyen de l'eau d'alimentation.
Une turbine hydraulique est montée de préférence sur le parcours de l'eau de condensation de la vapeur de prise et accouplée avec au moins une machine de puissance disponible A cette fin, on utilise en particulier une turbine à action, parce que celle-ci possède, avec les pressions et les quan- tités d'eau en cause, un rendement relativement bon sur une vaste zone de puissance. D'autre part son encombrement est très faible, même pour de gran- des pressions à exploiter. Cela n'exclut cependant pas la possibilité d'emplo- yer également une turbine Francis par exemple. La quantité d'eau de condensa- tion constituée pouvant varier, on utilisera avantageusement un dispositif de réglage de la section transversale des buses de la turbine à action, dis- positif qui est influencé par la quantité d'eau de condensation qui se cons- titue.
Ce réglage peut se faire mécaniquement, électriquement, et, en parti- culier, hydrauliquement.
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La turbine hydraulique peut être accouplée avec une machine élec- trique. De cette manière,là puissance produite peut être délivrée à un réseau électrique par exemple. La pompe d'alimentation de-l'installation d'énergie à vapeur peut de plus être accouplée aussi à la turbine hydraulique, de tel- le sorte que la machine électrique servant de moteur de commande pour la pompe d'alimentation est aidée par la turbine hydraulique.
La sortie de la turbine hydraulique peut être en communication a- vec le réservoir d'eau d'alimentation, Quand le réservoir d'eau d'alimenta- tion est placé-comme il est d'usage courant- au-dessus de la pompe d'ali- mentation et la turbine hydraulique accouplée avec la pompe d'alimentation, la turbine hydraulique actionne de préférence unè pômpe qui refoule l'eau de condensation détendue dans le réservoir d'eau d'alimentation.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la des- cription dans laquelle est expliquée plus en détail, d'après le dessin anne- xé, un exemple de réalisation de l'objet de l'invention.
L'agent de fonctionnement vaporisé et surchauffé dans la chaudiè- re 1 est conduit dans l'étage à haute pression 2 de l'installation de tur- bines et - le cas échéant après resurchauffage- dans la partie à basse pres- sion 3 de l'installation de turbines. La turbine actionne une génératrice électrique 4. L'agent de fonctionnement détendu passe dans le condenseur 5, puis, de là, peut être pompé à l'aide d'une pompe à eau de condensation 6 et refoulé dans le réservoir d'eau d'alimentation 9 en passant par les ré- chauffeurs d'eau d'alimentation 7 et 8.
De là , l'agent de fonctionnement est de nouveau conduit dans la chaudière 1 au moyen de la pompe d'alimenta- tion 11 en passant par la conduite d'amenée 10 et par un certain nombre de réchauffeurs d'eau d'alimentation, savoir : les réchauffeurs d'eau d'alimen- tation montés en parallèle 12 et 13 ainsi que les réchauffeurs d'eau d'ali- mentation 14,15 et 16.
Les réchauffeurs d'eau d'alimentation sont chauffés par de la va- peur de soutirage qui est prise aux turbines. La vapeur provenant des éta- ges de moindre pression passe par les conduites de prise 17 et 18 dans les réchauffeurs d'eau d'alimentation 7 et 8 d'où l'eau de condensation peut être conduite dasle condenseur en passant par la conduite 19. La vapeur de prise à la plus haute pression est conduite par la conduite 20 dans le ré- chauffeur d'eau d'alimentation 16 auquel se raccorde le réservoir 21 dans lequel peut se rassembler l'eau de condensation constituée, après quoi cel- le-ci est amenée en passant par les réchauffeurs d'eau d'alimentation 15 et 12 à la turbine hydraulique 22 dont elle frappe la roue à aubes 23.
Il est prélevé de la même manière de la vapeur intermédiaire parl'intermédiaire de la conduite 24 et cette vapeur est condensée dans le réchauffeur d'eau d'a- limentation 14, après quoi l'eau de condensation est amenée du réservoir 25, en passant par le réchauffeur d'eau d'alimentation 13, à la turbine hydrau- lique 22, elle aussi, et en frappe la roue à aubes 26. La turbine hydrauli- que est accouplée avec le moteur de commande 27 de la roue d'alimentation 11 et délivre ainsi directement sa puissance à cette pompe d'alimentation La turbine hydraulique actionne en outre par l'intermédiaire d'un engrenage à roues d'angle 28¯une pompe foulante 29, par laquelle l'eau de condensation détendue peut être pompée et refoulée dans le réservoir d'eau d'alimentation 9 en passant par la conduite 30.
Une conduite 31 sert à équilibrer la pres- sion dans les chambres de vapeur de la turbine hydraulique 22 et du réservoir d'eau d'âlimentation 9.
A l'aide de la transmission de réglage 34 et 35, les aiguilles de buse 32 et 33 sont commandées de manière que l'eau de condensation s'écou- lant par la section de buse correspondante soit modifiée en fonction de la quantité d'eau de condensation accumulée dans les réservoirs 25 et 21 et
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indiquée par les indicateurs de niveau d'eau 36 et 37.
Les diamètres des roues à aubes 23 et 26 de la turbine hydraulique sont de grandeur différente et il est ainsi tenu compte de la pression dif- férente sous laquelle l'eau de condensation leur est amenée. Si, par exemple, pour une contre-pression de 7 atmosphères dans le réservoir d'eau d'alimen- tation 9, la pression dans la conduite de prise 20 atteint 125 atmosphéres environ et la pression dans la conduite de prise 24, 40 atmosphères environ, le diamètre de la roue à aubes 23 ne serait que de 50 cm. et celui de la roue à aubes 26 de 25 cm. pour 3000 tours/minute . Il apparaît ainsi nette- ment que même pour de grandes quantités d'eau de condensation , les dimen- sions de la turbine hydraulique restent faibles.
L'eau de condensation doit être refroidie aussi fortement que pos- sible par l'eau d'alimentation afin qu'il n'intervienne qu'une faible for- mation de vapeur lors de sa détente. Tel est le cas quand la température de l'eau de condensation quittant les réchauffeurs d'eau d'alimentation 12 et
13 n'est pas beaucoup plus élevée que la température à l'intérieur de la tur- bine hydraulique, qui est exactement égale à la température de saturation pour la pression régnant dans le réservoir d'eau d'alimentation et à l'inté- rieur de la turbine hydraulique. Il faut pour cette raison que le refroidis- sement de l'eau de condensation provenant du réservoir 21 s'accomplisse en deux échelons, c'est-à-dire dans les réchauffeurs d'eau d'alimentation 15 et 12. Si l'on utilisait uniquement le réchauffeur 15, le refroidissement ne suffirait pas.
Si l'on utilisait uniquement le réchauffeur 12, l'eau d'ali- mentation serait déjà trop fortement échauffée, de telle sorte qu'il serait difficile de condenser la vapeur de prise venant de la conduite 24.
Le procédé suivant l'invention est applicable dans les installations d'énergie à vapeur de tous genres, pour autant que ces installations possè- dent une prise intermédiaire de vapeur pour le réchauffage de l'eau d'alimen- tation . Le fait qu'il s'agisse d'une chaudière à passage forcé ou à circu- lation ne joue aucun rôle. Peu importe en combien de parties l'installation de turbines est divisée. Comme réchauffeurs d'eau d'alimentation, on appli- que des réchauffeurs à surface. Les réchauffeurs représentés ne sont à consi- dérer que comme des schémas sans que ceux-ci déterminent leur construction particulière. D'ailleurs, une installation réalisée serait équipée avec beaucoup plus de réchauffeurs qu'il n'est indiqué ici.
On observera encore que la turbine hydraulique peut être pourvue d'un régulateur de sûreté qui entre en fonction et ferme les buses quand la vitesse angulaire de la tur- bine hydraulique dépasse une valeur limite.