<Desc/Clms Page number 1>
Centrale thermique A vapeur avec tubine à gaz.
La présente invention est relative à une centrale thermique à vapeur avec turbine à gaz. L'utilisation de tur- bine à gaz dans les centrales thermiques à vapeur est avanta- geuse en soi, car elle permet d'obtenir un bon rendement ther- mique. Des difficultés se présentent cependant lors d'une marche à charge partielle du générateur de vapeur, puisque la quantité de gaz exigée par le générateur de vapeur et celle à traiter par la turbine à gaz suivent des caractéristiques différentes lorsque la charge du générateur de vapeur varie.
C'est ainsi que le volume de gaz dont la turbine à gaz a be- soin pour commander la pompe d'alimentation lors d'une pleine charge du générateur de vapeur varie entre 30 et 60% du volu- me de gaz nécessité par ce dernier. Les écarts entre les quantités de gaz sont moins accentués pour une charge d'en- viron 30% du générateur de vapeur.
Le problème, qui est à la base de l'invention, con-
<Desc/Clms Page number 2>
siste à réaliser une commande de turbine à gaz pour la pompe d'alimentation d'un générateur de vapeur, dans laquelle le volume de gaz exigé par le générateur de vapeur lors d'une charge partielle et d'une charge pleine coïncide avec le vo- lume de gaz traité par la turbine a gaz, sans que des pertes d'énergie se produisent. Le volume de gaz peut indifféremment circuler depuis la turbine à gaz Jusqu'au générateur de va- peur ou inversement* La solution confome à l'invention con- siste à diviser la turbine à gaz, d'une part,
en un élément commandant le compresseur de la turbine à gaz et la pompe d'alimentation du générateur de vapeur et, d'autre part, en un élément commandant une génératrice électrique, ce dernier élément'ayant une vitesse constante pour toutes les charges, tandis que l'autre élément a une vitesse de rotation variant en fonction de chaque charge du générateur de vapeur. Grâce à la vitesse de rotation variable de l'élément de turbine commandant la pompe d'alimentation, le volume de gaz traité par la turbine peut être adapté,4 celui exigé par le généra- teur de vapeur, en tous cas dans la zone de charge maximum, la plus fréquemment utilisée.
L'énergie que renferme l'excé- dent de gaz résultant de la différence entre la quantité de gaz exigée par le générateur de vapeur et celle nécessaire à la commande de la pompe d'alimentation et du compresseur, est transformée en énergie électrique dans la génératrice raccordée à l'élément de turbine 1 gaz et ce à l'aide de cet élément fonctionnant à une vitesse de rotation constante. La chute d'énergie, que contient la quantité de gaz traités dans la turbine, est par conséquent utilisée dans deux étages mon- tés en série.
Deux exemples de réalisation de l'invention sont expliqués dans la description donnée ci-après à l'aide du dessin annexé qui montre dans les figures 1 et 2 les plans de montage de ces deux exemples.
Conformément à la figure 1, une tubine à gaz com-
<Desc/Clms Page number 3>
prend un compresseur 1, une chambre de combustion 2 et une turbine à gaz subdivisée en deux éléments 3 et 4, Les deux éléments 3 et 4 sont montés en série du coté du gaz par une conduite 5, les arbres de turbine des deux éléments étant toutefois séparés. L'élément de turbine 3 commande le com- presseur 1 et une pompe d'alimentation 6, qui sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'accouplements 17 et 18.
La chambre de combustion 2 est raccordée, par une conduite 7, à la sortie du compresseur 1 et, par une conduite 8, à l'en- trée de l'élément de turbine 3. Le combustible (huile ou gaz) est amené à la chambre de combustion 2 par une conduite 9.
Les conduites d'aspiration et de refoulement de la pompe d'alimentation 6 sont désignées respectivement par 12 et 13 et la conduite d'aspiration du compresseur 1 par 14. Par l'in- termédiaire d'un accouplement 15, l'élément de turbine 4 com- mande une génératrice électrique 10. La sortie de cet élément 4 est reliée, par une conduite 16, à la chambre de combustion du générateur de vapeur 19, laquelle contient un système tu- bulaire 20, qui est relié à la conduite de refoulement 13 de la pompe 6 et dans lequel l'eau d'alimentation est transfor- mée en vapeur. La vapeur est amenée, par une conduite 21, dans un utilisateur de vapeur non représenté, par exemple une turbine à vapeur.
Dans la chambre de combustion du générateur ' de vapeur, on a disposé un ou plusieurs brûleurs non repré- sentes en détail; le combustible est amené par une conduite '
EMI3.1
22.
L'arbre de l'élément de turbine 3 commandant le com- presseur 1 et la pompe d'alimentation 6 a une vitesse de ro- talion variant avec chaque charge du générateur de vapeur. Le compresseur 1 aspire, par la conduite 14, un volume d'air dé- terminé, le comprime et le refoule dans la chambre de combus- tion 2 par la conduite 7. Le combustible amené par la condui- te 9 brûle dans cette chambre et les gaz de la combustion ainsi produits parviennent par la conduite 9 dans l'élément @
<Desc/Clms Page number 4>
de turbine 3, où ils se détendent partiellement. Finalement.
les gaz affluent, par la conduite 5 dans le second élément de turbine 4, dans lequel se poursuit leur détente. Ensuite, les gaz sont introduits, par la conduite 16, dans la chambre de combustion du générateur de vapeur 19. En raison de la vites- se de rotation variable de l'élément de turbine 3, le volume de gaz amené au générateur de vapeur correspond en substance à chaque besoin du générateur de vapeur pour la combustion du combustible amené par la conduite 22, En faisant varier la vitesse de rotation de l'arbre de l'élément de turbine 3,' on réalise une bonne adaptation à la marche à charge partielle du générateur de vapeur.
Si de très petites charges sont ad- mises, il est possible, suivant une forme de réalisation de l'invention, de munir le compresseur d'un aubage directeur, réglable au cours de la marche, lequel effectue le réglage du débit d'aspiration du compresseur au moment où le réglage réalisé par la modification de la vitesse de rotation atteint - sa limite inférieure.
Dans l'installation représentée sur la figure 2, l'air comprimé par le compresseur 1 est refoulé, par une con. duite 23, dans la chambre de combustion du générateur de va. peur 19. Les gaz résiduaires produits lors de la combustion dans ce générateur de vapeur, parviennent, par une conduite
24, dans l'élément de turbine 3 commandant la pompe d'ali- mentation 6 et le compresseur 1, où ils se détendent partiel- lement. Ensuite, les gaz pénètrent par la conduite 5, dans l'élément de turbine 4, où ils se détendent entièrement et quittent la turbine par une conduite 25. L'élément de turbine 4 commande de nouveau à une vitesse constante la génératrice électrique 10.
Dans un but de réglage, une chambre de combus- tion 26, munie d'une conduite d'admission de combustible 27, est incorporée dans la conduite 24. La vapeur produite dans le système tubulaire 20 du générateur de vapeur est amenée, de nouveau, par une conduite 21, à un utilisateur de vapeur.
Selon une forme de réalisation de l'invention, re-
<Desc/Clms Page number 5>
présentée en pointillé sur la figure 2, la vapeur parvient dans une turbine & vapeur 28, accouplée à la génératrice 10, à laquelle est raccordé également l'élément de turbine 4, Dès lors, il est inutile de prévoir une génératrice électrique particulière. Les soupapes d'évacuation de l'élément de tur- bine 4 sont plus petites et plus simples que celles de ce même élément dans l'exemple selon la figure 1.
Il réside dans l'esprit de l'invention d'appliquer séparément ou en combinaisons les divorcée caractéristiques de l'installation décrite ci-avant.
REVENDICATIONS
1.- Centrale thermique à vapeur avec une turbine à gaz, caractérisée en ce que la turbine à gaz est subdivisée, d'une part, en un élément commandant le compresseur de la turbine à gaz et la pompe d'alimentation du générateur de va- peur et, d'autre part, en un élément commandant une généra- trice électrique, et en ce que cet élément a une vitesse de rotation constante pour toutes les charges, tandis que l'au- tre élément a une vitesse de rotation variant avec chaque charge du générateur de vapeur.