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La présente invention concerne une installation de force motrice à vapeur qui comporte des préchauffeurs d'eau d'alimentation chauffée par les gaz brûlés et par de la va- peur de soutirage. Le préchauffeur d'eau d'alimentation chauf- fé par les gaz brûlés, dit éqonomiseur, a consisté jusqu'à présent en une seule surface de chauffe ou en plusieurs surfaces de chauffe immédiatement contiguës.
Au contraire l'invention est caractérisée en ce que, pour utiliser dans les meilleures conditions l'énergie calorifique contenue dans les gaz brûlés, on partage le préchauffeur d'eau d'ali- mentation chauffé par les gaz brûlés en deux surfaces de chauffe au moins, qui sont réunies entre elles par au moins un préchauffeur d'eau d'alimentation chauffé par de la va- peur de soutirage.
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Deux points sont à considérer spécialement dans l'éta- blissement du projet d'un générateur de vapeur pour en obte- nir un rendement aussi élevé que possible. En premier lieu les gaz brûlés quittant le carneau de sortie doivent être re- froidis à une température aussi basse que possible. En second -lieu l'eau d'alimentation doit être préchauffée à une tempé- . rature aussi élevée que possible, c'est-à-dire par des cha- leurs autrement perdues. Le second point est particulièrement important dans les installations de chaudières modernes qui fonctionnent à haute pression, car la température de vaporisa tion y est très élevée. les considérations sur lesquelles est basée l'inven- tion pour remplir ces deux conditions sont faciles à compren- dre d'après la figure 1 du dessin ci-joint.
Cette figure re- présente schématiquement les courbes obtenues en portant en fonction des surfaces de chauffe dans le carneau des gaz brû- lés les valeurs de la température t des gaz brûlés (courbe I), de l'eau d'alimentation (courbe II) et de l'air (courbé III).
L'échelle des abscisses a été modifiée de façon à faire appa- raitre la courbe de la température des gaz brûlés sous forme de ligne droite. Le carneau des gaz brûlés contient plusieurs surfaces dé chauffe, à savoir un préchauffeur d'air A , une première surface de chauffe B d'un réchauffeur d'eau d'ali- mentation à gaz brûlés, une seconde surface de chauffe C d'un réchauffeur d'eau d'alimentation à gaz brûlés et une troisième surface de chauffe D d'un réchauffeur d'eau d'ali- mentation à gaz brûlés. On suppose que les gaz brûlés arri- vent dans le carneau à une température t1, et doivent en sor- tir à une température t2.
Si l'air à préchauffer est à une température t3 à son entrée dans le préchauffeur d'air, les gaz brûlés peuvent être refroidis au maximum de t 4 à t2, puisqu'en raison de la différence entre les chaleurs,spé- cifiques des gaz brûlés et de l'air d'une part et de la dif- férence des quantités de ceux-ci d'autre part, une éléva-
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tion de la température de l'air de 1 ne fait diminuer celle - des gaz brûlez que de 0,6 à 0,8 . Si on désirait chauffer l'air à une température de plus de t5 atteignant t6 et re- froidir en conséquence les gaz brûlés entre des limites plus étendues, on aurait besoin d'un préchauffeur d'air de dimen- ,sions infinies.
Le reluidissement des gaz brûlés de t1 à t doit donc s'effectuer par l'eau d'alimentation. Les condi- tions sont alors exactement inverses. Une élévation de 1 de la température de l'eau d'alimentation correspond à un abaissement de celle des gaz brûlés d'environ 2 à 4 . Si on désirait chauffer l'eau jusqu'à la température t7, on pour- rait dans les installations actuelles, refroidir les gaz brû- les. dans l'économiseur théoriquement au plus de t1 à t8. Le préohauffage complémentaire de l'eau d'alimentation de la tem- pérature to de l'eau d'alimentation sortant du condenseur, jusqu'à la température t8 devrait s'effectuer suivant le tra- cé en pointillé au moyen d'un préchauffeur d'eau d'alimenta- tion chauffé par de la vapeur de soutirage.
Les gaz brûlés ne pourraient plus alors être refroidis par le préchauffeur d' air jusqu'à une température t2.
Par contre, si suivant l'invention, on partage le pré- chauffeur d'eau d'alimentation chauffé par les gaz brûlés en au moins deux surfaces de chauffe qui sont réunies par au moins un préchauffeur d'eau d'alimentation chauffé par de la vapeur de soutirage, on peut mettre en harmonie la condition du refroidissement des gaz brûlés et la condition d'un pré- chauffage suffisant de l'eau d'alimentation. L'eau d'alimen- tation subit un préchauffage de la température to à la tempé- rature t9 par de la vapeur de soutirage. La température s'élè- ve encore jusqu'à t10 dans la surface de chauffe B du préchauf- feur d'eau d'alimentation chauffé par les gaz brûlés, Le pré- ohauffage jusqu'à la température de t11 s'effectue encore par de la vapeur de soutirage.
Puis vient la surface de chauffe C du préchauffeur d'eau d'alimentation chauffé par les gaz brûlés.
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dans lequel l'eau d'alimentation est chauffée à la tempéra- ture t12, puis un préchauffage à t13 par de la vapeur de sou- tirage et enfin un préchauffage par les gaz boules dans la surface de préchauffage D à la température de l'eau d'ali- mentation t7 qu'on désire. Les gaz brûlés se refroidissent .de t1 à t4 dans les surfaces de chauffe B, 0 et D du pré- chauffeur d'eau d'alimentation chauffé par les gaz brûlés, et par suite le refroidissement complémentaire jusqu'à t2 peut s'effectuer sans difficultés dans le préchauffeur d'air
A.
Ainsi qu'il ressort de la figure 1, il est particuliè- rement avantageux de faire se succéder alternativement, sé- parément ou par groupes, plusieurs surfaces de chauffe de préchauffeur d'eau d'alimentation chauffées par les gaz brû- lés, et des préchauffeurs d'eau d'alimentation chauffés par de la vapeur de soutirage.-Cette intercalation qui dépend des conditions existantes des étages de préchauffage chauffés par de la vapeur de soutirage et par les gaz brûlés permet de réaliser le rendement le plus avantageux de l'ensemble de
1-'installation.
La présente installation diffère ainsi fondamentale- ment d'une-installation connue, dans laquelle, on monte en aval de l'économiseur quelques préohauffeurs d'eau d'alimen- tation chauffés par de la vapeur de soutirage pour obtenir une température de préchauffage finale déterminée.
En raison de la température de préchauffage relative- ment élevée dans les préchauffeurs d'eau d'alimentation à vapeur de soutirage, intercalée entre deux surfaces de chauf- fe de préchauffeurs d'eau d'alimentation à gaz brûlés, il est parfaitement possible dans une installation de force motrice à vapeur qui comporte une resurohauffe simple ou multiple de l'agent de travail déjà détendu en partie dans la turbine, d'accoupler l'étage de resurchauffe à pression maximum de la ' @ turbine avec un préchauffeur d'eau d'alimentation chauffe par
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de la vapeur de soutirage. On peut ainsi faire l'économie
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d 1i!l point àe s5'àÎira#ë àeoEàpeur coûteux à Intérieur de la turbine.
On peut même encore accoupler au moins le der- nier préchauffeur d'eau d'alimentation à vapeur de soutirage qui se trouve dans la direction de circulation de l'eau d'a- limentation, avec un étage de la turbine qui se trouve dans la direction de circulation de l'agent de travail en amont de l'étage de resurchauffe à pression maximum. Ces possibi- lités complètement nouvelles'permettent de mieux utiliser que jusqu'à présent des installations de force motrice à va- peur qui comportent une résurchauffe simple et surtout double.
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'Dt atf-tre:g--Dè,rac1féri'st1ques de l'invention'apparat front au cours de la description donnée ci-après d'une forme de réalisation à titre d'exemple de l'invention, représentée sur la figure .2 du. dessin ci-joint.
La chaudière 1 chauffée par le foyer 2 contient les éléments suivants sur lesquels passent successivement les gaz brûlés . l'évaporateur 3, les surchauffeurs 4 et 5, le résur-
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chauffeur 6 et"dans le .¯ ce,rnau de sortie les surfaces de z...... ¯ chauffe 7,8 et 9 du préchauffeur d'eau d'alimentation chauf- fées par les gaz brûlés, ainsi que le préchauffeur d'air 10.
La turbine' se divisa en une- portion haute pression 11 et une portion basse pression 12 et actionne une machine 13 four- nissant du travail. Le fluide moteur qui sort de la turbine
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se condensa dans le condenseur 14 ç..!2L1?0p...,dfe¯n!:: - ., tion 15 le refoule en le faisant passer par la série des pré- chauffeurs 7-9 et 16-19 dans l'évaporateur 3, par l'intermé- diaire du séparateur d'eau 20 dans les surchauffeurs 4 et 5, 'puis le fait revenir dans le' condenseur- en passant par l'étage à haute pression 11, le resurchauffeur 6 et l'étage à basse pression 12.
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- . - La-sri&-:puff#urjg ee-'omposrdes préohauf- @ feurs d'eau d'alimentation chauffée par de la vapeur de soutirage 16, 17, 18 et 19 et du préchauffeur d'eau d'aliment
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tation chauffé par les gaz brûlés qui se divise en surfaces de chauffe 7,8 et 9.
Le fluide moteur passe dans les pré- chauffeurs d'eau d'alimentation chauffés par de la vapeur de soutirage 16 et 17, puis dans la surface de chauffe 9 du préchauffeur d'eau dtlimentation chauffé par les gaz brûlés, puis dans la surface de chauffe 8 du préchauffeur d'eau d'a- limentation chauffé par de la vapeur'de soutirage, et enfin dans le préchauffeur d'eau d'alimentation chauffé par de la vapeur de soutirage 15 et la surface de chauffe 7 du pré- chauffeur d'eau d'alimentation chauffé par les gaz brûlés. On remarquera que la vapeur de soutirage du préchauffeur 13 provient de l'étage de resurchauffe 21 de la turbine, dans lequel la pression est relativement forte et que la vapeur de soutirage du préchauffeur 19 provient d'un étage 22 de la turbine, dans lequel la pression est encore plus forte.
Toutes les variantes de l'invention ne peuvent être représentées dans l'exemple de réalisation choisi, Par exem- ple l'invention est particulièrement avantageuse dans les installations à resurchauffe double. La position de la pompe d'eau d'alimentation 15 et des éléments éventuels tels que le réservoir d'eau d'alimentation, le dégazeur, le réservoir de démarrage, etc. peut être choisie à volonté dans la série des réchauffeurs d'eau d'alimentation et son choix dépend des conditions existantes.
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The present invention relates to a steam power plant which comprises feed water preheaters heated by the flue gases and by the withdrawal steam. The flue gas-heated feed water preheater, called an eqonomizer, has hitherto consisted of a single heating surface or of several immediately adjacent heating surfaces.
On the contrary, the invention is characterized in that, in order to use the heat energy contained in the burnt gases under the best conditions, the feed water preheater heated by the burnt gases is divided into two heating surfaces. less, which are joined together by at least one feed water preheater heated by the withdrawal vapor.
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Two points are to be considered especially in the planning of a steam generator in order to obtain as high an efficiency as possible. First of all the flue gases leaving the outlet flue must be cooled to as low a temperature as possible. Second -place the feed water must be preheated to a temperature-. erasure as high as possible, that is, by heat otherwise lost. The second point is particularly important in modern boiler installations which operate at high pressure, since the vaporization temperature is very high. the considerations on which the invention is based for fulfilling these two conditions are readily understood from Figure 1 of the accompanying drawing.
This figure schematically represents the curves obtained by plotting the values of the temperature t of the burnt gases (curve I), of the feed water (curve II) as a function of the heating surfaces in the flue of the burnt gases. and air (curved III).
The abscissa scale has been modified so as to show the curve of the temperature of the burnt gases in the form of a straight line. The flue gas flue contains several heating surfaces, namely an air preheater A, a first heating surface B of a flue gas feed water heater, a second heating surface C of a flue gas feed water heater and a third heating surface D of a flue gas feed water heater. It is assumed that the burnt gases arrive in the flue at a temperature t1, and must exit at a temperature t2.
If the air to be preheated is at a temperature t3 when it enters the air preheater, the burnt gases can be cooled to a maximum of t 4 to t2, since, due to the difference between the heats, specific to the burnt gas and air on the one hand and the difference in the quantities of these on the other hand, an eleva-
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If the air temperature is reduced by 1, it decreases - gases burn only 0.6 to 0.8. If one desired to heat the air to a temperature above t5 reaching t6 and consequently cool the flue gases to wider limits, one would need an air preheater of infinite dimensions.
The reluidissement of the burnt gases from t1 to t must therefore be carried out by the feed water. The conditions are then exactly the opposite. An increase in the temperature of the feed water by 1 corresponds to a decrease in that of the flue gases by approximately 2 to 4. If we wanted to heat the water to temperature t7, we could, in current installations, cool the burnt gases. in the economizer theoretically at most t1 to t8. The additional preheating of the feed water from the temperature to of the feed water leaving the condenser, up to the temperature t8 should be carried out following the dotted line by means of a preheater. of feed water heated by withdrawal steam.
The burnt gases could then no longer be cooled by the air preheater to a temperature t2.
On the other hand, if according to the invention, the feed water preheater heated by the burnt gases is divided into at least two heating surfaces which are joined by at least one feed water preheater heated by draw-off steam, the condition for cooling the burnt gases and the condition for sufficient pre-heating of the feed water can be harmonized. The feed water is preheated from temperature to to temperature t9 by withdrawing steam. The temperature rises again to t10 in the heating surface B of the feed water preheater heated by the flue gases. Preheating to the temperature of t11 is carried out again by draw-off steam.
Then comes the heating surface C of the feed water preheater heated by the burnt gases.
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in which the feed water is heated to the temperature t12, then a preheating to t13 by exhaust steam and finally a preheating by the gas balls in the preheating surface D to the temperature of the desired t7 feed water. The flue gases are cooled from t1 to t4 in the heating surfaces B, 0 and D of the feed water preheater heated by the flue gases, and consequently the additional cooling down to t2 can take place. without difficulties in the air preheater
AT.
As can be seen from FIG. 1, it is particularly advantageous to have several feed water preheater heating surfaces heated by the burnt gases successively alternately, separately or in groups, and feed water preheaters heated by the withdrawn steam.This intercalation, which depends on the existing conditions of the preheating stages heated by the withdrawn steam and by the burnt gases, allows the most advantageous efficiency to be achieved from the 'together
1-installation.
The present installation thus differs fundamentally from a known installation, in which, downstream of the economizer, a few feed water preheaters heated by the withdrawal steam are mounted in order to obtain a final preheating temperature. determined.
Due to the relatively high preheating temperature in the draw-off steam feedwater preheaters, sandwiched between two heating surfaces of flue-gas feedwater preheaters, it is perfectly possible in a steam power plant which comprises a single or multiple reheating of the working agent already partially relaxed in the turbine, coupling the reheating stage at maximum pressure of the turbine with a water preheater power supply heated by
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draw-off steam. We can thus save
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Costly fear to Inside the turbine.
At least the last draw-off steam feed water preheater, which is located in the feed water flow direction, can still be coupled with a stage of the turbine which is located in the feed water flow direction. the direction of circulation of the work agent upstream of the maximum pressure re-superheating stage. These completely new possibilities allow better use than hitherto of steam motive power installations which have a single and above all double re-superheating.
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'Dt atf-be: g - Dè, rac1féri'st1ques of the invention' appears front during the description given below of an embodiment by way of example of the invention, shown in FIG. .2 of. attached drawing.
The boiler 1 heated by the fireplace 2 contains the following elements over which the burnt gases pass successively. evaporator 3, superheaters 4 and 5, the resur-
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heater 6 and "in the .¯ ce, outlet rnau the surfaces of z ...... ¯ heat 7,8 and 9 of the feed water preheater heated by the flue gases, as well as the preheater air 10.
The turbine 'divides into a high pressure portion 11 and a low pressure portion 12 and operates a machine 13 providing work. The driving fluid coming out of the turbine
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condensed in the condenser 14 ç ..! 2L1? 0p ..., dfēn! :: -., tion 15 discharges it by passing it through the series of preheaters 7-9 and 16-19 in the 'evaporator 3, through the water separator 20 in superheaters 4 and 5,' then returns it to the 'condenser - passing through the high pressure stage 11, the reheater 6 and the' low pressure stage 12.
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-. - La-sri & -: puff # urjg ee-'omposrdes preheating- @ feed water heated by tap steam 16, 17, 18 and 19 and the feed water preheater
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tation heated by flue gases which is divided into heating surfaces 7,8 and 9.
The working fluid passes through the feed water preheaters heated by the tapping steam 16 and 17, then into the heating surface 9 of the feed water preheater heated by the flue gases, then into the surface of the feed water preheater. heater 8 of the feed water preheater heated by draw-off steam, and finally in the feed water preheater heated by draw-off steam 15 and the heating surface 7 of the pre-heater feed water heated by flue gas. It will be noted that the preheater 13 draw-off steam comes from the re-superheating stage 21 of the turbine, in which the pressure is relatively high and that the preheater 19 draw-off steam comes from a stage 22 of the turbine, in which the pressure is even stronger.
All the variants of the invention cannot be represented in the example of embodiment chosen. For example, the invention is particularly advantageous in installations with double reheating. The position of the feed water pump 15 and any elements such as feed water tank, degasser, starter tank, etc. can be chosen at will from the series of feedwater heaters and its choice depends on existing conditions.