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La présente invention concerne une installation à turbine à gaz pour la récupération et l'utilisation de la chaleur contenue dans un fluide chaud se présentant par intermittence, notamment dans des gaz d'évacuation.
Dans les installations industrielles, notamment dans les acié- ries, il se peut que des gaz d'évacuation se présentent par intermittence à la suite d'une réaction périodique. Si le fluide de travail d'une turbine à gaz est chauffé avec des gaz d'évacuation de ce genre, la capacité d'accumu- lation des échauffeurs et échangeurs de chaleur ne suffit généralement pas à maintenir le fonctionnement pendant les intervalles de travail. Dès que le gaz chaud n'arrive plus la température du fluide de travail s'abaisse ra- pidement, ce qui a pour conséquence non seulement une réduction rapide de la puissance, mais également des contraintes défavorables imposées aux orga- nes de la turbine.
Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. Dans une installation à turbine à gaz du genre précité, ceci est obtenu par le fait que le fluide chaud transmet sa chaleur,dans un échauffeur à travers des parois, au fluide de travail de l'installation à turbine à gaz, tandis qu'entre l'entrée du fluide de travail dans l'échauffeur et l'entrée du flui- de de travail dans la turbine est prévu un accumulateur complémentaire de chaleur en échange permanent avec le fluide de travail et qui intervient pen- dent les périodes d'arrêt de l'arrivée du fluide chauffant pour céder au fluide de travail la chaleur nécessaire au fonctionnement de l'installation.
Cet accumulateur de chaleur peut être intercalé par exemple dans l'échauffeur entre le fluide chaud et le fluide de travail. Un agencement avantageux de l'installation à turbine à gaz consiste également à intercaler entre l'échauffeur et la turbine un accumulateur de chaleur que traverse le fluide de travail.
Le dessin annexé représente schématiquement deux modes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre une installation à turbine à gaz comportant un accumulateur de chaleur distinct.
La fig. 2 montre une installation à turbine à gaz dans laquelle un accumulateur complémentaire est incorporé à l'échauffeur.
Dans les installations à turbine à gaz que montrent les figs.
1 et 2,le fluide de travail circule en circuit fermé. Le fluide de travail comprimé et chauffé se détend dans une turbine 12 passe ensuite dans un échan- geur de chaleur 2 et dans un réfrigérant 3 pour etre finalement ramené à une pression plus élevée dans un compresseur 4. Le fluide de travail comprimé est ensuite chauffé préalablement par le fluide de travail sortant de la turbine. La puissance utile est transmise à un alternateur 5.
Dans l'installation que montre la fig. 1, le fluide de travail comprimé et préalablement chauffé entre en un point 6 dans un échauffeur 7, dans lequel il est chauffé par un fluide chaud se présentant par intérim, t- tence, par exemple par des gaz d'évacuation, en circulant dans un serpentin tubulaire 8. Les gaz d'évacuation entrent par une tubulure 9 dans l'échauffeur et en sortent par une tubulure 10. Le fluide chaud transmet sa chaleur au fluide de travail à travers la paroi du serpentin tubulaire 8.
Entre le point d'entrée 6 du fluide de travail dans l'échauffeur et son point d'entrée dans la turbine 1 est prévu un accumulateur complémen- taire de chaleur. Celui-ci est constitué par un accumulateur de chaleur 11 intercalé entre l'échauffeur 7 et la turbine 1 et dans lequel la garniture d'accumulation 12 présente des canaux 13 pour le passage du fluide de travail.
Tant que le fluide chaud traverse l'échauffeur 7, celui-ci transmet la chaleur au fluide de travailo Toutefois, avant son entrée dans la turbine 1, ce fluide de travail cède une partie de sa chaleur à l'accumula-
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teur 11. Pendant les arrêts de l'arrivée du fluide chaud, l'accumulateur retransmet au contraire au fluide de travail la chaleur nécessaire au fonctionnement de l'installation à turbine à gaz. En choisissant convenablement les proportions de l'accumulateur on peut obtenir que les variations de la température du fluide de travail restant relativement faibles à l'entrée de la turbine, par exemple dans des limites inférieures à 50 C. L'installation peut alors être conçue de façon que la turbine fonctionne avec une température d'entrée ne variant qu'entre 625 et 675 c.
L'accumulateur de chaleur peut être également construit d'une autre manière appropriée. On peut faire circuler le fluide de travail dans les intervalles d'éléments empilés, par exemple de briques. La garniture d'accumulation peut même être constituée par des éléments métalliques résistant à la chaleur.
La fig. 1 montre également un dispositif permettant de modifier le niveau de pression dans le circuit du fluide de travail. A cet effet, on utilise d'une part un compression 15 actionné par un moteur 14 qui aspire l'air extérieur par un conduit 16 pour le refouler par un conduit 17 à clapet de retenue 18 et par un conduit 19 dans le circuit fermé au point 20, en vue de l'élévation du niveau de pression. On peut au contraire abaisser ce niveau de pression en laissant échapper de l'air par un conduit 22 dans lequel est intercalé un obturateur 21. Grâce à ce dispositif il est possible de régler le niveau de pression du circuit de façon que la puissance fournie par l'installation reste constante malgré les variations de la température du fluide de travail.
Lorsque la température s'abaisse il est nécessaire d'élever le niveau de pression, lorsque la température s'élève il est au contraire nécessaire d'abaisser le niveau de pression.
L'injection ou l'évacuation du fluide de travail peut également avoir lieu automatiquement en fonction de la température du fluide de travail, de façon qu'un rapport déterminé soit maintenu entre le niveau de pression et la température. D'autre part, un appareil mesurant la puissance fournie par l'installation peut agir directement sur le réglage du niveau de pression. Il est également possible de combiner les deux modes de réglage,le premier pouvant servir au réglage d'approche et le deuxième au réglage de précision.
Dans l'installation que montre la fig. 2, le fluide de travail comprimé et chauffé préalablement entre en 23 dans un échauffeur 24. A l'intérieur de cet échauffeur, le fluide circule dans des tubes 25 noyés dans une garniture d'accumulation 26.
Le fluide chaud qui se présente par intermittence entre en haut par une tubulure 27 dans l'échauffeur, passe dans des canaux 28 traversant la garniture d'accumulation et sort de l'échauffeur par une tubulure 29. La garniture d'accumulation 26 est donc interposée entre le fluide chaud passant dans les canaux 26. et le fluide de travail passant dans les tubes 25.
Le fluide chaud transmet sa chaleur à travers la garniture d'ac- cumlation 26 et à travers la paroi des tubes 25 au fluide de travail. Pendant la période de chauffage, une partie de la chaleur est retenue par la garniture d'accumulation. Dès que le fluide chaud cesse d'arriver, cette chaleur retenue est à son tour transmise au fluide de travail, de sorte que celui-ci continue de recevoir la chaleur nécessaire au fonctionnement de l'installation à turbine à gaz.
Lorsque le fluide de travail circule en circuit fermé, la turbine à gaz peut fonctionner d'une manière connue en soi avec de l'air ou un autre gaz. Cependant l'installation à turbine à gaz selon l'invention peut également fonctionner en circuit ouvert avec de l'air. Un compresseur aspire alors l'air extérieur et le refoule éventuellement après un chauffage préalable dans un échangeur à travers un échauffeur dans lequel il est chauffé par la chaleur du fluide chaud transmise à travers les parois.Après
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la détente dans la turbine,l'air est évacué à l'atmosphère directement ou indirectement après son passage dans l'échangeur de chaleur s'il est prévuo Les deux cas offrent l'avantage qu'un fluide de travail pur circule dans le circuit de travail.
REVENDICATIONS.