Centrale à Cycle Combiné

Centrale à cycle combiné. Les Composants potentiels

Encadré par :

Monsieur Mabsate

Rédigé par :

Ayouche Mehdi Belaghlem Mohcine

Binôme 27 génie électrique.

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Contenu

Liste des figures......................................................................................................................................2

Introduction...........................................................................................................................................3

1. Turbines à combustion :.................................................................................................................4

2. Chaudières de récupération...........................................................................................................7

3. Turbines à vapeur.........................................................................................................................11

4. Sources froides.............................................................................................................................14

5. Systèmes de démarrage...............................................................................................................15

6. Systèmes à l’aspiration des compresseurs...................................................................................16

7. Bipasse des fumées......................................................................................................................17

8. Postcombustion............................................................................................................................17

9. Production d’eau déminéralisée...................................................................................................18

10. Alimentation en combustibles..................................................................................................18

Conclusion............................................................................................................................................18

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Liste des figures

Figure 1 : Turbine de type aérodérivatif.

Figure 2 – Turbine de type heavy-duty

Figure 3 – Représentation de la notion de rendement

Figure 4 – Différents types de chambre de combustion

Figure 5 – Chaudière verticale à un niveau de pression


Figure 7 – Schéma de principe de démarrage par convertisseur

Figure 8 – Schéma de principe de dispositifs de filtration

Figure 9 – Schéma de principe d’un évaporatrice cooler

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Introduction

Comme son nom l’indique, l’installation à cycle combiné réalise la combinaison de deux cycles thermodynamiques : elle associe le fonctionnement d’une turbine à combustion (cycle de Brayton ou de Joule) à celui d’une chaudière de récupération et d’une turbine à vapeur (cycle de Hirn).

«La centrale à cycle combiné est un système thermodynamique comportant deux ou plusieurs cycles de puissance, dont chacun utilise un fluide de travail différent. Les cycles mixtes vapeur/air (fluides de travail les plus communément utilisés) ont un rendement thermique augmenté du fait que les deux cycles sont complémentaires du point de vue thermodynamique : la chaleur rejetée par la turbine à gaz (cycle de Brayton) se trouve à une température telle qu’elle peut constituer la source d’énergie principale ou une source d’énergie complémentaire de la turbine à vapeur (cycle de Rankine). » Définition extraite de la norme NF ISO 3977.

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1. Turbines à combustion :

C’est une machine tournante thermodynamique appartenant à la famille des moteurs à combustion interne dont le rôle est de produire de l'énergie mécanique sous la forme de la rotation d'un arbre, directement à partir de l'énergie cinétique des gaz produits par la combustion d'un hydrocarbure (fioul, gaz combustible…) qui subissent une détente dans une turbine. Le comburant, le plus souvent de l'air ambiant, est généralement comprimé avant de pénétrer dans la chambre de combustion, en utilisant un compresseur rotatif entraîné par le même arbre que la turbine. Les machines de type aéronautique sont plutôt de type aérodérivatif, alors que les plus puissantes, utilisées pour des applications terrestres, sont du type heavy-duty.

a) Turbines aérodérivatives :

Ces machines sont dérivées des techniques aéronautiques. Les chambres de combustion sont intégrées à un ensemble appelé générateur de gaz. Celui-ci est un organe très voisin d’un réacteur d’avion qui, au lieu de délivrer une poussée à travers une tuyère, détend ses gaz brûlés à travers une turbine entraînant un alternateur. Le générateur de gaz peut être simplement un moteur d’avion légèrement modifié. Ces machines sont composées de deux turbines en série (figure 1) :

une turbine haute pression qui assure l’entraînement du compresseur. une turbine dite « libre » ou turbine de puissance, non reliée mécaniquement à la

turbine haute pression, et qui entraîne l’alternateur (ou un récepteur à vitesse variable).

La gamme de puissance électrique des turbines à combustion aérodérivatives s’échelonne de quelques mégawatts à environ 50 MW avec un rendement proche de 42 % en cycle ouvert.

Figure 1 – Turbine de type aérodérivatif

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b) Turbines heavy-duty

Ces machines sont utilisées pour des applications terrestres où le poids ne constitue pas un handicap. Actuellement, elles représentent la grosse majorité des turbines à combustion employées pour des installations de cycle combiné. Sur ce type de machine, tous les éléments sont accouplés sur une même ligne d’arbre et sont solidaires en rotation, du compresseur à l’alternateur, en passant par la turbine (figure 2). Actuellement, ces machines peuvent délivrer des puissances électriques de l’ordre de 250 MW, les évolutions futures devraient permettre d’atteindre rapidement des puissances électriques unitaires de 300 MW. Pour les machines de puissance électrique inférieure à 100 MW, le rendement est compris entre 28 à 35 % alors que, au-delà de 100 MW, il atteint 35 à 39 %.

c) Compresseurs

Les compresseurs qui équipent les turbines à combustion sont du type axial centrifuge. En considérant que la compression se déroule sans échange de chaleur avec l’extérieur, la transformation est considérée comme isentropique. Dans le cas d’une transformation isentropique PVγ = cte, ou entre deux points d’une transformation :

Ts/Te= (Ps/ Pe) (γ – 1)/γ

γ = CP /CV : rapport des capacités thermiques.

Cette grandeur peut caractériser soit un étage, soit le compresseur entier. Les compresseurs axiaux admettent des taux de compression de 1,2 à 1,3 par étage, ce qui est inférieur à ceux des compresseurs centrifuges, d’où la nécessité de disposer plusieurs étages en série afin

Figure 2 – Turbine de type heavy-duty

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d’obtenir un taux de compression conséquent [1]. Un étage de compression est composé d’aubages fixes (stator) et d’aubages mobiles (rotor).

À l’instar des turbines à vapeur, le compresseur est caractérisé par un rendement isentropique qui représente le rapport entre :

l’énergie transmise au fluide lors d’une transformation adiabatique réversible (isentropique) pour amener le fluide de la pression Pe à la pression Ps ;

et l’énergie réellement transmise à ce même fluide lors de la transformation réelle (adiabatique irréversible).

La figure 3 permet de visualiser cette notion. Le rendement isentropique est donc :

Le rendement isentropique est donc :

ηis = (His – He) /(Hs – He)

d) Chambres de combustion

La combustion doit s’effectuer avec un excès d’air afin qu’elle soit complète. Cet excès est inférieur aux quantités nécessaires pour réduire la température des gaz de combustion à l’entrée de la turbine [2]. Deux phases de fonctionnement sont distinguées :

combustion avec excès d’air modéré ; mélange.

Les chambres de combustion sont de deux types (figure 4) :

silo : gros cylindre(s) disposé(s) perpendiculairement de part et d’autre de la turbine à combustion ;


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annulaire ou barillet : nombreux cylindres de taille réduite disposés parallèlement à la turbine à combustion.

Le brûleur est placé au centre de la chambre, il assure la pulvérisation du combustible. L’effet de rayonnement de la flamme et des parois portées à très haute température échauffent et vaporisent le combustible, ce qui entraîne sa combustion. L’air primaire est injecté en vortex autour du brûleur afin de faciliter la combustion. L’air de mélange doit être injecté en décalé afin de laisser un temps de réaction suffisant pour la combustion complète.

Afin que les turbines à combustion puissent fonctionner indifféremment au gaz naturel ou au fioul, les brûleurs permettent une chauffe mixte et, lors d’une combustion au gaz, l’injecteur fioul est reculé afin de ne pas être exposé à de trop fortes températures.

2. Chaudières de récupération.

Une chaudière de récupération est un échangeur de chaleur qui permet de récupérer l’énergie thermique d’un écoulement de gaz chaud. Elle produit de la vapeur qui peut être utilisée dans un procédé industriel ou pour alimenter une turbine à vapeur.

Une application usuelle pour une chaudière de récupération est dans la centrale électrique à cycle combiné, où les gaz d’échappement de la turbine à gaz alimentent la chaudière de récupération pour générer de la vapeur qui alimentera la turbine à vapeur. Cette combinaison produit de l’électricité plus efficacement qu’une turbine à gaz ou une turbine à vapeur seule. Une autre application pour une chaudière de récupération est dans une centrale à cycle combiné avec un moteur diesel, où les gaz d’échappement du moteur diesel alimentent la chaudière de récupération qui alimente la turbine à vapeur. La chaudière de récupération est aussi un composant important des centrales à cogénération. Les centrales à cogénération ont

Figure 4 – Différents types de chambre de combustion

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typiquement un rendement supérieur aux centrales à cycle combiné. Cela est dû aux pertes d’énergie associées à la turbine à vapeur.

Les chaudières de récupération sont un assemblage d’échangeurs dont le nombre et l’arrangement dépendent de la puissance à transmettre. Indépendamment de la configuration de la chaudière, on distingue deux catégories en fonction de l’arrangement des échangeurs qui est soit vertical, soit horizontal. Une autre différenciation est possible selon que la circulation est assistée ou naturelle.

Le choix du nombre de niveaux de pression est une conséquence directe de la turbine à combustion qui a été retenue en amont. Le nombre des niveaux de pression est relativement aisé à deviner sur une installation ; il suffit de compter le nombre de ballons dont dispose la chaudière. Les flux massiques et thermiques des fumées guident cette option. Les dénominations usuelles sont :

chaudière à un niveau (1P) ; chaudière à deux niveaux (2P) ; chaudière à trois niveaux (3P) ; chaudière avec ou sans resurchauffe (RS), avec ou sans postcombustion.

Il est possible d’associer ces configurations avec des valeurs thermodynamiques de références pour chaque cas (tableau 1).

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a) Chaudière horizontale ou verticale

Les chaudières horizontales, dont la dénomination est liée à l’implantation horizontale des échangeurs (figure 5), sont traditionnellement à circulation naturelle pour l’émulsion de l’eau vapeur dans la boucle évaporatrice. Les ballons sont implantés au-dessus des évaporateurs, ce qui permet de les gaver par gravité. Ce type de chaudière nécessite une emprise au sol supérieure à celle d’une chaudière verticale. En contrepartie, le dimensionnement de la structure métallique destinée à supporter les échangeurs est moins contraignant. Une chaudière de type vertical est présentée en figure 5.

b) Circulation naturelle ou assistée

Dans les chaudières à circulation assistée, une pompe puise l’eau dans le ballon et la fait circulé dans l’évaporateur (figure 5). Cette pompe est dimensionnée pour vaincre seulement les pertes de charge du circuit, la hauteur manométrique qu’elle fournit est relativement faible, à l’image d’un circulateur de chauffage central. Le débit circulé est déterminé en fonction du débit de vapeur à produire. En effet, il est assez communément égal au triple du débit nominal de vapeur. Cela s’explique, car le titre vapeur du mélange diphasique en sortie de l’évaporateur doit rester suffisamment faible afin de conserver un bon échange thermique convectif dans les tubes. Les chaudières verticales sont en principe à circulation assistée. Dans le cas des chaudières à circulation naturelle, la convection naturelle dans les tubes avec l’évaporation assure la circulation du mélange eau-vapeur (principe du thermosiphon) lorsque l’alimentation en fumées est établie. Les tubes des échangeurs sont verticaux et perpendiculaires aux fumées. Des collecteurs disposés en haut et en bas de la chaudière relient les tubes d’un même échangeur. Cette disposition impose des dispositifs de purge en point bas pour évacuer l’eau lorsque l’installation est en maintenance.

Figure 5 – Chaudière verticale à un niveau de pression

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c) Chaudière à un niveau de pression (1P)

Dans une chaudière de récupération (horizontale ou verticale), les gaz d’échappement d’une turbine à combustion rencontrent successivement (figure 5) :

un surchauffeur : la vapeur provenant du ballon à l’état saturé est surchauffée ; un évaporateur : l’eau provenant de l’économiseur (à l’état liquide sous-saturé)

passe à l’état saturé. Le mélange diphasique est admis dans le ballon où se fait la séparation liquide/vapeur provenant de l’évaporateur. La partie liquide circule à nouveau dans l’évaporateur naturellement (thermosiphon) ou de manière assistée (pompe de circulation) jusqu’à la vaporisation ;

un économiseur : l’eau en provenance d’une bâche ou du circuit d’extraction est réchauffée jusqu’à une température voisine de son point de saturation, mais en restant à l’état liquide.

d) Chaudière à deux niveaux de pression (2P)

Des améliorations de rendement sont possibles en adoptant un cycle eau-vapeur à deux niveaux de pression. Les deux niveaux de pression étant en fait la juxtaposition de deux séries d’échangeurs. Un niveau de pression HP récupère la chaleur à haute température alors qu’un niveau BP récupère la chaleur à basse température. Comparée au niveau simple pression, la température des fumées à la cheminée diminue de 50 oC environ.

Deux types d’arrangement existent sur le marché :

Arrangement en cascade ou série. Arrangement en parallèle.

e) Chaudière à trois niveaux de pression (3P)

Pour les chaudières à trois niveaux de pression, il devient de plus en plus difficile de diminuer (par rapport à deux niveaux de pression) la température des fumées à la sortie de la chaudière. Ainsi, le gain de rendement par rapport à 2P est de l’ordre de 0,2 à 0,6 point [5].

f) Chaudière avec resurchauffe

L’utilisation de la resurchauffe pour les chaudières à un niveau de pression n’est pas justifiée car, augmenter les échanges de chaleur dans la partie haute température de la chaudière entraîne une augmentation de la température des fumées d’échappement à la cheminée (cela rend en effet plus difficile les échanges thermiques à température faible, sauf à recourir à des surfaces d’échanges trop conséquentes). Les performances de la chaudière diminuent de même que celles du cycle combiné.

Par contre, dans les chaudières de récupération à deux ou trois niveaux de pression, il est possible de bénéficier des avantages de la resurchauffe à la sortie du circuit HP, dans la mesure où les circuits BP ou MP épuisent correctement les fumées en bout de chaudière. Les cycles à deux niveaux de pression avec resurchauffe (2P + RS) sont peu installés à l’inverse

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des cycles à trois niveaux de pression avec resurchauffe (3P + RS), qui sont attractifs pour les fonctionnements en base lorsque le combustible est onéreux.

Trois niveaux de pression avec resurchauffe permettent d’augmenter le rendement d’un cycle combiné de 0,5 point par rapport à un cycle à deux niveaux de pression avec resurchauffe qui est comparable avec un trois niveaux de pression simple [6].

g) Chaudière avec postcombustion

La combustion dans la turbine à combustion est excédentaire en oxygène, ce qui permet de pratiquer une seconde combustion, qui utilise l’oxygène résiduel des fumées produites par la turbine à combustion.

La postcombustion a lieu en entrée de la chaudière de récupération grâce à une rampe de brûleurs. Le combustible injecté est du gaz naturel. La postcombustion permet d’obtenir une augmentation très sensible de la température des fumées, qui reste cependant limitée à 800-850 oC afin de permettre l’emploi d’aciers courants au niveau du dernier surchauffeur (dans le cycle eau vapeur). La puissance gagnée sur les fumées l’est sur la température car l’apport du combustible (en masse) est faible par rapport au débit des fumées.

La postcombustion apporte une énergie non négligeable aux fumées. Cette énergie permet d’augmenter la quantité de vapeur produite dans la chaudière et donc de gagner de la puissance sur le cycle eau-vapeur. Cela se justifie lorsque des engagements de fourniture de puissance doivent être respectés quelles que soient les conditions ambiantes ou l’âge de l’installation. Les performances des turbines à combustion sont liées à leur vieillissement et sont également très sensibles aux conditions ambiantes.

3. Turbines à vapeur

Les turbines à vapeur (TAV) employées dans les installations de cycle combiné ne sont pas différentes de celles qui équipent les autres installations de production d’énergie. Elles sont adaptées au niveau de puissance requis pour l’installation, mais leur technologie reste identique, à savoir qu’il est possible de trouver des machines à étages à action ou à réaction. L’une ou l’autre technique est spécifique du savoir-faire de chaque constructeur. La vitesse de rotation des turbines est liée à la puissance à évacuer. Les machines de forte puissance admettent un fort débit vapeur, ce qui nécessite une veine vapeur de grande section, donc des aubages de grand diamètre. Les contraintes liées à la vitesse de rotation sont telles qu’il a fallu réaliser des turbines « mi- vitesse » soit 1 500 tr/min au lieu des 3 000 tr/min, technologie des machines de plus petite taille. L’admission des turbines peut être également classée en deux familles, celles à injection totale et celles à injection partielle. Enfin, il est encore possible d’effectuer une distinction suivant que la turbine est à condensation ou à contre-pression.

a) Détente de la vapeur:

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L’association de plusieurs étage en série constitue la turbine. La détente de la vapeur dans la turbine peut être décrite comme suit :

Dans les distributeurs fixes, le premier principe permet d’établir la relation :

Wt + Q = ΔH + ΔEc

Pour un étage à action, au niveau de la roue mobile : P = cte, ΔH = 0 donc, par application du premier principe, le travail recueilli par la roue est : Wt = ΔEc

Pour un étage à réaction, au niveau de la roue mobile : ΔP ≠ 0, ΔH ≠ 0 donc, par application du premier principe, le travail recueilli par la roue est :

Wt = ΔH + ΔEc

b) Turbines à étages à action

Cette dénomination caractérise une technique particulière de détente dans un ensemble étage fixe roue mobile associée. En résumant, la chute de pression a lieu dans l’étage fixe et tout le travail produit par la roue mobile est dû à la variation d’énergie cinétique de la vapeur entre l’entrée et la sortie. Ce qui implique

avec indice e pour l’entrée et s pour la sortie de la roue.

Donc

Cr 2 = Cr1

Le calcul du travail fourni par la roue est exprimé à partir du premier principe de la thermodynamique :

Wt = – ΔH(1-2) – ΔEc (1-2)

ΔH(1-2) ≈ 0

Donc :

Wt = – ΔEc (1-2)

Pour fournir un travail maximal, il faut que la vitesse de sortie de l’aubage soit la plus faible possible.

c) Turbines à étages à réaction

Par rapport aux machines à action, la différence réside dans le partage de la détente entre l’étage fixe et la roue mobile.

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Dans le cas des aubages à réaction :

ΔH1-2 =(C 2r2 - C r1 2)/2 ≠ 0

Cela implique :

C r2 2= C r1 2 + 2ΔH1-2

La vitesse relative de sortie de la roue est plus grande que celle en entrée. Cela implique que les ailettes n’adoptent pas une géométrie symétrique à action. Le calcul du travail fourni par la roue est exprimé à partir du premier principe de la thermodynamique :

Wt = ΔH(1-2) + ΔEc (1-2)

d) Rendement de détente

La détente de la vapeur dans la turbine peut être caractérisée par un rendement isentropique (figure 6) qui représente le rapport entre :

l’énergie transmise par le fluide lors d’une transformation adiabatique réversible (isentropique) qui amène le fluide de la pression Pe à la pression Ps ;

et l’énergie réellement transmise par ce même fluide lors de la transformation réelle (adiabatique irréversible).

Donc :

η = (He – Hs) /(He – His)

Cette méthode de calcul du rendement de détente de la vapeur dans une turbine à vapeur est également applicable au cas de la turbine à combustion pour la détente des gaz de combustion.


d’une turbine à vapeur

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4. Sources froides

Les sources froides sont classées essentiellement en deux types :

celles fonctionnant en circuit ouvert ; celles en architecture circuit fermé.

Les performances (puissance) de l’installation sont sensibles à la nature de la source froide (rendement de Carnot). Celles en circuit ouvert permettent d’obtenir des vides plus poussés, gages d’un gain de puissance, par rapport aux installations en circuit fermé qui cumulent les échangeurs (avec leurs écarts terminaux) et fournissent des vides moins performants.

a) Source froide en circuit ouvert

La notion circuit ouvert fait référence au fait que le fluide de refroidissement est prélevé dans le milieu naturel, assure sa fonction et est réinjecté dans son milieu d’origine. Le fluide de refroidissement n’effectue qu’un seul passage dans l’échangeur, contrairement au circuit fermé où il échange dans une boucle. Les fluides les plus couramment utilisés sont l’eau dans un condenseur, et l’air dans un aérocondenseur. Ce dernier type est utilisé lorsque aucune ressource en eau ne se trouve à proximité du site. Compte tenu de la différence de coefficient global d’échange entre celui obtenu avec l’air et celui obtenu avec de l’eau, l’aérocondenseur conduit à un équipement de taille imposante pour la même puissance de refroidissement.

i. Condenseur

Le condenseur est accolé à l’échappement de la turbine et reçoit la vapeur de cette dernière augmentée des retours de condensats du cycle (fonction normale ou secours), ou la vapeur du contournement turbine. Il a vocation à condenser l’ensemble des débits qu’il reçoit. L’eau de refroidissement est admise à l’intérieur des tubes et est ensuite rejetée à la rivière, ou à la mer ou renvoyée au réfrigérant atmosphérique.

ii. Aérocondenseur

Il assure le même rôle fonctionnel qu’un condenseur dont il se différencie par la taille, les fluides et l’implantation.

Sa taille imposante ne lui permet pas d’être disposé près de la turbine à vapeur,. il est situé à l’extérieur de la salle des machines, ne serait-ce que pour la circulation de

l’air. La vapeur issue de la turbine est envoyée dans l’aérocondenseur grâce à un

distributeur supérieur.b) Source froide en circuit fermé

La source froide en circuit fermé est employée lorsque les capacités de refroidissement du site sont insuffisantes face à la demande de l’installation (rivière à débit trop faible ou irrégulier). Il se peut également que la législation n’autorise pas les prises et rejets d’eau ainsi

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que l’échauffement du milieu naturel. Il faut avoir recours à un refroidissement en circuit fermé afin de limiter la perturbation du milieu et assurer un fonctionnement permanent de l’installation.

Dans une source froide en circuit fermé, le condenseur principal de la centrale est refroidi par de l’eau qui circule en boucle et qui est elle-même réfrigérée dans un aéroréfrigérant atmosphérique. Il existe plusieurs types d’aéroréfrigérants selon trois critères principaux:

la nature de l’échange entre l’air et l’eau ;les trajectoires relatives des deux fluides dans le corps d’échange ;le mode de tirage assurant la circulation de l’air.

Les appareils les plus fréquemment rencontrés sont :

le réfrigérant humide à courants croisés à tirage naturel le réfrigérant humide à contre-courant à tirage naturel ;le réfrigérant à récupérateur à tirage naturel ;le réfrigérant humide en ligne, à courants croisés, à tirage induit ; le réfrigérant sec ; le réfrigérant humide sec à tirage assis

5. Systèmes de démarrageUne turbine à combustion ne peut pas démarrer de façon autonome en raison de son

architecture. C’est la turbine qui fournit le travail mécanique qui sert à l’entraînement du compresseur et de l’alternateur. Mais pour que cela soit possible il faut que les gaz aient été préalablement comprimés. Pour résoudre ce problème, il existe plusieurs types de dispositifs selon la puissance des turbines à combustion. Sur les installations de puissance réduite, la solution de lancement par moteur Diesel est souvent retenue. Pour des machines plus puissantes, il est possible de recourir à un moteur asynchrone ou à courant continu. Il suffit d’un moteur de 1 MW pour lancer une machine (TAC) de type 9E de 123 MW. La figure 7 présente l’alimentation du convertisseur statique.

Figure 7 – Schéma de principe de démarrage par convertisseur

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6. Systèmes à l’aspiration des compresseursa) Systèmes de filtration

L’air admis en entrée du compresseur doit avoir été préalablement filtré afin d’éviter de dégrader rapidement le compresseur et la turbine à combustion. Des dispositifs de filtration sont installés à l’entrée de la gaine d’aspiration d’air. Leur effet bénéfique sur la longévité de la turbine à combustion est contrebalancé par une diminution des performances).

Les procédés de filtration peuvent faire appel à :

la filtration conventionnelle constituée :d’éléments à densité croissante et de préfiltres,d’éléments à densité constante,de séparateurs à inertie ;

la filtration autonettoyante installée généralement en amont d’un dispositif conventionnel.

La filtration autonettoyante fonctionne par injection d’un flux d’air à contre-courant du flux d’air principal. Les systèmes qui peuvent potentiellement équiper les turbines à combustion sont présentés sur la figure 8.

b) Systèmes de refroidissement

Les performances des turbines à combustion sont sensibles aux conditions climatiques (température, pression et humidité de l’air).

L’explication tient au fait que les turbines à combustion de type heavy-duty fonctionnent soit à vitesse constante, soit à débit volumique d’air constant. Lorsque la température augmente, le débit massique d’air admis au compresseur diminue ainsi que les performances (puissance, rendement) de la machine.

Figure 8 – Schéma de principe de dispositifs de filtration

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Les constructeurs ont développé des procédés de refroidissement d’air à l’admission des compresseurs, afin de diminuer les effets de l’élévation de température. Trois types d’appareils peuvent équiper ce genre d’installations :

les evaporatives coolers (refroidisseur par évaporation); les foggers (refroidisseur par atomisation); les réfrigérations à base de chiller (refroidisseur par réfrigération).

7. Bipasse des fuméesGrâce au contournement des fumées, la turbine à combustion peut continuer à produire de

l’électricité même lorsqu’une avarie rend le cycle eau-vapeur indisponible. Les interventions pour réparation, sur la turbine à vapeur ou la source froide, sont alors possibles même avec la turbine à combustion en fonctionnement.

8. PostcombustionCe système consiste en une ou des rampes de brûleurs disposés à l’entrée de la chaudière

de récupération La postcombustion revient à brûler un débit de combustible (gaz naturel) dans la chaudière de récupération avant les premiers échangeurs (surchauffeur haute pression et resurchauffeur) dans le but d’augmenter la température des fumées fournies par la turbine à combustion. Cela est possible grâce à l’excès d’oxygène présent dans les fumées. postcombustion peut être utilisée pour compenser la dégradation des performances des turbines à combustion (puissance produite) due à leur vieillissement ou à leur encrassement. Ce système peut permettre de respecter les engagements contractuels de livraison d’énergie au réseau malgré des conditions climatiques ou techniques dégradées.

Figure 9 – Schéma de principe d’un evaporative cooler

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9. Production d’eau déminéralisée

Ces systèmes, bien que considérés comme auxiliaires, sont essentiels au bon fonctionnement de l’installation, notamment pour la durée de vie des matériels. La qualité de l’eau est essentielle afin d’éviter les problèmes de corrosion dans les tubes des échangeurs de la chaudière. La composition d’une chaîne de déminéralisation est fonction des caractéristiques de l’eau disponible localement, c’est pourquoi il est difficile d’en faire une description détaillée. Il est préférable de se reporter aux articles traitant ce sujet dans notre collection.

10. Alimentation en combustibles

Les combustibles admissibles sont soit gazeux, soit liquides. Les constructeurs de turbines à combustion préconisent une propreté du combustible afin d’éviter tout endommagement à la turbine.

Concernant les combustibles gazeux, elles portent sur :

le pouvoir calorifique.la variation de l’indice de Wobb.la température et la pression.la limite d’inflammabilité.

Pour les combustibles liquides, les contraintes sont :

le minimum de traces de métaux, de particules, de soufre .un respect de la viscosité et de la masse volumique et du point d’écoulement .peu de résidus de carbone, de cendres et contaminants métalliques, d’eau et sédiments, et d’impuretés.

Conclusion

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Les centrales à cycle combiné gaz sont un type de centrale relativement efficiente fonctionnant grâce à la combustion de gaz naturel. Les centrales à cycle combiné gaz turbine sont en fort développement, notamment en Europe, et prennent une part croissante du mix énergétique.

Cette étude nous a permis d’étudier les composants de la centrale à cycle combiné.

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Centrale à Cycle Combiné