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RÉSUMÉ
Cet article décrit en détail tous les éléments composant une centrale à cycle combiné, depuis les turbines à combustion jusqu'à la composition de la source froide d’une telle installation. Pour chaque élément, les différentes technologies existantes sont présentées, en mettant en avant les évolutions récentes qui ont permis des augmentations de rendement intéressantes.
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Jean-Marie MONTEIL : Ingénieur de l’école EDF-GDF - Ingénieur DPE - grade de Mastère - Ingénieur au Service études et projets thermiques et nucléaires
INTRODUCTION
Tous les composants qui peuvent être requis pour constituer une centrale à cycle combiné sont décrits dans cet article. La turbine à combustion, elle-même composée de plusieurs matériels, fait l’objet d’une présentation globale et également détaillée en présentant lesdits matériels. La présentation s’étend jusqu’à la composition de la source froide d’une telle installation.
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Turbines à combustion
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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. Suivant le type de combustible, des traitements appropriés sont prescrits (tableau 2).
De même des spécifications portant sur les combustibles sont imposées afin de garantir la meilleure longévité de la turbine à combustion.
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.
L’alimentation en gaz naturel ne nécessite pas de préparation spécifique en dehors des systèmes de filtration ou de compression éventuels. Le combustible est injecté dans les chambres de combustion des turbines à gaz, avec une possibilité de préchauffage permettant d’améliorer le rendement des turbines à combustion. La combustion se fait toujours avec un excès d’air (300 à 400 %), afin de limiter la température des gaz brûlés avant la détente dans la turbine.
Vu que les turbines à combustion sont capables de fonctionner avec toutes sortes de combustibles, il est fréquent qu’une même centrale à cycle combiné soit alimentée avec un combustible principal (le plus fréquemment utilisé en raison de son prix) et avec un combustible de substitution. Cette redondance permet de pallier les défauts d’alimentation (normalement de faible occurrence) du combustible principal. L’objectif dans ce cas est de respecter la disponibilité garantie afin d’assurer la fourniture d’énergie.
Lorsque...
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Alimentation en combustibles
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LALLEMAND (A.) - Machines thermiques. - INSA Lyon, Département de génie énergétique, 4e année (1991).
-
(2) - VIVIER (L.) - Turbines à vapeur et à gaz. - Édition Albin Michel.
-
(3) - FAMENT (L.), ABELS (JP.) - Les centrales à cycle combiné gaz-vapeur. - Revue ACEC, no 3-4 (1973).
-
(4) - HUBERT (J.), GÉRARD (C.) - Application de la turbine à gaz aux cycles combinés. - Annale des Mines, avr. 1979.
-
(5) - COLISOMO (D.) - Combined cycles which improved efficiency. - Mechanical technology incorporated. Latham New York.
-
(6) - PAREN (J.), PARIETTI (C.) - Centrales à cycles combinés VEGA 109F. 3 pressions resurchauffe. - Revue technique GEC ALSTOM, no 4 (1991).
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