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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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1. Turbines à combustion
Ces machines ont fait l’objet des progrès très importants, issus de perfectionnements sur les matériaux qui ont permis d’augmenter le taux de compression, et la température de combustion, synonymes de gains de performances. La configuration des turbines à combustion (TAC) a évolué. 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.
1.1 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) :
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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.
HAUT DE PAGE1.2 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...
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BIBLIOGRAPHIE
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(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.
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(3) - FAMENT (L.), ABELS (JP.) - Les centrales à cycle combiné gaz-vapeur. - Revue ACEC, no 3-4 (1973).
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(4) - HUBERT (J.), GÉRARD (C.) - Application de la turbine à gaz aux cycles combinés. - Annale des Mines, avr. 1979.
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(5) - COLISOMO (D.) - Combined cycles which improved efficiency. - Mechanical technology incorporated. Latham New York.
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(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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