Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Il est annoncé que les centrales thermiques à combustibles fossiles couvriront encore en grande partie nos besoins énergétiques mondiaux pour la décennie à venir. Ces centrales sont anciennes, et leur réhabilitation s’impose afin d’améliorer leurs performances, notamment leurs rendements. L’utilisation des turbines à gaz pourrait répondre à cette problématique. Cet article présente les différents couplages possibles entre une turbine à gaz et un cycle de vapeur existant. Ces différents cycles combinés sont détaillés avec principe et aspects techniques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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George DARIÉ : Docteur spécialisé en centrales thermiques - Maître de conférences à l’Université polytechnique de Bucarest
INTRODUCTION
Les besoins mondiaux en énergie électrique sont actuellement couverts à 65 % par des centrales thermiques à combustibles fossiles [B 1 250]. La plupart de ces centrales sont âgées de plus de 15 ans ; elles fonctionnent avec des rendements bien inférieurs à ceux des unités modernes conçues pour des cycles combinés gaz - vapeur ou des cycles conventionnels de vapeur à paramètres surcritiques. L’amélioration des performances de ces centrales anciennes est obligatoire dans les années à venir.
Dans ce contexte, l’utilisation des turbines à gaz pour la réhabilitation des centrales thermiques représente une des meilleures solutions. Il existe divers moyens pour coupler une turbine à gaz avec un cycle de vapeur existant. L’accent est mis en particulier sur les aspects techniques des cycles combinés qui résultent de la réhabilitation. Chaque solution de réhabilitation est illustrée d’exemples typiques rencontrés dans des applications réelles. Pour avoir la possibilité de comparer entre elles les diverses solutions de réhabilitation, une étude de cas sur une unité à vapeur de 100 MW est réalisée.
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Cycle combiné gaz - vapeur à postcombustion totale3. Cycle combiné sans postcombustion
3.1 Réhabilitation
La réhabilitation d’une centrale par STAG implique en principe le remplacement de l’ancienne chaudière à vapeur par un ou plusieurs groupes « turbine à gaz – chaudière de récupération ». Cela est justifié en premier lieu par la durée de vie d’une turbine à vapeur généralement supérieure à celle d’une chaudière, notamment dans le cas où celle-ci utilise le charbon.
L’effet escompté pour ce type de réhabilitation est une augmentation du rendement d’utilisation de l’énergie primaire, jusqu’aux valeurs proches de celles correspondant au STAG.
Cependant, une telle réhabilitation pose plusieurs problèmes :
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l’utilisation d’une chaudière de récupération (CR) à plusieurs niveaux de pression implique de trouver des valeurs pour ces pressions compatibles avec la turbine à vapeur existante. Généralement, ces niveaux de pression ne correspondent pas aux valeurs optimales présentées dans [BE 8 906]. Le choix des valeurs pour la moyenne et la basse pression doit permettre l’injection de la vapeur dans la turbine existante (soutirages existants ou entre les corps de la turbine) ;
-
usuellement, les chaudières de récupération sont à circulation naturelle ou assistée, et il existe une limitation supérieure pour la pression de la vapeur (140 bar en circulation naturelle et environ 180 bar en circulation assistée). Cette valeur limite peut être inférieure à celle rencontrée dans les chaudières à vapeur conventionnelles des unités de grande puissance. En conséquence, dans ces cas, la turbine devra fonctionner avec une pression initiale ayant une valeur inférieure à celle pour laquelle elle a été conçue ;
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la température de l’eau d’alimentation doit être assez basse pour récupérer le plus possible la chaleur des fumées de la TG. Ainsi, on peut renoncer au réchauffage de l’eau d’alimentation et la plupart des soutirages de la turbine à vapeur seront fermés. La distribution...
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Cycle combiné sans postcombustion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - World Energy Outlook 2000 - . International Energy Agency (2000).
-
(2) - HARDARSON (P.) - Conventional Renewable Energy Resources for Power Production in Competitive Market Environment. - 18th World Energy Congress, Buenos Aires, Argentine (2001).
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(3) - HAYWOOD (R.W.) - Analysis of Engineering Cycles. - Pergamon Press (1991).
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(4) - HORLOCK (J.H.) - Combined power including combined cycle gas turbine (CCGT) plants. - Pergamon Press (1992).
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(5) - HAUPT (A.) - Repowering Peterhead. - Power Engineering International (mai 1999).
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(6) - BRANDAUER (M.), SCHERER (V.), SCHEFFKNECHT (G.), BRAASCH (H.) - GT26 Repowers Rheinhafen. - Modern Power Systems, no 5 (mai 1996).
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