Suggestions, problèmes rencontrés, retours d'expérience / existing problems, feedback

Messieurs,

J'ai été trés intéressé par les schémas que vous présentez concernant les divers procédés de création d'énergie à partir de procédés thermiques. Leur étude m'a permis de me remettre au niveau de leur connaissance . J'avais bien, dans une existence antérieure, dû étudier un projet de centrale thermique, mais comme je ne me destinais pas à en faire ma carrière, je m'étais empressé d'oublier le peu de connaissances que j'avais alors acquises.

A présent, ces sujets sont devenus dans l'air du temps, et je m'y intéresse par simple curiosité d'esprit. Mais venons en au sujet qui m'occupe plus particulièrement : les turbines à gaz à air humide.

Si j'ai bien compris, il existe, en raison de questions de tenue des matériaux , une limite drastique à la température que peut supporter la turbine, en particulier au niveau des ailettes des premiers étages. Comme la température de flamme est supérieure à cette limite, un solution évidente consiste  à amener un excés d'air qui la limitera . Malheureusement, la compression de cet excés d'air est onéreuse en énergie. La solution présentée propose donc d'injecter une certaine quantité d'eau, comprimée sous forme de liquide (méthode peu coûteuse en énergie)avant d'être pulvérisée puis vaporisée dans l'air préalablement réchauffé.

Une amélioration du procédé consiste  à séparer en 2 étages la compression  de l'air et à profiter de la faible température de l'eau à l'entrée pour refroidir la sortie du premier étage, améliorant ainsi le rendement de la compression finale. L'eau de refroidissement ainsi réchauffée sera introduite ensuite pulvérisée et vaporisée dans l'air réchauffé par le deuxième étage de compression.

Là commencent mes perpexités:

1- Un système assez complexe d'échangeurs sert à refroidir l'air issu du deuxième étage pour réchauffer l'eau liquide. Ma question est : qu'est-ce qui empêche d'injecter l'eau, même modérément réchauffée directement dans l'air non refroidi ? L'air se refroidirait, certes, en raison de la vaporisation de l'eau, mais pas plus qu'au travers des échangeurs. Au contraire, le contact entre l'eau et l'air serait plus intime et d'un bien meilleure efficacité.

2- Par ailleurs, les mélanges des eaux à l'entrée du saturateur semblent incompatibles entre eux : en effet, issues de 3 sources différentes, l'une à 190,38 °C, l'autre à 193,37, la troisième à 263,31, le mélange est à ... 263,31 °C. J'avais cru déceler une erreur de schéma, mais je n'ai rien pû trouver de probant.

3- Pourquoi la pression d'eau est-elle si èlevée (50 bar) ? Est-ce pour assurer une pulvérisation très fine ? Ou pour éviter tout risque de vaporisation à l'intérieur même des tuyaux ?

4- Je n'ai pas très bien compris la raison du retour d'eau en sortie du saturateur : s'agit-il  d'un excédent d'eau disponible en cas de besoin et d'un récupérateur de chaleur avant recyclage ou d'une évacuation  de l'excédent d'eau pulvérisée. Dans ce dernier cas, la pression devrait être de 25 bar (pression de l'air ambiant dans le circuit d'air).

5- Au niveau du retour d'eau, s'opère un mélange à quantités égales (15 kg/s) d'eau neuve  à 16,74 °C et d'eau de recyclage à 263,91 °C . Je suis étonné que ce mélange atteigne la température  de 83,28 °C et non d'à peu près 140 °C comme on aurait pû s'y attendre.

6- Autre sujet d'étonnement : le gaz de combustion semble être fourni à la pression de 20 bar: que se passe-t-il si la pression de la chambre de combustion est à 25 bar.

7- D'une façon générale, je suis étonné que les gaz de combustion soient relâchés à la température de 189,37 °C . Y a-t-il vraiment une impossibilité à récupérer cette chaleur alors que tant l'air entrant que l'eau entrant arrivent à 15 °C ?

Je vous serais très reconnaissant si vous pouviez m'apporter quelques précisions sur ces divers points qui m'intriguent tant.

Avec toutes mes meilleures salutations

Claude VIENNOIS