Brevet FR2000480A1 — publié le 19690905

La présente invention concerne un procédé de fonctionnement d'un .générateur que vapeur d'eau à circulation forcée, à superposi- tion de circulation, et à parois d'évaporateur soudées étanches aux gaz. Elle concerne également un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé. De tous les procédés connus de génération de vapeur d'eau (cycle naturel, procédé de La Mont, et circulation forcée), c'est celui à circulation forcée qui est le plus employé pour les grosses unités, car lui seul permet d'atteindre les valeurs d'état élevées de la vapeur d'eau, indispensables à un fonctionnement économique. Dans le procédé à circulation forcée simple, la quantité d'eau-et de vapeur à la disposition de l'évaporateur du générateur est insuffisante, dans des conditions déterminées, pour des charges réduites, ainsi au'au démarrage et à l'arrat, et un refroidissement suffisant des parois des tubes est ainsi assuré. La circulation forcée pure et simple a donc été récemment modifiée par l'addition d'un système de circulation superposée. On emploie d'abord à cette fin un récipient séparateur à pompe de circulation, mis en circuit après l'évaporateur, permettant, dans les conditions de charge précitées, la séparation de l'eau en phase liquide et en phase gazeuse possible en ce point, t1 eau est ainsi renvoyée à l'entrée de l'évaporateur par la pompe de circulation, ce qui augmente à la fois la quantité de fluide traversant celuici, et l'enthalpie de l'eau à l'entrée. Dans les générateurs de vapeurs dont les parois de ltévapora- teur sont rendues étanches aux gaz par soudage, ce procédé est insuffisant. En effet, l'eau d'alimentation pénètre dans l'évapo- rateur à une température nettement inférieure à la température de saturation, et Si, par l'appoint d'eau remise en circuit, la quantité de fluide est suffisante, sa température d'entrée après mélange ne l'est pas.Il est souhaitable d'amener la température du fluide i son entréé dans l'évaporateur, au voisinage de la température de saturation, car, dans ce cas, l'augmentation d'enthalpie total de l'eau d'alimentation s'effectue à température constante dans l'évaporateur et, par conséquent, le fluide ne communique pas de tensions thermiques supplémentaires à la paroi.En outre, la superposition de circulation ne s'effectue pas sur toute l'étendue de la charge, mais elle est interrompue pour une charge donnée, après quoi ltenthalpie d'entrée d8cau d'alimentation, et, par suite, la température dans 11 évaporateur, sont maintenues nettement en-dessous de la température de saturation correspondante. Contrairement aux procédés décrits ci-dessus, on emploie plus souvent, depuis quelque temps, un procédé désigné sous @'appella- tion de "circulation combinée". Ce procédé consiste à faire fonc- tionner le générateur de vapeur au-dessus de ses caractéristiques critiques, sur toute l'étendue de la charge, en prélevant surune des surfaces de chauffe de son surchauffeur, une partie du courant de vapeur chauffée, et en le renvoyant à l'entrée, pour qu'il con tribue à l'élévation de température nécessaire du fluide. L'incon vénient de ce procédé est de n'être applicable que dans un domaine supérieur aux caractéristiques critiques et, par conséquent, d'exclure de prime abord un fonctionnement avantageux de la centrale à pression constante, et d'exiger en outre, dans le circuit principal d'eau d'alimentation, une pompe supplémentaire dont les déficiences probables, si minimes soient-elles, diminueront l'effi- cacité de la centrale L'invention a pour objet de réaliser un procédé de fonctionnement, à toutes les charges, pour un générateur de vapeur à oirou- lation forcée, à superposition de circulation, et à parois d'évaporateur soudées étanches aux gaz, permettant de répondre aux exigences des augmentations de charge, en amenant la température de l'agent actif à l'entrée de l'évaporateur à une valeur voisine de la température de saturation. Pour résoudre ce problème, l'invention propose d'amener la vapeur saturée, se dégageant dans un récipient séparateur, non seulement aux sur chauffeurs qui suivent, mais encore, par une prise comportant une soupape régulatrice, à un échangeur de chaleur placé ayant le générateur ou son évaporateur, et à l'employer à chaufter l'eau d'alimentation jusqu'd une température aussi rapprochée que possible de la température de saturation convenable. Pour mettre en pratique la présente invention, on utilisera de préférence un échangeur de chaleur constitué par plusieurs pré- chauffeurs régénérateurs à haute pression Cet échangeur sera étudié pour une pression de concession supérieure à celle nécessaire à la pression de soutirage maximum. On peut ainsi agir de façon favorable sur la température d'entrée de l'eau d'alimenta- tion par la vapeur à haute pression soutirée du séparateur, cette pression pouvant éventuellement outre réduite par une soupape. Le dessin annexé est un schéma de montage représentant un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, choisi uniquement à titre d'exemple non limitatif De même que 15 procédé à circulation forcée et superposition de circulation décrit plus haut, le procédé selon l'invention compor- te, à la suite de l'évaporateur 3 et de l'éoonomiseur 2, un ou plusieurs séparateurs 5, dans lesauels la phase liquide est séna- rée de la phase gazeuse.En outre, un échangeur de chaleur 1 est inséré dans 7e circuit, soit dans le courant d'eau d'alimentation 18, avant; la chaudière, soit également à la suite de l'économiseur 2, par exemple, donc aussi dans la chaudière, Par la conduite 13 et la soupape régulatrice 12, cet échangeur de chaleur est alimenté en vapeur, sénarée de la nhase liquide dans le séparateur 5. t'sau restant dans le séparateur 5 est renvoyée sous pression à la chau- dière par le régulateur 10, la conduite 19, et la pompe de circu- lation 6, comme dans le procédé à supertosition de circulation décrit au débuts Quand le générateur de vapeur démarre, l'eau d'alimentation se trouvant dans le séparateur 5 est d'abord remise en circuit tar le chemin indiqué, jusqu'au premier dégagement de vapeur, dans le système où ne règne aucune pression. Ta pression montant et le dégagement de vapeur augmentant, l'eau présente dans le séparateur 5 atteindra sa température de saturation et son enthalpie de saturation4 Snn seul mélange avec l'eau d'alimentation introduite ne suffira pas à amener la température de l'eau d'alimentation à une valeur approchant celle de la température de saturation à la nression régnante, Par conséquent, l'échangeur de chaleur 1 est alimenté avec la vapeur se dégageant dans le séparateur 5, par la conduite 13 et le régulateur 12, et on obtient ainsi un chauffage supplémentaire de l'eau d'alimentation, jusqu'à la température de saturation, ou jusqu'à une valeur inférieure à celle-ci, mais jugée convenable0 Il ressort du bilan thermique, que dans cette opération de réchauffage, la quantité de vapeur disponible pour le refroidissement du surchauffeur 4 ne diminue pas par comparaison avec l'opération de superposition simple Quand le travail de la centrale augmente, le liquide contenu dans le séparateur 5 diminue et, finalement, le fonctionnement avec superposition par le seul séparateur 5 starrete complètement. In dépendarn.rn.ent de celà, le fonctionnement de l'échangeur de chaleur l avec de la vapeur saturée provenant de la conduite 13, en passant par la soupape régulatrice 12, peut cependant tre poursuivi aussi longtemps qutil est nécessaire, pour protéger l'évaporateur contre des différences de température dangereuses de la part du fluide, c'est-à-dire dans les tubes. Au lieu de l'échangeur de chaleur l, il est également possible d'employer un ou plusieurs préchauffeurs régénérateurs à haute pression, et de les alimenter, dans les états de charge décrits, avec de la vapeur provenant de la conduite 13 par la soupape régulatrice 12* L'abaisseur de température 17 empêche que l'échangeur de chaleur l ne reçoive d'abord de la vapeur surchauffée provenant de la turbine 14 par la conduite 15, puis de nouveau de la vapeur saturée provenant de la chaudière, Par un dispositif régulateur 16, la vapeur à haute pression provenant du séparateur 5 par la conduite 13, est amenée à l'échangeur de chaleur 1 et non à l'abaisseur de température 17* Au point 20, où la conduite 13 est reliée à la conduite 21, se trouve un autre dispositif régulateur 22. Conne la soupape régulatrice 12 permet d'établir dans l'échangeur de chaleur 1 une pression supérieure à celle correspondant au courant de vapeur soutirée, on peut, pour les processus dynamiques-de l'augmentation de charge, régler l'enthalpie d'entrée de l'eau d'alimentation, et, par conséquent, la température d'entrée à l'entrée de l'évaporateur, en vue d'une économie aussi grande que possible. ta vapeur provenant de la turbine 23 par la conduite 24, est condensée dans le condenseur 25, es le condensat est amené au réservoir d'eau d'alimentatiun 3 par la pompe du condenseur 26, la conduite 27, et un échangeur de chaleur 28, balayé par de la vapeur soutirée, amenée par les conduises 29a Une pompe d'alimentation 7 envoie lseau d'alimentation du réservoir 8 dans la conduite d'eau d'alimentation 30, et, de là, dans l'échangeur de chaleur 1. En outre, l'eau d'alimentation peut être réchauffée au moyen d'un soutirage de vapeur, amené au réservoir 8 par la conduite 31. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 10) Procédé de fonctionnement d'un générateur de vapeur d'eau à circulation forcée, à superposition de circulation, et à parois d'évaporateur soudées, étanches aux gaz, caractérisé en ce que la vapeur saturée, libérée dans un séparateur, est dirigée, non seulement vers des surchauffeurs placés à la suite, Bais aussi par une conduite de soutirage et une soupape régulatrice vers un échangeur de chaleur dispose à la suite du générateur de vapeur ou son évaporateur, pour chauffer l'eau d'alimentation jusqu'au voisinage de la température de saturation. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé on ce que l'échangeur de chaleur est constitué par un ou plusieurs préchauf feurs régénérateurs à haute pression, et est étudié pour une pres- sion de concession supérieure à la pression de soutirage maximum nécessaire, de façon à permettre d'agir sur la température d'en trée de l'eau d'alimentation au moyen de la vapeur provenant du séparateur.