Brevet FR2011992A1 — publié le 19700313

Dans les centrales nucléaires de construction moderne, la vapeur quitte le plus souvent la turbine haute pression, alors qu'elle est encore à l'état humide. Dans un séparateur d1 eau-sur chauffeur a lieu la séparation de l'eau d'avec cette vapeur, 5 la vapeur séchée étant ensuite surchauffée dans un échangeur de chaleur à l'aide de vapeur vive, avant d'être acheminée vers le corps "basse pression de la turbine. Ceci a pour effet d'améliorer le rendement, et d'empêcher l'érosion des aubes basse pression, la séparation de l'eau à partir de vapeur humide, à l'aide de 10 matelas en treillis de fil métallique, suivie d'une surchauffe au moyen d'un échangeur de chaleur tubulaire, est connue en soi, par exemple en adoptant les dispositions suivantes» a) Admission axiale de la vapeur dans la moitié inférieure du ballon cylindrique orienté horizontalement, qui est divisé 15 par un matelas en treillis de fil métallique, situé dans le plan horizontal passant par l'axe longitudinal du ballon. Dans la moitié supérieure de ce dernier est prévu un échangeur de chaleur à tubes en U;. la vapeur s'échappe verticalement vers le haut, les inconvénients sont : l'utilisation inadéquate de la section du 20 ballon, d'où grandes dimensions de ce dernier; le condensât formé dans le faisceau tubulaire orienté horizontalement doit être évacué par de la vapeur de balayage (perte de rendement de l'installation) . b) Admission de la vapeur d'en bas ou axiale, dans le 25 ballon cylindrique orienté horizontalement. Dans la moitié inférieure du ballon sont installés deux matelas en treillis de fil métal ligue exactement superposés, tandis que des échangeurs de chaleur à tubes orientés horizontalement sont installée dans la partie supérieure du ballon, la vapeur étant acheminée le long 30 des tubes, la sortie de la vapeur se fait par le haut, les inconvénients sont : la grande vitesse axiale du flux de vapeur vers les matelas de fil métallique; les nombreux changements de direction de la vapeur et donc perte de pression accrue; même effet de la position horizontale des tubes que sous a). 35 la présente invention se propose d'éliminer ces incon vénients et de fournir une solution plus favorable du point de vue tant technique qu'économique. Elle est caractérisée par un dispositif déflecteur prévu entre la tubulure d'entrée de vapeur humide et la chambre d'arrivée, en amont des matelas en treillis BAD ORIGINAL 69 21252 2 2011992 de fil métallique; par une disposition étagée et imbriquée des matelas en treillis de fil métallique, la région d'entrée de chaque matelas étant reliée à la région de sortie du matelas sur-jacent par un écran paragoutte; ainsi que par un échangeur de 5 chaleur tubulaire disposé dans la chambre de départ, immédiatement à la suite des sorties des matelas, et comportant des tubes fortement inclinés en vue de lf évacuation spontanée de l'eau» Un exemple d'exécution de l'objet de l'invention sera décrit ci-après, en se reportant à la figure qui représente d'une 10 manière purement schématique une coupe transversale d'un séparateur d ' eau-surchauff eur. le séparateur d'eau-sur chauffeur 1 en forme de tambour, représenté sur cette figure, affecte la forme d'un cylindre circulaire à axe longitudinal. 2. L'entrée de la vapeur humide se fait 15 par une tubulure d'entrée 3 prévue dans un fond du tambour du séparateur d'eftu-surchauf f eur, tandis que la vapeur surchauffée s'échappe par une tubulure de sortie 4, qui peut être prévue en un point quelconque de la longueur du tambour» Un déflecteur 5 est prévu entre l'ouverture d'entrée et un collecteur d'entrée 7. Au 20 point le plus ba,s du séparateur d'eau-surchauf f eur est prévue une canalisation d'évacuation d'eau 9. Des matelas en treillis de fil métallique 11, 12, 13 et 14 décalés les uns par rapport aux autres et superposés les uns aux autres, servent au séchage de la vapeur humide. Entre ces matelas en treillis de fil métallique 11—14 sont 25 prévus des. écrans paragoutte 17-19, qui relient la région d'entrée de chaque matelas à la région de sortie du matelas surjacent, de telle manière que l'ensemble formé par deux matelas voisins et l'écran paragoutte correspondant présente, en coupe, la forme d'un Z . Les largeurs A, 33, G et D des matelas 11-14 sont proportionnel-30 les aux sections de passage de vapeur AB, BC, CD et DO. On obtient ainsi que les vitesses d'entrée de vapeur dans les espaces entre les matelas en treillis de fil métallique sont égales entre elles. En aval des matelas en treillis de fil métallique 11-14 est prévue une chambre de départ de vapeur 21, dans laquelle sont dispo-35 sés des tubes de surchauffeur 22, orientés sous un angle fortement oblique. Ces tubes sont,situés dans des plans normaux à l'axe longitudinal. 2. Les tubes de surchauffeur 22 sont alimentés à travers une .tubulure d.* entrée de vapeur de chauffage 24 et un distributeur 26. A la partie inférieure du surchauffeur est prévue 69 21252 3 2011992 une tubulure d'écoulement de condensât 25 pour l'évacuation du condensât formée. l'installation étant en marche, de la vapeur humide afflue du corps haute pression de l'installation de turbine, à 5 travers l'ouverture d'entrée 3, dans le séparateur d'eau-surchauf-feur, dans lequel elle est déviée en majeure partie par le déflecteur 5» pour parvenir dans le collecteur d'entrée 7. l'aire de passage Jfcilrre entre le déflecteur 5 et l'enveloppe 1 du séparateur d'eau-sur chauffeur est à peu pièB égale à la section de 1 ' ori-10 fice d'entrée 3. Grâce à l'adoption du déflecteur 5» on empêche que la vapeur humide n'afflue, avec une grande vitesse, directement dans l'espace situé au-dessous des matelas en treillis de fil métallique 11-14. On obtient d'autre part de cette façon une alimentation plus uniforme de ces espaces en vapeur humide, ainsi 15 qu'un sais de flux de la vapeur qui permet à celle-ci de traverser le séparateur d'eau-surchauf feur pratiquement sans autres changements de direction notables. la chambre 7 peut encore contenir d'autres éléments intérieurs rapportés, destinés à donner une direction uniforme au flux de la vapeur et à répartir celle-ci 20 uniformément le long du ballon, tels que, par exemple, des chicanes, des tôles perforées, etc. la majeure partie de l'eau contenue dans la vapeur humide est séparée à 1'aide des matelas en treillis de fil métallique disposés intérieurement. Cette eau parvient dans la canalisation d'évacuation d'eau 9» et de là se trouve 25 ramenée dans le circuit de vapeur. la vapeur presque sèche baigne ensuite les tubes 22 du surchauffeur , dans lesquels la vapeur dècchauffage, qui arrive par la tubulure 24, cède sa chaleur à la vapeur séchée et se condense, le condensât s'écoulant, à travers les tubes 22 inclinés du surchauffeur, vers un collecteur, à par-30 tir duquel il est également acheminé vers le circuit de vapeur, à travers la tubulure 25. De cette façoç., la vapeur séchée, qui baigne les tubes 22 du surchauffeur, subit une surchauffe et parvient, par la tubulure de sortie 4, dans le corps basse pression de l'installation de turbine. 35 Ainsi qu'il ressort du dessin, la vapeur humide est, dans le cas du séparateur d'eau-surchauffeur décrit ci-dessus, acheminée en un seul passage à travers les matelas en treillis de fil métallique 11-14, et se trouve ensuite conduite directement, aux fins de surchauffe, à travers 11échangeur de chaleur tubulaire. 69 21252 4 2011992 les matelas en treillis de fil métallique, de même que le surchauffeur, s'étendent sur toute la longueur du séparateur d'eau-surchauf f eur. Cette forme d'exécution présente les avantages suivants 5 par rapport aux Bonstruetions connues à ce jour : - L'arrivée de la vapeur humide peut se faire suivant un court trajet et sans séchage préalable. - La perte de pression dans le séparateur d*eau-surchauffeur décrit ci-dessus est minimale, parce que la vapeur humide subit 10 très peu de changements de direction, et que la vitesse de la vapeur est le plus possible maintenue constante lors de la traversée du séparateur d'eau-sur chauffeur. - La prise de vapeur surchauffée peut t être effectuée en un ou en plusieurs points convenables pour la turbine, le long de 15 l'appareil. - La seetion circulaire du ballon est utilisée de façon optimale. - Le condensât formé par la vapeur condensée s'écoule spontanément, de sorte que son évacuation n'exige pas de vapeur 20 de balayage. Le séparateur d'eau-surchauffeur décrit ci-dessus n'exige, à capacité égale, que 2/3 environ de l'espace nécessaire à ce jour, et son poids ne représente que 2/3 du poids des séparateurs d'eau-surchauffeur connus. Il offre d'autre part une simplicité 25 en ce qui concerne les caractéristiques de flux et la construction, ce qui crée des conditions favorables pour le nettoyage. 69 21252 5 2011992 REVENDICATIONS 1°- Séparateur d1eau-surchauffeur comportant des matelas en treillis de fil métallique et un échangeur de chaleur tubulaire faisant suite à ceux-ci, ces matelas et cet échangeur étant disposés dans une enveloppe cylindrique en forme de tambour, ainsi 5 qu'une tubulure d'arrivée de valeur humide, prévue dans le fond du tambour, caractérisé par un dispositif déflecteur (5) prévu entre la tubulure d'entrée de vapeur humide (3) et la chambre d'arrivée (7), en amont des matelas en treillis de fil métallique (11-14) ; et par une disposition étagée et imbriquée des matelas 10 en treillis de fil métallique (11-14)» la régio© d'entrée de chaqu© matelas étant reliée à la région de sortie du matelas disposé au-dessus par un écran paragoutte (17,18,19) ; et caractérisé en outre par un échangeur de chaleur tubulaire disposé dans la chambre de départ (21) , immédiatement à la suite des sorties des matelas 15 et comportant des tubes (22) fortement inclinés en vue d'une * évacuation âpontanée de 1' eau. 2°- Séparateur d'eau-surchauffeur suivant la.revendication 1 caractérisé en ce que les tubes (22) de l'échangeur de eîialeur forment approximativement un angle drâfc avec l'axe longitudinal 20 (2) . 3°- Séparateur d1eau-surchauffeur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'aire libre d'admission dans la chambre d'arrivée (7) est au moins à peu près égale à la section de l'orifice d'admission (3) • 25 4°- Séparateur d'eau-surchauffeur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que des dispositifs pour répartir uniformément la vapeur et donner une direction uniforme au flux sont installés dans la cîkambre collectrice d'arrivée (7) . 50- Séparateur dseau-surchauffeur suivant la revendication 30 1 caractérisé en ce que la tubulure de sortie (4) pour la vapeur surchauffée est orientée obliquement vers le haut, par exemple sous un angle de 45° • 6°- Séparateur d'eau-surchauffeur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les sections d'entrée (AB,BG,0D,D0) sont 35 proportionnelles à la largeur des matelas (A,B,C,D), BAD original