Brevet FR2027013A1 — publié le 19700925

Dans les centrales thermiques dont les éléments d'installation et les conduites se composent dans une large mesure d'aciers ferritiques, l'eau .ùtilUi'c la plupart du temps comme agent de travail contient constamment des traces d'o-5 xydes de fer. Ces oxydes de 1er sont constitués essentiellement par du ferromagnétique ou par du Y*«FegO^ provenant de ce dernier. Ces oxydes peuvent conduire à des dépôts locaux et à des perturbations de «arche dans les générateurs de vapeur et les turbines à vapeur. ïïne séparation de oet oxyde de fer de l'a-10 gent de travail est dès lors d'une grande importance technique et économique. On connaît actuellement des filtres à aimants permanents qui sont utilisés pour la séparation des oxydes de 1er des condensats. Il s'agit ici d'aimants permanents qui sont 15 alignés en faisant-alterner les pôles et sur lesquels passe l'eau. Le nettoyage difficile des aimants est toutefois un inconvénient , en ce sens que ceux-ci doivent être démontés à cet effet et nettoyés mécaniquement à la main. En outre, on connaît un dispositif dans lequel les aimants sont fixés en croix sur 20 un arbre de manière à se trouver dans des plans différents. Par la rotation de l'arbre entraîné par un moteur, les particules de magnétite séparées peuvent être centrifugées et éliminées par un balayage d'eau simultané. Néanmoins, étant donné que seules des particules d'une grosseur de grain de plus de 30jx sont séparées 25 ici, ce dispositif sert en premier lieu à protéger les échangeurs d'ions d'une installation destinée à éliminer les sels des con-densats et montée en aval, et à réduire la perte de pression totale dans cette installation* On connaît encore un dispositif de filtration 30 dans lequel un lit filtrant, entouré d'un aimant permanent ou d'une bobine électrique, est rempli de broches d'acier conçues essentiellement de manière à obtenir des pointes et bords vifs .sur ces petites pièces magnétisables, afin de rendre possible un meilleur dépôt des particules à séparer. Etant donné qu'une éli-. 35 mination par balayage des particules séparées n'est pas possible en raison de la rémanence de ces broches d'acier, toutes les broches doivent être retirées du lit filtrant après saturation de ce dernier et remplacées par de nouvelles Contrairement à ce qui précède, le problème 40 posé par la présente invention consiste , dans une centrale 69 43967 2 2027013 thermique, à purifier l'eau d'alimentation par élimination daa oxydes de fer obtenue grâce à un filtre électromagnétique, une séparation sdre des oxydes de fer étant garantie d'une part, et une élimination par balayage des particules séparées étant pos-5 sible, d'autre part. 1?ifrrention est également basée sur l'emploi d'un filtre qui se compose d'un récipient de filtration tubulaira et cylindrique rempli de petites pièces de matière ferromagnétique, et d'une bobine électrique pour la production d'un champ 10 magnétique. ■ L'invention réside encore dans le fait que les petites pièces magnétisables sont en acier çt que la bobiné pour la production du champ magnétique est alimentée avec uri courant tel que l'intensité de champ engendrée soit considéra*» 15 blement plus élev?ée que l'intensité du champ de saturation de» petites pièces magnétisables. En appliquant le champ magnétique, des gradients élevés d'intensité de champ se manifestent, dans las •»-paces intermédiaires séparant les billes introduites au haaarA 20 dans le lit filtrant, aux endroits oh l'axe de contact dea billes présente un vecteur dans le sens du champ appliqué* Une can-densation de 1' intensité de champ a lieu à ces endroits* Dès lors, il est avantageux da prévoir le filtre électromagnétique dans un branchement monté en parallèle 25 sur le réservoir d'eau d'alimentation de la centrale thermique, de façon que la conduite d'alimentation parvenant au filtre parte d'une chambre du réservoir d'eau d'alimentation divisé en deux chambres par une tôle de trop-plein montée verticalement, tandis que la conduite de sortie du filtre débouche dans l'autre 30 chambre. En outre, il est possible d'interposer chaqus fois un filtre entre la pompe primaire et la pompa principale de chaque groupe de pompes alimentant la chaudière en eau. Une autre'possibilité"consiste à incorpores 35 lô filtre magnétique directement à la branché d'alimentation en eau, entre la sortie du préchauffeur haute pression et l9entréa de la chaudière. A cet effet, "il est néanmoins nécessaire -concevoir"le filtre pour qu'il résiste à la pleine pression de régime des pompes d'alimentation de la chaudière. • 40 Les petites pièces ferromagnétiques âu !i§ 69 43967 3 2027013 filtrant peuvent également être des copeaux: ou broches d'aieier# Toutefois, l'emploi de 1311168 d'acier d'un diamètre identique ou différent est le plus avantage tue. Les petites pièces ferromagnétiques peuvent 5 eocere être revêtues d'une couche anti-rouille. La bobine qui produit le champ magnétique peut entourer ooncentriquement le récipient de filtration ou être disposée à l'intérieur de ce dernier. Lorsqu'elle se trouve à l'intérieur du filtre, la "bobine peut être divisée- en plusieurs 10 bobines annulaires montées à proximité de la paroi du récipient . de filtration ; elle peut également être logée dans ce récipient de filtration, parallèlement à son axe, sous la forme d'une ou d« plusieurs bobines droites. Il est avantageux en outre de réaliser l'enroulement des bobines à partir de tubes de cuivre ou. 15 d'aluminium, étant donné que ceux-ci peuvent être refroidis aisément en raison de la charge élevée qui est nécessaire. Lorsque le filtre est saturé et que les particules doivent être expulsées par rinçage ou balayage du lit filtrant, il est avantageux de démagnétiser tout d'abord les peti-20 tes pièces magnétiques. Ceci s'effectue au mieux à l'aide d*un courant alternatif de 50 ou 60 Hz ou d'un courant continu haohé d'environ 0,5 Hz. La vitesse d'écoulement de l'eau d'alimentation dans le lit filtrant peut être réglée à environ 10-50 cm/ 25 seconde . Lorsque les particules séparées doivent être extraites du lit filtrant, un liquide de balayage est introduit en général par le bas à une vitesse telle que les petites pièces magnétisables soient mises en turbulence. Grâce à cette turbu-50 lence, les particules qui adhèrent aux petites pièces se séparent plus aisément. De plus, il est avantageux d'utiliser en supplément un gaz pour le balayage» La construction et le fonctionnement de plusieurs modes de réalisation de l'invention sont décrits en dé-35 tail ci-après à l'aide du dessin schématique annexé,, sur lequel: - la figure 1 est une vue en coupe d'un filtre électromagnétique conformément à l'invention j - la figure 2 représente le filtre mo&té en parallèle sur le réservoir d'eau d'alimentation ; 40 - la figure 3 représente le filtre Monté 69 43967 4 2027013 ' entre la pompe primaire et la pompe principale d'un groupe d'alimentation de chaudièreo D'après la figure 1, le filtre se compose d'un récipient de filtration cylindrique 1 muni d'une tubulure d'ar-'5 rivée 2 et d'une tubulure de sortie 3 à ses extrémités inférieure supérieure» À l'intérieur du récipient de filtration 1, on introduit le garnissage 4 qui est retenu dans le bas par un plateau perforé 5» tandis qu'un plateau perforé 6, qui doit empêcher un entraînement des petites pièces magnétisables, est dis-10 posé dans la partie supérieure du-filtre. Le récipient de filtration 1 est entouré dans l'exemple de réalisation représenté-, d'une bobine cylindrique 7 qui peut aussi être divisée en plusieurs bobines plates individuelles, montées en série. En outre* la tubulure d'arrivée inférieure 2 est pourvue d'une alimentation 15 latérale 8 en gaz de balayage, et ia.tubulure supérieure 5, d'uaa évacuation latérale 9 d'eau de balayage. Durant le fonctionnement normal, les vannes 10 et 11 du conduit principal sont ouvertes, tandis que les vannes 12 et 13 du conduit de balayage sont tout d'abord fermées. De cette façon, le filtre peut être parcouru 20 soit de bas en haut, soit de haut en bas. Après saturation du lit filtrant, laquelle saturation est décelée en général par une chute de pression accrue, le vanne supérieure 11 est fermée, tan-, dis que les vannes 12 et 13 sont ouvertes. Un fluz d'eau de ba*» layage est à présent amené par le bas dans le lit filtrant à un» 25 vitesse telle que les petites pièces magnétisables, la plupart du temps des billes d'acier, sautent et dansent dans le récipient da filtration, de façon que les particules déposées puissent être évacuées plus aisément. Une accélération considérable du processus d'évacuation des particules peut être obtenue en introduisant 50 dans l'eau de balayage, en supplément, un gaz de balayage par l'intermédiaire du conduit 8. Il est avantageux, avant eu pendant le processas de balayage, d'appliquer un courant alternatif décroissait oo. un courant continu haché de 0,5 Hz, dans le but de démagnétiser les 35 billes d'acier, Lorsqu'un courant continu haché est utilisé pour la démagnétisation, celui-ci-doit être symétrique par rap-r port à un pôle de la bobine, afin que les deux branehes de la boucle d'hystérésis soient parcourues. Il est-par ailleurs possible de disposer la 40 bobine à l'intérieur du récipient de filtration 1. Elle péut COPY 69 43967 5 2027013 être conçue dans ce cas comme une bobine anhulaire situés dans la zone proche de la paroi du récipient, ou encore disposée, sous la forme de bobines droites, parallèlement à l'axe du récipient de filtration* 5 L'incorporation d'un filtre de ce type dans le circuit d'alimentation en eau est représenté en détail sur la figure 2. Par principe, il est avantageux dans le présent cas de disposer le filtre en aval du réservoir d'alimentation. D'après l'exemple de réalisation représenté, le réservoir d'eau d'ali— 20 mentation 14 est doté d'une tôle de trop-plein 15 montée verticalement et divisant le -réservoir en deux chambres 16 et 17. Le condensât arrivant par le conduit 18 dans la première chambre 16 est amené par pompage dans le récipient de filtration 1, par l'intermédiaire d'un conduit 19a et d'une pompe de circulation 20, et s'écoule à partir de ce récipient, dans la seconde chambre 17. L'eau d'alimentation de chaudière purifiée parvient à la chaudière par le conduit 21, Au cours d'une panne ou d'un balayage du filtre magnétique, le condensât peut pénétrer, après la fermeture 20 des vannes 22 et 23 des.conduits d'admission et d'émission du filtre magnétique 1, directement dans la chambre 17 par l'intermédiaire de la tôle de trop-plein 15, et parvenir ainsi à la chaudière® Dans l'exemple de la figure 3, un filtre élec-25 tromagnétique est interposé entre la pompe primaire 24 et la pompe principale 25 de chaque groupe d'alimentation de la chaudière. L'eau purifiée s'écoule ensuite vers la chaudière par l'intermédiaire du conduit collecteur 26. Lors d'une perturbation ou durant le balayage du filtre, les vannes 27 et 28 peu-20 vent être fermées, de façon que l'eau d'alimentation de la .chaudière parvient directement à la pompe principale 25 par l'intermédiaire d'un clapet de retenue 29 ne réagissant que dans le -'cas d'une contre-pression préréglée.- La vanne 30 et la vanne de décharge 31 peuvent être ouvertes ensuite pour le balayage, de façon que le filtre soit approvisionné en eau de balayage par l'intermédiaire du conduit 32, directement à partir du réservoir d'alimentation 14» Le liquide de balayage contenant les particules séparées est finalement éliminé par le conduit 33. Il est également possible d'incorporer le fil-tre magnétique directement dans le tronçon d'alimentation en eau COPY 69 43967 6 . "• 2027013 oompris entre la sortie du préchauffeur haute pression et l'entrée de la chaudière. Dans cette disposition, l'effet filtrant est maximum, mais le filtre doit être conçu alors pour pouvoir supporter la pression de plein régime du groupe de pompe ali-5 mentant la chaudière en eau* Grâce au dispositif prédécrit et à son montage correspondant dans le circuit d'alimentation en eau, il est donc possible d'obtenir très simplement une séparation sûre des oxydes de fer. Il est notamment possible de garantir un netto-10 yage aisé du lit filtrant sans remplacement de la matière filtrante ou garnissage. En raison des champs d'intensité extrêmement élevés et se situant largement au-dessus du champ d'intensité de saturation des petites pièces magnétisables, toutes les particules ferromagnétiques contenues dans l'eau d'alimen-15 tation sont retenues avec certitude sur les billes d'acier. En outre, par suite du dispositif de démagnétisation, une bonne é-limination des particules adhérant aux billes d'acier est également garantie* Un dispositif de ce type est utilisable, pour 20 la purification de l'eau d'alimentation de toutes les centrales thermiques classiques, telles que par exemple les centrales thermiques industrielles, les centrales thermiques à condensation ou même les centrales nucléaires. Une incorporation d'un filtre de ce type est particulièrement importante dans ce cas, 25 car il permet de capter les particules radio-actives du circuit primaire. Mais le dispositif peut aussi être utilisé dans toutes les applications où il convient de séparer d'un liquide des oxydes de fer magnétiques très finement répartis* COPY , 69 43967 7 2027013 RE7EIBIC1II PUS le Centrale thermique avec purification de l'eau d'alimentation par élimination des oxydes de fer, en interposant un filtre électromagnétique se composant d'un réci-5 pient de filtration cylindrique et tubulaire contenant de petites pièces en matière ferromagnétique et d'une bobine électrique pour la production d'un champ magnétique, caractérisée par le fait que les petites pièces magnétisables sont en acier et par le fait que la bobine pour la production dix champ magné-10 tique est alimentée avec un courant tel que l'intensité de champ engendrée soit de -beaucoup supérieure à l'intensité de champ de saturation des petites pièces magnétisables, 2. Centrale thermique équipée d'un filtre électromagnétique, caractérisée par le fait que l'intensité de 15 champ appliquée au filtre est d'-au moins 400 ©erstéds» 3. Centrale thermique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le filtre électromagnétique est incorporé à un branchement monté en parallèle sur le réservoir d'eau d'alimentation, de telle sorte que le conduit 20 d'arrivée parvenant au.filtre parte d'une chambre du réservoir d'alimentation divisé en deux chambres, par une tôle de trop-plein montée verticalement, tandis que le conduit de sortie du filtre débouohe dans l'autre chambrec 4o Centrale thermique suivant la revendica-25 tion 1, caractérisée par le fait qu'un filtre est interposé chaque fois entre la pompe primaire et la pompe principale de chaque groupe de pompes alimentant la chaudière en eau» 5. Centrale thermique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le filtre magnétique est 30 monté directement dans le tronçon du conduit d'eau d'alimentation situé entre la sortie du préchauffêur haute pression et l'entrée de la chaudière, 6» Centrale thermique équipée d'un filtre é-lectromagnétique suivant la revendication 1, caractérisée par 35 le fait que les petites pièces ferromagnétiques sont des broches ou copeaux d'acier» 7« Centrale thermique équipée d'un filtre é-lectromagnétique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les petites pièces ferromagnétiques sont des billes 40 d'acier» COPY 69 43967 8 2027013 8. Centrale thermique équipée d'un filtre é-lectromagnétique suivant.les revendications 6 et 7» caractérisée par le fait que les petites pièces ferromagnétiques sont enduites d'une couche anti-rouille® 5 9» Centrale thermique équipée d'un filtra électromagnétique suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la "bobine entoure concentriquement le récipient de filtration» 10» Centrale thermique équipée d'un filtre 10 électromagnétique suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la bobine est disposée à l'intérieur da récipient de filtration. 11. Centrale thermique équipée d'un filtra électromagnétique suivant la revendication 10, caractérisée paor 15 le fait que la bobine est divisée en plusieurs bobines annulaires montées à proximité de la paroi du récipient de filtratiei. 12* Centrale thermique équipée d'un filtra • électromagnétique suivant la revendication 10, caractérisé* par le fait que la bobine est logée dans le récipient de filtration, 20 parallèlement à l'axe d&vrécipient sous la forme d'une ou da plusieurs bobines droites. 13* Centrale thermique équipée d'un filtra électromagnétique suivant les revendications 1, 9 et 10, caraa- ^ • térisée par le fait que l'enroulement de la bobine se compose 25 de tubes de cuivre ou d'aluminium.- 14. Centrale thermique équipée d'un filtre électromagnétique suivant la revendication 13» éaraotériséa par le fait que la bobine est refroidie par un liquide. 15• Centrale thermique équipée d'un filtra 30 électromagnétique suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le champ magnétique est produit par un courant alternatif. 16. Centrale thermique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'on prévoit une démagnétisa- 35 tion à l'aide d'un courant alternatif décroissant pour la régénération du filtre» 17. Centrale thermique équipée d'un filtre électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisée par 69 43967 9 2027013 le fait qu*on prévoit une démagnétisation à l'aide d'an courant continu haché d'environ 0,5 Hz pour la régénération du filtre® 18. Centrale thermique, équipée d'un filtre électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisée par 5 le fait que la vitesse d'écoulement dans le filtre de l'eau d'alimentation à purifier varie approximativement entre 10 et 50 cm/seconde» 19. Centrale thermique équipée d'un filtre électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisée par 10 le fait que pour le "balayage da filtre, le liguide de "balayage traverse le récipient de filtration de bas en haut à une vitesse telle que les petites pièces magnétisables soient mises en turbulence* * 20. Centrale thermique suivant larevendica-15 tion 19» caractérisée par le fait qu'un gaz est utilisé pour le "balayage in supplément du liquide* COPY