Brevet FR2234917A1 — publié le 19750124

La présente invention se rapporte à un nouveau type d'élément sécheur, destiné à équiper les séparateurs de vapeur qui sont placés habituellement entre un corps haute pression et un corps basse pression d'une turbine à vapeur. Les séparateurs ont pour but d'éliminer le plus possible l'eau contenue dans une vapeur humide avant que celle-ci soit dirigée vers ledit corps basse pression après avoir été éventuellement conduite dans un surchauffeur afin de pouvoir fournir une grande énergie. L'évacuation de l'eau dans les séparateurs s'effectue soit par centrifugation de la vapeur, soit par déviation des jets de vapeur, soit par piégeage des gouttes d'eau, soit par agglomération des gouttes d'eau autour de centres d'attraction tels que les noeuds des mailles des toiles métalliques. L'un des buts de l'invention est de fournir des éléments sécheurs pour des séparateurs fonctionnant sur le principe de la déviation des jets de vapeur. De tels séparateurs ont déjà été décrits, notamment dans le brevet français n0 2 087 288 dans lequel chaque séparateur est formé de plusieurs éléments superposés, chacun étant constitué d'une multitude de plaques ondulées juxtaposées à faible distance les unes des autres et entourées d'un cadre rigide. La vapeur à sécher passe entre ces plaques qui lui imposent un parcours en zigzag au cours duquel les gouttelettes d'eau sont pro Jetées sur les plaques où elles sont retenues par les ondulations des plaques et canalisées vers le bas.Un collecteur d'eau est prévu à l'extrémité inférieure de l'enveloppe, il assure l'évacuation au travers du fond inférieur des gouttelettes d'eau récupérées par les plaques elles-mêmes, Les plaques ou tôles ondulées utilisées dans ce séparateur qui sont disposées verticalement présentent l'inconvénient de se saturer rapidement en eau, ce qui limite la hauteur des tôles employées. En effet, lorsqu'on fait passer la vapeur humide au travers d'un empilement de toles ondulées disposées verticalement de telle façon que la vapeur progresse dans une direction à la fois parallèle aux tôles et sensiblement perpendiculaire aux lignes constituant les crêtes des ondulations, on constate que dans la zone voisine de l'entrée de la vapeur, les gouttes d'eau se trouvent arrêtées le long d'une premiere crête, une partie stécgule par gravité dans une gouttière mais des gouttes sont attirées sur la ligne de crête suivante sous l'effet du courant de vapeur Ce phénomène se reproduit de proche en proche, d'une crete à l'autre, de telle façon qubau voisinage de la sortie de l'élément, les der nières ondulations ont tendance à être saturées dans leur partie basse, et ceci d'autant plus que les tôles sont longues, c'est-àdire que les éléments séparateurs sont hauts. Il s'ensuit que de tels éléments séparateurs ne peuvent fonctionner- de façon satisfaisante que s'ils sont équipés de tales séparatrices dont la hauteur,et par suite la surface de séparation,sont insuffisantes lorsque- l'on doit traiter de grandes quantités de vapeur. L'invention a pour but de fournir un moyen de remédier à cet inconvénient en utilisant des tôles séparatrices qui ne sont plus verticales mais légèrement inclinées par rapport à l'horizontale. L'invention a pour objet un élément sécheur destiné à équiper un séparateur d'eau monté dans une unité de traitement d'une vapeur humide en prove-nance d'un corps haute pression, en vue de son séchage et de son surchauffage éventuel avant son injection dans un étage basse pression d'une turbine, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un empilement de tôles séparatrices maintenues paralleles entre elles et légèrement in clinées par rapport à l'horizontale, de- façon à permettre l'écou- lement de l'eau provenant de la vapeur humide vers une goulotte en communication avec un collecteur, et des moyens pour diriger 13 vapeur entre les lames et pour la répartir uniformément au travers des lames. Suivant un mode de réalisation particulier, l'élément sécheur comprend deux empilements de tôles sép-aratrices, les dc x empilements se faisant suite et ayant- leurs tales séparatrices dans le prolongement les unes des autres, simplement séparées par une grille de répartition du courant de vapeur. Les tôles séparatrices sont par exemple, mais de façon non limitative, des tolets ondulées ayant la forme d'un parallélogramme dont les lignes de crête, cBest-à-dire les lignes reliant tous lespoints situés au sommet d'unemême ondulation, sont parallèles aux grands cotés du parallélogramme.Grâce à cette disposition des tolets, la vapeur à traiter progresse obliquement par rapport aux lignes de crête et il s'ensuit que les gouttes de vapeur retenues sur les crêtes sont dirigées vers les goulottes par l'action conjuguée de la pesanteur et de la poussée de la vapeur. Gr ce à leur forme parai lélépipédique, les éléments sécheurs peuvent etre disposés côte à câte de façon à pouvoir être traversés en parallèle par la vapeur à traiter. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation préféré non-limitatif d'un élément sécheur en ré- férence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente une vue en perspective partiellement déchirée d'un élément sécheur. La figure 2 représente en coupe l'élément suivant le plan Il-Il de la figure 1. La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 représente une relation d'assemblage entre plusieurs tôles séparatrices. La figure 5 représente schématiquement un assemblage de trois éléments placés côte à cote. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, liélément sécheur que l'on observe notamment à la figure 1 comprend deux empilements 1 et 2 de tôles séparatrices 3 et 3' qui sont disposées dans le prolongement les unes des autres et simplement séparées par une grille 4 ayant pour fonction de répartir uniformément la vapeur dans l'empilement 2 après que celle-ci ait franchi l'empilement 1 dans le sens indiqué par les flèches f. L'habillage constituant l'ossature de l'élément comprend essentiellement trois parois verticales parallèles 5r 6 et 7 en tôles minces. L'espace compris entre les parois 5 et 6 qui est plus étroit que l'espace compris entre les parois 6 et 7 est fermé par deux parois latérales 9 et 9 et divisé par une paroi 10 en deux compartiments adjacents qui constituent des goulottes 11 et 12 dont le fond est en liaison avec un collecteur d'eau non représenté et dont le sommet est surmonté d'un toit 13 en tôle mince également. Les deux empilements de tôles séparatrices reposent sur un flasque inférieur t qui est incliné d'un angle d'environ 30e sur l'horizontale et en appui sur deux rebords 15 et 16 des parois 6 et 7 Les tales 31 sont enfilées l'une-sur l'autre, elles comportent à cet effet trois trous pour le passage de trois tirants 1 a, 19 et 20. De la même manière, Les tales 3 possedent chacune trois trous permettant le passage de trois tirants 21 22 et 23. Les six tirants sont fixés, par exemple par soudage, dans un premier temps au flasque inférieur ~4,puis dans un deuxième temps, apres la superposition des tôles séparatrices au flasque supérieur 24. Le montage des tôles séparatrices est rendu visible à la figure 4. Il s'a-git sur cet exemple de isoles ondulées en forme de parallélogramme dont les lignes d'ondes sont parallèles à la petits longueur des tales, ces tôles présentent, en quatre points situés de préférence au voisinage des.coins des tales, chacune quatre suppressions d'onde telles que 25, et 26 ou 27 et 28 qui sont décalées d'une tale à l'autre,de- façon que chaque suppression d'onde d'une tale s'applique sur une onde de la tale sous-jacente,de façon à maintenir entre les tales un espace constant Une fois monté le grand côté des tôles forme un angle voisin de 30 avec le plan de la paroi 8. Comme on peut le voir à la figure 1, et surtout à la figure 2, la paroi 6 présente deux ouvertures rectangulaires 29 et 30 qui s'étendent en hauteur entre les flasques 14 et 24 et qui constituent des entrées vers les goulottes 11 et 12 pour l'eau en cours d'évacuation. L'habillage de l'élément est complété par la fixation de deux chicanes triangulaires 31 et 32 qui sont disposées verticalement dans le plan de la paroi 9 de façon que la vapeur humide ne puisse pénétrer à l'intérieur de l'élément qu'en passant au travers des tales séparatrices. Le passage de la vapeur humide au travers de 1 'empi- lementl assure le plus gros de laséparation de l'eau qui est recueillie en passan#t au tra-vers des méandres des tôles 3 et s'écoule par l'ouverture 29 vers la goulotte 12. La vapeur franchit ensuite les ouvertures de la grille 4 dans le sens indiqué par la flèche fl pour subir une nouvelle séparation au contact des tales 3V de 11 empilement 2.La partie de l'eau qui est recueillie dans la partie de cet empilement la plus proche de la sortie de l'élément passe directement dans la goulotte 11 par# le passage 30 L'autre partie s:écoule suivant le sens de la flèche f2 en longeant la paroi 6. Comme les éléments séparateurs ont une forme parallé lépipédique, il est aisé de les placer côte à côte et d'augmenter à volonté le rendement en quantité de vapeur traitée. Une telle disposition est représentée schématiquement à la figure 5 dans le cadre de trois éléments fonctionnant en parallèle. Les éléments sécheurs conformes à l'invention présentent donc les avantages suivants Les risques de saturation sont très réduits. Chaque tôle a une longueur limitée et déverse directement dans une goulotte. Ceci permet de réaliser des éléments de grande hauteur. Le volume d'eau qui parcourt chaque élément est vite évacué, la gravité agissant tout au long du circuit de l'eau séparée et ltobligeant à s'évacuer rapidement vers le bas. Les éléments ne comportent aucune zone de rétention. A l'arret, le volume d'eau retenu est donc très faible. Leur habillage nécessaire à la collecte de l'eau est suffisamment réduit pour que l'on puisse les incorporer dans des structures légères. Il n'est pas nécessaire de constituer de collecteurs d'eau intermédiaires, l'habillage assurant lui-méme l'évacuation vers le bas. Ils peuvent être installés dans des configurations verticales ou obliques. Leurs dimensions sont adaptables à volonté aux dimensions des séparateurs et en fonction des débits de vapeur à traiter. Leur forme extérieure rectangulaire permet leur empilement facile sans perte de place et ltétanchement simple des jeux entre éléments ou entre éléments et ossatures, par cornières ou plats boulonnés, par exemple. La disposition oblique des tôles séparatrices de faible longueur permet de réaliser des éléments de grande hauteur unitaire sans risque de saturation. I1 est bien entendu que le mode de réalisation décrit n'a été donné qu'à titre illustratif, et que de nombreuses modifications et variations pourront y etre apportées par les spécialistes sans se départir pour autant ni du cadre ni de l'esprit de l'invention. En particulier, au lieu de tôles ondulées, on pourra prendre des tales présentant des chicanes, des aspérités ou tous autres obstacles adéquats susceptibles de retenir l'eau de la vapeur humide. REVENDICATIONS 1 - Elément sécheur destiné à équiper un séparateur d'eau monté dans une unité de traitement d'une vapeur humide en provenance d'un corps haute pression en vue de son séchage et de son sur chauffage éventuel avant son injection dans un étage basse pression d'une turbine, caractérisé par le fait outil comprend au moins un empilement de tôles séparatrices maintenues pa raîîàles entre elles et légèrement inclinées par rapport à ltho- rizontale, de façon à permettre l'écoulement de l'eau provenant de la vapeur humide vers une goulotte en communication avec un collecteur, et des moyens pour diriger la vapeur entre les lames et pour la répartir uniformément au travers des lames. 2v- Elément sécheur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend deux empilements de tales séparatrices, les deux empilements se faisant suite et ayant leurs tôles séparatrices dans le prolongement les unes des autres, simplement séparées par une grille de répartition du courant de vapeur. 30- Elément sécheur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les toles séparatrices sbnt maintenues pa rallèles entre deux flasques solidaires de deux parois de l'élément au moyen de trois tirants fixés aux flasques 40- Elément sécheur selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les tôles séparatrices sont en forme de parallélogramme et présentent des aspérités ou des ondulations dont les lignes de crête sont parallèles aux grands cOtés du parallélogramme. 5.- Elément sécheur selon la revendication 4 caractérisé par le fait que les lignes de crête et la direction moyenne de progression de la vapeur se coupent obliquement 6.~ Séparateur d'eau constitué par un ensemble d'élé- mente sécheurs selon les revendications 1 a 3, et disposés côte à c8te de façon à entre traversés en parallèle par la vapeur à traiter