Brevet FR2280861A1 — publié le 19760227

La présente invention concerne un dispositif de séparation des phase vapeur et liquide dans des désurchauffeurs de réchauffeurs d'eau d'alimentation. De la vapeur soutirée sur les turbines des centrales à vapeur élève graduellement la température de l'eau d'alimentation dans des réchauffeurs. Lorsque de la vapeur surchauffée est dirigée sur un réchauffeur, elle peut être utilisée thermodynamiquement dans un désurchauffeur, lorsque sa chaleur de surchauffe est suffisante, pour réchauffer l'eau d'alimentation lorsque la surface extérieure des tubes du réchauffeur est sèche. La vapeur surchauffée est dirigée à contre-courant dans le désurchauffeur. L'eau d'alimentation devant être échauffée passe dans les tubes. Les déflecteurs intérieurs font passer la vapeur extérieurement autour des tubes. La chaleur se transmet par convexion. Après avoir passé par le désurchauffeur, la vapeur parvient dans la section de condensation du réchauffeur dans laquelle elle.se condense. La collision de la vapeur sortant du désurchauffeur et du produit de condensation qui ruisselle en descendant le long des surfaces de condensation provoque des dégâts par érosion aux tubes du réchauffeur lorsque la vapeur atteint une grande vitesse locale. Les tubes des réchauffeurs à circulation ascendante de la vapeur sont en particulier en danger. Dans certains réchauffeurs connus d'eau d'alimentation, le désurchauffeur est ouvert vers le haut ou n' est que partiellement fermé et la vapeur sortant à grande vitesse est projetée sur les tubes du réchauffeur. Dans d'autres réchauffeurs connus, la cloison de la zone de désurchaurfage comporte un passage par lequel la vapeur peut pénétrer dans la zone adjacente de condensation, de manière à en réduire la vitesse de sortie. Ce passage est disposé de manière que la vitesse du reste de la vapeur poursuivant son ascension ne suffise pas à projeter vers le haut le produit de condensation se formant à la partie supérieure de la zone de désurchauffage. Les gouttelettes de condensation ruisselant vers le bas parviennent dans le jet de vapeur entrant dans la zone de conden sation par le passage et les tubes de chauffage en sont fortement attaqués (voir communications"VGB" 49, cahier 6, décembre 1969, pages 417 à 429). L'invention a pour objet un dispositif dans lequel la vapeur circulant localement à grande vitesse et le produit de condensation ruisselant vers le bas ne se collisionnent pas sur les tubes de réchauffage, la chute du produit de condensation dans le désurchauffeur, en particulier en service normal, lors des variations de charge ou lors de l'arrat de la centrale est évitée, la fonction thermodynamique de ce désurchauffeur n'étant donc pas entravée, et ni les tubes de condensation, ni leurs supports à la sortie du désurchauffeur, ni aucun tube voisin ne risquent de subir une érosion. Selon une particularité essentielle de l'invention, un canal central de répartition de vapeur est disposé entre le faisceau tubulaire froid et le faisceau tubulaire chaud de manière que deux orifices longitudinaux opposés qu'il comporte forment des sorties de vapeur telles que cette dernière balaie la surface de condensation des fais, ceaux tubulaires radialement de l'extérieur vers l'intérieur. Le dispositif de l'invention a en particulier l'avantage que la vapeur quittant le désurchauffeur remplit le canal de répartition et peut sortir par les deux passages opposés latéraux pour entrer dans la chambre de condensation en se dirigeant vers l'en- veloppe extérieure du réchauffeur. Ainsi, les deux phases en circulation, c'est-gdire la vapeur sortant du désurchauffeur et le produit de condensation ruisselant vers le bas sur les surfaces de condensation sont bien séparées. Selon un mode de réalisation avantageux conforme à l'invention, les orifices de sortie de vapeur se prolongent du désurchauffeur sur la longueur totale des faisceaux tubulaires et des tôles perforées de couverture sont disposées sur ces derniérs de part et d'autre de ces orifices. La vitesse de la vapeur à la sortie du canal de distribution est très faible en raison de la grande surface des orifices de sortie qui se prolongent du désurchauffeur sur la longueur totale des faisceaux tubulaires, car la vapeur se répartit dès ce canal presque sur la longueur totale des faisceaux tubulaires. La vitesse de la vapeur est très faible au moment où elle atteint la surface de condensation, car la quantité de vapeur se dirigeant sur chaque élément longitudinal du faisceau de condensation est réduite à celle qui peut se précipiter. Par ailleurs, le produit de condensation n'a pas la possibilité de pénétrer en tombant dans le refroidisseur primaire. La disposition de tôles perforées de couverture sur les faisceaux tubulaires de part et d'autre des orifices de sortie de vapeur a pour effet de faire subir à la vapeur sortant du canal de répartition une déviation prédéterminée et de n'autoriser que la quai tité de vapeur pouvant passer par les trous des tôles de couverture à pénétrer dans les faisceaux tubulaires directement à la sortie du canal de répartition, tandis que la majeure partie de la vapeur longe 1' espace compris entre les faisceaux tubulaires et ltenveloppe extérieure et passe autour de ces faisceaux. Un tube d'évacuation disposé de manière connue entre le canal de répartition de la vapeur et les deux faisceaux tubulaires permet à l'air et aux autres gaz non condensables d'être aspirés directement à la fin de la condensation de la vapeur dans chacun des faisceaux tubulaires. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un réchauffeur d'eau d'alimentation ; et la figure 2 en est une coupe transversale. La figure 1 représente l'enveloppe extérieure 1 d'un réchauffeur d'eau d'alimentation qui comporte à l'extrémité inférieure des orifices opposés 2 d'admission de vapeur et 3 de sortie du produit de condensation. Un désurchauffeur 4 disposé à la partie inférieure du réchauffeur comporte à l'extrémité supérieure un élément 6 de couverture qui le sépare d'une chambre 5 de condensation. Des déflecteurs 7 de la vapeur sont disposés à l'intérieur du désurchauf feur 4. L'élément supérieur 6 de couverture de ce dernier débouche dans un canal 8 de répartition de vapeur qui comporte des cloisons 17 et qui est disposé centralement entre un faisceau tubulaire froid 9 et un faisceau tubulaire chaud 10 d'eau d'alimentation de manière que ses orifices longitudinaux opposés forment des sorties Il de vapeur. Des tôles perforées 12 de couverture comportent d'une part ces orifices 11 de sortie et d'autre part des trous 13 de passage de la vapeur. Un canal 15,dans lequel passe un tuyau 14 d'évacuation d'air,est ménagé dans l'espace central à l'intérieur des faisceaux tubulaires 9 et 10. Des supports 16 des tubes sont disposés dans la chambre 5 de condensation de manière que le produit de condensation puisse ruisseler sur eux vers le bas jusqu'à ce qu'il atteigne l'orifice 3 de sortie, mais sans pouvoir pénétrer dans le désurchauffeur 4. La figure 2 représente également l'enveloppe extérieure 1 du réchauffeur ainsi que le faisceau tubulaire froid 9 et le faisceau tubulaire chaud 10. Le canal 8 de répartition disposé entre les deux faisceaux tubulaires 9 et 10 comporte les cloisons 17 aux extrémités opposées desquelles sont fixées les tôles perforées 12 de couverture qui comportent les orifices 11 de sortie de la vapeur. Un tuyau 14 d'évacuation d'air est monté à l'intérieur des faisceaux tubulaires 9 et 10. Les flèches représentent la direction de la circulation de la vapeur et illustrent sa pénétration dans la chambre 5 de condensation à sa sortie du canal 8 par les orifices 11. Le mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant : la vapeur surchauffée admise par l'ori- fice 2 pénètre dans le désurchauffeur 4, passe autour des déflecteurs 7 disposés dans ce dernier et,ce désurchauffeur comportant un élément 6 de couverture, la vapeur doit entrer dans le canal 8 de répar- tition qu'elle parcourt de bas en haut. La vapeur passant par les orifices opposés 11 de sortie des tôles 12 parvient dans la direction des flèches sur lis surface de condensation des faisceaux tubulaires 9 et 10 entourés par l'enveloppe extérieure 11 et la balaie radialement de l'extérieur vers l'intérieur, cette vapeur passant également par les trous 13 des mêmes tôles 12 de couverture. Le faisceau tubulaire froid 9 débouche à l'extré- mité inférieure du réchauffeur dans une chambre collectrice (non représentée) par laquelle l'eau d'alimentation est refoulée de bas en haut dans ce faisceau 9. La condensation de la vapeur chaude sur le faisceau tubulaire 9 échauffe l'eau qui s'y trouve et qui descend ensuite dans le faisceau 10 dans lequel elle continue de se réchauffer d'abord par la condensation, puis, dans le désurchauffeur 4, par transfert de la chaleur de la vapeur. Le faisceau tubulaire 10 débouche également dans la chambre collectrice (non représentée). L'air et les gaz non condensables peuvent être aspirés par le tuyau 14 d'évacuation disposé à l'intérieur des faisceaux tubulaires 9 et 10 lorsque la condensation de la vapeur est achevée. Les supports 16 permettent au produit de conden sation de s'écouler des différents tubes des faisceaux 9 et 10 pour quitter ensuite le réchauffeur par l'orifice 3. La disposition décrite évite les dégSts par érosion aux faisceaux tubulaires 9 et 10 et aux tôles situées à la sortie du désurchauffeur, car la vapeur se répartit dans le canal 8 et en conséquence sa vitesse est faible sur toutes les surfaces de condensation sur lesquelles elle parvient. Les différents faisceaux tubulaires 9 et 10 ne peuvent pas être atteints directement par un jet de vapeur à grande vitesse et le produit de condensation n'a aucune possibilité de pénétrer en tombant dans le désurchauffeur 4, les dégSts par érosion étant aussi évités dans ce dernier et sa fonction thermodynamique ne pouvant pas être entravée. il va de soi que le dispositif décrit et représenté peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation des phases vapeur et liquide dans des désurchauffeurs de réchauffeurs d'eau d'alimentation, caractérisé en ce qu'un canal central de répartition de vapeur est disposé entre un faisceau tubulaire froid et un faisceau tubulaire chaud de manière que deux orifices longitudinaux opposés qu'il comporte forment des sorties de vapeur telles que cette dernière balaie la surface de condensation des faisceaux tubulaires radialement de l'extérieur vers l'intérieur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits orifices de sortie de vapeur se prolongent du désurchauffeur sur la longueur totale des faisceaux tubulaires. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des tôles perforées de couverture sont disposées sur les faisceaux tubulaires de part et d'autre desdits orifices de sortie de vapeur. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit canal de répartition de vapeur comporte des cloisons de séparation des phases vapeur du désurchauffeur et d'une chambre de condensation.