Brevet FR2311252A1 — publié le 19761210

La présente invention concerne la génération de vapeur d'eau par mise en relation d'échange thermique indirect de l'eau à vaporiser avec de la vapeur de chauffage qui se condense en traversant en série, suivant des parcours alternés, des faisceaux de tubes immerges dans une chambre de vaporisation. Il existe déjà un certain nombre de vaporisateurs fonctionnant suivant une telle méthode. L'invention a pour but de modifier le mode de fonctionnement de ces vaporisateurs grâce à une disposition particulière permettant de réaliser un ensemble d'encombrement réduit incorporant un faisceau supplémentaire de tubes de chauffage par les condensats collectés à la sortie de chaque faisceau traversé par la vapeur de chauffage. Elle a plus précisément pour objet un procédé de génération de vapeur d'eau suivant lequel l'eau à vaporiser est mise en relation d'échange thermique indirect avec de la vapeur de chauffage qui se condense en traversant en série, suivant des parcours alternés, des faisceaux de tubes immergés dans une chambre de vaporisation, caractérisé en ce que l'on fait traverser lesdits faisceaux de tubes dans le sens ascendant par la vapeur de chauffage, l'on sépare à la sortie de chaque faisceau ladite vapeur des condensats formés, la séparation s'effectuant suivant deux trajets distincts et de directions opposées, et l'on utilise les condensats collectés pour effectuer un chauffage complémentaire de l'eau à vaporiser par échange thermique indirect à la base de la chambre de vaporisation. Elle a également pour objet un vaporisateur pour la mise en oeuvre du procédé, comportant une pluralité de tubes répartis en faisceaux disposés les uns au-dessus des autres et traversés en série, suivant des parcours alternés, par de la vapeur de chauffage, lesdits tubes étant immergés dans une chambre de vaporisation faisant partie d'une enveloppe horizontalement allorr- gée, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - des moyens pour faire passer la vapeur de chauffage sortant des tubes de chaque faisceau dans les tubes du faisceau supérieur, - des moyens pour évacuer les condensats formés à la sortie des tubes de chaque faisceau et pour collecter ces conden sats à la base de l'enveloppe, à l'extérieur de la chambre de vaporisation, et - un faisceau supplémentaire de tubes immergés à la base de ladite chambre et mis en communication par leurs extrémités avec les condensats collectés à l'extérieur de celle-ci. Elle a plus précisément pour objet un vaporisateur comportant - une enveloppe horizontalement allongée, - deux plaques tubulaires verticales divisant l'espace intérieur de l'enveloppe en deux chambres d'extrémité et une chambre intermédiaire de vaporisation alimentée à sa base par l'eau à vaporiser et munie à sa partie supérieure d'au moins une tubulure de sortie de la vapeur produite, - une pluralité de tubes logés dans la chambre de vaporisation, ayant leurs extrémités fixées dans chacune des plaques tubulaires, lesdits tubes étant répartis en faisceaux parallèles traversés en série, suivant des parcours alternés, par la vapeur de chauffage introduite dans une tête d'entrée logée dans l'une des deux chambres d'extrémité, ledit vaporisateur étant caractérisé en ce qu'il comporte, en outre - au moins une boîte, logée dans l'une des deux chambres d'extrémité, pour faire passer la vapeur de chauffage sortant des tubes d'un faisceau dans les tubes du faisceau supérieur, le passage entre l'avant-dernier et le dernier faisceau s'effectuant à travers l'une des deux chambres d'extrémité, la ou les boites comportant un orifice d'évacuation des condensats formés dans les tubes du faisceau inférieur, - au moins une tuyauterie de collectage des condensats évacués, chaque tuyauterie collectant les condensats évacués d'une boîte logée dans la chambre d'extrémité qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau, la ou lesdites tuyauteries traversant la paroi de ladite chambre d'extrémité, - une conduite, extérieure à l'enveloppe, pour introduire à la base de la chambre d'extrémité opposée les condensats collectés par la ou lesdites tuyauteries, - un faisceau supplémentaire de tubes, disposé à la base de la chambre de vaporisation, les extrémités desdits tubes étant fixées dans chacune des plaques tubulaires, de telle sorte que lesdits tubes traversés par les condensats, entre les fonds des deux chambres d'extrémité, assurent le chauffage de l'eau à vaporiser à la base de la chambre de vaporisation. - des moyens pour règler le niveau des condensats dans le fond de l'une des deux chanbres d'extrémité, de anise à assurer la circulation des condensats dans les tubes du faisceau supplémentaire, - des moyens pour règler le niveau d'eau dans la chambre de vaporisation, de telle sorte que les tubes de tous les faisceaux soient immergéS, et - une tubulure de sortie des condensats hors de l'enve- loppe, ladite tubulure étant disposée à la base de la chambre d'extrémité qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau. Suivant une forme avantageuse de réalisation, le vaporisateur comporte au moins une tuyauterie supplémentaire de collectage des condensats, chaque tuyauterie supplémentaire collectant les condensats évacués d'une boîte logée dans la chambre d'extrémité opposée à celle qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau, la ou lesdites tuyauteries supplémentaires traversant la paroi de ladite chaMbre d'extrémité pour alimenter la conduite extérieure à l'enveloppe. Suivant une autre forme de l'invention, particulièrement adaptée au cas où les pertes de charge sont faibles, le vaporisateur comporte au moins un tube plongeur, chaque tube plongeur collectant les condensats évacués d'une boite logée dans la chambre d'extrémité opposée b celle qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau, le ou lesdits tubes plongeurs amenant les condensats à la base de ladite chambre d'extrémité. Suivant une forme simplifiée de l'invention, le vaporisateur comporte trois faisceaux de tubes traversés en série et dans le sens ascendant, suivant des parcours alternés par la vapeur de chauffage, une boîte unique de passage entre les tubes du premier et du second faisceau, ladite boîte étant logée dans la chambre d'extrémité qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau, et une tuyauterie unique de collectage des condensats évacués de ladite boîte, ladite tuyauterie traversant la paroi de ladite chambre et se raccordant à la conduite extérieure à l'enveloppe pour introduire les condensats à la base de la chambre d'extrémité opposée, en vue de leur faire traverser les tubes du faisceau supplémentaire. L'invention sera mieux comprise en se référant à la ccsCiibLLïon sui suit, faite en reg-,rd c:-s dessins ,;;ne;:és, concer nuant ne forme particuliffire de réalisation donnée à titre d'exem pic non limitatif. La figure 1 est une coupe-élévation du vaporisateur selon l'invention. La figure 2 est une coupe suivant les lignes A-A et B-B de la figure 1. La figure 3 est une coupe suivant la ligne C-C de la figure 1. La figure 4 est une coupe suivant les lignes D-D et E-E de la figure 1. Sur les figures, on voit le vaporisateur comportant une enveloppe 1 horizontalement allongée et deux plaques tubulaires verticales, respectivement 2 et 3, divisant l'espace intérieur de l'enveloppe 1 en deux chambres d'extrémité, respectivement 4 et 5, et une chambre intermédiaire de vaporisation 6. La chambre 6 est alimentée à sa base par l'eau à vaporiser. A cet effet, elle comporte une tubulure d'entrée 7 communiquant avec une crépine horizontale 8. La chambre 6 est, par ailleurs, munie à sa partie supérieure de deux tubulures de sortie de la vapeur produite, respectivement 9 et 10. La chambre 6 communique avec la tubulure 9 par l'intermédiaire d'un sécheur 11, et avec la tubulure 10 par l'intermédiaire d'un sécheur 12. Entre les deux sécheurs est aménagé, a' la partie supérieure de la chambre 6, un trou d'homme 13. Le chauffage de l'eau à vaporiser est assuré par de la vapeur introduite par la tubulure 14 dans une tête d'entrée 15 logée dans la chambre 4 dont la tubulure 14 traverse la paroi. La vapeur de chauffage alimente en série, dans le sens ascendant et suivant des parcours alternés, trois faisceaux de tubes, respectivement 16, 17 et 18. Les tubes de chaque faisceau ont leurs extrémités fixées dans chacune des plaques tubulaires 2 et 3. La tête d'entrée 15 alimente directement les tubes du faisceau inférieur 16. Une boite 19, logée dans la chambre 5, permet de faire passer la vapeur sortant des tubes du faisceau 16 dans les tubes du faisceau intermédiaire 17. La vapeur sortant des tubes du faisceau 17 débouche dans la chambre 4 et pénètre, à travers ladite chambre dans les tubes du faisceau supérieur 18. La vapeur totalement condensée sortant des tubes du faisceau 18 débouche directement dans la chambre 5. Le nombre des tubes constituant chaque faisceau est progressivement décroissant dans le sens ascendant.La boîte 19 comporte un orifice 20 pour évacuer les condensats formés au cours du premier parcours de la vapeur dans les tubes du faisceau 16. Les condensats sortant de l'orifice 20 sont collectés par une tuyauterie de collectage 21 qui traverse la paroi de la chambre 5. Cette tuyauterie communique avec une conduite 22, extérieure à l'enveloppe 1. La conduite 22 introduit les condensats collectés à la base de la chambre 4. Les condensats formés au cours du second parcours de la vapeur dans les tubes du faisceau 17 sont recueillis à la base de la chambre 4, tandis que les condensats formés au cours du troisième parcours de la vapeur dans les tubes du faisceau 18 sont recueillis à la base de la chambre 5. Un faisceau supplémentaire 23 de tubes dont les extrémités sont fixées dans chacune des plaques tubulaires 2 et 3, est logé à la base de la chambre de vaporisation 6, autour de la crépine 8. Les tubes du faisceau 23 traversés par les condensats circulant entre le fond de la chambre 4 et le fond de la chambre 5 assurent, à la base de la chambre de vaporisation 6, un chauffage complémentaire de l'eau à vaporiser. Les condensats sortant des tubes du faisceau 23 dans le fond de la chambre 5, sont évacués hors de l'enveloppe 1, par une tubulure de sortie 24. Des prises de niveau, respectivement 25 et 26, fixées sur la paroi de la chambre 4, permettent par un moyen quelconque, non représenté, de règler le niveau des condensats dans le fond de la chambre 4, de manière à assurer la circulation desdits condensats dans les tubes du faisceau 23. Par ailleurs, des moyens usuels non représentés, permettent de regler le niveau d'eau dans la chambre de vaporisation 6, de telle sorte que les tubes des faisceaux 16, 17, 18 et 23 soient totalement immergés. La chambre 5 est munie à sa partie supérieure d'une tubulure 27 d'évacuation des incondensables et, dans sa partie médiane d'un trou d'homme 28. La chambre 4 est pareillement munie dans sa partie médiane d'un trou d'homme 29. Des entretoises verticales, telles que 30, divisent en plusieurs compartiments la chambre de vaporisation 6. Les dispositions décrites permettent d'assurer la vaporisation de l'eau contenue dans la chambre 6 par de la vapeur de chauffage traversant en série et dans le sens ascendant, suivant des parcours alternés, les tubes des faisceaux 15, 17 et 18, tandis que les condensats, séparés de la vapeur à la sortie de chacun desdits faisceaux, suivent un trajet descendant afin d'assurer un chauffage complémentaire de l'eau à la base de la chambre de vaporisation 6. Bien que l'invention ait été décrite en référence à une forme particulière de réalisation, il va de soi qu'elle n'y est en rien limitée et que des modifications peuvent y être apportées sans sortir de son domaine. C'est ainsi que le nombre de faisceaux de tubes traversés par la vapeur de chauffage, égal à trois dans l'exemple représenté, pourra être plus grand, quatre ou cinq par exemple. Dans le cas d'une réalisation-à quatre faisceaux, une boîte, analogue à la boite 19, devra être prévue dans la chambre 4 dans laquelle est logée la tête d'entrée 15 et dans laquelle débouche la vapeur condensée sortant des tubes du quatrième faisceau. Cette boite assure le passage de la vapeur entre les tubes du deuxième et du troisième faisceau. La tuyauterie de collectage des condensats évacués de cette boîte, analogue à la tuyauterie 21, traverse alors la paroi de la chambre 4 pour alimenter la conduite 22 qui introduit les condensats à la base de la chambre 5. Les condensats évacués de la boite 19 sont alors collectés par la tuyauterie 21 devenue supplémentaire, qui traverse la paroi de la chambre 5 pour alimenter également la conduite 22.Dans le cas de faibles pertes de charge, cette tuyauterie supplémentaire peut être remplacée par un tube plongeur qui dirige les condensats évacués de la boîte 19 vers le fond de la chambre 5. Dans le cas d'une réalisation à cinq faisceaux, une deuxième boîte, analogue à la boîte 19, devra être prévue dans la chambre 5 et une boîte analogue dans la chambre 4. Cette dernière contient la tête d'entrée 15, tandis que la vapeur condensée sortant des tubes du cinquième faisceau débouche dans la chambre 5. Les condensats évacués des boîtes logées dans la chambre 5 sont collectés par deux tuyauteries telles que 21 qui traversent la paroi de ladite chambre pour alimenter la conduite 22 qui introduit les condensats à la base de la chambre 4. Les condensats évacués de la boîte logée dans cette dernière chambre sont alors collectés par une tuyauterie supplémentaire qui traverse la paroi de la chambre 4 pour alimenter également la conduite 22.Dans le cas de faibles pertes de charge, cette tuyauterie supplémentaire peut être remplacée par un tube plongeur qui dirige kes condensats vers le fond de la chambre 4o D'une façon générale, les condensats évacués des boites logées dans la chambre d'extrémité qui reçoit la vapeur condensée sortant du dernier faisceau sont collectés par des tuyauteries traversant la paroi de la chambre considérée pour alimenter la conduite extérieure qui introduit les condensats à la base de la chambre d'extré.ité opposée. Les condensats évacués des boites logées dans cette dernière chambre sont collectés par des tuyauteries supplémentaires qui traversent la paroi de cette chambre pour alimenter également la conduite extérieure. Dans le cas de faibles pertes de charge, ces tuyauteries supplérentaires peuvent être remplacées par des tubes plongeurs qui dirigent les condensats vers le fond de la chaMbre considérée sans traverser la paroi de celle-ci. Suivant une autre forme de réalisation, les faisceaux peuvent être constitués par des tubes en U. Le vaporisateur ne comporte alors qu'une seule plaque tubulaire séparant la chambre de vaporisation d'une chambre, dite d'extrémité, unique. L'invention couvre donc, outre l'exemple représenté, ses différentes variantes de réalisatien possibles. R E V E N D I C A T I O N S i. rK (d de Lr4raticn de vapeur d'eau suivant lequel l'eau à epor=~~r est nise en relation d'échange thermique indirect avec de lavpeur de chauffage qui se condense en traversant en série, suivant des parcours alternés, des faisceaux de tubes lnmerges dans une chambre de vaporisation, caractérisé en ce que l'on fait traverser lesdits faisceaux de tubes dans le sens ascendant par la vapeur de chauffage, l'on sépare à la sortie de chaque faisceau ladite vapeur des condensats formés, la séparation s'effectuant suivant deux trajets distincts et de directions opposées, et l'on utilise les condensats collectés pour effectuer un chauffage complémentaire de l'eau à vaporiser par échange thermique indirect à la base de la chambre de vaporisation. 2. Vaporisateur par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comportant une pluralité de tubes répartis en faisceaux disposés les uns au dessus des autres et traversés en série, suivant des parcours alternés, par de la vapeur de chauffage, lesdits'tubes étant immergés dans une chambre de vaporisation faisant partie d'une enveloppe horizontalement allongée, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - des moyens pour faire passer la vapeur de chauffage sortant des tubes de chaque faisceau dans les tubes du faisceau supérieur, - des moyens pour évacuer les condensats formés à la sortie des tubes de chaque faisceau et pour collecter ces condensats à la base de l'enveloppe, à l'extérieur de la chambre de vaporisation, et - un faisceau supplémentaire de tubes immergés à la base de ladite chambre et mis en communication par leurs extrémités avec les condensats collectés à l'extérieur de celle-ci. 3. Vaporisateur suivant la revendication 2, comportant - une enveloppe horizontalement allongée, - deux plaques tubulaires verticales divisant l'espace intérieur de l'enveloppe en deux chambres d'extrémité et une chambre intermédiaire de vaporisation alimentée à sa base par l'eau à vaporiser et munie à sa partie supérieure d'au moins une tubulure de sortie de la vapeur produite, - une pluralité de tubes logés dans la chambre de vaporisation, ayant leurs extrémités fixées dans chacune des plaques tubulaires, lesdits tubes étant répartis en faisceaux parallèles traversés en série, suivant des parcours alternés, par la vapeur de chauffage introduite dans une tête d'entrée logée dans l'une des deux chambres d'extrémité, ledit vaporisateur étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre - au moins une boîte, logée dans l'une des deux chambres d'extrémité, pour faire passer la vapeur de chauffage sortant des tubes d'un faisceau dans les tubes du faisceau supérieur, le passage entre l'avant-dernier et le dernier faisceau s'effectuant à travers l'une des deux chambres d'extrémité, la ou les boites comportant un orifice d'évacuation des condensats formés dans les tubes du faisceau inférieur, - au moins une tuyauterie de collectage des condensats évacués, chaque tuyauterie collectant les condensats évacués d'une boite logée dans la chambre d'extrémité qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau, la ou lesdites tuyauteries traversant la paroi de ladite chambre d'extrémité, - une conduite, extérieure à l'enveloppe, pour introduire à la base de la chambre d'extrémité opposée les condensats collectés par la ou lesdites tuyauteries, - un faisceau supplémentaire de tubes, disposé à la base de la chambre de vaporisation, les extrémités desdits tubes étant fixées dans chacune des plaques tubulaires, de telle sorte que lesdits tubes traversés par les condensats, entre les fonds des deux chambres d'extrémité, assurant le chauffage de l'eau à vaporiser à la base de la chambre de vaporisation, - des moyens pour règler le niveau des condensats dans le fond de l'une des deux chambres d'extrémité, de manière à assurer la circulation des condensats dans les tubes du faisceau supplémentaire, - des moyens pour règler le niveau dans la chambre de vaporisation, de telle sorte que les tubes de tous les faisceaux soient immergés, et - une tubulure de sortie des condensats hors de ltenve- loppe, ladite tubulure étant disposée à la base de la chambre d'extrémité qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau. 4. Vaporisateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une tuyauterie supplémentaire de collectage des condensats, chaque tuyauterie supplémentaire collectant les condensats évacués d'une boîte logée dans la chambre d'extré mité opposée à celle qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau, la ou lesdites tuyauteries supplémentaires traversant la paroi de ladite chambre d'extrémité pour alimenter la conduite extérieure à ltenveloppe. 5. Vaporisateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube plongeur, chaque tube plongeur collectant les condensats évacués d'une boite logée dans la chambre d'extrémité opposée à celle qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau, le ou lesdits tubes plongeurs amenant les condensats à la base de ladite chambre d'extrémité. 6. Vaporisateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte trois faisceaux de tubes traversés en série et dans le sens ascendant, suivant des parcours alternés, par la vapeur de chauffage, une boite unique de passage entre les tubes du premier et du second faisceau, ladite boîte étant logée dans la chambre d'extrémité qui reçoit la vapeur condensée sortant des tubes du dernier faisceau, et une tuyauterie unique de collectage des condensats évacués de ladite boîte, ladite tuyauterie traversant la paroi de ladite chambre et se raccordant à la conduite extérieure à l'enveloppe pour introduire les condensats à la base de la chambre d'extrémité opposée en vue de leur faire traverser les tubes du faisceau supplémentaire.