Brevet FR2406717A1 — publié le 19790518

L'invention est relative au condensat utilisé dans un circuit de vapeur. Plus particulièrement elle est relative à un procédé et à un appareillage pour l'épuration d'un tel condensat. Le terme "épuration" est utilisé ici pour désigner l'élimination, la réduction ou la neutralisation de toute substance indésirable contenue dans le condensat, par exemple par déminéralisation, filtration ou stérilisation destinée à tuer les germes, opérations prises isolément ou en combinaison. Un certain nombre de déminéraliseurs de aonCCn#at fCCIC tionnant sur la totalité de l'écoulement du circuit de vapeur d'installations de production d'énergie, nucléaire ou autres, sont disposés en série par rapport à l'écoulement, dans le systê- me d'arrivée d'eau, en aval de la pompe principale à condensat. Cet appareillage de déminéralisation est par conséquent conçu pour la pression maximale du système qui est habituellement d'en 2 viron 42 à 49 kg/cm , les pressions normales de fonctionnement 2 étant d'environ 35 kg/cm2. Si dans un tel système les déminérali- seurs sont court-circuités pour des opérations d'entretien, la réduction de pression qui en résulte pour la pompe à condensat peut perturber le système de pompage et diminuer ainsi le rendement de l'installation, même si des dispositifs de réglage à étranglement sont prévus dans le court-circuit des déminéraliseurs.Des déminéraliseurs ainsi disposés en série sur l'écoule- ment n'ont pas la possibilité de travailler en circuit fermé et ne peuvent être nettoyés, ce qui est nécessaire en cas de fuites importantes du condenseur ou lorsque 11 eau est fortement chargée de matières minérales, de sorte qu'il faut alors arrêter l'installation. Le système déminêraliseur a fonctionnement en parallele, conforme à l'invention, peut fonctionner avec des condensats à forte teneur en substances minérales et fournit#en outre d'autres avantages. L'invention permet de court-circuiter les déminéraliseurs, lorsqu'on le désire, pour des opérations d'entretien, sans perturber le système de pompage. Le mode de construction conforme à l'invention permet de travailler avec des fuites importantes du condenseur et avec des condensats à forte concentration en matières minérales dans un condenseur qui fait partie d'un système à plusieurs condenseurs, tous raccordés au déminéraliseurs. Dans ce cas, le condenseur qui fuit peut être desservi par tous les déminéraliseurs. Ces avantages sont obtenus en disposant les déminéraliseurs dans le circuit du condenseur en amont de la pompe principale à condensat. Dans tous les cas où l'on n'a pas besoin de déminéralisation, les déminéraliseurs peuvent être court-circuités sans perturber le système de pompage, du fait que le court-circuitage de déminéraliseurs montés en amont de la pompe n'a aucune action sur la pression de refoulement de la pompe à condensat. En fonctionnement normal, l'invention sera mise en oeuvre, d'une manière usuelle, pour intercepter la totalité de l'écoulement de condensat et pour acheminer le condensat dans le fond collecteur de condensat chaud du condenseur principal, où il est prêt à être utilisé dans le circuit de vapeur. Toutefois, si la concentration en matières minérales est encore trop élevée après la traversée des déminéraliseurs, l'eau peut être remise en circulation en circuit fermé à travers le condenseur principal jusqu a obtention de la concentration limite admissible, avant que le condensat soit amené dans le fond collecteur de condensat chaud du condenseur principal et parvienne ensuite à la pompe à condensat, ce qui évite d'arrêter l'installation. Selon d'autres caractéristiques encore du système à fonctionnement en parallèle conforme à l'invention, ce système peut travailler à de faibles pressions, par exemple de 3,5 à 2 7 kg/cm2 environ, en utilisant la pompe à condensat du circuit parallèle, et à des températures relativement basses, par exemple inférieures à 570C, du fait que l'eau est traitée en amont du fond collecteur de condensat chaud du condenseur,#n1anasrnoe > reete préchauffée dans ce fond collecteur où est prévu un tel#échauf- fage. Ces caractéristiques permettent de réduire d'une manière appréciable le coût du système de déminéralisation et de résines utilisées dans ce système.Lorsqu'une zone de réchauffage est prévue dans le condenseur, l'invention fournit un condensat à température relativement basse qui est mis en contact avec les résines de déminéralisation dont la longévité se trouve ainsi prolongée. Le procédé et le système de la technique antérieure qui se rapprachentleplusdeceux de#inv#lioe sont constitués par un sys tème de traitement d'eau fonctionnant en dérivation conçu par la firme "Cleveland Electric Iîluminating Compan pour sa station d'AVON et décrite dans "Electrical World, 2 juillet 1959" notamment pages 18, 26 et 31. Cette installation est essentiellement conçue pour des suintements de joints de raccordement de tubes. Ce système présente un certain nombre de problèmes de fonctionnement importants en commun avec les déminéraliseurs classiques montés en série sur la totalité de l'écoulement. Dans ce système, une rupture de tube est détectée au niveau de la pompe à condensat chaud, c'est-à-dire trop tard pour empecher une contamination en aval. Dans le système conforme à l'invention, une contamination peut être détectée parunccr##le effectué en amont d'un el6-- ment déflecteur horizontal prévu dans le condenseur principal, avant que le condensat parvienne dans le fond du collecteur de condensat chaud.En outre, dans le système de la station d'von, dans le cas d'une rupture de tube et d'une commutation sur le système en dérivation, les pompes des déminéraliseurs ne peuvent plus être court-circuitées mais doivent être utilisées en série avec la pompe à condensat. Il en résulte donc un système série où les pompes de déminéraliseurs débitent dans la conduite d'aspiration de la pompe à condensat chaud, qui, en pratique, pr6- sente les mêmes inconvénients que lesystème classique de déminéraliseurs montés en série sur l'écoulement. Comme on le verra à la lecture de la description ci-dessous, le système conforme à l'invention ne présente pas ces inconvénients. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide de certains de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure I représente schématiquement un circuit de vapeur à un seul condenseur équipé du système à fonctionnement en parallèle conforme à l'invention et - la figure 2 représente schématiquement une partie du circuit de vapeur à plusieurs condenseurs, branchés de manière à utiliser le système à fonctionnement en parallèle conforme à l'invention. On distingue sur la figure 1 le circuit de vapeur d'une installation de production d'énergie, dans lequel le trajet du fluide comprend une pompe principale à condensat 10 raccordée à une série de réchauffeurs à basse pression 11 de l'eau qui arrive à la pompe alimentaire principale 12. L'eau refoulée par la pompe alimentaire principale 12 traverse des ré chauffeurs à haute pression 13 et parvient à la chaudière 14. La vapeur fournie par la chaudière 14 entraîne une turbine 15 et, à la sortie de celle-ci, arrive au condenseur principal 16. Le condenseur principal, d'une manière caractéristique, comporte un fond collecteur de condensat chaud 17, disposé à son extrémité aval. il va de soi que ce circuit n'a qu'un but illustratif et que l'invention s'applique aussi bien à des circuits de vapeur réalisés de manière différente et comprenant d'autres éléments. Le système d'épuration à fonctionnement en parallèle, conforme à l'invention, comprend un élément déflecteur diviseur horizontal 18 séparant une partie amont 19 et une partie aval 20 du condenseur 16. Un passage 21, ménagé dans le diviseur 18, fait communiquer les parties amont 19 et aval 20 du condenseur 16. L'élément déflecteur horizontal 18 présente une paroi de retenue 22 qui entoure le passage 21 ; cette paroi 22 retient un bain de fluide condensé 23 du côté amont du déflecteur 18. Au-dessus du passage 21 et de la paroi de retenue 22 est monté un déflecteur anti-éclaboussures 24 qui empêche le condensat de traverser directement le passage 21 et l'oblige à parvenir dans le bain 23. Un banc d'appareillages épurateurs d'eau, habituellement un banc de déminéraliseurs de condensat 25, est disposé à une certaine distance du condenseur 16. Un tube 26 est branché entre le bain 23 et les déminéraliseurs 25 et contient une pompe à condensat 27 qui produit l'écoulement de l'eau du bain 23 à travers le tube 26 et les déminéraliseurs 25. Un tube 28 recueille condensat déminéralisé sortant des déminéraliseurs 25 et renvoie ce condensat, en circuit fermé, dans le bain 23 à travers un tube 29. D'autre part, le condensat déminéralisé peut être amené, par un tube 30, du coté aval 20 du condenseur 16, dans le bain de condensat 31 contenu dans le fond collecteur de condensat chaud 17 du condenseur 16.Des soupapes 32, 33 et 34 sont destinées à ouvrir et fermer à volonté le passage de l'écoulement de fluide à travers les tubes 26, 29 et 30 sur lesquels elles sont respectivement montées. Lorsque l'installation est en fonctionnement, sans qu'il soit nécessaire cependant de procéder à une déminéralisation du condensat, la soupape 32 peut être fermée et la pompe 27 être arrêtée, de sorte que le condensat contenu dans le bain 23 franchira la paroi de retenue 22 et parviendra directement dans le bain de condensat 31 contenu dans le fond collecteur 17, sans traverser le système de déminéralisation monté en parallèle. Lorsqu'une déminéralisation du condensat est nécessaire, on ouvre la soupape 32 et on met en marche la pompe 27. Pour une déminéralisation normale, effectuée sur la totalité de l'écoulement, dans laquelle on n'a pas besoin de remettre le condensat en circulation en circuit fermé, on ferme la soupape 33 et on ouvre la soupape 34, de sorte que le condensat déminéralisé est amené dans le bain 31 contenu dans le fond collecteur 17 du condenseur 16. Pour le démarrage, en cas d'urgence consécutive à une contamination, ou lorsqu'on a besoin d'une déminéralisation plus poussée, on ferme la soupape 34 et on ouvre la soupape 33. Dans ces conditions, le condensat issu du bain 23, qui traverse le tube 26 et les déminéraliseurs 25, est ramené, en circuit fermé, par le tube 29 au bain 23. Une telle circulation en circuit fermé peut être poursuivie jusqu a ce que la contamination du fluide ait atteint un niveau admissible. Dans certains modes de réalisation de condenseurs principaux utilisés dans un circuit de vapeur est prévu un ré chauffage du condensat soit au cours de son séjour dans le fond collecteur 17 ou, le plus souvent, au moment où il parvient dans le fond collecteur.Dans un tel appareillage, le condensat déminéralisé, ramené au condenseur principal par le tube 30,. sera introduit dans ce condenseur en un emplacement approprié, de manière que le condensat traverse la zone de réchauffage du condenseur principal. Par exemple, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le tube 30 serait disposé de telle manière que le condensat pénètre dans le condenseur principal en un emplacement situé audessus du bain de condensat 31, de manière que l'écoulement de retour traverse la zone de réchauffage avant d'arriver au bain de condensat chaud 31. Une installation caractéristique peut comporter, dans le circuit de vapeur, trois condenseurs principaux recevant de la vapeur de trois éléments à basse pression de la turbine principale. Lorsque l'un des condenseurs est le siège de fuites excessives, le système à fonctionnement en parallèle conforme à l'invention permet de dériver la totalité de l'eau du condenseur qui fuit à travers le système de déminéralisation, tout en permettant aux deux condenseurs fonctionnant correctement de faire passer leurzoondensat directement, à travers le passage de leur élément déflecteur horizontal, dans le fond collecteur de con densat. On obtint une souplesse de fonctionnement analogue lors du démarrage. On peut obtenir une souplesse de fonctionnement supplémentaire en réglant les soupapes 33 et 34 de manière à mettre en circulation en circuit fermé une fraction du condensat déminéralisé tout en dirigeant la fraction restante du condensat dans le fond collecteur 17. La figure 2 illustre la manière de raccorder plusieurs condenseurs principaux à un système de déminéralisation unique. Les condenseurs principaux 100 et 101 sont raccordés respectivement à des pompes à condensat 102 et 103 qui font partie d'un circuit de vapeur tel que celui représenté sur la figure 1. Habituellement, on utilise trois condenseurs principaux, bien que le principe s'applique à n'importe quel nombre désiré de condenseurs principaux. La pompe à condensat de chaque condenseur principal, tel que la pompe 102, débite normalement dans des réchauffeurs d'eau a basse pression (non représentés ici) et les sorties de tous les réchauffeurs sont réunies pour débiter dans le reste du système de la figure 1. En ce qui concerne l'épuration du condensat des condenseurs principaux, on a représenté en 104 un banc de déminéraliseurs. Le condenseur 100 est raccordé aux déminéraliseurs 104 et du condensat est pompe par la pompe à condensat 105. Le condensat du condenseur principal 101 est pompé de la même manière par la pompe à condensat 106. En cas de fuites excessives, comme on l'a -exposé ci-dessus, les soupapes, telles que la soupape 107, sont fermées sur tous les condenseurs principaux fonctionnant correctement. En supposant que le condenseur principal 100 soit le siège d'une contamination, on ouvre la soupape 108 et le condensat du condenseur 100 est envoyé, par la pompe 105, dans la totalité du système de déminéralisation 104. Le condensat est mis en circulation en circuit fermé jusqu a ce que son niveau de contamination soit devenu acceptable, en fermant les soupapes- 109 ... 109 e et en ouvrant les soupapes 110 .... lia~. Inversement, le condensat peut être envoyé dans le fond collecteur du condenseur principal 100, lorsque la circulation en circuit fermé doit être arrêtée ou si on n'envisage qu'un seul passage à travers le banc de déminéraliseurs 104. Les caractéristiques particulières remarquables du sys tème résident dans la possibilité qu'il offre de détecter une contamination à un stade précoce, avant que cette contamination se soit propagée en aval. La contamination peut être détectée alors que le condensat se trouve dans le bain 23 du cté amont du déflecteur 18. Une fois une telle contamination détectée, le condensat peut être mis en circulation en circuit fermé à travers le tube 26, les déminéraliseurs 25 et les tubes 28 et 29, jusqu'à ce que la contamination soit suffisamment réduite. Il y a lieu de noter en outre qu'à aucun moment la pompe à condensat 27 des déminéraliseurs n'est utilisée en série avec la pompe principale à condensat 10. Par conséquent, la pompe à condensat 27, du trouve déminéraliseur, peut être dimensionnée pour fonc 2 tionner à 7 kg/cm ou à une pression de fonctionnement inférieure. Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisages ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Système d'épuration de condensat, à fonctionnement en parallèle, destiné, dans le circuit de vapeur d'une installation de production d'énergie comportant au moins un condenseur principal muni d'un fond collecteur de condensat chaud, à épurer l'eau alimentaire, lequel système est caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens diviseurs prévus dans le condenseur et agencés pour séparer le condensat qui se trouve d'un premier côté de ces moyens diviseurs du conden#sat qui se trouve d'un second côté de ces moyens diviseurs, dans le fond collecteur de condensat; un-passage ménagé dans les moyens diviseurs pour permettre au condensat de s'écouler, du premier c8té au second côté des moyens diviseurs, dans le fond collecteur du condenseur; des moyens pour éliminer les impuretés de l'eau alimentaire, situés à une certaine distance du condenseur; des premiers moyens de conduction définissant pour le fluide un trajet entre le premier côté des moyens diviseurs et les moyens éliminateurs d'impuretés précités; des seconds moyens de conduction définissant pour le fluide un trajet entre les moyens éliminateurs dwimpuretes et le premier côté des moyens diviseurs1 et des troisièmes moyens de conduction définissant pour le fluide un trajet entre les moyens éliminateurs d'impuretés et le second côté des moyens diviseurs. 2. Système d'épuration selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens à soupape associés respectivement aux premiers, aux seconds et aux troisièmes moyens de conduction, pour ouvrir et fermer sélectivement le passage de l'écoulement de fluide à travers chacun desdits moyens de conduction. 3. Système d'épuration selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens, combinés avec le passage précité, pour retenir un volume présélectionné d'eau du premier côté des moyens diviseurs. 4. Appareillage d'épuration du condensat utilisé dans une installation de production d'énergie, cette installation étant du genre comprenant un condenseur principal, muni d'un fond collecteur de condensat chaud, faisant partie du circuit de vapeur dans lequel est inséré le condenseur qui reçoit de la vapeur d'une turbine, ce fond collecteur étant raccordé au côté d'aspiration d'une pompe principale à condensat, lequel appareillage est caractérisé en ce qu'il comporte un déflecteur, monté à l'intérieur du condenseur, séparant une partie amont du condenseur, située d'un côté du déflecteur, et une partie aval du condenseur, située de l'autre côté du déflecteur, le fond collecteur de condensat chaud étant situé de ce second côté du déflecteur; un passage ménagé dans le déflecteur pour permettre au fluide de écouler en direction du fond collecteur, ce passage coopérant avec une paroi de retenue du déflecteur située dupremier côté de celui-ci pour retenir un bain de fluide en empêchant ce fluide de s'écouler directement à travers le passage, l'appareillage d'épuration d'eau comprenant des déminéraliseurs disposés à une certaine distance du condenseur; un premier tube reliant le bain de fluide précité à l'appareillage d'épuration; une pompe montée sur ce premier tube pour faire s'écouler le fluide à travers l'appareillage d'épuration un second tube reliant l'appareillage d'épuration d'eau au bain de fluide précité pour ramener en circuit fermé l'eau à ce bain après épuration.et un troisième tube reliant l'appareillage d'épuration au côté aval du déflecteur et communiquant avec l'eau condensée contenue dans le fond collecteur de condensat chaud. 5. Appareillage d'épuration selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il. comporte des soupapes associées respective. ment au premier, au second et au troisième tube pour ouvrir et fermer sélectivement le passage de l'écoulement de fluide traversant ces tubes. 6. Appareillage d'épuration selon la revendication 5, caractérisé en ce'qu'il comporte un certain nombre de condenseurs principaux, raccordés à l'appareillage d'épuration d'eau, de telle manière que les soupapes associées respectivement au premier, au second et au troisième tube puissent être placées de manière à raccorder sélectivement, à tout moment, certains des condenseurs pour faire passer du fluide à travers l'appareillage d'épuration d'eau. 7. Procédé pour éliminer les impuretés contenues dans l'eau, dans une installation productrice d'énergie à vapeur comportant un circuit de fluide moteur contenant un condenseur muni d'un fond collecteur de condensat dans lequel arrive le fluide qui a traversé le condenseur, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il comporte. les opérations consistant à interrompre au moins une fraction de l'écoulement de fluide à travers le condenseur en amont du fond collecteur de celui-ci, à extraire du condenseur l'écoulement de fluide ainsi interrompu, à séparer les impuretés du fluide ainsi extrait, en un emplacement situé a' une certaine distance du condenseur, et à ramener ensuite ce fluide au fond collecteur du condenseur et/ou à la partie amont du condenseur de laquelle il a été extrait, de manière à mettre le fluide en circulation en circuit fermé. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'essentiellement la totalité de l'écoulement de fluide à travers le condenseur est interrompue en amont du fond collecteur de condensat et qutaprès élimination des impuretés la totalité de ce fluide est ramenée au fond collecteur. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'essentiellement la totalité de l'écoulement de fluide à travers le condenseur est interrompue en amont du fond collecteur de condensat et qu'après élimination des impuretés, une fraction de ce fluide est ramenée à la partie amont du condenseur et une fraction de ce fluide est ramenée au fond collecteur. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'essentiellement la totalité du fluide est ramenée à la partie amont du condenseur pour être mise en circulation en circuit fermé.