Brevet FR2453356A1 — publié le 19801031

La présente invention concerne un dispositif de surchauffage de vapeur intermédiaire constitué d'un ou plusieurs faisceaux de tubes horizontaux chauffés essentiellement par la vapeur: sous haute pression se condensant, et comprenant une chambre d'admission pour la vapeur sous haute pression et une chambre d'évacuation pour le condensat. Les dispositifs connus dans ce domaine technique sont intégrés dans les installations de machines à vapeur, pour surchauffer la vapeur intermédiaire sortant d'une turbine à haute pression, avant de penétrer dans une turbine à basse pression. La vapeur à haute pression servant au surchauffage est fournie par un générateur de vapeur. Pour établir un courant diphasique stable de vapeur en cours de condensation dans les tuyaux, dans le type de construction horizontale du surchauffeur mentionné ci-dessus, une partie de la vapeur est utilisée comme vapeur drentrainement non condensée.Cette quantité de vapeur représente, en raison du principe de cette réalisation, près de 15% de la quantité de vapeur sous haute pression nécessaire.Elle sert à maintenir un courant diphasique stable ainsi qu'à améliorer le transfert de chaleur dans les tubes. Cependant cette réalisation présente l'in- convénient de diminuer le rendement de ltensemble de la machine à vapeur. La présente invention a pour objet un dispositif de surchauffage de vapeur intermédiaire au moyen d'un ou plusieurs faisceaux de tubes horizontaux, suivant la technique exposée ci-dessus, où un courant diphasique stable est assuré dans les tubes sans entraîner d'effet négatif sur le rendement de l'installation. Conformément à la présente invention, une surface de chauffage supplémentaire est montée en tête du surchauffeur, dans le sens du courant de vapeur intermédiaire, cette surface de chauffage est parcourue par la vapeur intermédiaire et est chauffée par la vapeur se trouvant dans le condensat. Grâce à cette disposition caractéristique de la présente invention, la vapeur qui se trouve encore dans -le condensat est utilisée pour préchauffer la vapeur intermédiaire qui parcourt le surchauffeur. De cette manière, il devient possible d'employer l'intégralité de la vapeur à haute pression pour le surchauffage de la vapeur intermédiaire. Les dimensions de la surface de chauffage supplémentaire sont déterminées de telle sorte que la quantité de vapeur qui la parcourt puisse se condenser intégralement. La surface de chauffage est insensible à une éventuelle instabilité du courant diphasique et cette insensibilité est assurée très simplement en disposant cette surface de chauffage sensiblement verticalement. Suivant une forme préférentielle de mise en oeuvre de l'invention, la chambre d'évacuation du faisceau de tubes constituant le surchauffeur comporte un volume de vapeur et un volume de condensat, et dans chacun de ces volumes débouche une conduite, celle correspondant au volume de vapeur étant raccordée b la conduite d'entrée de la surface de chauffage qui se trouve en amont. Conformément à l'invention, la conduite de sortie de la surface de chauffage supplémentaire est raccordée à une canalisation de condensat, sortant du volume de condensat de la chambre d'évacuation. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus en détail de la description suivante, relative à un mode préférentiel de mise en oeuvre, en référence au dessin annexé, qui représente une coupe longitudinale d'un dispositif conforme à l'invention. Le dispositif représenté sert à la fois au séchage et au surchauffage-de vapeur intermédiaire humide et est constitué d'une enveloppe cylindrique horizontale 1 qui comprend, du côté de l'arrivée de vapeur, un séparateur d'eau 2, et de l'autre côté un surchauffeur 3. Le séparateur d'eau 2 est constitué d'un volume isolé de l'intérieur du cylindre 1 par un plafond 4, une paroi latérale 5 et un plancher 6. Dans ce volume, débouche la canalisation 8 d'amenée de vapeur intermédiaire, par le raccord conique 7. Les parois latérales du volume supportent des séparateurs 9 constitués de préférence de tôles coudées disposées parallèlement. Ces tôles peuvent comporter en outre des rigoles de réception. D'autres séparateurs d'eau peuvent également être mis en place et par exemple un séparateur en treillis de fils métalliques. L'eau séparée de la vapeur intermédiaire sur les séparateurs 9, est soutirée hors du cylindre 1 par l'ouverture de plancher 10. Le surchauffeur 3 est constitué d1un faisceau de tubes allongés, ces tubes 11 étant repliés en forme de U. Les tubes Il sont mis en place dans un plateau à tubés 12 -Le ou les surchauffeurs 3 sont parcourus de bas en haut par la vapeur intermédiaire sèche sortant du séparateur 2. La vapeur intermédiaire est entrainée, à l'état surchauffé, par une évacuation 13 située dans la partie supérieure du cylindre 1, et est dirigée vers une turbine à vapeur. Comme moyen de chauffage du surchauffeur 3 on utilise de la vapeur sous haute pression qui est soutirée par une canalisation de vapeur à la sortie du générateur de vapeur. Contre le plateau à tubes 12 sont situées une chambre d'admission 14 et une chambre d'évacuation 15, séparées par une paroi.La vapeur sous haute pression introduite dans la chambre d'admission 14 par une conduite, circule dans les tubes Il du surchauffeur 3, y libère sa chaleur, par refroidissement et condensation, au profit de la vapeur intermédiaire à surchauffer, et est- évacuée de la chambre d'évacuation 15 sous forme de condensat par une conduite 16. Le condensat est dirigé soit vers un réchauffeur d'eau d'alimentation soit vers un condenseur particulier. Pour établir un courant stable à deux phases dans les tubes 11 du surchauffeur 3 à faisceau de tubes, le processus de surchauffage est réalisé de telle sorte que le condensat pénétrant dans la chambre d'évacuation 15 contienne encore une quantité déterminée de vapeur, servant de vapeur d'entrainement. Cette vapeur se séparè du condensat dans la-chambre d'évacuation. Cette portion de vapeur, qui est refroidie dans le condenseur des installations de type connu, est utilisée conformément à la présente invention pour le surchauffage de la vapeur intermédiaire pour améliorer le rendement de l'ensemble de 11 installation. Pour cette raison une surface de chauffage additionnelle 17 est prévue dans le cylindre 1, entre le séparateur d'eau 2 et le surchauffeur 3, dans le sens de circulation de la vapeur intermédiaire, en amont du surchauffeur 3. Dans le cas représenté sur le dessin, cette surface supplémentaire 17 est constituée par un faisceau de tubes droits verticaux, dont le conduit d'entrée 18 est raccordé à une canalisation 19, représentée seulement schématiquement, qui débouche dans le volume de vapeur de la chambre d'évacuation 15. Les dimensions de la surface de chauffage 17 sont déterminées de telle sorte que la partie de vapeur se trouvant encore dans le condensat, à l'intérieur de la chambre d'évacuation 15 puisse se condenser.Le condensat tombant à l'intérieur du volume délimité par la surface de chauffage 17 est récupéré par l'orifice d'évacuation 20 de la surface de chauffage 17 et ajouté au condensat provenant de la chambre d'évacuation 15 au moyen d'une canalisationXreprésentée seulement schématiquement sur le dessin. En parcourant la surface de chauffage supplémentaire 17, la vapeur intermédiaire séchée sortant du séparateur d'eau 2, se trouve préchauffée avant de pénétrer dans le surchauffeur 3 proprement dit. Ainsi, la quantité de vapeur dwentrainement nécessaire pour des raisons techniques de fonctionnement de l'appareillage est entièrement utilisée pour le surchauffage de la vapeur intermédiaire. La surface de chauffage 17 est insensible à une éventuelle instabilité du courant diphasique dans les tubes. Dans le cas présent, cette insensibilité se trouve garantie par la position verticale de la surface de chauffage 17. Les gouttes d'eau qui pourraient éventuellement se trouver encore dans la vapeur intermédiaire séchée à la sortie du séparateur d'eau 2, sont éliminées par la surface de chauffage 17, de telle sorte qu'elles n'atteignent pas le surchauffeur3, où elles pourraient occasionner des dommages par érosion. Ainsi, la surface de chauffage 17 joue également le rôle de moyen de protection contre l'érosion. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le surchauffage de vapeur intermédiaire constitué d'un ou plusieurs faisceaux de tubes horizontaux chauffés essentiellement par de la vapeur sous haute pression se condensant et comprenant une chambre d'admission pour la vapeur sous haute pression, et une chambre d'évacuation pour le condensat, caractérisé en ce qu'une surface de chauffage supplémentaire est montée en tête du surchauffeur, dans le sens du courant de vapeur intermédiaire, est parcourue par la vapeur intermédiaire et est chauffée par la vapeur se trouvant dans le condensat. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre d'évacuation du surchauffeur comporte un volume de vapeur et un volume de condensat, et dans chacun de ces volumes débouche une conduite, celle correspondant au volume de vapeur étant raccordée à la conduite d'entrée de la surface de chauffage supplémentaire disposée en amont. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la conduite de sortie de la surface de chauffage supplémentaire est raccordée à une canalisation sortant du volume de condensat de la chambre d'évacuation. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface de chauffage supplémentaire est rendue insensible à toute instabilité du courant diphasique dans les tubes. 5. Dispositif selon la revendication 4,caractérisé en ce que la surface de chauffage supplémentaire est disposée sensiblement verticalement.