Brevet FR2488686A1 — publié le 19820219

L'invention concerne une tour de réfrigération A contre-courant, notamment tour de réfrigérant de retour pour centrales productrices d'énergie à vapeur, comportant une enceinte, des aménagements intérieurs avec une pluralité de canaux d'écoulement pour l'air de refroidissement, des moyens distributeurs dteau qui comportent des tubes arroseurs- pulvérisateurs pour l'amenée de l'eau à refroidir, ces tubes arroseurs étant aptes à être commandés indivi- duellement ou par groupes, au moins une entrée inférieure pour l'air de refroidissement et au moins une sortie supérieure pour cet air de refroidissement, lesdits aménagements intérieurs de la tour de refroidissement comportant une pluralité de plaques de remplissage agencées de façon que des espaces intermédiaires existent entre ces plaques, lesquelles sont groupées en batteries, lesdits espaces intermédiaires constituant lesdits canaux d'écou- lement dont les parois sont formées par ces plaques de remplissage et peuvent, à l'aide desdits moyens distri- buteurs d'eau, être mouillées par l'eau à refroidir, ce mouillage intéressant soit les parois de tous les canaux d'écoulement soit les parvis de chaque x-ième canal d'écoulement, avantageusement de chaque deuxième canal d'écoulement, ceci étant énoncé sans intention limitative. Les tours de refroidissement à contre-courant du genre précédent connues travaillent, lorsque ce sont simplement les parois de chaque deuxième canal d'écoulement qui sont mouillées par l'eau à refroidir, selon un principe particulier. L'air de refroidissement est échauffé dans les canaux d'écoulement dont les parois sont mouillées par l'eau à refroidir. Ce faisant cet air de refroidissement se sature de vapeur d'eau. Dans les canaux non mouillés, l'air de refroidissement subit également un échauffement mais, comme il ne peut pas absorber de vapeur, son humidité est inférieure à celle correspondant à la saturation. En mélangeant l'air saturé et l'air non saturé, on évite la formation de brouillards ou buées. Dans les tours de refroidissement à contre- courant du genre précité, les plaques de remplissage sont des plaques planes agencées à distance les unes des autres et définissant les canaux d'écoulement. Au- dessus de chaque canal d'écoulement se trouve l'un des arroseurspulvérisateurs des moyens distributeurs d'eau. S'il s'agit de grande tours de refroidissement à contre-courant, comme celles de réfrigérant de retour pour centrales productrices d'énergie actionnées à la vapeur, il faut alors un très grand nombre de tubes arroseurs- pulvérisateurs, ce qui est un inconvénient. Leur mise en place et leur montage sont onéreux. Ces tubes arroseurs exigent des opérations de maintenance et entretien. Leur diamètre ne peut pas être réduit en dessous d'une certaine valeur, d'autant plus qu'il faut traiter de grandes quantités d'eau. Par suite, les tours de refroidissement à contre- courant connues sont, pour ce qui est de leur conception, soumises à des contraintes importantes d'o il résulte des inconvénients de nature thermodynamique et géométrique. L'invention a pour but de simplifier les tours de refroidissement à contre-courant connues appartenant au genre précité, et notamment-de les réaliser d'une façon telle que les canaux d'écoulement puissent avoir une largeur ad libitum, choisie en ne retenant que les impératifs d'efficacité et performance, sans avoir à tenir compte des diamètres des tubes arroseurs-pulvérisateurs associés aux canaux, et cela tout en ayant la possibilité de disposer un grand nombre de plaques de remplissage à l'intérieur d'une telle tour de refroidissement à contre- courant. Selon l'invention, ces buts sont atteints avec une tour de refroidissement à contre-courant dans laquelle au moins certains canaux d'écoulement présentent des hottes ou mitres qui sont, d'un co8té, ouvertes et, de l'autre c8té, vers les moyens distributeurs d'eau les parois de ces hottes étant raccordées -au moins géométriquement - aux plaques de remplissage correspondantes, et les tubes arroseurs équipant les moyens distributeurs d'eau étant agencés dans la région comprise entre lesdites hottes. L'expression "au moins géométriquement raccordées" signifie que l'air de refroidissement peut s'écouler, pratiquement sans gne, dans les hottes ou mitres des canaux, cela qu'il y ait ou non assemblage ou réunion des plaques de remplissage aux hottes. Selon l'invention les tubes arroseurs au-dessus des canaux d'écoulement ne sont plus parallèles aux plaques de remplissage. Bien au contraire, ils sont orientés transversalement ou diagonalement par rapport à ces dernières et passent au-dessus du creux ou zone basse des batteries de plaques. Le nombre des tubes arroseurs est ainsi minimalisé. Il suffit d'un tube arroseur pour deux plaques de remplissage. La largeur des canaux d'écoulement constitue alors un paramètre qui, lors de la conception de la tour peut être librement choisi et modifié. En détail, l'invention peut!être réalisée de diverses façons comme exposé ci-après, à titre d'exemple non limitatif. En premier lieu, l'invention prévoit - dans une forme de réalisation préférée, que les hottes des canaux d'écoulement afférentes à une batterie de plaques de remplissage ont, d'un côté, leurs faces ouvertes situées en face des faces ouvertes des hottes afférentes à la batterie voisine et, de l'autre cté, leurs faces fermées situées en face des faces fermées des hottes afférentes à l'autre batterie voisine. Cela permet d'opérer avec des tubes arroseurs qui, par rapport au plan vertical contenant leur longueur, arrosent des deux côtés. Toutefois, l'agencement peut aussi être tel que les hottes des canaux d'écoulement afférentes à une batterie de plaques de remplissage aient, d'un côté, leurs faces ouvertes situées en face des faces fermées des hottes afférentes à une batterie voisine et, de l'autre côté, leurs faces fermées situées en face des faces ouvertes des hottes afférentes à l'autre batterie voisine. Alors, les tubes arroseurs sont agencés de f açon à n'arroser que dans la direction des faces ouvertes des hottes, du moins lorsqu'on désire ne mouiller que les parois de chaque deuxième canal d'écoulement. L'invention permet non seulement de disposer du libre choix de la largeur des canaux mais aussi de simplifier le montage des plaques de remplissage. Dans ce contexte, une forme de réalisation préférée de l'invention est telle que les plaques de remplissage constituent, deux par deux, avec la hotte y afférente, un corps unitaire, et que ces corps unitaires soient agencés en laissant subssisteV es espaces intermédiaires qui constituent des canaux d'écoulement dépourvus de hottes. Dans le cadre de l'invention, les plaques de remplissage peuvent en principe être constituées de façon quelconque. Elles peuvent notamment être réalisées avec des plaques ou panneaux en matière plastique. Il entre également dans le cadre dé l'invention de profiler ces plaques, comme habituel dans le cas des tours de réfrigé- ration. Enfin, des applications de fibres ("flocage") ou flocons, ou applications analogues, sur les plaques peuvent aussi être effectuées. Dans la tour de refroidissement à contre- courant cornie dans l'art antérieur, d'o part l'invention, et dans la tour de refroidissement selon l'invention, le principe du mélange d'air de refroidissement saturé de vapeur et d'air de refroidissement non saturé ne conduit pas sans problème au but désiré, qui est l'absence de formation de brouillards ou buées, si la distance entre les aménagements intérieurs de la tour et la sortie de celle-ci est relativement faible. Il est alors difficile de parvenir à un mélange suffisant de l'air saturé et de l'air non saturé de vapeur d'eau. Dans ce contexte, l'invention a en outre pour but de perfectionner et développer la tour de réfri- gération connue dans l'art antérieur (d'o part l'invention) et la tour de réfrigération selon l'invention de façon à obtenir un mélange suffisant de l'air saturé de vapeur d'eau et de l'air non saturé, même si la distance entre les aménagements intérieurs de la tour et la sortie de l'air est relativement faible. Pour atteindre ce but, la tour de réfrigération à contre-courant proposée par l'invention, comporte un mélangeur au-dessus des tubes arroseurs-pulvérisateurs. Cette préconisation propre à l'invention est applicable tout aussi bien à la tour de réfrigération à contre-courant connue dans l'art antérieur (d'o part l'invention) qu'à la tour de réfrigération à contre-courant selon l'invention, c'est-à-dire à la tour avec bottes ou mitres sur canaux d'écoulement. Le mélangeur prévu entre les aménagements intérieur de la tour et la sortie d'air provoque un mélange forcé de l'air saturé de vapeur d'eau et de l'air non saturé, cela étant obtenu par le fait que l'air saturé et l'air non saturé sont guidés mécaniquement. Cette préconisation de l'invention se prête également à diverses possibilités de développement et.de réalisation,- comme expliqué, sans intention limitative, dans ce qui suit. Les tours de réfrigération à contre-courant du genre en question présentent souvent, entre leurs aménagements intérieurs et leur sortie, un séparateur ou extracteur de gouttes. L'invention préconise que le mélangeur qu'elle prévoit soit en même temps constitué en séparateur ou extracteur de gouttes. Dans le cas de la tour de réfrigération à contre-courant selon l'invention, il est en outre recommandé que le mélangeur soit composé de batteries réalisées avec des modules en forme de blocs comportant une pluralité de canaux, lesquels comportent chacun une portion amont (portion d'entrée) et une portion aval (portion de sortie) ainsi qu'une zone d'impact et déviation. Le guidage de l'air de refroidissement saturé de vapeur d'eau et de l'air de refroidissement non saturé, nécessaire pour le mélange de ces deux composantes du flux d'air, peut être obtenu de façon particulièrement efficace en prévoyant que les portions aval des canaux des batteries du mélangeur sortent de leur composant respectif obliquement par rapport au plan de celui- ci et ont, d'une batterie à l'autre, une orientation mutuelle oblique, ou bien en prévoyant que les portions aval des canaux des batteries sortent de leur composant respectif perpendiculairement au plan d celui-ci et sont disposées selon un agencement mutuel à deux versants (par exemple en forme de toit à deux versants) tel qu'elles aient une orientation mutuelle oblique. Dans le cadre de l'invention, les batteries du mélangeur peuvent aussi en principe, être constituées de façon quelconque. Elles peuvent notamment etre composées par des panneaux en matière pynthétique ou matière plastique profilés. Enfin, l'invention préconise aussi de raccorder aux hottes ou mitres, des cloisons parallèles aux tubes arroseurs. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut etre mise en pratique. La figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe verticale d'une tour de réfrigération à contre-courant selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement une vue en plan d'une partie de l'objet de la figure 1. La figure 3 représente schématiquement, à une échelle supérieure à celle de la figure 1, une vue en perspective d'une portion des aménagements intérieurs de la tour selon la figure 1. La figure 4 représente, dans les conditions de la figure 3, une autre forme de réalisation des aménagements d'une tour de refroidissement selon l'invention. La figure 5 est une vue agrandie du détail A de l'objet de la figure 1. La figure 6 représente, dans les conditions de la figure 5, une autre forme de réalisation d'un mélangeur pour tour selon l'invention. Les tours de réfrigération à contre-courant représentées sur les figures sont notamment destinées à constituer des tours de réfrigérant de retour pour centrales productrices d'énergie à vapeur. Les éléments fondamentaux d'une telle tour comportent l'enceinte 1 de la tour de refroidissement, des aménagements intériers sous la forme de plaques de remplissage 2 et de hottes ou mitres de canaux d'écoulement avec une pluralité de canaux d'écou- lement 4, 5, des moyens distributeurs d'eau avec tubes arroseurspulvérisateurs 6, 7, pour l'eau à refroidir, qui peuvent être commandés individuellement ou par groupes, deux entrées inférieures 8 pour l'air de refroidis- sement, une sortie supérieure 9 pour l'air de refroidissement, et un bassin capteur d'eau 10. L'écoulement de l'air réfrigérant est symbolisé sur les figures par des flèches. Un examen comparatif des figures 1 et 3 montre, en premier lieu, que les aménagements intérieurs de la tour de refroidissement comportent une pluralité de plaquesde remplissage 2 (que l'on pourrait aussi appeler plaques de confinement) qui sont agencées en laissant subsister entre elles des espaces ou volumes intermédiaires et qui sont groupées en "batteries" 2a, 2b, 2c de plaques de remplissage. Lesdits espaces inter- médiaires constituent les canaux 4, 5 pour l'écoulement de l'air de refroidissement. L'arrosage, ou du moins le mouillage, des parois (formées par les plaques 2) de tous les canaux d'écoulement 4, 5 ou - en variante d'un canal d'écoulement sur deux (ou encore de chaque x-ième canal) peut être réalisé, avec l'eau à refroidir, au moyen des tubes arroseurs 6, 7 ou - dans le cas de la variante - des tubes 6. L'examen comparatif des figures 1 et 3 montre en outre que, dans les batteries de plaques de remplissage 2a, 2b, 2c, chaque deuxième canal d'écoulement 4 présente, tournées vers les moyens distributeurs d'eau, des hottes 3 qui présentent un c8té ouvert 11 et un c8té fermé 12 et dont les parois sont au moins raccordées géométri- quement aux plaques de remplissage correspondantes. Les diverses hottes 3 de chaque batterie 2a, 2b, 2c c& plaques de remplissage sont toutes ouvertes du même c8té et fermées du même ceté. En outre, c'est dans la région entre les hottes 3 que sont agencés les tubes arroseurs 6, 7 appartenant aux moyens distributeurs d'eau, et ces tubes s'étendent audessus du creux ou zone basse des batteries 2a, 2b, 2c de plaques de remplissage. Sur les figure i et 3, seuls les tubes pulvérisateurs 6 sont représentés en condition d'arrosage. - Ils sont mis en fonctionnement lorsqu'il ne faut mouiller les parois des canaux d'écoulement que selon un alternat correspondant à chaque deuxième canal d'écou- lement 4. Par contre, si tous les tubes arroseurs 6, 7 sont en fonctionnement, toutes les parois de tous les canaux d'écoulement 4, 5 sont alors arrosées. Dans la forme de réalisation selon les figures 1 à 3, l'agencement est tel que, si l'on considère des batteries consécutives (2a, 2b; 2b, 2c) de plaques 2, les hottes 3 y afférentes aient, d'un c8té, leurs faces ouvertes en vis-à-vis et, de l'autre c8té, leurs faces fermées en vis-àvis. Toutefois, l'ageneement peut aussi être différent comme indiqué sur la figure 4 sur laquelle il apparaît que les hottes 3 d'une batterie 2a, 2b ont leur côté fermé 12 (face fermée)dispos en regard du c8té ouvert l (face ouverte) de la batterie voisine 2b, 2c. Dans cette forme de réalisation, il y a, entre les hottes ou mitres 3 des diverses batteries 2a, 2b, 2e, à chaque fois deux tubes arroseurs-pulvérisateurs 6, 7. S'ils arrosent comme indiqué sur la figure 4, la condition de marche est alors celle dans laquelle ce sont simplement les parois de chaque deuxième canal d'éeoulement 4 qui sont mouillées. Si l'on fait aussi débiter les deuxièmes tubes arroseurs 7, et s'ils arrosent vers la droite (en considérant la figure 4), on obtient alors un mouillage des parois dans chaque canal d'écoulement 4, 5. Il va de soi que, dans une tour de refroidis- sement à contre-courant selon l'invention, les batteries 2a, 2b, 2c de plaques de remplissage 2 peuvent aussi avoir un agencement mutuel différent de ce qui est représenté sur les figures. En particulier, ces batteries 2a, 2b, 2c avec hottes 3 comme décrit peuvent aussi être agencées avec une orientation différente des hottes 3, avec un décalage mutuel en damier. Comme on peut le voir sur la figure 1, l'exemple de réalisation représenté comporte un mélangeur 13 qui est situé au-dessus des tubes arroseurs 6, 7 et qui est en même temps constitué en séparateur de gouttes. En détail, comme montré par les figures 5 et 6, le mélangeur 13 est composé de batteries l3a, 13b d'éléments de mélangeur. Ces batteries 13a, 13b sont réalisées avec des modules en forme de blocs munis d'une pluralité de canaux qui présentent chacun une portion d'entrée (portion amont) 14 et une portion de sortie (portion aval) 15 ainsi qu'une zone d'impact et déviation 16. Dans d'exemple selon la figure 5, les portions aval 15 des canaux des batteries 15a, 13b du mélangeur sortent obliquement par rapport au plan de leur module, de sorte que celles d'un module 13a sont inclinées par rapport à celles de l'autre module l3b. Dans l'exemple selon la figure 6, les portions aval 15 des canaux des batteries 15a, 1)b du mélangeur sortent perpen- diculairement à leur module et, les modules 13a, 1-b sont agencés l'un par rapport à l'autre en constituant deux versants, disposés par exemple comme des versants d'un toit, de façon que les portions aval 15 des canaux d'un module soient obliques par rapport à celles des canaux de l'autre module. Par ailleurs, les modules 13a, 13b (batteries d'éléments du mélangeur) sont composés par des panneaux ou plaques profilées en matière symétrique. Enfin, la figure 1 montre aussi que des cloisons séparatrices 17 parallèles aux tubes arroseurs 6, 7 font suite aux hottes ou mitres 3 auxquelles elles sont raccordées. REVENDICATIONS 1.- Tour de réfrigération à contre-courant, notamment tour de réfrigérant de retour pour centrales productrices d'énergie à vapeur, comportant une enceinte, des aménagements intérieurs avec une pluralité de canaux d'écoulement pour l'air de refroidissement, des moyens distributeurs d'eau qui comportent des tubes arroseurs- pulvérisateurs pour l'amenée de l'eau à refroidir, ces tubes arroseurs étant aptes à être commandés individuel- lement ou par groupes, au moins une entrée inférieure pour l'air de refroicissement et au moins une sortie supérieure pour cet air de refroidissement, lesdits aménagements intérieurs de la tour de refroidissement comportant une pluralité de plaques de remplissage agencées de façon que des espaces intermédiaires existent entre ces plaques, lesquelles sont groupées en batteries, lesdits espaces intermédiaires constituant lesdits canaux d'écoulement dont les parois sont formées par ces plaques de remplissage et peuvent, à l'aide desdits moyens distributeurs d'eau, être mouillées par l'eau à refroidir, ce mouillage intéressant soit les parois de tous les canaux d'écou- lement soit les partis de chaque x-ième canal d'écoulement, avantageusement de chaque deuxième canal d'écoulement, cette tour de réfrigération étant caractérisée par le fait qu'au moins certains canaux d'écoulement (4) présen- tent des hottes ou mitres (3) qui sont, d'un côté, ouvertes et, de l'autre coté, fermées vers les moyens distributeurs d'eau, par le fait que les parois de ces hottes (3) sont raccordées - au moins géométriquement - aux plaques de remplissage (2) correspondantes, et par le fait que les tubes arroseurs (6, 7), dont les moyens distributeurs d'eau sont munis, sont agencés dans la région comprise entre lesdites hottes (j). 2.- Tour de réfrigération selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les hottes (3) des canaux d'écoulement afférentes à une batterie (2a,2b,2c) de plaques de remplissage (2) ont d'un c8té, leurs faces ouvertes (11) situées en face des faces ouvertes (11) des hottes afférentes à la batterie voisine et, de l'autre c8té, leurs faces fermées (12) situées en face des faces fermées des hottes afférentes à l'autre. batterie voisine (figure 3). 3.- Tour de réfrigération selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les-hottes (3) des canaux d'écoulement afférentes à une batterie (2a, 2b, 2c) de plaques de remplissage (2) ont, d'un c8té, leurs faces.ouvertes (11) situées en face des faces fermées (12) des hottesafférentes à la batterie voisine et, de l'autre c8té, leurslfaces fermées situées en face des faces ouvertes des hotbs afférentes à l'autre batterie voisine (figure 4). 4.- Tour de réfrigération selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les plaques de remplissage (2) constituent deux par deux, avec la hotte (3) y afférente, un corps unitaire, et par le fait que ces corps unitaires sont agencés en laissant subsiter des espaces intermédiaires qui constituent des canaux d'écoulement (5) dépourvus de hotte. 5.- Tour de réfrigération à contre-courant, selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, notamment tour de réfrigérant de retour pour centrales productrices d'énergie à--vapeur, comportant une enceinte, des aménagements intérieurs avec, une pluralité de canaux d'écoulement pour l'air de refroidissement, des. moyens distributeurs d'eau qui comportent des tubes arroseurs- pulvérisateurs pour l'amenée de l'eau à refridir, ces tubes arroseurs étant aptes à âtre commandés individuelle- ment ou par groupes, au moins une entrée inférieure pour l'air de refroidissement et au moins une sortie supérieure pour cet air de refroidissements lesdits aménagements intérieurs de la tour de refroidissement comportant une pluralité de plaques de remplissage agencées de façon que des espaces intermédiaires existent entre ees plaques, lesquelles sont groupées en batteries, lesdits espaces intermédiaires constituant lesdits canaux d'écoulement dont les parois sont formées par ces plaques de remplissage et peuvent, à l'aide desdits moyens distributeurs d'eau, ûtre mouillées par l'eau à refroidir, ee mouillage intéressant soit les parois de tous les canauK d'écoulement soit les parois-de chaque x-ième canal d'écoulement, avanta- geusement de chaque deuxième canal d'écoulement, caracté- risé par le fait qu'un mélangeur (13).est agencé au-dessus des tubes arroseurs-pulvérisateurs (6,7). 6.- Tour de réfrigération selon la revendication. , caractérisé par le fait que le mélangeur (13) est en même temps constitué en séparateur de gouttes. 7.- Tour de réfrigération.selon la revendication ou 6, caractérisée par le fait que le mélangeur--(13) est constitué de batteries (13a, 15b) qui sont réalisées avec des modules en forma de blocs comportant une pluralité de canaux, lesquels présentent une portion amont (14), une portion aval (15) et une zone (16) d'impaet et déviation. - - 8.- Tour de réfr'gération selon la revendieation 7, caractérisée par le fait que les portions aval (15) des canaux des.batteries (13a, 13b) du mélangeur - sortent de leur composant respectif obliquement par rapport au plan de celui-ci et ont, d'une batterie (13a) à l'autre (13b), une orientation mutuelle oblique. 9.- Tour de réfrigération selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les portions aval (15) des canaux des-batteries (13a, 13b) du mélangeur sortent de leur composant respectif perpendiculairement au plan de celui-ci et par le fait que les batteries (13a, 13b) sont disposées en versants multiples, comme ceux d'un toit à deux versants, de façon que lesâtes portions aval (15) aient une orientation mutuelle oblique. 10.- Tour de réfrigération selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que les batteries (1_A, lb) du mélangeur sont composées de panneaux en matière synthétique. 11.- Tour de réfrigération selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que des cloisons (17), parallèles aux tubes arroseurs (6, 7) sont raccordées au hottes (_) des canaux d'écoulement.