Brevet FR2542064A1 — publié le 19840907

Séparateur d'eau composé de paquets de tôles pour le séchage de la vapeur d'eau humide avec surchauffe consécutive de la vapeur sèche La présente invention concerne un séparateur d'eau composé de paquets de tôles pour le séchage de la vapeur d'eau humide avec surchauffe consécutive de la vapeur sèche, le séparateur d'eau étant disposé coaxialement dans un récipient cylindrique horizontal muni d'au moins une tubulure d'entrée de vapeur et d'une tubulure de sortie de vapeur, en amont d'un surchauffeur qui est constitué par des faisceaux de tubes surchauffeurs disposés uniformément autour de l'axe du récipient et variables en nombre et en structure, le séparateur d'eau présentantdans la direction de l'axe du récipientla configuration d'un tronc de pyramide ou de cône. Il est connu d'utiliser des séparateurs d'eau composés de paquets de tôles pour le séchage de la vapeur humide et la surchauffe consécutive de la vapeur sèche. des éements Dans un groupe de construction connu, la disposition/du séparateur d'eau et des éléments surchauffeurs est prévue parallèlement à l'axe sur toute la longueur du récipient horizontal commun Cette disposition occasionne des inconvénients opératoires d'ordre technique dans la mesure o l'on doit faire parcourir à la vapeur humide toute la longueur du récipient, ce qui entraîne le danger d'une corrosion sur la surface intérieure de la paroi de celui-ci. On peut pallier un tel inconvénient par un placage effectué à l'intérieur de l'enveloppe tenant la pzession on Par ce qui augmente ies prix de revient utilisation d'un matériau noble Par suite de la disposition parallèle à l'axe, la paroi du récipient se trouve en outre soumise à des contraintes thermiques non uniformes en raison des différences de température locales, ce qui rend entre autres nécessaire le montage de dispositifs d'étanchement compliqués. D'autres critères sont le fait que la longueur des éléments surchauffeurs influence également de façon directe la longueur du séparateur, et que la disposition du séparateur d'eau et du surchauffeur dans le récipient cylindrique horizontal entraîne d'autres exigences de construction que celles d'un récipient vertical. Ces problèmes sont principalement évités ou pris en compte par une disposition en succession dans la direction de l'axe du récipient. Conformément aux indications techniques de la demande de brevet de la R F A publiée sous le No DE-OS 29 33 325 3, les paquets de tôles du séparateur d'eau sont disposés dans le récipient horizontal de façon que la vapeur humide ne vienne plus en contact avec la paroi du récipient. La disposition des paquets individuels est prévue de façon que la section transversale d'entrée aille en diminuant vers les paquets arrière, c'està-dire dans la direction d'écoulement Ceci a pour effet d'assurer une prédistribution et une modération comparative du côté de l'entrée, ainsi qu'une section transversale de sortie s'ouvrant vers l'arrière La vitesse de la vapeur d'eau demeure pratiquement constante en amont et en aval du séparateur, et la perte de pression se trouve diminuée. D'après la demande de brevet de la R F A pu- bliée sous le NO DE-OS 29 01 272 4, il est connu d'amener la vapeur humide dans une enceinte blindée de toutes parts, dont les parois latérales et également le cas échéant la paroi frontale sont de préférence constituées par des pa- quets alignés de tôles coudées disposées parallèlement, qui peuvent être pourvues de façon supplémentaire de gouttières de réception. Une combinaison desdispositifs décrits ci-dessusest décrite dans le brevet des USA No 3 923 010 Conformément à celui-ci, la vapeur humide pénètre dans une enceinte allant en s'effilant en forme de coindans les surfaces duquel sont disposés des éléments séparateurs alignés. Un inconvénient de ce groupe de construction réside dans le fait qu'en ce qui concerne la possibilité d'éviter des endommagements par corrosion sur la paroi du récipient par suite d'une vapeur non complètement sèche ou en ce qui concerne la possibilité d'obtenir un degré élevé de séparation dans le séparateur d'eau, il résulte pour un diamètre déterminé conjointement avec les éléments du surchauffeur monté consécutivement, une construction et une longueur du séparateur et du récipient peu avantageuses du point de vue économique. Le but de l'invention est par suite de disposer les paquets de tôles du séparateur d'eau du type décrit ci- dessus au début de façon quesous l'effet d'une admission uniforme de vapeur humide sur le paquet de tôles du séparateur d'eau, on obtienne un degré de séparation élevé et que, conjointement avec les éléments tubulaires de surchauffe consécutifs, on puisse disposer d'une construction économiquement avantageuse permettant d'atteindre un degré d'efficacité énergétique global élevé. Les objectifs précités ainsi que d'autres qui apparaîtront mieux dans ce qui suit sont atteints selon l'invention par le fait que les paquets de tôles sont disposés par-leur face de sortie de vapeur à l'intérieur de la configuration en tronc de pyramide ou en tronc de cône du séparateur d'eau, en étagement vertical, symétriquement par rapport à l'axe du récipient et sont orientés suivant un angle a compris entre 10 et 1700. Grâce à l'invention, on obtient également une séparation préalable de projections d'eau à partir de la vapeur humide Comme avantage particulier obtenu en rapport avec la configuration du séparateur d'eau en tronc de pyramide ou en tronc de cône, on peut mentionner l'admission uniforme de vapeur sur les paquets de tôles individuels du séparateur d'eau On évite ainsi une perforation du séparateur d'eau et l'apparition de filets d'eau à la sortie du séparateur, dus à des endommagements par corrosion dans le cas d'une enveloppe de récipient tenant la pression ferritique non protégée Grâce au parcours particulier de la vapeur, c'est de la vapeur sèche qui vient exclusivement en contact avec l'enveloppe du récipient tenant la pression. Les vitesses en amont et en aval du séparateur d'eau demeurent pratiquement constantes et la perte de pression se trouve réduite au minimum La solution conforme à l'invention. du point de vue de la construction, satisfait en outre les prescriptions actuellement imposées en ce qui concerne la libre observation et la faculté de contrôle à l'intérieur de l'enveloppe du récipient tenant la pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif, mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels La Figure 1 est une vue schématiqueen coupe longitudinale verticale>du récipient posé horizontalement et contenant le séparateur d'eau et le surchauffeur; La Figure 2 est une vueen coupe longitudinale verticaledu séparateur d'eau à échelle agrandie La Figure 3 est une vue à échelle agrandie en coupe longitudinale horizontale, tournée de 900, du séparateur d'eau; La Figure 4 est une vue en coupe transversale du récipient suivant IV-IV dans la région du séparateur d'eau; et La Figure 5 est une vue en coupe transversale du récipient suivant V-V dans la région du faisceau tubulaire du surchauffeur. En se référant aux figures précitées, on peut voir que dans une enveloppe cylindrique 1 tenant la pression, d'un récipient qui repose horizontalement sur un appui fixe 2 dans la partie centrale du récipient et sur deux appuis glissants 3 à ses deux extrémités pour la compensation des dilatations du récipient dues à la chaleur, sont disposés suivant le même axe 4 du récipient, un séparateur d'eau 5 et un surchauffeur 6 Dans le séparateur d'eau 5 ayant une configuration en tronc de pyramide ou en tronc de cône, débouchent les tubulures 8 d'entrée de vapeur humide se trouvant à l'extrémité 7 de tête du récipient et munies du dispositif de guidage 9 du type à diffuseur Il se compose en outre du carter 10 qui présente, dans cet exemple de réalisation,la configuration d'un tronc de pyramide Dans le carter 10 sont disposéspour la séparation de l'eau à partir de la vapeur, des paquets de tôles 12 dont les surfaces de réception de la vapeur sont décalées en étagement vertical, symétriquement à l'axe 4 du récipient en formant avec ledit axe un angle a de préférence de 50 à 70 , de façon que la vapeur humide s'écoule en quelque sorte horizontalement à travers le paquet de tôles 12 depuis l'axe 4 du récipient en direction de l'enveloppe 1 tenant la pression du récipient, en passant à travers le carter 10 et à travers les tôles de jonction 11 Dans le cas o cela est nécessaire, on peut également choisir, pour une vitesse d'écoulement correspondantede vapeur et/ou pour des raisons de construction et de montage, un autre angle a de valeur s'écartant de l'intervalle précité et pouvant être compris entre 10 et 1700 et une autre position des paquets s'écartant de la verticale. Pour les paquets de tôles 12, on peut en outre utiliser de préférence un dispositif séparateur, tel que connu par exemple d'après les brevets de la R F A No 22 51 173 ou 23 36 447. L'eau séparée dans les paquets de tôles se rassemble 1 par l'intermédiaire de tôles perforées 13 ou d'autres dispositifs d'égouttagedans la gouttière 14 à partir de laquelle elle est évacuéepar l'intermédiaire de la conduite tubulaire 15, hors du séparateur d'eau 5 etpar l'intermédiaire de la tubulure de sortie 16, à partir du récipient 1. Au séparateur d'eau 5 succède sur le mêrÀe axe 4 du récipient, le surchauffeur 6 dont les faisceaux tubulaires 17 échangeurs de chaleur sont disposés uniformément autour de l'axe 4 du récipient suivant un cercle théorique, de façon pratiquement parallèle à l'axe et sont reliés par les tôles 18 Les faisceaux tubulaires 17 sont dans ce cas traversés radialement, de l'intérieur vers l'extérieur, par de la vapeur sèche La vapeur surchauffée parvient ainsi dans l'espace 20 annulaire qui se trouve entre le surchauffeur 6 et l'enveloppe 1 tenant la pression du récipient, et à partir duquel elle quitte le récipient 1 par l'intermédiaire des tubulures de sortie 19 Les tubulures de sortie 19 pour la vapeur sèche surchauffée se trouvent de façon variable sur la du cylindre moitié de dessus/de l'enveloppe 1 tenant la pression, la variabilité des tubulures 19 de sortie permettant une large adaptation du parcours de la vapeur dans le récipient Il est également possible de disposer les faisceaux tubulaires du surchauffeur d'une manière connue par paires suivant un angle droit théorique, la vapeur traversant alors ceux-ci de bas en haut et quittant également le récipient 1 par l'intermédiaire des tubulures de sortie 19 à travers les tôles déflectrices de vapeur allant en s'effilant coniquement. 25420-64 REVENDICATION constitue 1 Séparateur d'eau/de paquets de tôles ( 12) pour le séchage de la vapeur d'eau humide avec surchauffe con- sécutive de la vapeur sèche, le séparateur d'eau-( 5) étant disposé coaxialement dans un récipient cylindrique horizon tal ( 1) muni d'au moins une tubulure d'entrée de vapeur ( 8) et d'une tubulure de sortie de vapeur ( 19), en amont d'un surchauffeur ( 6) qui est constituté par des faisceaux de tubes surchauffeurs ( 17) disposés uniformément autour de l'axe ( 4) du récipient ( 1) et variables en nombre et en - structure, le séparateur d'eau ( 5) présentant, dans la di- rection de l'axe ( 4) du récipient ( 1), la configuration d'un tronc de pyramide ou de cone, caractérisé par le fait que les paquets de tôles ( 12) sont disposés, par leur face de sortie de vapeur, a l'intérieur de la configuration en tronc de pyramide ou en tronc de cône du séparateur d'eau ( 5), en étagement vertical, symétriquement par le rapport à l'taxe ( 4) du récipient et sot orientés suivant un angle c compris entre 10 et 170 .