Brevet FR2557683A1 — publié le 19850705

Réfrigérant atmosphérique humide à dispositif anti-gel L'invention concerne les réfrigérants atmosphériques humides et, plus particulièrement, les réfrigérants dits à contre-courant, du type comportant, dans une cheminée munie à sa base d'une entrée d'air, un réseau de conduites destinées à répartir l'eau à refroidir au-dessus d'un lattage, également désigné par le terme anglais "packing", de ruissellement vers un bassin d'eau refroidie, et munie de vannes d'isolement d'une fraction du réseau. Des récupérateurs d'eau peuvent être éventuellement placés sous le lattage. On sait que diverses raisons conduisent à munir les réfrigérants actuellement en construction ou en projet de tels récupérateurs. Les réfrigérants atmosphériques installés dans des régions où la température peut atteindre des valeurs nettement inférieures à OOC doivent être munis d'un dispositif de protection contre le gel . Dans les réfrigérants du type défini ci-dessus, les vannes d'isolement d'une fraction du réseau de conduites de répartition permettent d'assurer la protection contre le gel en faisant passer le débit d'eau à refroidir par une fraction seulement du réseau de répartition. On réduit ainsi la baisse de température subie par l'eau à son passage dans le réfrigérant et on augmente la température de l'eau refroidie qui sort du réfrigérant. Ce dispositif a malheureusement des inconvénients graves. Dans tous les cas, il pose des problèmes de commande des vannes de cloisonnement des fractions du réseau. Dans le cas d'un réfrigérant muni de récupérateurs d'eau sous le dallage, il oblige à surdimensionner ces récupérateurs du fait de l'accroissement local du débit d'eau par unité de surface du lattage. On a également proposé un dispositif anti-gel pour réfrigérants atmosphériques à contre-courant fonctionnant sur un principe différent, constitué par la réduction du refroidissement de l'eau par étranglement de l'entrée d'air par de la glace. Pour cela, le dispositif anti-gel, dit "à grillage", comprend un grillage placé à la partie supérieure de l'entrée d'air dans la cheminée et constamment arrosé. Lorsque la température extérieure est négative, ce grillage prend progressivement en glace, ce qui réduit la section de passage de l'air et son débit, donc le refroidissement de l'eau. Ce dispositif a toutefois un inconvénient très grave, qui est son temps de réponse important. Il faut pratiquement une journée de temps froid environ pour que l'étranglement de l'entrée d'air ait un effet sensible sur la température de l'eau refroidie. Les réfrigérants actuels sont munis d'un système de contournement débouchant directement dans le bassin d'eau froide, qui permet notamment le fonctionnement par temps très froid, et lors des démarrages de tranche. L'invention vise à fournir un réfrigérant atmosphérique à contre-courant- du type ci-dessus défini, comportant un dispositif anti-gel ayant un temps de réponse faible, aisément exploitable et évitant tout surdimensionnement des récupérateurs, donc tout investissement supplémentaire de ce chef. Dans ce but, l'invention propose notamment un réfrigérant atmosphérique du genre ci--dessus défini qui comporte un circuit de contournement du réseau de répartition, muni de moyens de réglage de la fraction du débit qui contourne le réseau. En adaptant la fraction du débit d'eau qui contourne le réfrigérant à la fraction du réseau de conduites susceptible d'être isolée, on peut maintenir le débit d'eau par unité de surface constant dans la zone arrosée du lattage et donc aucun surdimensionnement des récupérateurs n'est requis, la quantité d'eau qu'ils ont à collecter restant la même en fonctionnement normal et lors de la mise en oeuvre du dispositif anti-gel. Du fait du contournement, la température de l'eau refroidie par passage dans le lattage, ou elle a cédé de la chaleur par convection et par évaporation partielle, est différente de celle de l'eau froide collectée dans le bassin d'où elle est reprise pour alimenter une installation telle qu'un condenseur. Dans un réfrigérant muni d'un dispositif anti-gel classique, où l'eau refroidie constitue également l'eau froide ramenée à l'installation extérieure, on admet habituellement que les moyens d'isolement doivent être conduits de façon que la température de l'eau froide ne tombe pas au-dessous de 100C.Dans le cas d'un réfrigérant atmosphérique suivant l'invention à contre-courant, où le profil de température de l'eau refroidie est uniforme, on peut raisonnablement accepter une température de sortie du lattage plus faible que dans les réfrigérants atmosphériques classiques, par exemple 7,50C. Si la fraction du débit d'eau total qui contourne le réfrigérant reste inférieure à 0,5, cela conduit à une température d'eau froide peu supérieure à celle que l'on obtient dans un réfrigérant atmosphérique muni d'un dispositif anti-gel conventionnel, donc ne pénalisant pas notablement le rendement d'un condenseur associé. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère au dessin qui l'accompagne, dans lequel - la Figure 1 est un schéma de principe, en coupe verticale, d'un réfrigérant humide à contre-courant auquel est applicable l'invention, - la Figure 2 est un schéma de principe du circuit hydraulique d'un dispositif anti-gel suivant l'invention, susceptible d'équiper le réfrigérant de la Figure 1. Le réfrigérant atmosphérique 8 montré en Figure 1 est du type à contre-courant. I1 comporte une cheminée 10 constituée par une coque à paroi mince munie à sa base d'ouvertures d'entrée d'air. Au centre de la cheminée est placé un château d'eau 12, constitué par un réservoir alimenté en eau à refroidir à sa partie inférieure par une canalisation 13. Du château d'eau partent, dans le plan horizontal, des conduites de répartition 14, au nombre de quatre dans le mode de réalisation illustré. L'alimentation en eau du réfrigérant peut se faire également au moyen d'une ou de plusieurs conduites. De ces conduites partent des t-uyauteries, généralement en amiante-ciment, percées suivant la génératrice basse d'orifices laissant l'eau s'échapper sur des coupelles de dispersion. L'eau provenant des coupelles se répartit sur la surface d'échange, généralement en matière plastique, et forme sur cette surface des films d'eau descendants. L'eau refroidie est reprise, sous le lattage 15 constitué par ces cloisons, par des récupérateurs, et parvient enfin à un bassin 16 de collection d'eau refroidie.Cette eau est reprise par une pompe de circulation 18 et elle est envoyée vers un organe d'utilisation, tel qu'un condenseur 22, d'où elle revient par la canalisation 13 vers le château d'eau. Le réfrigérant 8 de la Figure 1 comporte des vannes d'isolement 24 permettant chacune d'arrêter l'arrivée d'eau à refroidir à l'une des conduites 14, d'autres dispositions étant possibles. Dans le cas d'une conduite diamétrale d'eau à refroidir, les vannes d'isolement 24 sont situées sur cette conduite. Le réfrigérant dont le schéma hydraulique de principe est montré en Figure 2 se différencie de celui de la Figure 1 par l'installation d'une vanne tout ou rien, en parallèle de la vanne de contournement. Les vannes 24 et 28 sont munies d'un système de commande, schématisé sur la Figure 2 par un circuit de calcul et de puissance 30 permettant d'alimenter les moteurs de commande des vannes 24 et 28. Le circuit 30 est prévu de façon à modifier simultanément le nombre de secteurs du réfrigérant isolés et la répartition du débit d'eau entre la canalisation 13 et le canal 26 de façon que le débit surfacique d'eau reste constant dans la zone arrose du lattage 15. Le condenseur d'une tranche 1300MW se décompose en deux demi-condenseurs. Aussi, le débit d'eau à refroidir est-réparti dans deux canalisations identiques. C'est pourquoi l'application de l'invention peut comporter la mise en place soit d'une vanne de détournement 28 par circuit, soit d'une seule vanne sur un seul circuit. La commande des différentes vannes peut être réalisée par des circuits simples, qu'il n'est donc pas nécessaire de décrire ici. De -façon plus précise, un calcul simple montre quelle est la proportion de surface du lattage à arroser pour maintenir constant le débit d'eau spécifique en fonction de la proportion r du débit de la circulation qui contourne le réfrigérant. Par ailleurs, l'écart de réfrigération (c'est à-dire la différence de température entre !'eau arrivant par la pompe 18 et l'eau dans le bassin 16 subit, lors de la mise en oeuvre de l'invention, une modification donnée par la formule Dter = Dten/(l-r) ou Dten est l'écart de réfrigération en fonctionnement normal Dter est l'écart de réfrigération avec contournement. Il suffira, en règle générale, de prévoir, en plus du fonctionnement normal, un seul rapport de contournement. On donnera maintenant, à titre d'exemples, les caractéristiques de mise en oeuvre de l'invention sur un réfrigérant à contre-courant et à récupérateurs, associé à une tranche thermique de 1300 MWe. Le fonctionnement local du réfrigérant a été analysé par urbi programme de calcul tenant compte de la dissymétrie importante sur le profil de température d'air au-dessus des séparateurs et du cisaillement transversal dû au non-arrosage d'une partie du lattage. Si, pour une température extérieure de -180C, on accepte une valeur de la température t de l'eau refroidie égale à 7,40C, ce qui semble raisonnable pour éviter la prise en glace étant donné le caractère uniforme du profil de température de l'eau refroidie, on peut se contenter d'une valeur de 0,35 pour r. Dans ce cas, on obtient une température tf d'eau froide de 14, 20C, ce qui représente une augmentation acceptable de la température d'eau au condenseur 22 du point de vue du rendement. Le circuit 30 de mise en oeuvre des vannes 24 et 28 pourra être incorporé à la régulation d'ensemble de la centrale. Le fonctionnement sera par tout ou rien : le circuit 30 commander l'isolement d'une traction du réseau de conduits 14 et le contournement dès que la température d'eau refroidie t r tombera a-dessous de la valeur critique (7,4"C par exemple), et rétablira le fonctionnement normal dès que cette température d'eau refroidie dépassera, d'un écart déterminé, la valeur limite. On voit que le dispositif suivant l'invention permet d'assurer le fonctionnement d'un réfrigérant par temps froid sans surdimensionnement des récupérateurs d'eau et a un temps de réponse extrêmement court, comparable à celui des dispositions classiques. REVENDICATIONS t. Réfrigérant atmosphérique humide à contre-courant muni d'entrées d'air (20) à sa base, un réseau de conduits (14) destinés à répartir l'eau à refroidir au-dessus d'un lattage (15) de ruissellement et munis de vannes (24) d'isolement dune fraction du réseau, et un bassin de récupération d'eau sous le lattage, caractérisé en ce qu'il comporte également un circuit (26) de contournement du réseau muni de moyens (28) de réglage de la fraction du débit qui contourne le réseau. 2. Réfrigérant selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage sont prévus pour ne permettre de donner qu'un petit nombre de valeurs à la fraction du débit d'eau à refroidir qui contourne le réseau. 3. Réfrigérant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un système de commande simultanée des vannes d'isolement (24) et des moyens de réglage (28) de façonà proportionner la fraction du débit d'eau à refroidir qui contourne le réseau de conduites et la fraction isolée du réseau de conduites. 4. Réfrigérant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vannes d'isolement sont placées chacune sur une conduite (14) débouchant d'un château d'eau (12) place au centre de la cheminée (10) et alimenté en eau à refroidir à partir des moyens de réglage (28-). 5. Réfrigérant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vannes d'isolement sont placées dans la canalisation assurant l'alimentation en-eau à refroidir dans les proportions determinées a partir des moyens de réglage. 6. Réfrigérant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de commande des vannes d'isolement (24) et des moyens de réglage (28) est commandé par un détecteur de température de l'eau refroidie sortant du lattage.