Brevet FR2563898A1 — publié le 19851108

La présente invention concerne des centrales élec- triques et plus particulièrement un système pour concen- trer le liquide résiduaire de tours de refroidissement dans des centrales électriques. Les liquides résiduaires de processus industriels, en particulier le liquide résiduaire provenant de tours de refroidissement, posent des problèmes difficiles de traitement technique et des problèmes économiques et d'en- vironnement difficiles, impliquant un traitement de l'eau. Le liquide résiduaire ou la saumure de tours de refroi- dissement, qui est utilisée pour condenser la vapeur de manière à faire fonctionner une turbine située dans une centrale électrique, doit être concentré d'une certaine manière avant d'être finalement rejeté. Par le passé, on a souvent choisi des bassins d'évaporation comme moyens pour concentrer des écoulements de liquides résiduaires. Cependant les variations importantes des vitesses d'éva- poration, les coûts initiaux élevés et les problèmes liés à l'environnement ont conduit ces dernières années à une recherche d'autres technologies. Un autre procédé de concentration des liquides résiduaires met en oeuvre une distillation avec compres- sion de vapeur. Mais ce procédé servant à concentrer le liquide résiduaire de tours de refroidissement requiert au départ des coûts élevés d'investissement en appareil- lage et, étant donné qu'il utilise l'électricité comme source d'énergie principale, il entraîne également des coûts de fonctionnement élevés. Un autre procédé de con- centration des liquides résiduaires utilise la vapeur de liquides résiduaires soutirée du condenseur principal de la centrale électrique et qui est envoyée à un évapo- rateur. Bien que les coûts de l'appareillage et de son fonctionnement pour ce dernier procédé soient inférieurs à ceux requis pour la distillation avec compression de vapeur, ces coûts sont encore relativement élevés. Les problèmes indiqués précédemment sont résolus conformément à l'invention avec un système pour concentrer la saumure du type comprenant des moyens pour accroître la température de la saumure, des moyens pour faire éva- porer une partie du concentré de la saumure et des moyens pour faire circuler la saumure entre les moyens de chauffage et les moyens d'évaporation. Ce système peut être notamment mis en oeuvre sous la forme d'une boucle de circulation indépendante pour réaliser la concentration du liquide résiduairede]atour de refroidissement dans une centrale thermique à vapeur comportant un condenseur principal refroidi par la saumure et raccordé au côté refoulement de la vapeur d'une turbine entraînée par la vapeur produite par une chaudière. Dans cette application, les moyens de chauffage incluent un condenseur qui soutire de la vapeur du liquide résiduaire à partir du côté de refoulement de la vapeur de la turbine. Le condensat de vapeur obtenu à partir de ce condenseur auxiliaire est envoyé a la canalisation de circulation du condensat de vapeur, a partir du condenseur principal qui à son tour est utilisé en tant que système de déli- vrance d'eau d'alimentation de la chaudière. Les moyens d'évaporation comprennent une tour de refroidissement qui concentre la liqueur résiduaire de la tour de refroi- dissement, par évaporation dans l'atmosphère. L'alimen- tation en saumure pour la boucle de circulation du liquide résiduaire concentré de la tour de refroidissement est soutirée sur le côté refoulement de la saumure du conden- seur principal de la centrale et est entraînée de façon continue par pompage entre le condenseur auxiliaire et la tour de refroidissement. Cette recirculation a pour effet qu'une partie de la saumure est évaporée de façon continue dans la tour de refroidissement auxiliaire, ce qui provoque la concentration du liquide résiduaire de la tour de refroidissement de telle sorte qu'il peut être soutiré pour être envoyé à un bassin de concentration ou à une autre installation de traitement des boues afin d'être finalement éliminé. Le système de concentration de saumure conforme à la présente invention permet de réaliserdes économies im- portantes du point de vue des capitaux et du coût du fonctiarne- ment, par rapport à d'autres procédés connus. De façon plus précise, il est prévu conformément à l'invention un appareil pour concenter de la saumure, caractérisé en ce qu'il comporte des moyensfannant généra- tetrde vapeur, des moyens en forme de turbine à vapeur recevant la vapeur desdits moyens formant générateur de vapeur, une boucle principale de condensation de la vapeur incluant des moyens formant échangeur de chaleur principal refroidi par la saumure, une canalisation prin- cipale d'alimentation de vapeur servant à envoyer la va- peur sortant des moyens en forme de turbine à vapeur jusqu'auxdits moyens formant échangeur de chaleur princi- pal, une canalisation principale de retour du condensat servant à envoyer le condensat depuis lesdits moyens for- mant échangeurs de chaleur principal jusqu'aux moyens for- mant générate.urde vapeur, une boucle de concentration de la saumure incluant des moyens formant échangeur de cha- leur auxiliaire et comportant un premier côté et un second côté, une tour de refroidissement auxiliaire, des premiers moyens pour véhiculer la vapeur depuis ladite canalisa- tion principale d'alimentation de vapeur jusqu'au premier côté desdits moyens formant échangeur de chaleur auxi- liaire, des seconds moyens servant à véhiculer le conden- sat depuis le premier côté desdits moyens formant échan- geur de chaleur auxiliaire jusqu'à ladite canalisation principale de retour du condensat, des troisièmes moyens servant à véhiculer la saumure depuis le second côté des- dits moyens formant échangeur de chaleur auxiliaire jus- qu'à ladite tour de refroidissement auxiliaire, des qua- trièmes moyens pour, véhiculer la saumure depuis ladite tour de refroidissement auxiliaire jusqu'au second côté desdits moyens formant échangeur de chaleur auxiliaire, des cinquièmes moyens pour véhiculer la saumure depuis ladite boucle principale de condensation de la vapeur jusqu'au second côté desdits moyens formant échangeur de chaleur auxiliaire, et des sixièmes moyens s'étendant à partir desdits quatrièmes moyens de manière à soutirer de la saumure concentrée à partir de ladite boucle de concentration de la saumure. En outre il est prévu conformément à l'invention une centrale électrique à turbine à vapeur, caractérisée en ce qu'elle comporte une chaudière, une turbine à vapeur recevant une vapeur sous pression de la part de ladite chaudière, une boucle principale de condensation de vapeur incluant un condenseur principal refroidi par la saumure et possédant un premier côté et un second côté, une tour de refroidissement principale, une canalisation principale d'amenée de vapeur servant à amener la vapeur sortant de ladite turbine jusqu'au premier côté dudit condenseur principal, une canalisation principale de retour du con- densat servant à véhiculer le condensat depuis le premier côté dudit condenseur principal pour le ramener a ladite chaudière, une canalisation principale d'amenée de la saumure servant à véhiculer la saumure depuis ladite tour de refroidissement principale jusqu'au second côté dudit condenseur principal, et une canalisation principale de retour de la saumure servant à renvoyer la saumure depuis le second côté dudit condenseur principal jusqu'à ladite tour de refroidissement principale, et une boucle de con- centration de la saumure incluant un condenseur auxiliaire comportant un premier côté et un second côté, une tour de refroidissement auxiliaire, une canalisation auxiliaire d'amenée de vapeur de manière à entraîner la vapeur sor- tant de ladite canalisation principale d'amenée de vapeur jusqu'au premier côté dudit condenseur auxiliaire, une canalisation auxiliaire de retour servant à ramener le condensat depuis le premier côté dudit condenseur auxi- liaire à ladite canalisation principale de retour du con- densat, une canalisation d'entraînement de la saumure diluée depuis le second côté dudit condenseur auxiliaire jusqu'à ladite tour de refroidissement auxiliaire, une canalisation d'entraînement de la saumure concentrée de- puis ladite tour de refroidissement auxiliaire jusqu'au second côté dudit condenseur auxiliaire, une canalisation auxiliaire d'entraînement de la saumure depuis ladite canalisation principale de retour de la saumure jusqu'au second côté dudit condenseur auxiliaire, et une canalisa- tion s'étendant à partir de ladite canalisation d'entrai- nement de la saumure concentrée, de manière -à soutirer la saumure concentrée de ladite boucle de concentration. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence au dessin annexé qui montre une représentation schématique d'une centrale thermique à vapeur munie d'une boucle de circulation servant à con- centrer le liquide résiduaire d'une tour de refroidisse- ment, conformément à la présente invention. En se référant au dessin, on voit que la figure représente de façon schématique une centraleélectrique à vapeur munie d'un système de concentration du liquide résiduaire d'une tour de refroidissement, réalisé confor- mément au principe de la présente invention. La centrale thermique à vapeur comprend une chaudière 1 servant à produire de la vapeur qui est envoyée par l'intermédiaire d'une canalisation 2 à une turbine 3 qui à son tour en- traîne une génératrice électrique (non représentée). La vapeur sortant est évacuée de la turbine 3 par l'intermé- diaire d'une canalisation 4 jusqu'à un côté d'un échangeur de chaleur 5 qui sert de condenseur principal pour la vapeur sortante. Le condensat délivré par l'échangeur de chaleur 5 circule en empruntant la canalisation 6 jus- qu'à la pompe 7, puis, en empruntant la canalisation 8, est recyclé sous la forme d'eau d'alimentation envoyée à la chaudière 1. On utilise de la saumure comme milieu de refroi- dissement dans le condenseur principal et cette saumure est envoyée au système par l'intermédiaire de la canali- sation 9 et aboutit à la pompe 10, puis elle est envoyée, par l'intermédiaire de la canalisation 11 à une tour de refroidissement principale 12. La saumure délivrée par la tour de refroidissement 12 parcourt la canalisation 13 pour aboutir à la pompe 14 de recirculation de la sau- mure, puis est envoyée par l'intermédiaire de la canali- sation 15 à l'entrée du condenseur principal 5. La saumure traverse l'autre côté du condenseur 5 en provoquant la condensation de la vapeur arrivant par l'intermédiaire de la canalisation 4, puis sort du condenseur 5 par l'in - termédiaire de la canalisation de sortie 16 et est remise en circulation en direction de la tour de refroidissement principale 12 par l'intermédiaire de la canalisation 17. La centrale représentée sur la figure comporte également une boucle de concentration de la saumure rési- duaire, qui utilise la vapeur du liquide résiduaire sou- tiré de la canalisation 4 de sortie de la turbine, en tant que source d'énergie. La vapeur sortant de la turbine 3 est soutirée par l'intermédiaire de la canalisation 4 et aboutit, par l'intermédiaire de la canalisation 17, à un côté d'un échangeur de chaleur 18 qui sert de con- denseur auxiliaire pour la vapeur sortante. Le condensat délivré par le condenseur auxiliaire 18 circule dans la canalisation 19 pour aboutir à la canalisation 6 du con- densat en partant du condenseur principal 5, puis aboutit à la pompe 7 et, en circulant la canalisation 8, aboutit sous la forme d'eau d'alimentation à la chaudière 1. On utilise le condenseur auxiliaire 18 pour chauffer la sau- mure qu'il envoie, par l'intermédiaire de la canalisation , à une tour de refroidissement auxiliaire 21, dans laquelle la saumure résiduaire de la tour de refroidis- sement est concentrée par évaporation à l'atmosphère. Le liquide résiduaire sortant de la tour de refroidisse- ment auxiliaire 21 parcourt la canalisation 22 pour abou- tir à la pompe de recirculation 23, puis, en circulant dans la canalisation 24, aboutit au condenseur auxiliaire 18. Une valve a quatre voies 25 commande l'écoulement du liquide résiduaire de la tour de refroidissement abou- tissant au condensateur auxiliaire 18 et partant de ce dernier, et est utilisée pour s'assurer que le conden- seur 18 ne s'encrasse pas, grâce à une inversion périodi- que de l'écoulement du liquide résiduaire de la tour de refroidissement dans le condenseur auxiliaire 18. Le li- quide résiduaire de la tour de refroidissement est envoyé à la boucle de concentration par l'intermédiaire de la canalisation 26 qui est branchée entre les canalisations 16 et 20. Le liquide résiduaire concentré de la tour de refroidissement est soutiré de la boucle de concentra- tion par l'intermédiaire de la canalisation 27 qui est raccordée à la canalisation 24 raccordée au côté refoule- ment de la pompe 23, et est envoyé à un bassin 28 en vue d'y subir une évaporation supplémentaire. En fonctionnement, environ 1.345.355 kg par heure de vapeur sont produits dans la chaudière, alors qu'envi- ron 106.140 kg par heure de vapeur sont soutirés de la canalisation 4 par l'intermédiaire de la canalisation 17 et sont envoyés au condenseur auxiliaire 18. Le reste de la vapeur est envoyé par l'intermédiaire de la cana- lisation 4 au condenseur principal 5, le condensat prove- nant des deux condensateurs 5 et 18 étant entraîné par pompage en retour jusqu'à& la chaudière 1 par l'intermé- diaire de la canalisation 8. Environ 14.510 1/s de saumure de refroidissement à 27,2 C sont envoyés par l'intermé- diaire des canalisations 14 et 15 au condenseur principal 5. La saumure sortant du condenseur principal 5 et circu- lant dans la canalisation 16 est à une température égale à environ 42,4 C. Le liquide résiduaire de la tour de refroidisse- ment recircule dans la canalisation 24 de la boucle de concentration à un débit d'environ 12. 000 1/s à 27,2 C. Le liquide résiduaire de la tour de refroidissement sort du condenseur auxiliaire 18 à une température égale à environ 41,1 C dans la canalisation 20. Lorsque le liqui- de résiduaire de la tour de refroidissement traverse la tour de refroidissement auxiliaire 21, l'évaporation pro- voque une perte d'environ 23,6 litres par minute, et l'eau résiduaire concentrée de la tour de refroidissement est éliminée dans la canalisation 27 à un débit égal à en- viron 7 litres par minute. Le liquide résiduaire de la tour de refroidissement doit par conséquent être envoyé par l'intermédiaire de la canalisation 26 -à la boucle de concentration à un débit d'environ 30,6 litres par minute. Ainsi, lorsque le liquide résiduaire de la tour de refroidissement circule entre le condenseur auxiliaire 18 chauffé par la vapeur du liquide résiduaire et la tour de refroidissement auxiliaire 21 située à distance, l'éva- poration à l'atmosphère provoque sa concentration. Pour ce système, les coûts d'investissement en capital et en appareillage sont relativement faibles et les coûts de fonctionnement et d'utilisation sont égale- ment relativement faibles. Bien que la figure représente les aspects de la présente invention comme étant appliqués a la concentration du liquide résiduaire d'une tour de refroidissement dans une centrale électrique à vapeur, il est envisagé que le même agencement soit utilisé en liaison avec d'autres systèmes servant à concentrer de la saumure. REVENDICATIONS 1. Appareil pour concentrer de la saumure, carac- térisé en ce qu'il comporte des moyens (l)formant généra- turde vapeur, des moyens (3) en forme de turbine & vapeur recevant la vapeur desdits moyens formant générateur de vapeur, une boucle principale de condensation de la vapeur incluant des moyens (5) formant échangeur de cha- leur principal refroidi par la saumure, une canalisation principale d'alimentation de vapeur (4) servant a envoyer la vapeur sortant des moyens (3) en forme de turbine à vapeur jusqu'auxdits moyens (5) formant échangeur de chaleur principal, une canalisation principale (8) de retour du condensat servant à envoyer le condensat depuis lesdits moyens formant échangeur de chaleur principal jusqu'aux moyens formant générateur de vapeur (1), une boucle de concentration de la saumure incluant des moyens (18) formant un échangeur de chaleur auxiliaire et com- portant un premier côté et un second côté, une tour de refroidissement auxiliaire (21), des premiers moyens (17) pour véhiculer la vapeur depuis ladite canalisation prin- cipale d'alimentation de vapeur (4) jusqu'au premier côté desdits moyens (18) formant échangeur de chaleur auxi- liaire, des seconds moyens (19) servant à véhiculer le condensat depuis le premier côté desdits moyens (18) for- mant échangeur de chaleur auxiliaire jusqu'à ladite cana- lisation principale (8) de retour du condensat, des troi- sièmes moyens (20) servant à véhiculer la saumure depuis le second côté desdits moyens (18) formant échangeur de chaleur auxiliaire jusqu'à ladite tour de refroidissement auxiliaire (21), des quatrièmes moyens (22-24) pour véhi- culer la saumure depuis ladite tour de refroidissement auxiliaire (21) jusqu'au second côté desdits moyens (18) formant échangeur de chaleur auxiliaire, des cinquièmes moyens (26) pour véhiculer la saumure depuis ladite boucle principale de condensation de la vapeur jusqu'au second Ao côté desdits moyens (18) formant échangeur de chaleur auxiliaire, et des sixièmes moyens (27) s'étendant & par- tir desdits quatrièmes moyens (22-24) de manière & souti- rer de la saumure concentrée à partir de ladite boucle de concentration de la saumure. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits quatrièmes moyens (22-24) comprennent des moyens de pompage (23), une canalisation d'admission (22) s'étendant depuis ladite tour de refroidissement auxiliaire (21) pour aboutir auxdits moyens de pompage (23) et une canalisation de sortie (24) s'étendant à par- tir desdits moyens de pompage (23) jusqu'au second côté desdits moyens (18) formant échangeur de chaleur auxi- liaire. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens formant valve (25) servant à commander l'écoulement de la saumure a travers lesdits troisièmes moyens (20) de ladite canali- sation de sortie (24). 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (5) formant échangeur de chaleur principal comprennentun premier côté et un second côté, que la canalisation principale d'alimentation de vapeur (4) amène la vapeur sortante sur le premier côté desdits moyens (5) formant échangeur de chaleur principal, et que ladite canalisation principale de retour du condensat (8) entraîne le condensat depuis le premier côté desdits moyens (5) formant échangeur de chaleur principal jusqu'aux dits moyens formant générateur de vapeur (1). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite boucle principale de condensation de vapeur comporte en outre une tour de refroidissement prin- cipale (12), des septièmes moyens (13, 15) pour véhiculer la saumure depuis ladite tour de refroidissement principa- le (12) jusqu'au second côté desdits moyens (5) formant échangeur de chaleur principal, et des huitièmes moyens (16, 17') servant à amener la saumure depuis le second côté desdits moyens (5) formant échangeur de chaleur prin- cipal jusqu'à ladite tour de refroidissement principale (12). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits cinquièmes moyens (26) s'étendent entre lesdits huitièmes moyens (16, 17'et lesdits troisièmes mo- yens (20). 7. Centrale électrique à turbine à vapeur, carac- térisée en, ce qu'elle comporte une chaudière (1), une turbine à vapeur (3) recevant une vapeur sous pression de la part de ladite chaudière, une boucle principale de condensation de vapeur incluant un condenseur princi- pal (5) refroidi par la saumure et possédant un premier côté et un second côté, une tour de refroidissement prin- cipale (12), une canalisation principale (4) d'amenée de vapeur servant à amener la vapeur sortant de ladite turbine (3) jusqu'au premier côté dudit condenseur prin- cipal (5), une canalisation principale (8) de retour du condensat servant à véhiculer le condensat depuis le pre- mier côté dudit condenseur principal (5) pour le ramener à ladite chaudière (1), une canalisation principale (13, ) d'amenée de la saumure servant à véhiculer la saumure depuis ladite tour de refroidissement principal (12) jus- qu'au second côté dudit condenseur principal (5), et une canalisation principale(16,17'>)e retour de la saumure ser- vant à renvoyer la saumure, depuis le second côté dudit condenseur principal (5) jusqu'à ladite tour de refroidis- sement principale (12), et une boucle de concentration de la saumure incluant un condenseur auxiliaire (18) com- portant un premier côté et un second côté, une tour de refroidissement auxiliaire (21), une canalisation auxi- liaire (17) d'amenée de vapeur de manière à entraîner la vapeur sortant de ladite canalisation principale dia- menée de vapeur jusqu'au premier côté dudit condenseur auxiliaire (18), une canalisation auxiliaire (19) de re- tour servant à ramener le condensat depuis le premier côté dudit condenseur auxiliaire (18) à ladite canalisa- tion principale8) de retour du condensat, une canalisation (20) d'entraînement de la saumure diluée depuis le second côté dudit condenseur auxiliaire (18) jusqu'à ladite tour de refroidissement auxiliaire (21), une canalisation (24) d'entraînement de la saumure concentrée depuis ladite tour de refroidissement auxiliaire (21) jusqu'au second côté dudit condenseur auxiliaire (18), une canalisation auxiliaire (26) d'entraînement de la saumure depuis ladite canalisation principale(17'kbretour de la saumure jusqu'au second côté dudit condenseur auxiliaire (18), et une cana- lisation (6) s'étendant à partir de ladite canalisation d'entrainement de la saumure concentrée, de manière à soutirer la saumure concentrée de ladite boucle de con- centration. 8. Centrale selon la revendication 7, caractéri- sée en ce que ladite canalisation auxiliaire(20)d'am.enée de- a saumure s'étend depuis ladite canalisation princi- pale de retour de la saumure jusqu'à la canalisation (20) d'entraînement de la saumure diluée. 9. Centrale selon la revendication 7, caractéri- sée en ce que ladite boucle principale de condensation de la vapeur comprend des moyens de pompage (7) situés dans ladite canalisation principale d'entraînement de la saumure. 10. Centrale selon la revendication 7, caractéri- sée en ce que ladite boucle de concentration de la saumure inclut en outre des moyens de pompage (14) disposes dans ladite canalisation d'entraînement de la saumure concen- trée. 11. Appareil pour concentrer un composant dans une solution, caractérisé en ce qu'il comporte une source de chaleur (1) et une boucle de concentration de la solu- tion incluant des moyens formant échangeur de chaleur (5) comportant un premier et un second côtés, une tour de refroidissement (12), des premiers moyens (2, 3, 4) servant à transmettre la chaleur depuis ladite source de chaleur (1) jusqu'au premier côté desdits moyens for- mant échangeur de chaleur (5), des seconds moyens (16, 17') pour transférer la solution devant être concentrée depuis le second côté desdits moyens formant échangeur de chaleur (5) jusqu'à ladite tour de refroidissement (12), des troisièmes moyens (13-16) pour faire passer la solution depuis ladite tour de refroidissement (12) jusqu'au second côté desdits moyens formant échangeur de chaleur, une canalisation d'amenée (19) servant à envo- yer la solution audit second côté desdits moyens for- mant échangeur de chaleur, et des quatrièmes moyens (26) s'étendant à partir desdits troisièmes moyens de manière à soutirer la solution concentrée à partir de ladite bou- cle de concentration.