Brevet FR2613461A1 — publié le 19881007

La présente invention concerne un dégazeur d'eau d'alimentation d'un générateur de vapeur. On sait que les générateurs de vapeur des centrales électriques notamment doivent fonctionner avec une eau alimentaire convenablement réchauffée et ne contenant qu'une très faible quantité d'oxygène dissous. Aussi, utilise-t-on un appareil appelé communément dégazeur qui est alimenté en eau d'extraction du condenseur à travers des réchauffeurs basse pression et qui assure essentiellement trois fonctions: - dégazage et réchauffage de l'eau, cette fonction étant assurée par de la vapeur prélevée par un soutirage de la turbine; - réserve de l'eau dégazée dans une bâche de grande dimension, ce qui permet d'absorber les fluctuations de débit du circuit; - alimentation des pompes alimentaires avec une hauteur de charge suffisante pour tous les régimes de fonctionnement. L'appareil est ainsi placé à une assez grande hauteur dans la salle des machines. On connait principalement deux modes de réalisation dans lesquels le dégazage est obtenu par le réchauffage du liquide à dégazer. En effet, on sait que lorsqu'un volume de liquide est en équilibre avec sa vapeur et avec des gaz incondensables, la quantité d'inconden- sables dissous dans le liquide est proportionnelle à un coefficient de solubilité des incondensables dans le liquide et à la pression partielle des incondensables dans la phase gazeuse totale (vapeur et incondensable) en contact avec le liquide. Si donc, on porte la masse du liquide à une température pour laquelle sa pression de vapeur saturante est égale justement à la pression totale (vapeur et incondensables) régnant dans la phase gazeuse au-dessus du liquide, et que cette pression totale reste constante, la pression partielle des incondensables sera donc nulle et donc aussi la teneur en incondensables dissous dans le liquide. Pour cela, il est évidemment nécessaire que la pression totale reste constante et de permettre l'échappement des incondensables hors de l'enceinte du dispositif. Il s'agit donc de porter la masse du liquide à la température de saturation qui correspond à la pression régnant dans - 2 - l'enceinte au-dessus du liquide. Une premiere réalisation connue, appliquant ce principe, comporte une enceinte unique contenant une masse de liquide; au-dessus de la surface liquide est prévue une arrivée de vapeur de réchauffage, saturée ou surchauffée, exempte d'incondensable, cette vapeur étant injectée dans la masse du liquide par des tuyauteries plongeantes percées à leur extrémité inférieure, l'eau à dégazer est introduite par le haut, par une tuyère de pulvérisation et les incondensables sont évacués au voisinage de cette tuyère vers une enceinte à une pression inférieure à celle du dégazeur. Voir par exemple le brevet frangais 2 176 157. Dans une seconde réalisation connue, l'appareil comprend deux en- ceintes distinctes, toutes deux soumises a la pression de la vapeur, constituant, l'une un réservoir de stockage et l'autre, située au- dessus, le dégazeur proprement dit, reliées l'une à l'autre par des tuyauteries d'évacuation d'eau et d'équilibrage de vapeur. De la vapeur de réchauffage, exempte d'incondensables, est envoyée dans l'enceinte supérieure et est canalisée vers des tuyères de pulvérisation d'arrivée d'eau à dégazer. L'ensemble comporte des pots de barbotage et des plateaux crépinés. Les incondensables sont évacués au voisinage des tuyères d'arrivée d'eau. L'ensemble comprend également un dispositf de répartition de l'eau réchauffée et dégazée à l'intérieur de la masse du réservoir de stockage. Le principal inconvénient du premier mode de réalisation connu, consiste en ce qu'en cas de baisse, plus ou moins brutale de la pression de vapeur, le liquide remonte dans les tuyauteries plongeantes puis dans les collecteurs et alimentent à l'envers la source de vapeur. Dans le cas d'une vapeur de soutirage, il peut en résulter des dommages graves à la turbine. Pour éviter ce risque, on installe des clapets de non retour, mais la sécurité n'est pas absolue. En outre le réchauffage de l'eau est inférieur à celui qui peut être réalisé avec le second mode de réalisa- tion, du fait de la perte de charge de la vapeur dans les collecteurs et tuyauteries et de la hauteur d'eau à vaincre. Il en résulte une perte de plusieurs dizièmes de o C, donc une baisse du rendement de l'installa- tion. Par ailleurs, les collecteurs et tuyauteries, souvent alimentés en vapeur surchauffée, sont de conception délicate et peuvent conduire à - 3 - des détériorations en service. Dans le second mode de réalisation, on n'a pas cet inconvénient mais on a deux enceintes distinctes dont les fonctions sont séparées d'o un encombrement très important et un poids généralement supérieur, les deux enceintes étant calculées pour supporter la pression de la vapeur de réchauffage. Le coût est élevé et le montage sur le site est relativement complexe puisque la bâche de stockage, en un ou plusieurs éléments, et l'enceinte de dégazage doivent être livrés séparément et mis en place à une assez grande hauteur au moyen de grues. Il a alors été proposé dans le document FR-A-2 573 320 un disposi- tif de dégazage installé dans une enveloppe unique, et comprenant une série de plateaux crépinés recevant l'eau à dégazer et assurant la dispersion du liquide qui se déverse dans un bac central traversé par des tuyauteries crépinées alimentées en vapeur de soutirage, le bac compor- tant des becs déverseurs par lesquels s'échappent en émulsion un mélange d'eau et de vapeur. Ce dispositif est spécialement intéressant dans le cas o il est installé dans un puits de condenseur, et donc à faible pression, infé- rieure à 100 mb, mais dans le cas o il est installé dans une enceinte séparée, la réserve d'eau est relativement faible, ou bien alors il est nécessaire d'augmenter considérablement le diamètre et/ou la longueur du dispositif et donc son encombrement, ce qui va exactement à l'encontre du but recherché; par ailleurs, l'ensemble du dispositif de dégazage est relativement coûteux et compliqué puisqu'il comprend une pluralité de plateaux, de conduites avec diaphragme de détente, de becs verseurs... La présente invention a pour but de réaliser un dégazeur assurant une grande réserve d'eau dégazée, avec un système de dégazage simple, et ne présentant pas les inconvénients de la première réalisation citée ci- dessus et dont l'encombrement soit voisin de celui de cette première réalisation. L'invention a ainsi pour objet un dégazeur de l'eau d'alimentation d'un générateur de vapeur pour centrale électrique, comprenant une enceinte unique contenant un dispositif de dégazage, caractérisé en ce que ladite enceinte comprend une bâche de stockage cylindrique d'axe horizontal dont la partie supérieure comporte une ouverture allongée, -4- sur les bords de laquelle est soudée une portion de virole cylindrique formant dôme, de diamètre inférieur à celui de ladite bâche, la partie supérieure de ladite portion de virole étant munie d'orifices d'échap- pement des incondensables, de tuyères de pulvérisation de l'eau à dégazer et à réchauffer, et d'une arrivée de vapeur de réchauffage, aboutissant dans une botte de distribution de vapeur dans des couloirs longitudinaux situés dans un bac allongé couvrant toute la longueur de la virole et suspendu à des renforts internes circulaires de l'enceinte, ledit bac étant alimenté, dans une allée longitudinale centrale, par l'eau en provenance desdites tuyères, ladite eau pénétrant dans lesdits couloirs, situés de part et d'autre de ladite allée, par des orifices inférieurs des parois desdits couloirs, l'eau et la vapeur passant ensuite desdits couloirs dans des allées extérieures par des parois perforées provoquant dans ces allées extérieures un mélange de l'eau et de la vapeur se déversant enfin dans la bâche par les bords longitudinaux du bac sur toute sa longueur. On va maintenant donner la description d'un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel: - La figure 1 est une vue montrant en élévation un dégazeur selon l'invention; - La figure 2 est une vue de gauche de la figure 1; - La figure 3 est une vue partielle, agrandie, en coupe axiale du dégazeur de la figure 1; - La figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 1 ou de la figure 3; - La figure 5 est une vue en coupe selon V-V de la figure 1 ou de la figure 3. Les figures 1 et 2 montrent donc en élévation et vue de gauche un dégazeur d'eau d'alimentation d'un générateur de vapeur pour une centra- le électrique. Ce dégazeur comprend une enceinte unique 1 formée d'une bâche 2 de stockage de l'eau dégazée, cylindrique, d'axe horizontal, et d'une portion de virole 3 cylindrique formant dôme, soudée, par l'intermédiaire de fers de liaison, plats 4 (figures 4 et 5), sur les - 5 - bords d'une ouverture allongée pratiquée à la partie supérieure de la bâche 2. La bâche 2 est fermée par des fonds arrondis 5 et 6 et la virole 3 est fermée par des fonds 7 et 8 plats, formant ainsi une enveloppe ou enceinte 1 fermée. La virole 3 a un diamètre inférieur à celui de la bâche 2 et sa portion couvre une étendue circonférentielle inférieure à son diamètre. L'ensemble du dégazeur est supporté par des supports 9. La bâche 2 de stockage de l'eau dégazée comprend un trou d'homme 10 pour la visite de la bâche et une sortie 11 destinée à être raccordée à une conduite d'extraction. La partie supérieure de la virole 3 porte deux ouvertures 12 et 13 pour l'alimentation du dégazeur en eau à dégazer, une ouverture 14 pour l'alimentation du dispositif en vapeur provenant d'un soutirage à la turbine et destinée au réchauffage et au dégazage de l'eau à traiter. La virole 3 comprend en outre des orifices 15 pour l'évacuation des incondensables. En se référant maintenant aux figures 3, 4 et 5, on va décrire l'intérieur du dégazeur. L'intérieur de l'enceinte 1 comprend essentiellement un dispositif de dégazage situé à l'intérieur de la virole 3 et à la partie supérieure de la bâche 2 sur toute la longueur de la virole 3. Le reste de l'encein- te, constitué par la majeure partie de la bâche 2 constitue une réserve 60 de l'eau dégazée. En réalité, dans l'exemple décrit, l'enceinte 1 comprend deux dis- positifs de dégazage, identiques, situés respectivement à droite et à gauche d'une boite commune 16 de distribution de vapeur. Sur le dessin, les éléments équivalents des deux dégazeurs portent les mêmes références, mais celles se rapportant au dispositif de dégaza- ge situé à droite de la boite de distribution commune de vapeur 16 sont affectées en outre de l'indice A. Chaque dispositif de dégazage comprend huit tuyères de pulvérisation 17 situées à la partie supérieure de la virole 3 et fixée, à une auge 18 à laquelle aboutit l'ouverture 12 (13 pour le dégazeur de droite) d'alimentation en eau à dégazer. Deux plateaux 19 et 20 à bords - 6 - déverseurs crénelés 21 et 22 recueillent une partie de l'eau pulvérisée par les tuyères et forment déflecteur. L'ensemble de l'eau provenant directement des tuyères, ou tombant des plateaux 19 et 20 aboutit dans une allée centrale longitudinale 23 d'un bac 24, en tôle, supporté par des renforts internes circulaires 25 de l'enceinte et par le dôme 3. Deux tôles pliées 26 et 27 assurent la collecte de l'eau dans l'allée centrale 23 et séparent cette allée centrale de deux couloirs longitudinaux latéraux 28 et 29 situés de part et d'autre de l'allée centrale. Les couloirs latéraux 28 et 29 sont alimentés en eau, en provenance de l'allée centrale 23 au moyen d'orifices inférieurs 30 et 31 pratiqués à la base des tôles 26 et 27 servant de parois aux couloirs 28 et 29. Du côté extérieur, opposé aux parois formées par les tôles pliées 26 et 27, les couloirs 28 et 29 sont délimités par des parois externes 32 et 33 en tôles, perforées comme le montre mieux l'arrachement de la figure 3, sur environ la moitié inférieure de leur hauteur. Ces parois externes 32 et 33 comportent en outre à leur base des orifices 34, 35 de faible hauteur. Au-delà des couloirs latéraux 28 et 29, le bac 24 comprend encore deux allées extérieures 36 et 37 limitées extérieurement par les bords longitudinaux 38 et 39 du bac 24 formant déversoir à leur extrémité supérieure. Les couloirs longitudinaux, latéraux 28 et 29 sont alimentés en vapeur de réchauffage et de dégazage à partir de la boite commune 16 de distribution de vapeur par des ouvertures 40 et 41 pratiquées dans les parois 42 et 42A de la botte 16. Des passerelles 46 et 47 suspendues aux renforts 25 permettent d'accéder aux dispositifs de dégazage dans lesquels on peut pénétrer par des trous d'homme 48 et 49. Un certain nombre d'entretoises de renfort, non représentées sur les figures afin de ne pas nuire à la clarté du dessin, assurent la rigidité de l'ensemble. Sur les figures, les flèches en traits continus épais indiquent la circulation de l'eau, tandis que les flèches en traits discontinus re- présentent la circulation de la vapeur. Ainsi, l'eau pénètre dans le dégazeur par les ouvertures 12, 13 puis est pulvérisée par les tuyères 17 et tombe dans l'allée centrale 23. De là, elle passe par les orifices 30 et 31 dans les couloirs latéraux 28 et 29 puis dans les - 7 - allées extérieures 36 et 37 par les orifices 34 et 35 tandis que la vapeur située dans les couloirs latéraux 28 et 29 passe dans les allées extérieures 36 et 37 par les trous 50, 51 des parois en tôles perforées 32 et 33 o elle se mélange à l'eau par barbotage. Des allées extérieures 36 et 37, le mélange se déverse dans la bâche de stockage 2 par les bords supérieurs 38 et 39 du bac 24. Les incondensables s'évacuent, comme le montrent les flèches en traits continus fins, par les orifices 15. Comme on le voit sur les figures, le niveau de l'eau dans la bâche de stockage peut très bien atteindre les parois latérales 38 et 39 du bac 24. Il ne doit pas cependant atteindre le bord supérieur de ces parois. Ainsi, avec le dégazeur selon l'invention, on assure dans une enceinte unique, d'encombrement en hauteur réduit, du même ordre que celui de la première réalisation décrite dans l'introduction, la sépara- tion des fonctions de dégazage et de stockage et ceci sans aucune possi- bilité de remontée d'eau vers la turbine en cas de baisse de pression de la vapeur d'alimentation du dégazeur lors de brusque diminution de charge de la turbine. La répartition de l'eau dans la bâche 2 ne requiert aucune disposition particulière du fait de la longueur du déversoir sur toute la longueur des bords 38 et 39 du bac 24. La situation du système de dégazage, en partie dans la virole 3 et à la partie supérieure de la bâche 2 permet, avec un encombrement accru faible (la virole) par rapport au document FR-A-2 573 320, d'avoir une capacité de stockage d'eau dégazée beaucoup plus grande. Le coût de l'installation est très inférieur à celui des deux réalisations décrites dans l'introduction et aussi à celui du dit document FR-A-2 573 320. A titre d'exemple particulier non limitatif on donnera ci-après les valeurs numériques d'un cas concret de dégazeur selon l'invention. La bâche de stockage 2 a un diamètre de 3,80 m et une longueur de m, capacité de 210 m3. Elle est constituée par des tôles d'acier de 22 mm d'épaisseur. - La virole 3 a un diamètre de 2,20 m et une longueur de 7 m, son épaisseur est de 22 mm. -8- Eau à dégazer: - Débit: 1 200 tonnes/h - Température: 131 C - Teneur en oxygène: 2 000 PPb max. Vapeur de dégazage (soutirage) - Pression: 7 bars absolus - Température: 340 C - Débit correspondant au débit d'eau à dégazer: 72 tonnes/h Eau dégazée - Débit: 1 272 tonnes/h - Température: 165 C (température de saturation de la vapeur à 7 bars absolus) - Teneur en oxygène: inférieure à 3 PPb La capacité utile de la bâche est de 175 m3. -9- REVENDICATIONS: 1/ Dégazeur d'eau d'alimentation d'un générateur de vapeur comprenant une enceinte unique (1) contenant un dispositif de dégazage, caractérisé en ce que ladite enceinte comprend une bâche de stockage (2) cylindrique d'axe horizontal dont la partie supérieure comporte une ouverture allongée sur les bords de laquelle est soudée une portion de virole (3) cylindrique formant dôme, de diamètre inférieur à celui de ladite bâche, la partie supérieure de ladite portion de virole étant munie d'orifices (15) d'échappement des incondensables, de tuyères (17) de pulvérisation de l'eau à dégazer et à réchauffer, et d'une arrivée (14) de vapeur de réchauffage aboutissant dans une boite (16) de distribution de vapeur dans des couloirs longidutinaux (40, 41) situés dans un bac (24) allongé couvrant toute la longueur de la virole et suspendu aux parois de l'enceinte, ledit bac (24) étant alimenté dans une allée longitudinale centrale (23) par l'eau en provenance desdites tuyères (17) ladite eau pénétrant dans lesdits couloirs (40, 41) situés, de part et d'autre de ladite allée (23), par des orfices inférieurs (30, 31) des parois (26, 27) desdits couloirs, l'eau et la vapeur passant ensuite desdits couloirs (28, 29) dans des allées extérieures (36, 37) par des parois perforées (32, 33) provoquant dans ces allées extérieures un mélange de l'eau et de la vapeur se déversant enfin dans la bâche (2) par les bords longitudinaux (38, 39) du bac (24) sur toute sa longueur. 2/ Dégazeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de dégazage se divise en deux éléments situés respectivement de part et d'autre de ladite boite (16) de distribution de vapeur. 3/ Dégazeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bac (24) est suspendu à des renforts internes circulaires (25) de l'enceinte.