Brevet FR2675248A1 — publié le 19921016

La présente invention a pour objet un dispositif de refroidissement d'eau à la base d'une tour faisant partie d'une installation industrielle, notamment une centrale nucléaire ou une centrale thermique. Plus particulièrement, l'invention a trait à un tel dispositif, dans lequel l'eau chaude s'écoulant par gravité, est refroidie par contact avec l'air atmosphérique, la tour comprenant des tuyauteries d'arrivée d'eau chaude à refroidir, au moins un château d'eau, des tuyauteries de contournement de ce dernier vers un bassin collecteur central, ainsi qu'un réseau de distribution de l'eau à refroidir à partir du ou des châteaux d'eau et le bassin de collecte. Ce type de tour de refroidissement est plus particulièrement utilisé dans les centrales nucléaires de très grande puissance. Une telle tour présente des dimensions importantes, son château d'eau central constituant un bloc massif de béton de plusieurs dizaines de mètres et les tuyauteries d'alimentation en eau chaude ayant plusieurs mètres de diamètre. L'eau refroidie, récupérée dans le bassin collecteur central,est envoyée dans le circuit de l'installation pour ensuite être pompée jusqu'à une hauteur convenable. Cette hauteur de pompage est d'autant plus élevée que les dimensions de la tour et de son dispositif de refroidissement sont importantes. Le pompage est donc très onéreux en besoins énergétiques. C'est la raison pour laquelle on a déjà tenté, dans des installations industrielles classiques, de réduire cette hauteur de pompage, en disposant autour du bassin collecteur central circulaire, occupant une superficie réduite au centre de la tour de refroidissement, des dalles ou cIoisons horizontales s'étendant sur la périphérie de la tour, et recueillant ainsi une partie de l'eau fournie par le système de distribution. Or, un tel système, décrit par le brevet fran çais 1 492 269, est pénalisé pour assurer la collecte de l'eau dans une tour du type décrit ci-dessus. En effet, il est délicat et coûteux de disposer le bassin collecteur dans la zone centrale, laquelle est en grande partie occupée par le château d'eau, les tuyauteries d'arrivée d'eau chaude et les tuyauteries de contournement du château d'eau. L'invention a donc pour but de proposer une solution à ce problème. Suivant l'invention, le dispositif de refroidissement d'eau est caractérisé en ce que le bassin collecteur central s'étend diamétralement à la base de la tour d'une paroi à l'autre de celle-ci, et ce dispositif comporte des bassins collecteurs périphériques, communiquant avec le bassin collecteur central par des canalisations d'alimentation, et adaptés pour recevoir l'eau provenant du réseau de distribution supérieur et qui est alimenté par le château d'eau. Ainsi le bassin collecteur central entoure le château d'eau et a une surface suffisante pour pouvoir recueillir les volumes considérables d'eau refroidie. Suivant une caractéristique de l'invention, les bassins collecteurs périphériques sont pourvus de bords supérieurs inclinés formant déflecteurs pour favoriser l'écoulement de l'air de refroidissement, entre ces bassins périphériques et le bassin collecteur central. La hauteur de pompage de l'eau est égale à la différence entre le niveau de l'eau refroidie d'une part dans le bassin collecteur central et dans les bassins périphériques, et d'autre part le niveau où l'eau chaude doit être amenée. Elle peut être réduite à une valeur plus faible grâce au fait que le fond du bassin central peut être avantageusement placé sur un socle d'épaisseur convenable, lui-même en appui sur le sol, et dans lequel sont noyées les tuyauteries d'arrivée d'eau. L'invention sera maintenant décrite en référence aux dessins annexés qui en illustrent deux formes de réalisation à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une vue en élévation d'une tour de refroidissement d'eau d'une installation industrielle, à la base de laquelle est schématiquement illustré un dispositif de refroidissement selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus en plan du dispositif de refroidissement d'eau de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe partielle suivant 3-3 de la figure 2. La figure 4 est une vue en élévation schématique partielle d'une variante de réalisation du dispositif de refroidissement selon l'invention. La tour 1 représentée à la figure 1 comporte classiquement une coque 2 formant cheminée et à sa base un ensemble de piliers 3 de support de la coque 2. Les piliers 3 délimitent entre eux des passages pour l'air ascendant de refroidissement de l'eau chaude, comme symbolisé par les flèches. Le dispositif de refroidissement de l'eau comprend deux tuyauteries 5 d'arrivée d'eau chaude jusqutà un château d'eau central 6, ces tuyauteries 5 étant noyées dans un socle massif 7 reposant sur le sol. Ce socle 7 sert de rehausse à un bassin collecteur central 8 qu'il supporte. Ce dernier s'étend diamétralement à la base de la tour 1, d'une paroi à l'autre de celle-ci (figure 2) autour du château d'eau 6, et sur une largeur appropriée de part et d'autre du château d'eau 6. Au voisinage de ce dernier; sont disposées deux tuyauteries 9 normalement isolées des tuyauteries 5 par des vannes 11 de fermeture, et qui débouchent directement dans le bassin central 8 en contournant le château d'eau 6. Le réseau 4 de distribution d'eau comprend, par ailleurs, des galeries 12, 13 superposées, qui partent du château d'eau 6 et rayonnent radialement vers la paroi extérieure de la tour 1. Quatre paires de galeries (12, 13) (12a...) sont ainsi espacées angulairement de 90 degrés à partir du château d'eau 6. Les galeries inférieures (13...) communiquent avec des conduites latérales (18, 18a...) équipées d'éléments 19 disperseurs d'eau chaude pour alimenter une portion A des bassins périphériques 14, 15, 16, 17. Les galeries supérieures 13 débouchent de leur côté dans des canalisations latérales (21, 21a...) équipées d'éléments disperseurs 19, et qui s'étendent audessus des portions respectives B des bassins périphériques 14 à 17. Les galeries supérieures 13 s'arrêtent sensiblement au niveau des zones A, de manière à n'alimenter en eau chaude que les compartiments B. Au-dessous de toutes ces canalisations de distribution (18, 21...) et des éléments disperseurs 19, est disposé et réalisé de manière connue en soi un corps d'échange 22, à l'intérieur duquel ruisselle l'eau chaude dispersée à partir des éléments 19. Les bassins 14-17 sont pourvus, sur leurs côtés intérieurs, de bords supérieurs inclinés 23 formant dé flecteurs, qui délimitent entre eux et avec les côtés 24 du bassin central 8 des passages 25 d'air de refroidissement ascendant. Les bassins 14-17 sont reliés au bassin central 8 par des canalisations 26 par lesquelles s'écoule dans le bassin 8, l'eau recueillie dans les bassins supérieurs 14-17. L'ensemble du réseau de distribution et de refroidissement qui vient d'être décrit est supporté par une structure connue en soi, constituée d'une série de poteaux 27, soutenant notamment les bassins périphériques 14-17 et les poutres 28. Les bassins périphériques 14 à 17, peuvent avoir des dimensions variables en relation avec celles du bassin central 8, auquel ils sont sensiblement paral lèes, dans leur plus grande dimension, indiquée par la flèche F (Fig.2). Le fonctionnement de l'installation qui vient d'être décrite est le suivant L'eau chaude amenée par les tuyauteries 5 et le château d'eau 6 s'écoule par les galeries 12, 13, 12a... (seules deux des quatre paires de galeries sont représentées à la Fig.2) et les canalisations (18, 21, 18a...). Elle est dispersée par les éléments 19, puis ruisselle dans le corps d'échange 22, d'où elle est collectée dans les bassins 14-17 et 8. Ces bassins sont positionnés et dimensionnés de manière que la surface de l'eau dans l'ensemble des bassins soit au même niveau. L'eau refroidie est ensuite pompée pour être envoyée dans le circuit de l'installation, Il convient de noter que la rehausse 7 soutenant le bassin collecteur 8, diminue très sensiblement la hauteur de pompage de l'eau, et donc réduit la consommation énergétique nécessaire à cet effet. Dans la forme d'exécution illustrée à la figure 4, le dispositif de refroidissement comporte deux rangées de bassins périphériques juxtaposés 29 et 31, sensiblement parallèles entre elles. Des passages pour les veines d'air ascendant sont alors réservés entre, d'une part les bassins extérieurs 29 et la base de la coque 2, d'autre part entre les bassins 29 et 31 et enfin entre les bassins 31 et le bassin collecteur central 8. Les trajets parcourus par les veines d'air sont symbolisés par les flèches portées sur la figure 4. Cette variante presente l'avantage de multiplier les passages d'air, et accroît donc l'efficacité du refroidissement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement d'eau à la base d'une tour (1) par contact avec l'air atmosphérique, comprenant un château d'eau (6), des tuyauteries (5) d'arrivée d'eau chaude à refroidir débouchant dans ce château d'eau, des tuyauteries (9) de contournement de ce dernier vers un bassin collecteur (8) central, un réseau (4) de distribution de l'eau à refroidir à partir du château d'eau, caractérisé en ce que le bassin collecteur central (8) s'étend diamétralement à la base de la tour d'une paroi à l'autre de celle-ci, et ce dispositif comporte des bassins collecteurs périphériques (14-17), communiquant avec le bassin central (8) par des canalisations d'alimentation (26), et adaptés pour recevoir l'eau provenant du réseau de distribution supérieur et qui est alimenté par le château d'eau. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bassins collecteurs périphériques (14-17) sont pourvus de bords supérieurs inclinés (23), formant déflecteurs pour favoriser l'écoulement de l'air de refroidissement entre ces bassins périphériques et le bassin collecteur central (8). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les bassins collecteurs périphériques (14-17) s'étendent, dans leur plus grande dimension, parallèlement au bassin collecteur central (8). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bassins périphériques sont divisés en au moins deux rangées (29, 31) sensiblement parallèles entre elles, séparées du bassin central (8), entre elles et de la coque (2) de la tour (1) par des intervalles de passage d'air de refroidissement. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bassin collecteur central (8) est disposé sur un socle (7) de support, de manière à le rehausser par rapport à la base de la tour (1).