Brevet FR3063913A1 — publié le 20180921

Système de purification de fluide, générateur de vapeur et installation de production d'énergie électrique La présente invention concerne un système de purification d'un fluide. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel système de purification d'un fluide d'une première phase par exemple gazeuse pour en retirer des particules d'une deuxième phase par exemple non-gazeuse. De tels systèmes sont, par exemple, intégrés dans des générateurs de vapeur qui peuvent eux-mêmes être implantés dans des installations de production d'énergie 10 électrique telles que, par exemple, des installations nucléaires. Il existe déjà dans l'état de la technique, différents systèmes permettant d'obtenir cette purification d'un fluide et en particulier, permettant de séparer les gouttelettes d'eau de la vapeur. On peut, par exemple, citer des systèmes de séparation gravitaire, centrifuge, 15 cyclonique, chicanée ou par coalescence. Les systèmes de séparation gravitaire exploitent les seules forces de gravité pour séparer les phases. Ces systèmes présentent l'inconvénient de nécessiter un volume important réduisant la vitesse de l'écoulement et, en conséquence, les forces d'inertie. 20 La séparation des particules fines est par ailleurs, de médiocre qualité. Les systèmes de séparation centrifuge et cyclonique exploitent essentiellement les forces d'inertie de l'écoulement et la différence de masse volumique des phases à séparer. La mise en rotation de l'écoulement plaque la phase la plus dense contre la paroi 25 du système. De nombreuses géométries existent. Mais ces systèmes présentent l'inconvénient majeur de nécessiter une vitesse d'écoulement élevée avec pour conséquence, des pertes de charge importantes et un encombrement pouvant être important. 30 Il existe également dans l'état de la technique, des séparateurs à ailettes qui exploitent les forces d'inertie, les forces gravitaires et les forces de mouillabilité de paroi. Le principe de base du fonctionnement de tels séparateurs consiste à disposer une batterie de plaques ondulées à axe horizontal. Les ondulations créent un écoulement sinusoïdal horizontal de la phase gazeuse, 35 générant des forces centrifuges, et les forces de mouillabilité de la paroi captent et retiennent alors les gouttelettes contre la paroi. 3063913 2 Les forces de gravité permettent l'évacuation du film liquide vers la partie inférieure du système. Mais de tels séparateurs ne fonctionnent correctement que pour des titres massiques élevés. Ils présentent également des pertes de charge élevées et un encombrement très important. Pour un exemple de réalisation d'un tel séparateur, on pourra se reporter au document FR-A-2 598 800. Il existe également dans l'état de la technique les séparateurs par coalescence. Ceux-ci exploitent notamment les forces gravitaires et les forces de mouillabilité. 10 Le principe de fonctionnement de tels systèmes consiste à disposer un tampon de fils tricotés sur le passage de l'écoulement diphasique axial vers le haut. Les forces de mouillabilité font adhérer des gouttelettes aux fils, ces dernières coalescent progressivement et augmentent en volume puis tombent par gravité lorsqu'elles atteignent une certaine taille. 15 Ce type de séparation ne fonctionne correctement que dans une plage de vitesses d'écoulement adaptée et voit ses performances se dégrader rapidement dès que la vitesse du fluide est en dehors de la plage. Un tel système présente donc également des inconvénients liés à la qualité de séparation. 20 De plus la perte de charge est significative et l'encombrement est important. On pourra trouver une description d'un tel système par exemple dans le brevet CA-2 384 755. On conçoit alors que tous les systèmes proposés jusqu'à présent dans l'état de la technique, présentent des inconvénients au niveau de la qualité de la séparation, des 25 pertes de charge engendrées, voire de leur encombrement important, qui se traduisent par des difficultés d'intégration de tels systèmes. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système de purification d'un fluide d'une première phase pour en retirer des particules d'une deuxième phase, comportant au 30 moins un organe de séparation comprenant au moins une conduite de passage de fluide, caractérisé en ce que la conduite présente une section non circulaire et est torsadée de sorte à imposer une mise en rotation du fluide à l'intérieur de la conduite pour plaquer les particules contre les parois de la conduite et les séparer du reste du fluide. Le système selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des 35 caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables : 3063913 3 la section de ladite conduite est choisie parmi une section de forme polygonale ou ovoïdale ; la section et/ou le pas de torsade de ladite conduite est variable le long de l'organe de séparation ; un revêtement hydrophile recouvre les parois de ladite conduite ; l'organe de séparation comporte des moyens de purge des particules ; les moyens de purge comprennent des ouïes de collecte ménagées dans les parois de la conduite et des canalisations d'évacuation de ces particules ; l'organe de séparation comprend une pluralité de conduites accolées ; 10 les extrémités des conduites sont associées à des collecteurs d'extrémité. Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un générateur de vapeur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système tel que décrit précédemment. Selon un autre aspect encore, l'invention a également pour objet une installation 15 de production d'énergie électrique, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un générateur de vapeur tel que décrit précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés parmi lesquels : 20 - la figure 1 représente une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une portion d'un système de purification selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique illustrant une variante de réalisation d'un tel système de purification, - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une conduite du système de 25 purification de la figure 2, et - la figure 4 est une vue similaire à la figure 2, illustrant une autre variante de réalisation d'un tel système de purification. Comme cela a été indiqué précédemment, l'invention se rapporte à un système de purification d'un fluide d'une première phase pour en retirer des particules d'une 30 deuxième phase. Plus particulièrement, le fluide de la première phase peut être un fluide gazeux et les particules de la deuxième phase peuvent être des particules non gazeuses. Un tel système peut par exemple être intégré dans un générateur de vapeur implanté par exemple dans une installation de production d'énergie électrique, telle 35 qu'une installation nucléaire par exemple. 3063913 4 On a illustré sur la figure 1, un exemple de réalisation d'un tel système de purification. Ce système est désigné par la référence générale 1 sur cette figure. De façon classique, un tel système comporte au moins un organe de séparation de phases comprenant au moins une conduite de passage de fluide. A titre d'exemple, on va maintenant décrire une des conduites de ce système telle que la conduite désignée par la référence générale 2. Comme cela est illustré, cette conduite par exemple 2, présente une section non circulaire et est torsadée de sorte à imposer une mise en rotation du fluide à l'intérieur de la conduite. Ceci permet alors de plaquer les particules contre les parois de la ou des conduites et de les séparer du reste du fluide. Dans l'exemple de réalisation illustré sur cette figure, la conduite 2 présente une section de forme polygonale et plus précisément dans ce cas une section hexagonale. Il va de soi bien entendu que d'autres formes de section non circulaires peuvent être envisagées, telles que par exemple une section ovoïdale. Bien entendu différents modes de réalisation de cette conduite peuvent être envisagés. On notera également que la section et/ou le pas de torsade de la ou des conduites, peuvent être variables le long de l'organe de séparation pour faire varier la vitesse et les forces appliquées sur le fluide et les particules afin d'optimiser la séparation de ceux-ci. Bien entendu, différents perfectionnements peuvent être apportés à cette conduite. Ainsi par exemple, un revêtement hydrophile peut être déposé sur les parois internes de cette conduite et recouvrir celles-ci afin d'optimiser encore la récupération des particules. De même, des moyens de purge et d'évacuation des particules peuvent être prévus sur cette conduite. D'une façon générale, et comme cela est illustré pour la conduite désignée par la référence générale 2, ces moyens de purge peuvent comporter des ouïes de collecte des particules ménagées dans les parois de celles-ci et/ou des canalisations d'évacuation de ces particules. A titre d'exemple, une ouïe est désignée par la référence générale 3 sur cette figure et est raccordée à une ou des canalisations d'évacuation des particules récupérées et en particulier de l'eau résiduelle. 3063913 5 L'une de ces canalisations d'évacuation est désignée par la référence générale 4 sur cette figure 1. Bien entendu des ouïes de cette nature et des canalisations de cette nature peuvent être régulièrement réparties le long de la ou des conduites. Comme cela est également illustré sur cette figure 1, dans le système de purification selon l'invention, il peut être prévu plusieurs conduites de cette nature accolées les unes aux autres. Ainsi par exemple sur cette figure, on a illustré cinq conduites désignées par les références 2, 5, 6, 7 et 8 respectivement, accolées les unes aux autres et s'étendant d'un 10 bord à l'autre du système de purification. On notera à cet égard que de façon classique, les extrémités de ces conduites peuvent être associées à des collecteurs d'extrémité. Bien entendu différents modes de réalisation peuvent être envisagés. Comme cela a été indiqué précédemment, différentes formes et différentes 15 sections de conduites peuvent être envisagées comme cela est illustré sur les figures 2, 3 et 4. Sur les figures 2 et 3, le système de purification est désigné par la référence générale 11, et comporte un organe de séparation de phases comprenant des conduites de passage de fluide dont l'une est désignée par la référence générale 12. 20 On voit plus clairement sur ces figures 2 et 3, que les conduites sont munies de moyens de purge et d'évacuation des particules, comprenant par exemple des ouïes de collecte des particules et des canalisations d'évacuation des celles-ci. L'une des ouïes de collecte des particules est désignée par la référence générale 13 et l'une des canalisations d'évacuation des particules récupérées est désignée par la 25 référence générale 14 sur ces figures. La figure 4 illustre une autre variante de réalisation du système de purification selon l'invention. Sur cette figure 4, le système de purification est désigné par la référence générale 21 et l'une des conduites de passage du fluide est désignée par la référence générale 22. 30 Comme cela a été mentionné précédemment, un tel système de purification peut entrer dans la constitution en particulier d'un générateur de vapeur notamment pour une installation de production d'énergie électrique telle qu'une installation nucléaire. Bien entendu d'autres applications peuvent être envisagées. Une telle structure permet d'optimiser la séparation des particules et donc la 35 qualité de la vapeur sèche récupérée. 3063913 6 Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés. REVENDICATIONS1.- Système de purification (1 ; 11 ; 21) d'un fluide d'une première phase pour en retirer des particules d'une deuxième phase, comportant au moins un organe de séparation comprenant au moins une conduite (2 ; 12 ; 22) de passage de fluide, caractérisé en ce que la conduite (2 ; 12 ; 22) présente une section non circulaire et est torsadée de sorte à imposer une mise en rotation du fluide à l'intérieur de la conduite (2 ; 12; 22) pour plaquer les particules contre les parois de la conduite (2; 12; 22) et les séparer du reste du fluide. 10 2.- Système de purification (1 ; 11; 21) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section de ladite conduite (2 ; 12 ; 22) est choisie parmi une section de forme polygonale ou ovoïdale. 15 3.- Système de purification (1 ; 11 ; 21) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la section et /ou le pas de torsade de ladite conduite (2; 12; 22) est variable le long de l'organe de séparation. 4.- Système de purification (1 ; 11; 21) selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce qu'un revêtement hydrophile recouvre les parois de ladite conduite (2 ; 12 ; 22). 5.- Système de purification (1 ; 11; 21) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de séparation comporte des moyens de 25 purge des particules. 6.- Système de purification (1 ; 11 ; 21) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de purge comprennent des ouïes de collecte (3; 13) ménagées dans les parois de la conduite et des canalisations d'évacuation (4 ; 14) de ces particules. 30 7.- Système de purification (1 ; 11 ; 21) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de séparation comprend une pluralité de conduites (2, 5, 6, 7, 8) accolées. 3063913 8 8.- Système de purification (1 ; 11 ; 21) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les extrémités des conduites (2, 5, 6, 7, 8) sont associées à des collecteurs d'extrémité. 9.- Générateur de vapeur notamment pour une installation de production d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système de purification selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10.- Installation de production d'énergie électrique, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un générateur de vapeur selon la revendication 9.