CH625869A5

CH625869A5 -

Info

Publication number: CH625869A5
Application number: CH985678A
Authority: CH
Inventors: Roger Bessouat; Jacques Marjollet
Original assignee: Stein Industrie
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1978-09-21
Publication date: 1981-10-15
Also published as: DE2844077C2; GB2006939B; FR2406157B1; IT1108482B; ES474266A1; FR2406157A1; CA1117386A; DE2844077A1; SE7810764L; IT7869377A0; BE870778A; SE427134B; GB2006939A

Description

La présente invention concerne un séparateur-surchauffeur vertical de vapeur, comprenant à l'intérieur d'une virole commune une partie inférieure formant zone de séparation et une partie supérieure formant zone de surchauffe, la zone de surchauffe comportant une zone axiale d'arrivée de la vapeur sèche, des faisceaux tubulaires de surchauffe disposés dans des enveloppes réparties autour de la zone centrale, et une zone périphérique de collecte de la vapeur surchauffée.

On connaît déjà par le brevet français No 72.21656 publié sous le No 2187394, des séparateurs-surchauffeurs de ce genre, qui servent notamment à sécher et surchauffer de la vapeur issue d'une turbine de détente à haute pression, avant son admission dans une turbine de détente sous une pression inférieure, par échange de chaleur avec de la vapeur sous une pression supérieure. Etant donné les dilatations et contractions importantes qui se produisent dans les faisceaux tubulaires de la vapeur de surchauffe, l'on est conduit à adopter des dispositifs particuliers destinés à permettre ces dilatations et contractions sans apparitions de contraintes excessives, par exemple des lyres de dilatation. Ces dispositifs sont relativement encombrants et compliquent toute intervention sur les faisceaux tubulaires de surchauffe.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un séparateur-surchauffeur vertical de vapeur qui absorbe les dilatations et contractions des faisceaux tubulaires sans comporter de dispositif spécial tel que des lyres de dilatation, et qui permette une extraction facile des faisceaux tubulaires pour leur réparation.

Le séparateur-surchauffeur selon l'invention est caractérisé en ce que les enveloppes des faisceaux tubulaires de surchauffe sont fixées à la paroi interne d'une virole flexible fixée elle-même à la partie supérieure de la virole commune.

Il comporte en outre de préférence au moins l'une des caractéristiques suivantes:

— il comprend à son extrémité supérieure un collecteur torique d'alimentation en vapeur de surchauffe, relié par des tubulures aux extrémités supérieures des faisceaux tubulaires de surchauffe;

— sa partie inférieure comprend une chambre annulaire d'admission de la vapeur humide, reliée, d'une part, à des ouvertures d'introduction de la vapeur humide, disposées de façon à imprimer un mouvement tourbillonnaire à cette vapeur, et, d'autre part, par le bas, au fond d'une zone axiale munie d'éléments séparateurs, par l'intermédiaire de passages imprimant à la vapeur un changement de direction de 180° environ;

— la zone axiale munie d'éléments séparateurs est excentrée par rapport à la virole commune vers le côté opposé aux ouvertures d'introduction de la vapeur humide, de façon à assurer une vitesse de vapeur sensiblement constante dans la chambre annulaire d'admission.

Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un séparateur-surchauffeur vertical de vapeur selon l'invention.

La fig. 1 représente le séparateur-surchauffeur en coupe verticale, avec arrachement partiel d'une partie des enveloppes des faisceaux tubulaires de surchauffe.

La fig. 2 est une vue à échelle agrandie du détail II de la fig. 1, représentant le bas de la virole interne mince et d'un faisceau surchauffeur.

La fig. 3 est une vue à échelle agrandie d'un détail III de la fig. 1, représentant un élément séparateur.

La fig. 4 représente une coupe diamétrale selon l'axe IV-IV de la fig. 1.

La fig. 5 représente une coupe selon l'axe V-V de la fig. 1.

La fig. 6 représente une coupe diamétrale selon l'axe VI-VI de la fig. 1.

Dans la fig. 1, le séparateur-surchauffeur comporte une virole externe résistant à la pression 1, soutenue grâce à un support annulaire habituel par un plancher 2. Il se compose d'une partie inférieure 3 (formant séparateur) et d'une partie supérieure 4 (formant surchauffeur). La partie inférieure est munie de tubulures 4A d'alimentation en vapeur humide. Celles-ci débouchent dans une chambre annulaire 5 comportant dans sa partie inférieure un passage 6 de communication avec le bas de la partie centrale 9 contenant les séparateurs proprement dits. Afin d'assurer une vitesse de vapeur et, par suite, un débit de vapeur humide constants sur tout le pourtour de la zone centrale 9, cette dernière, délimitée par une tôlerie prismatique 60, est excentrée par rapport à l'axe du séparateur-surchauffeur, son axe étant plus éloigné des tubulures d'alimentation 4A (voir fig. 6). L'écoulement tourbillonnaire dans la chambre 5 assure une première séparation des gouttelettes d'eau entraînées par la vapeur. La disposition des éléments séparateurs dans la zone centrale 9 est par ailleurs telle que la vapeur n'y pénètre qu'après avoir subi un changement de direction de 180° dans le préséparateur d'entrée délimité par le rebord 61. Celui-ci complète la séparation préliminaire des gouttelettes d'eau contenues dans la vapeur. L'eau séparée se rassemble dans le fond 7 de la virole et s'évacue par la tubulure 8.

La vapeur partiellement séchée s'élève alors verticalement dans les intervalles tels que 9A entre des empilements 10, 11 d'éléments séparateurs formés par des paquets de tôles ondulées parallèles.

Afin d'assurer une répartition sensiblement égale de la vapeur entre les différents éléments séparateurs, l'intervalle entre deux empilements d'éléments séparateurs décroît du bas vers le haut.

La structure d'un élément séparateur est représentée à plus grande échelle en fig. 3. Chaque élément comprend une grille d'entrée 40, assurant une répartition égale du débit de vapeur, des

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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tôles ondulées parallèles 41, disposées entre des cloisons parallèles inférieure et supérieure 42 et 43, et une grille de sortie 44.

La vapeur saturante séchée sortant des séparateurs se réunit dans des intervalles entre empilements de séparateurs tels que 12, disposés de manière telle que la vitesse de la vapeur soit la même 5 après sa sortie des séparateurs qu'avant son entrée dans ceux-ci. Puis la vapeur séchée parvient dans la zone intermédiaire 13 du séparateur-surchauffeur. Une fraction, par exemple 10% du débit total, peut être prélevée directement avant surchauffe par une tubulure de sortie 14. io

Le reste de la vapeur saturante séchée s'élève dans la partie supérieure 4, par sa zone axiale 15, autour de laquelle sont disposés quatre modules surchauffeurs tels que 16,17. Ces modules surchauffeurs sont fixés par l'intermédiaire de cornières 33 (voir fig. 2) sur la surface interne d'une virole mince 30, elle-même soudée par 15 son bord supérieur au fond supérieur 31 du séparateur-surchauf-feur. Le bord inférieur de la virole 30 est relié par soufflet de dilatation 37 à un rebord horizontal 32, lui-même soudé sur la paroi interne de la virole externe 1.

Les modules surchauffeurs sont alimentés en vapeur à pression 20 élevée par la tubulure 20, le collecteur torique 21 et les raccords courts 22 débouchant dans les chambres d'extrémité 23. Les faisceaux tubulaires se composent de tubes à ailettes parallèles 35 fixés dans des plaques tubulaires telles que 36. La vapeur de surchauffe condensée se rassemble dans des chambres telles que 24, 25 ces dernières étant réunies à un collecteur 25. Une tuyauterie 26 permet de recueillir le condensât dans un pot de recette 27, puis celui-ci est évacué par la tubulure 28.

La fixation des modules surchauffeurs à une virole interne mince permet, grâce à la souplesse de celle-ci, d'absorber les dilatations et contractions résultant des variations de température, sans munir les tuyauteries d'alimentation en vapeur de lyres de dilatation ou autres dispositifs spéciaux de compensation des dilatations.

Par ailleurs, elle permet, lorsque l'un des modules nécessite une réparation, de l'extraire du séparateur-surchauffeur à travers le collecteur torique 21 puis l'orifice 54, dont on a préalablement désolidarisé le fond 55 qui l'obture (fig. 1), indépendamment des autres modules.

Les modules surchauffeurs comportent à intervalles réguliers des tôles horizontales 34 fixées de part et d'autre aux tôles verticales 51 (fig. 4) elles-mêmes fixées par des cornières verticales 52 à la virole interne 30.

Les tubes des faisceaux passent par des orifices avec un certain jeu à travers les tôles horizontales 34, qui divisent et canalisent l'écoulement de vapeur à surchauffer. Celle-ci traverse les faisceaux tubulaires tels que 50, puis les ouvertures correspondantes telles que 53 dans la virole interne 30, et parvient dans la chambre périphérique 18. Elle est enfin amenée à l'utilisation, par exemple à une turbine de détente, par la tubulure 19.

Les blocs séparateurs peuvent être autres que des paquets de tôles ondulées parallèles, et être constitués par exemple par des grilles, des chicanes successives, etc. Les faisceaux tubulaires de surchauffe peuvent ne pas comporter d'ailettes ou être munis d'autres éléments auxiliaires d'amélioration du coefficient d'échange de chaleur. Le nombre de ces faisceaux peut être différent de quatre.

R

4 feuilles dessins

Claims

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1. Séparateur-surchauffeur vertical de vapeur, comprenant à l'intérieur d'une virole commune une partie inférieure (3)

formant zone de séparation et une partie supérieure (4) formant zone de surchauffe, la zone de surchauffe comportant une zone axiale (15) d'arrivée de vapeur sèche, des faisceaux tubulaires de surchauffe (16,17) disposés dans des enveloppes réparties autour de la zone centrale, et une zone périphérique (18) de collecte de la vapeur surchauffée, caractérisé en ce que les enveloppes (16,17) des faisceaux tubulaires de surchauffe sont fixées à une virole flexible (30) fixée elle-même à la partie supérieure (31) de la virole commune.

2. Séparateur-surchauffeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend à son extrémité supérieure un collecteur torique (21) d'alimentation en vapeur de surchauffe, relié par des tubulures (22) aux extrémités supérieures des faisceaux tubulaires de surchauffe (16, 17).

2

REVENDICATIONS

3. Séparateur-surchauffeur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que sa partie inférieure comprend une chambre annulaire (5) d'admission de la vapeur humide, reliée, d'une part, à des ouvertures (4A) d'introduction de la vapeur humide, disposées de façon à imprimer un mouvement tourbillonnaire à cette vapeur, et, d'autre part, par le bas, au fond d'une zone axiale munie de séparateurs, par des passages (6) imprimant à la vapeur un changement de direction de 180° environ.

4. Séparateur-surchauffeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone axiale munie de séparateurs est excentrée par rapport à la virole commune vers le côté opposé aux ouvertures d'introduction de la vapeur humide (4A), de façon à assurer une vitesse de vapeur sensiblement constante dans la chambre annulaire d'admission (5).

5. Séparateur-surchauffeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacun des faisceaux tubulaires de surchauffe est agencé de façon à être démontable indépendamment des autres, et extractible par un orifice (55) de la partie supérieure de la virole commune.