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Installations à vapeur avec générateur de vapeur et consommateurs de vapeur.
Pour la génération de vapeur, on a employé jusqu'ici deux procédés fondamentaux. Un procédé consis- te à chauffer un porteur de chaleur dans un récipient et à changer par surchauffage l'état de la vapeur dégagée, do manière qu'il no so produise dans son débit de travail
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dans la machine motrice aucune séparation de liquide ou seulement dans une faible mesure. L'autre procédé, dit procédé de Benson; n'admet pas, dans la génération de vapeur, une séparation de vapeur et de liquide, telle que caractéristique pour le premier procédé.
Au contraire, la pression et la température sont réglées dans tous les étages du procédé de génération de tanière que le liquide se transforma:, constamment en vapeur.
Or, l'objet de la présente invention est un procédé pour l'exploitation d'installations à vapeur, procédé dans lequel la vapeur conduite aux machines est également sèche, nais qui se distingue en principe des deux autres procédés du fait qu'il a lieu dans la portée de la valeur humide.
On amené de la chaleur à un porteur de chaleur à la pression de sursatura tien. Le porteur de chaleur est ensuite étranglé jusqu'à la portée de saturation, et la vapeur humide ainsi obtenue est séchée. En censé- quence, à l'encontre des procédés connus, une séparation de vapeur et do liquide, non seulement -n' est pas évitée, mais est même requise. La marche du procédé est particu- lièrement avantageuse lorsque le porteur de chaleur est chauffé jusque dans le voisinage de la température cri- tique, sa pression étant en même temps approximativement égale à la pression critique. Au point critique, uns sé- paration nette des états d'agrégation n'est pas possible.
La vapeur est ensuite étranglée et est séchée après étranglement. L3 cas échéant l'étranglement est répété dans plusieurs étages successifs.
Dans l'étranglement, il se produit aussi bien de la vapeur que du liquide. -Le liquide peut être encore utilisé de deux manières. Après séparation de la vapeur, ce liquide possède mêmes pression et température que la
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vapeur. L'une des possibilités pour l'utilisation ulté- rieure du liquide consiste en ce que, si le réchauffeur est alimenté par une pompe à plusieurs étages, on conduit le liquide à l'étage de pression correspondant de la pompe, de sorte que l'ensemble du contenu de chaleur du liquide séparé est ramené au générateur de vapeur. Une autre possibilité consiste à procéder de la manière sui- vante : le liquide est de nouveau étranglé.
Le mélange de liquide et de vapeur ainsi produit est séché et la vapeur sèche est conduite à un consommateur, notamment à l'étage de pression correspondant d'une machine motrice à plusieurs étages. Cette opération peut être répétée à v ol ont é .
Une autre réalisation du procédé de l'invention s'obtient en combinaison avec une installation motrice à plusieurs étages. La vapeur étranglée et séchée est con- duite à une machine motrice à plusieurs étages, dans la- quelle elle se détend au point que sa teneur en liquide permette juste encore le fonctionnement des étages en question. Le mélange de vapeur et de liquide est ensuite enlevé de la turbine, est séché et est conduit à l'étage de basse pression de la machine.
Le procédé mentionné en dernier donne des résul- tats particulièrement avantageux lorsqu'on intercale entre les divers étages de la machine motrice des accumulateurs ou collecteurs, auxquels la vapeur humide est conduite et d'où la vapeur sèche s'évaporant est conduite au groupe d'étages suivant de la machine. Abstraction faite de ce qu'on s'assure ainsi une bonne possibilité d'équilibrage des fluctuations de la charge, cette disposition assure en outre l'avantage qu'on obtient de la vapeur sûrement sèche.
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On a indiqué ci-dessus que le liquide séparé de la vapeur peut être conduit à l'étage de pression cor- respondant de la pompe d'alimentation de la chaudière. On peut de même manière ramener le surplus de 1'eau de col- l@cteur au réchauffeur en passant par l'étage d3 pression correspondant de la pompe d'alimentation do la chaudière.
Dans tous les étages du procédé on peut sur- chauffer la vapeur sèche par étranglement.
Au cas où on désire ne pas effectuer l'étran- glement entre le réchauffeur et la machine motrice sans débit de travail, on peut utiliser, d'après l'invention, comas organe d'étranglement une machine motrice que la vapeur quitte sous forme de vapeur humide, après quoi elle est soumise au séchage.
On a déjà dit qu'on peut sécher la vapeur en la conduisant dans un accumulateur ou collecteur. On peut employer en outre pour le séchage des dispositions méca- niques, tell es que dos surfaces de choc ou des disposi- tifs équivalents, ou on peut faire passer la vapeur par de l'eau chaude de même température., ou bien on peut in- troduire dans la vapeur humide de la vapeur surchauffée d'un système particulier.
Le dessin ci-joint représente schématiquement une installation à vapeur travaillant d'après le procédé de l'invention. Dans un système de tubes 2 chauffé par un brûleur 1, on chauffe un porteur de chaleur à la pression de sursaturation et on le mène aux consommateurs par uno conduite 3. Le liquide est étranglé au moyen d'une soupape -4 et le mélange de vapeur et de liquide obtenu est conduit à un sécheur 5. On a intercalé de- vant le consommateur une soupape d'étranglement 6 et un sécheur 7. Le système de tubes 2 est alimenté par une pompe alimentaire à plusieurs étages 8, qui est
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actionnée par un moteur 9. La quantité de liquide for- mée est conduite des sécheurs 5 et 7 aux étages de pression correspondants de la pompe 8.
Entre l'avant- dernier étage et lo dernier étage de la pompe, on a in- tercalé un réchauffeur 10.
Du sécheur 7 la vapeur de travail sèche pénè- tre dans le premier étage 11 d'une installation de ma- chines motrices. Elle quitte, après débit de travail, à l'état humide, par la conduite 12 et est menée à un collecteur 13. La vapeur sèche s'évaporant passe par une conduite 14 dans l'étage 15 de l'installation de machine motrice, quitte cette installation à l'état humi- de par une conduite 16, est séchée par un collecteur 17, est conduite par une conduite 18 à un autre étage 19 de l'installation, et est finalement condensée dans un condenseur 20. Le condensé est conduit par une pompe 21 au collecteur 17, dont le surplus de liquide est conduit par une pompe 22 au collecteur 13, le surplus da liquide de ce dernier étant conduit à la pompe 8 d'a- limentation de la chaudière.
D'après les explications qui précèdent, on se rend compte que le procédé de l'invention diffère absolu- ment des procédés de vaporisation connus. A l'encontre des autres procédés il travaille dans le domaine de la vapeur humide. Le séchage de la vapeur remplace le sur- chauffage et le surchauffage intermédiaire. L'économie du procédé de l'invention réside avant tout dans la ré- duction de la quantité de condensé par séparation d'eau, dans les faibles dimensions des surfaces de chauffe de la chaudière, et dans la suppression des surfaces de chauffe du surchauffeur et du surchauffeur intermédiaire.
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Steam installations with steam generator and steam consumers.
For the generation of steam, two basic methods have heretofore been employed. One method is to heat a heat carrier in a vessel and to change by superheating the state of the evolved vapor so that it is produced in its working rate.
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in the prime mover no separation of liquid or only to a small extent. The other process, called the Benson process; does not admit, in the generation of steam, a separation of steam and liquid, as characteristic for the first process.
Rather, the pressure and temperature are regulated in all stages of the den generation process as the liquid turns :, constantly into vapor.
Now, the object of the present invention is a process for operating steam installations, a process in which the steam conducted to the machines is also dry, but which differs in principle from the other two processes because it has place within the scope of the wet value.
Heat is brought to a heat carrier at the pressure of supersaturation. The heat carrier is then throttled to the saturation range, and the resulting wet vapor is dried. Supposedly, unlike known methods, separation of vapor and liquid not only is not avoided, but is even required. The operation of the process is particularly advantageous when the heat carrier is heated to in the vicinity of the critical temperature, its pressure being at the same time approximately equal to the critical pressure. At the critical point, a clear separation of the states of aggregation is not possible.
The vapor is then throttled and is dried after throttling. L3 if necessary, the throttling is repeated in several successive stages.
In the throttle, both vapor and liquid are produced. -The liquid can still be used in two ways. After separation of the vapor, this liquid has the same pressure and temperature as the
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steam. One of the possibilities for the further use of the liquid is that, if the heater is supplied by a multistage pump, the liquid is led to the corresponding pressure stage of the pump, so that the The entire heat content of the separated liquid is returned to the steam generator. Another possibility is to proceed as follows: the liquid is throttled again.
The mixture of liquid and vapor thus produced is dried and the dry vapor is conveyed to a consumer, in particular to the corresponding pressure stage of a multistage engine machine. This operation can be repeated on the fly.
Another embodiment of the method of the invention is obtained in combination with a power plant with several stages. The constricted and dried vapor is conducted to a multistage prime mover, in which it expands to such an extent that its liquid content just still allows the operation of the stages in question. The mixture of steam and liquid is then removed from the turbine, is dried and is conducted to the low pressure stage of the machine.
The last-mentioned process gives particularly advantageous results when accumulators or collectors are interposed between the various stages of the prime mover, to which the wet vapor is conducted and from which the dry vapor evaporating is carried to group d. next stages of the machine. Apart from this thus ensuring a good possibility of balancing fluctuations in the load, this arrangement furthermore ensures the advantage that one obtains from the steam which is definitely dry.
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It has been stated above that the liquid separated from the steam can be led to the corresponding pressure stage of the boiler feed pump. In the same way, the surplus of the collector water can be returned to the heater by passing through the corresponding pressure stage of the feed pump to the boiler.
In all stages of the process, the dry steam can be overheated by throttling.
In the event that it is desired not to effect the throttling between the heater and the driving machine without work flow, it is possible to use, according to the invention, as a throttle member a driving machine which the steam leaves in the form of wet steam, after which it is subjected to drying.
It has already been said that the vapor can be dried by leading it into an accumulator or collector. Mechanical arrangements, such as impact surfaces or the like, can also be used for drying, or the steam can be passed through hot water of the same temperature. introducing superheated steam from a particular system into the wet steam.
The accompanying drawing shows schematically a steam plant operating according to the process of the invention. In a tube system 2 heated by a burner 1, a heat carrier is heated to the supersaturation pressure and taken to the consumers through a line 3. The liquid is throttled by means of a valve -4 and the mixture of vapor and liquid obtained is led to a dryer 5. A throttle valve 6 and a dryer 7 have been inserted in front of the consumer. The tube system 2 is fed by a multi-stage food pump 8, which is
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driven by a motor 9. The quantity of liquid formed is led from the dryers 5 and 7 to the corresponding pressure stages of the pump 8.
Between the penultimate stage and the last stage of the pump, a heater 10 has been inserted.
From the dryer 7 the dry working steam enters the first stage 11 of a power machine installation. It leaves, after the flow of work, in the wet state, through line 12 and is led to a manifold 13. The dry vapor evaporating passes through a line 14 in stage 15 of the prime mover installation, leaves this installation in the wet state via a pipe 16, is dried by a collector 17, is carried via a pipe 18 to another stage 19 of the installation, and is finally condensed in a condenser 20. The condensate is conducted by a pump 21 to the manifold 17, the surplus liquid of which is conveyed by a pump 22 to the manifold 13, the surplus liquid from the latter being conveyed to the pump 8 for feeding the boiler.
From the foregoing explanations, it will be appreciated that the process of the invention is absolutely different from known vaporization processes. Unlike other processes, it works in the field of wet steam. Steam drying replaces superheating and intermediate superheating. The economy of the process of the invention lies above all in the reduction of the quantity of condensate by water separation, in the small dimensions of the heating surfaces of the boiler, and in the elimination of the heating surfaces of the superheater. and the intermediate superheater.