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PROCEDE ET APPAREIL PERFECTIONNES POUR EPURER UN FLUIDE GAZEUX HUMIDE.
Cette invention concerne un procédé et un appareil perfectionnés pour épurer un fluide gazeux humide et plus particulièrement la vapeur four- nie par un générateur de vapeur.
@ La vapeur à haute pression produite dans une chaudière en vue d'être utilisée comme force motrice, contient habituellement de petites - 'quantités d'impuretés telles que la silice et autres sels d'eau de chaudiè- @ res, pendant la transformation dé l'énergie dans la turbine associée,, se déposent fréquemment sur les surfaces des aubes et autres parties internes de la turbine. Une accumulation de ces dépote a pour effet de réduire le rende- ment de la turbine, et de donner lieu à des périodes d'indisponibilité de cel- le-ci pour l'enlèvement des dépôts.
Le transport de matières de contamination par la vapeur dans la turbine 'est généralement considéré comme effectué par entraînement mécanique dans la vapeur, par vaporisation ou dissolution dans celle-ci ou par une com- binaison de ces actions. On peut réduire l'entraînement mécanique en effec- tuant une séparation efficace du liquide et de la vapeur par l'utilisation 'de la forcé.centrifuge, par. exemple, à la condition que les propriétés physiques du mélange liquide-vapeur se prêtent à une séparation mécanique,. Le$ agents de contamination existant dans la vapeur par suite d'une séparation mé- canique incomplète, ou à l'état de vapeur ou en solution dans la vapeur peuvent être éliminés par contact intime entre un liquide de lavage relativement pur et la vapeur.
Des essais ont été faits pour débarrasser la vapeur des matiè- res de contamination par lavage et/ou condensation, en pulvérisant-un liqui- dé de levage dans la vapeur. Toutefois, dans le cas de la production de va- peur à haute pression, le lavage de,la vapeur par pulvérisation n'a pas donné de bons résultats par suite de la difficulté à projeter de fines particules d'eau dans'un courant de vapeur de densité élevée.
La présente invention comprend un appareil pour l'épuration d'un fluide gazeux humide, caractérisé'en ce que des dispositifs séparateurs de
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liquide et de fluide gazeux sont montés en série dans un parcours du fluide gazeux, suivis d'un épurateur présentant des surfaces intimement rapprochées au fluide qui circule dans le parcours du fluide gazeux, et un moyen de former sur les surfaces des pellicules mobiles de liquide de lavage.
Des dispositifs secondaires séparateurs de liquide et de fluide gazeux sont avantageusement disposés dans le parcours du fluide gazeux audelà de l'épurateur.
L'invention comprend aussi le procédé d'épuration de vapeur dans une chaudière à haute pression, caractérisé en ce que l'eau est séparée de la vapeur et les agents de contamination sont ensuite extraits de la vapeur par contact intime entre la vapeur et une pellicule d'eau d'une pureté relativement élevée.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue partielle, en coupe transversale, de l'intérieur d'un corps cylindrique de vapeur et d'eau, comportant un dispositif de lavage.
Fig. 2 est une vue en coupe à plus grande échelle d'une partie de la construction représentée sur la Fig. l, et
Fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2.
Comme le montre la Fig. 1, le corps cylindrique de vapeur et d'eau 10 est pourvu d'une série de tubes montants 11 débouchant dans la partie inférieure du corps cylindrique, de tubes de sortie de vapeur 12 situés dans la partie supérieure de celui-ci et du tube d'alimentation d'eau usuel 22.
Le corps cylindrique 10 comporte aussi les tubes descendants nécessaires, reliés au système circulatoire du générateur de vapeur. Dans le corps cylindrique représenté, les tubes descendants sont disposés aux extrémités opposées du corps cylindrique.
Le mélange de vapeur et d'eau circulant dans les tubes 11 pénètre dans une chambre collectrice 13 formée par une série de plaques cintrées 14, espacées intérieurement du segment inférieur de la paroi du corps cylindrique et convenablement supportées par des ferrures 15 fixées à la paroi extérieure du corps cylindrique. Dans la forme d'exécution représentée, la chambre collectrice 13 est pourvue de plaques de fermeture d'extrémités -(non représentées) et de plaque de fermeture de sommet 16. La partie supérieure de la chambre collectrice 13 est pourvue d'une série de plaques amovibles 17, , dont la majeure partie est située au-dessus de la ligne médiane horizontale du corps cylindrique 10.
Les plaques amovibles 17 sont pourvues d'une série de conduits 25 convenablement espacés, s'étendant à l'intérieur du corps cylindrique et s'ou- vrant tangentiellement dans une rangée de séparateurs de vapeur et d'eau du type centrifuge ou cyclonique. De l'autre côté du corps .cylindrique se trouve une seconde rangée de séparateurs et de laveurs similaires, disposés de la manière représentée. La construction générale du séparateur de type cyelonique et de la chambre collectrice, est décrite en détail dans le brevet n 465.450 de la Demanderesse. Comme c'est représenté sur la Fig. l, chaque séparateur 24 est pourvu d'une sortie inférieure 26 à sa base et d'une sortie supérieure 27 à son sommet.
La vapeur et L'eau sont séparées à l'intérieur du séparateur 24 par la force centrifuge et la vapeur s'élève pour s'échapper par la sortie 27, tandis que l'eau séparée est déchargée de haut en bas par la sortie 26.
Ordinairement, le niveau 21 de l'eau à l'intéri eur du corps cylindrique est maintenu approximativement sur la ligne médiane horizontale de ce dernier.
Toutefois, le niveau de l'eau peut varier de 30 cm environ ou davantage pendant le cours normal du fonctionnement, mais il ne peut pas dépasser les limites de la hauteur de la chambre de tourbillonnement.
La vapeur qui quitte la sortie 27 de chacun des séparateurs 24 s'élève à travers une plaque perforée, en forme, de cuvette faisant saillie de haut en bas, de manière à former une pyramide renversée 34. Chaque pyramide 34 des-
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cend d'une plaque de base 35 dans laquelle est ménagée une ouverture,corres- pondant àlla base de la pyramide et qui est supportée par des entretoises appropriées-36 faisant partie de*la construction de support d'une jupe de gar- de-hydraulique 31.
La jupe 31 s'étend d'une-extrémité à l'autre.;de la rangea de séparateurs, à l'intérieur du corps cylindrique,-et descend jusqu'à un ni- veau proche de l'extrémité inférieure des séparateurs 24. La jupe 31 est pourvue de plaques d'extrémité 32 et d'entretoises appropriées 33 et entoure 'la- rangée de séparateurs 24. Il en résulte que la totalité de la vapeur dé- chargée par les sorties 27 des séparateurs 24 doit s'élever à travers, les pla- ques perforées des pyramides 34.
Un épurateur comprenant des dispositifs de lavage est conjugué avec les séparateurs 24, un dispositif laveur 37 étant placé au-dessus de cha- que pyramide 34 et de chaque séparateur 24 et supporté par des prolongements appropriés des entretoises et les supports du séparateur 24 et de la pyrami- de 34. Chaque dispositif laveur 37 comprend un groupe ou une série de pla- ques rectangulaires ondulées non perforées 38 qui sont assemblées entre elles de manière à'se trouver dans dès positions verticales et parallèles intime- ment rapprochées pour former entre elles des passages de vapeur sinueux ou on- dulés. Chaque ondulation d'une plaque, 38 est parallèle à la longueur de cet- te dernière.
Les dispositifs laveurs 37 peuvent présenter une section hori- zontale rectangulaire ou carrée et sont disposés cote-à-cote en une rangée longitudinale. Les dispositifs alveures sont disposés de manière que les bords des plaques 38 se trouvent dans des plans radiaux par rapport à l'axe longitu- dinal du corps cylindrique et ils sont inclinés de haut en bas sous un angle de 15 approximativement sur l'horizontale en partant d'un point adjacent à ,,la paroi vers l'intérieur du corps cylindrique 10.
Les dispositifs laveurs. sont supportés à leurs bords inférieurs pàr une plaque de serrage 41 s'étendant longitudinalement par rapport au tam- bour pour envelopper les bords inférieurs de la série de dispositifs, et des- cendant au-dessous de l'extrémité supérieure 40 de la jupe 31. L'extrémité in- férieure de la plaque de serrage 41, est espacée de la partie 40 de la jupe .par un rebord 39-dans.lequel sont .ménagées des séries dé lumières esacées per- mettant la décharge de l'eau de lavage des extrémités inférieures des disposi- tifs laveurs à l'intérieur du corps cylindrique 10.
Les dispositifs laveurs 37 sont supportés à leurs bords supérieurs, près de la paroi du corps cylin- driques 10, par une plaque de fermeture verticale 43 qui présente une partie inclinée formant épaulement 43' et une'partie d'extrémité supérieure vertica,- le 43" fixée à une tablette horizontale 42. Celle-ci est placée en un point intermédiaire de la hauteur des dispositifs laveurs 37 et constitue le fond d'un réservoir d'eau de lavage 48.
L'eau de lavage, qui provient d'une source extérieure, pénètre à une extrémité du corps cylindrique par un tuyau 61 disposé longitudinale- ment à la partie supérieure du corps cylindrique 10. Du tuyau d'amenée 61, des branchements 52 se.. dirigent horizontalement vers la paroi du.corps cy- lindrique pour se raccorder à un collecteur 62.
De ce dernier partent une série de tuyaux de branchement espacés longitudinalement 63 qui sont rac- cordés chacun à un tuyau pulvérisateur 47 ayant une longueur 'égale à la longueur d'un dispositif laveur'37. Chaque tuyau pulvérisateur 47 est percé ,,d'une série d'ouvertures convenablement espacées 51 qui projettent dès-jets d'eau dans une direction générale horizontale,' contre une plaque courbe 46 qui part d'un point de jonction avec la plaque 49 gusqu'en un point'à proxi- ¯ mité de la face supérieure du tuyau pulvérisateur 47,
Une plaque chicane 45 est fixée à la face inférieure de ce dernier et s'étend de haut en -bas vers la paroi du corps cylindrique pour diriger l'eau déchargée par les'ouvertures
51 vers la tablette 42. Lesystème de tuyaux décrit assure une distribution de,l'eau de lavage dans une série de 'réservoirs 48 placés à proximité dès bords extérieurs des dispositifs laveurs 37. Des plaques 64 séparent des paires adjacentes de réservoirs 48 des dispositifs laveurs correspondants,37.
L'eau de lavage est déchargée'de chaque réservoir 48, au-dessus d'un déversoir distributeur 44 sur les plaques du dispositif laveur conjugué 37. Le déversoir est formé d'un demi tuyau fileté, qui est divisé lingitudi-
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nalement en parties égales, un bord du déversoir étant soudé à la tablette 42, tandis que l'autre bord se trouve à proximité du bord de plaques 38 situées' en un point intermédiaire de la hauteur du dispositif laveur. Comme le mon- tre particulièrement la Fig. 3, le déversoir est situé à un niveau tel et dé telle manière que l'angle interne de chaque filet de vis du tuyau se trouve dans l'alignement d'une plaque 38. Ainsi, le filetage formé sur le déversoir' constitue une série d'encoches conjuguées respectivement avec les plaques du dispositif laveur.
Dans la forme d'exécution représentée, le tuyau est fileté de manière à présenter huit filets de section en V par pouce (25 mm) et les plaques 38 sont espacées de 1/8 de pouce d'axe en axe des plaques.
Le déversoir 44 étant placé, comme c'est représenté, en un point intermédiaire de la hauteur du dispositif laveur, l'eau de lavage ruissellera en pellicule le long des surfaces des plaques 38 jusqu'à l'extrémité de dé- charge ou bord inférieur du dispositif laveur. Les surfaces des plaques on- dulées 38 à la partie supérieure du dispositif laveur exercent une action sé- paratrice pour séparer les gouttes d'humidité de grandes dimensions eatrai- nées par la vapeur passant à-travers la paroi inférieure humide du dispositif laveur. Les gouttes recueillies sur les surfaces des dispositifs laveurs s'é- coulent aussi de haut en bas le long des plaques vers l'extrémité de décharge du dispositif laveur.
L'eau de lavage peut être produite par la condensation de la vapeur provoquée dans un réchauffeur d'eau d'alimentation fermé, incorporé dans l'ins- tallation comprenant le générateur de vapeur et la turbine. Dans ces conditions, l'eau de lavage sera d'une grande pureté. En variante, l'eau de lavage peut provenir de l'eau d'alimentation de la chaudière. Dans ce cas, l'eau de la- vage ne sera pas pure, mais sa pureté dépassera considérablement celle de l'eau contenue dans le corps cylindrique de vapeur et d'eau de la chaudière.
L'eau de lavage ayant un degré de pureté plus élevé que l'humidité contenue dais la vapeur qui circule en contact superficiel intime avec elle, la vapeur sera la- vée efficacement et sa qualité s'améliorera, par suite de l'absorption d'élé- ments de contamination dans l'eau de lavage.
La vapeur quittant les dispositifs laveurs 37 s'élève dans une ran- gée de séparateurs de vapeur et d'eau secondaires 53 et de là dans la rangée de tubes de sortie de vapeur 12. Les séparateurs 53 sont formés de plaques ondulées, parallèles, intimement rapprochées qui sont disposées de telle manié-m re que leurs bords se trouvent dans des plans radiaux par rapport à l'axe longitudinal du corps cylindrique 10. La vapeur est dirigée dans les entrées
55 des séparateurs 53. par des plaques chicanes 54 et 58 qui sont supportées par la paroi du corps cylindrique au moyen de consoles appropriées.
La chi- cane 54 relie les bords inférieurs--des séparateurs 53 de part et d'autre des tubes de sortie 12 et délimite la partie inférieure d'une chambre collectri- ce d'humidité 60 qui reçoit l'eau séparée du mélange de vapeur et d'eau circulant dans les passages sinueux formés par les plaques ondulées dans les sé- parateurs 53. L'humidité est déchargée à l'intérieur du corps cylindrique 10 par les purgeurs 57.
Lorsque l'appareil décrit est en. service, le mélange de vapeur et d'eau déchargé par les tubes vaporisants 11 passe par la chambre 13 dans les rangées de séparateurs centrifuges 24. L'eau séparée dans les séparateurs 24 est déchargée par les sorties 26, tandis que la vapeur est déchargée de bas en haut par les pyramides 34 dans les dispositifs laveurs 37.
La majeure par- tie de l'eau est extraite de la vapeur par les séparateurs 24 et les pyramides 34, mais toute .humidité retenue dans la vapeur est fortement chargée de matiè- res contaminantes, Les pellicules d'eau de lavage passant sur les plaques 38 d'un dispositif laveur 37 entrent intimement en contact avec la vapeur cireu- lant dans les parcours sinueux entre les plaques et les pellicules d'eau de lavage captent les éléments de contamination par adhérence et par suite de la pression de vapeur des éléments contaminants agissant sur la surface des pel- licules d'eau.
L'eau de lavage, en même temps que les éléments contaminants absorbés, est déchargée des dispositifs laveurs 37 par les lumières du rebord 39 et évacuée du parcours de vapeur peur être amenée à l'intérieur du corps cylindrique. L'humidité entraînée-par la vapeur quittant les dispositifs la-
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veurs 37 est relativement pure et est séparée dans les séparateurs secondaires
53, de telle sorte que la vapeur débitée par les tubes 12 est pratiquement sè- che et de qualité supérieure.
Bien que l'épurateur ait été représenté 'et décrit dans son appli- cation au corps cylindrique de vapeur et d'eau d'un générateur de vapeur, il est'évident que l'épurateur peut etre placé à l'extérieur de ce corps cylindrique dans un récipient auxiliaire. En outre, les dispositifs séparateurs et laveurs peuvent etre installés dans des récipients séparés et raccordés pour permettre au fluide de les traverser succesivement.,En outre, l'invention est applicable au lavage de fluides gazeux autres que de la vapeur contenant des matières contaminantes en solution ou en suspension.
REVENDICATIONS. l.- Appareil pour épurer un fluide gazeux humide, caractérisé en ce que des séparateurs du fluide gazeux et du liquide sont montés en, série dans un parcours de fluide gazeux et qu'à la suite de ces séparateurs est disposé un épurateur pourvu de dispositifs présentant au fluide circulant dans le par- cours de fluide gazeux, des surfaces intimement rapprochées, et de dispositifs pour former sur les surfaces des pellicules mobiles de liquide de lavage.