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La présente invention concerne un procédé de mise en marche d'un générateur de vapeur fonctionnant à circulation forcée, dans lequel on fait circuler,pendant la mise à feu (Anheizen) l'eau du réservoir d' eau d'alimentation dans le faisceau tubulaire et on la fait revenir dans le réservoir et elle concerne également la générateur de vapeur convenant à Inapplication de ce procédéo
Quoique pendant la mise à feu, c'est-à-dire pendant l'interval- le de temps qui s'écoule entre l'allumage du feu et le moment où la tempé- rature de'la chaudière a atteint sa valeur de régime, on ne puisse pas en- core obtenir de la vapeur utile, il est cependant nécessaire de faire pas- ser pendant ce temps le fluide de travail dans le faisceau tubulaire pour protéger l'installation contre des contraintes thermiques nuisibles.
A ce propos, la circulation de l'eau a l'avantage de ne p'as perdre inutilement
1-'énergie calorifique transmise au fluide de travail pendant la période initiale du chauffage mais de permettre de l'accumuler.
Cependant, les solutions connues de cette nature ont pour ef- fet de restreindre notablement la latitude dont on dispose au point de vue de la construction du surchauffeur, était donné qu'il est nécessaire de choisir la direction suivie par les tubes, de façon à remplir, non seule- ment les conditions de la circulation de la vapeur surchauffée,pendant la marche normale, mais encore celles de la circulation d'un mélange de vapeur et d'eau pendant la période de mise à feuo En particulier, il faut avoir soin de supprimer complètement toutes les poches d'eau dans les tubes du surchauffeur avaut de passer à la marche normale et d'empêcher pendant la mise à feu la formationd"une circulation instable du mélange de vapeur et d'eau.
C'est pourquoi une solution connue consiste à faire partir le tuyau, qui fait revenir l'eau en circulation pendant la mise à feu dans le réservoir d'eau d'alimentation, d'un point du faisceau tubulaire situé entre l'évaporateur et le surchauffeur et à protéger le surchauffeur contre le rayonnement de la flammeo Mais il arrive souvent que le surchauffeur 'ne peut etre installé dans certaines chaudières dans une position dans laquelle il n'est pas touché par le rayonnement de la flamme et par suite, en l'absence de refroidissement, il risque de s'endommager sous l'effet de contraintes thermiques excessiveso
Suivant l'invention on remédie aux inconvénients précités en prélevant l'eau à faire circuler dans le faisceau tubulaire,
entre l'évaporateur et le surchauffer, pour la faire revenir dans le réservoir d'eau d'alimentation,en remplissant le surchauffeur d'eau qui se vaporise pendant la période initiale du chauffage et en prélevant cette vapeur dans le surchauffeur Cette solution donne une latitude sensiblement plus grande, au point de vue de la construction et en particulier de la disposition des tubes du surchauffeur, puisqu'il n'est pas nécessaire d'y faire passer obligatoirement, pendant la période de mise à feu de l'eau ou un mélange de vapeur et d'eauo On détermine normalement la quantité d'eau contenu dans le surchauffeur de façon que cette eau soit complètement vaporisée au moment du passage à la marche normale.
On dispose de préférence un séparateur d'eau entre l'évaporateur et le pôint de départ du tuyam de retouro
Il y a lieu de prévoir dans le faisceau tubulaire entre le séparateur et le surchauffeur, une première vanne, dans le tuyau de retour entre le faisceau tubulaire et le réservoir d'eau d'alimentation, une seconde vanne, et dans un tuyau qui part du faisceau tubulaire à l'extrémité de sortie du surchauffeur et sert à faire sortir la vapeur qui se forme pendant la période de mise à feu une troisième vanne.
Les deux premières vannes permettent de faire passer le fluide de travail pendant la marche normale dans le surchauffeur et de la faire revenir directement dans le réservoir d'eau d'alimentation pendant la période de mise à feu, sans le faire passer par le surchauffeur, la troisième vanne permet de
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faire sortir directement la vapeur qui se forme dans le surchauffeur pendant la période de mise à feuo
Les vannes peuvent être commandées à la main ou fonctionner sous forme complètement ou semi-automatique.
En particulier, les deux premières vannes peuvent être construites sous forme de vannes de trop-plein qui retiennent la pression à l'entrée de la vanne,, De préférence, la première vanne de trop-plein comporte un dispositif de réglage qui permet de régler la pression à sa valeur nominale.,
La première vanne peut aussi être actionnée par un organe de commande,en fonction de l'état du fluide de travail arrivant dans le séparateuro Elle peut aussi être commandée en fonction de l'état du fluide de travail sortant du séparateur. De même, un organe de commande peut agir sur la seconde vanne en fonction de l'état du fluide de travail entrant dans le séparateur ou en sortant ou de la hauteur du niveau de l'eau dans le séparateur.
Sur les dessins ci-joint :
La figure 1 représente un exemple de réalisation de l'invention
Les figures 2 à 7 représentent divers modes de commande possibles de la première et de la seconde vannes.
En marche normale, le fluide de travail sortant du réservoir d'eau d'alimentation 1 est refoulé par une pompe 2 dans les portions respectives 3 et 3' de préchauffage et de vaporisation du faisceau tubulaire.
La vapeur humide sortant de l'évaporateur arrive dans un séparateur d'eau 4 puis,en en sortant sous forme de vapeur saturée, passe par une vanne de trop plein 5, arrive dans un surchauffeur 6 et une fois surchauffée en sort par un tuyau de sortie 7.
Pendant la période de mise à feu, la vanne 5 est fermée et le fluide de travail sortant du séparateur d'eau 4 passe par la seconde vanne 8 et revient directement par une dérivation 9 dans le réservoir d'eau d' alimentation 1. L'eau en circulation s'échauffe pendant cette période. Au bout d'un certain temps,il se forme à l'extrémité de sortie de l'évaporateur un mélange de vapeur et d'eau, dont la teneur en eau diminue de plus en plus et à partir d'un certain moment, le séparateur d'eau 4, d'abord complètement rempli d'eau, est susceptible de séparer l'eau de la vapeur.
L'eau séparée peut sortir du séparateur 4 par un tuyau 10.
Or, dès qu'il sort de la vapeur saturée du séparateur, on peut rendre libre le passage dans le sur chauffeur On n'a donc pas besoin d' attendre que la teneur en humidité de la vapeur sortant de l'évaporateur ait atteint sa valeur normale.
Entre temps, avant le commencement de la période de mise à feu ou aussi en partie pendant cette période, l'eau introduite dans le surchauffeur 6 s'est complètement vaporisée. La vanne 11, qui se trouve dans un tuyau 12 partant du tuyau de sortie 7,à l'extrémité de surchauffeur 6, qui était ouverte pendant la période de mise à feu et par laquelle est sortie la vapeur formée et par suite la connexion nécessaire à la marche normale de la chaudière est ainsi réaliséeo
Les vannes 5 et 8 du générateur de vapeur de la figure 1 sont construites sous forme de vannes de trop-plein à pression régulateur de pression 13,maintiennent la pression à l'entrée de la vanne à une valeur nominale fixée.
Le réglage de la vanne de trop-plein 5 s'effectue au moyen d'un dispositif de réglage 14, qui permet, de bloquer la vanne 5 pendant la période de mise à feu en position de fermeture ou seulement de la régler à une valeur nominale plus élevée que la vanne 8. Le circuit suivant l'invention du fluide de travail est ainsi établi avec certitude pendant la période de mise à feu. Dès que le séparateur 4 est à même de séparer la totalité de l'eau de la vapeur du mélange d'eau et de vapeur qui y entre, on peut ouvrir la vanne 5 en grand ou en partie au moyen du dispositif de réglage 14, en faisant ainsi passer dans le surchauffeur 6 la é
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la totalité ou une partie de la vapeur saturée sortant du séparateur.
Par exempleil est avantageux d'ouvrir en partir la vanne 5 lorsque la turbine doit être préchauffée ou ne fonctionner que sous charge réduite ou, lors- que la vanne 11 étant ouverte il reste encore à faire sortir du surchauf- feur des résidus de liquide par le tuyau 12.
La commande de la vanne 5 peut aussi être automatique., La figure
2 représente un organe de commande 15 , qui agit sur la vanne 5 en fonction de l'état du fluide de travail entrant dans le séparateur. La figure 3 représente@un organe de commande 15' qui agit sur la vanne 8 en fonction de l'état du fluide de travail entrant dans le séparateur. Lorsque les deux vannes sont 'ici encore construites par exemple sous forme de vannes de trop-plein et que la valeur nominale de réglage de la vanne 8 est inféri- eure pendant la période de mise à feu et supérieure pendant la marche nor- male à celle de la vanne 5 ilenrésulte aussi que le fluide de travail cir- cule de la manière décrite pendant la période de mise à feu et passe dans le surchauffeur pendant la marche normale.
La figure 4 représente un organe de commande 16, qui agit sur la vanne 5 en fonction de l'état du fluide de travail sortant du séparateur.
On peut agir de la même manière sur l'organe de commande 16' de la figure 5 pour commander la vanne 8. Comme précédemmentla vanne 5 peut être maintenue complètement fermée pendant la période de mise à feu et la vanne 8 pen- dant la marche normale. Si les vannes sont automatiques,on peut donner à la pression de la vanne qui commande le passage du fluide moteur une valeur nominale inférieure à celle de la pression de l'autre vannée
Enfin,la figure 6 représente un organe de commande 17, qui actionne la vaine 5 en fonction de la hauteur du niveau de l'eau dans le séparateur tandis que la figure 7 représente un organe de commande 17' qui actionne la vanne 8 en fonction de la même grandeur de réglage.
Le dispositif de réglage le plusavantageux à choisir dépend des conditions de marche existantes; en particulier, des combinaisons multiples des dispositifs décrits sont à recommander. D'ailleurs, il peut arriver que dans divers cas particuliers d'application'du procédé suivant l'invention, il y ait lieu de choisir d'autres dispositifs de réglage.
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The present invention relates to a method of starting a steam generator operating by forced circulation, in which the water from the feed water tank is circulated during the firing (Anheizen) in the tube bundle. and it is returned to the tank and it also relates to the steam generator suitable for the application of this process.
Although during firing, that is to say during the time interval which elapses between the ignition of the fire and the moment when the temperature of the boiler has reached its operating value. , it is not yet possible to obtain useful steam, it is however necessary to pass during this time the working fluid in the tube bundle in order to protect the installation against harmful thermal stresses.
In this regard, the circulation of water has the advantage of not losing unnecessarily
1-calorific energy transmitted to the working fluid during the initial period of heating but to allow it to accumulate.
However, the known solutions of this nature have the effect of considerably restricting the latitude available from the point of view of the construction of the superheater, since it is necessary to choose the direction followed by the tubes, so as to fulfill, not only the conditions for the circulation of superheated steam, during normal operation, but also those for the circulation of a mixture of steam and water during the firing period o In particular, it is necessary to have Care should be taken to completely remove all pockets of water in the superheater tubes before switching to normal operation and to prevent the formation of an unstable circulation of the mixture of steam and water during firing.
This is why a known solution consists in making the pipe, which makes the water circulating during firing in the feed water tank return, from a point in the tube bundle located between the evaporator and the superheater and to protect the superheater against the radiation of the flame o But it often happens that the superheater cannot be installed in some boilers in a position in which it is not affected by the radiation of the flame and therefore, in the absence of cooling, it risks being damaged under the effect of excessive thermal stresses.
According to the invention, the aforementioned drawbacks are remedied by taking the water to be circulated in the tube bundle,
between the evaporator and the superheater, to return it to the feed water tank, filling the superheater with water that vaporizes during the initial heating period and taking this vapor from the superheater This solution gives a significantly greater latitude, from the point of view of construction and in particular of the arrangement of the tubes of the superheater, since it is not necessary to pass them necessarily, during the period of firing of the water or a mixture of steam and water o The quantity of water contained in the superheater is normally determined so that this water is completely vaporized when switching to normal operation.
A water separator is preferably available between the evaporator and the starting point of the return pipe.
It is necessary to provide in the tube bundle between the separator and the superheater, a first valve, in the return pipe between the tube bundle and the feed water tank, a second valve, and in a pipe which leaves of the tube bundle at the outlet end of the superheater and serves to release the vapor which forms during the firing period a third valve.
The first two valves allow the working fluid to pass through the superheater during normal operation and return it directly to the feed water tank during the firing period, without passing it through the superheater, the third valve allows
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directly release the steam that forms in the superheater during the firing period o
The valves can be operated by hand or operate in full or semi-automatic form.
In particular, the first two valves can be constructed in the form of overflow valves which retain the pressure at the inlet of the valve. Preferably, the first overflow valve comprises an adjustment device which makes it possible to adjust the pressure at its nominal value.,
The first valve can also be actuated by a control member, according to the state of the working fluid arriving in the separator. It can also be controlled according to the state of the working fluid leaving the separator. Likewise, a control member can act on the second valve as a function of the state of the working fluid entering or leaving the separator, or the height of the water level in the separator.
On the attached drawings:
FIG. 1 represents an embodiment of the invention
Figures 2 to 7 show various possible control modes of the first and second valves.
In normal operation, the working fluid leaving the feed water tank 1 is delivered by a pump 2 into the respective portions 3 and 3 'for preheating and vaporizing the tube bundle.
The wet steam leaving the evaporator arrives in a water separator 4 then, leaving it in the form of saturated steam, passes through an overflow valve 5, arrives in a superheater 6 and, once overheated, leaves it through a pipe output 7.
During the firing period, the valve 5 is closed and the working fluid leaving the water separator 4 passes through the second valve 8 and returns directly through a bypass 9 into the feed water tank 1. L The circulating water heats up during this period. After a certain time, a mixture of steam and water forms at the outlet end of the evaporator, the water content of which decreases more and more and from a certain point the water separator 4, first completely filled with water, is capable of separating water from steam.
The separated water can exit the separator 4 through a pipe 10.
Now, as soon as it leaves the saturated steam from the separator, the passage through the overheater can be made free. There is therefore no need to wait until the moisture content of the steam leaving the evaporator has reached its maximum. normal value.
In the meantime, before the start of the firing period or also partly during this period, the water introduced into the superheater 6 has completely vaporized. The valve 11, which is in a pipe 12 starting from the outlet pipe 7, at the end of the superheater 6, which was open during the firing period and through which the formed vapor and hence the necessary connection left normal operation of the boiler is thus achieved.
The valves 5 and 8 of the steam generator of Figure 1 are constructed as pressure regulating pressure overflow valves 13, maintain the pressure at the inlet of the valve at a fixed nominal value.
The overflow valve 5 is adjusted by means of an adjustment device 14, which makes it possible to block the valve 5 during the firing period in the closed position or only to adjust it to a value nominal higher than the valve 8. The circuit according to the invention of the working fluid is thus established with certainty during the firing period. As soon as the separator 4 is able to separate all the water from the steam from the mixture of water and steam which enters it, the valve 5 can be opened fully or partially by means of the adjusting device 14, thus passing through the superheater 6 the é
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all or part of the saturated steam leaving the separator.
For example, it is advantageous to open the valve 5 from the start when the turbine must be preheated or operate only under reduced load or, when the valve 11 is open, liquid residues still have to be released from the superheater. the pipe 12.
The control of valve 5 can also be automatic., Figure
2 shows a control member 15, which acts on the valve 5 as a function of the state of the working fluid entering the separator. FIG. 3 represents a control member 15 'which acts on the valve 8 as a function of the state of the working fluid entering the separator. When the two valves are here again constructed for example as overflow valves and the nominal setting value of the valve 8 is lower during the firing period and higher during normal operation. that of valve 5 also results in the working fluid circulating in the manner described during the firing period and passing through the superheater during normal operation.
FIG. 4 represents a control member 16, which acts on the valve 5 as a function of the state of the working fluid leaving the separator.
The control member 16 'of FIG. 5 can be acted in the same way to control valve 8. As previously, valve 5 can be kept completely closed during the firing period and valve 8 during operation. normal. If the valves are automatic, the pressure of the valve which controls the passage of the working fluid can be given a nominal value lower than that of the pressure of the other valve.
Finally, Figure 6 shows a control member 17, which actuates the vacuum 5 according to the height of the water level in the separator while Figure 7 shows a control member 17 'which actuates the valve 8 in function of the same manipulated variable.
The most advantageous adjustment device to choose depends on the existing operating conditions; in particular, multiple combinations of the devices described are to be recommended. Moreover, it may happen that in various particular cases of application of the method according to the invention, it is necessary to choose other adjustment devices.