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Procédé pour la récupération de la chaleur des soutirages de chaudière et installation, pour la mise en pauvre dudit procède
Dans les centrales à vapeur de grande puissance, notmament celles qui utilisent des ohaudières à circulation foreée, das quantités importantes d'eau sont évacuées hors de la chaudière. Ces eaux résiduelles se trouvent à la tem- pérature de vaporisation da la ohaudière et contiennent par conséquent une quantité de chaleur relativement importante.
Pour réduire les pertes de chaleur, il a déjà été proposa, dans le cas où les réchauffeurs d'eau d'alimentation sont chauffés par de la vapeur de soutirage, de subdiviser ces réchauffeurs en deux parties dont l'une continuerait à être alimentée comme préoéd 'rament par la vapeur de soutirage de
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la turbine, alors que l'autre serait chauffée par la vapeur saturante d'une colonne de détente alimentée par les eaux en provenance de la chaudière.
Ce faisant, les canalisations dteau d'alimentation à destination de la seconde section du réchaufeur ou en provenance de cette seconde section peuvent être reliées par dos organes de réglage en différents pointa de l'entrée ou de la sortie de la première section afin d'adapter la puissance réfrigérante de la seconde section à la quantité d'eau chaude à récupérer et à la charge de la turbine. Une telle disposition a l'inconvénient d'exiger des organes ccompliqués de manoeuvre si l'on veut maintenir las pertes de chaleur à un faible niveau. De plus, si la pression d'introduction de l'eau d'alimentation est élevée un tel système suppose un appareillage important. Pour ces deux rai- sons, on est conduit à une installation coûteuse.
On connaît aussi une disposition dans laquelle la vapeur en provenance des eaux résiduelles de chaudière est mélangée à la vapeur de soutirage, 1' ensemble alimentant ensuite les différents étages du réchauffeur d'eau d'alimen- tation. Le but de ce système est d'abaisser, par introduction de vapeur saturante en provenance de la colonne de détente, la température de la vapeur de soutirage surchauffée et ainsi d'obtenir des coefficients moyens de transmission de chaleur qui sont' plus élevés, ce qui permet de réduire la surface d'échange du réchauffeur, Catta disposition a toutefois l'in- convénient non négligeable que l'incorporation de vapeur satu- rante à la vapeur surchauffée de soutirage représenta une dégradation de l'énergie, au sens de la thermodynamique,
et implique une réduction du rendement théorique du cycle. Les calculs oht montré que 1' investissement supplémentaire en' surface d'échange pour le réchauffeur est plus intéressant que
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le gain obtenu, du fait de l'incorporation de vapeur satu- rante, par l'augmentation du coefficient de transmission de .. chaleur, autrement dit qu'il est rentable d'éviter cet abais- sement du rendement thermodynamique.
La présente invention vise à éviter une seconde section de réchauffeur et les dispositifs de réglage corres- pondants sans toutefois avoir à supporter un abaissement du rendement thermodynamique. Ce faisant, l'invention Permet d'obtenir simultanément un rendament accru et une exploitation plus simple.
Le procédé selon l'invention en vue de l'utilisa- 'tien do la chaleur contenue dans les eaux résiduelles des Saturateurs de vapeur alimentant les machines thermiques, avec au moins un réohauffeur régénératif susceptible d'être alimente par de la vapeur de soutirage prélevée sur la machine thermique, ledit réchauffeur étant alimenté notamment par de la vapeur saturante obtenue par détente des eaux résiduelles de chaudière, est caractérisé en oe que ladite vapeur satu- rante de détente est injectée dans le réchauffeur à la suite de la vapeur de soutirage.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisée par au moins un réchauf- feur, au moins un appareil de détunte à un ou plusieurs étages ainsi qu'une conduite qui amène la vapeur saturante en pro- venance du détendeur en un point du réohauffeur qui est compris entre la zone de désuchauffe et la zone de condensa- tion.
L'invention sera décrite ci-après de façon plus dd.. taillée en se référant au dessin ci-annexé dans lequel la figure 1 représente schématiquement une installation selon l'invention, alors que la figure 2 est un diagramme thermo- dynamique explicatif.
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Dans une centrale à vapeur (fig. 1), l'eau d'ali- mentation qui est destinée par exemple à une chaudière à circulation foroée, eat refoulée par une pompe d'alimentation 1 en provenance d'un réservoir 2 d'eau d'alimentation et envoyée, au travers des réchauffeurs 3 et 4, à destination de la zone d'évapportaoin 5 de la chaudière à circulation forcée.
La vapeur vive ainsi obtenue est surchauffée dans un sur- chauffeur 6 et envoyée vers une turbine à condensation à soutirée 7 dans laquelle ladite vapeur se détend en cédant de l'énergie. Après avoir quitté la turbine 7, la vapeur est condensée au condenseur 8 et elle est refoulée pur la pompe à condensât 9 au travers dos préchauffeurs 10 ot 11 à desti- nation du réservoir 2 d'eau d'alimentation.
La vapeur humide est prélevée sur l'installation entre l'évaporateur 5 de la chaudière et le surohauffeur 6, Elle est envoyée vers un séparateur d'eau 12 dont l'eau ré- siduelle parvient dans une colonne de détente 13. La colonne 13 comporte quatre étages de détente, 14, 15, 16 et 17 et les vapeurs saturantes en provenance de ces étages sont amenées par les canalisations 18 à 21 aux préréchauffeurs 3, 4, 10 et 11 entre les zones de désurchauffe et les zones de condensation, autrement dit, dans les zones des réchauffeurs où l'on a de la vapeur saturante.
La turbine 7 est munie de quatre prises de soutirage 22, 23, 24 et 25 dont partent les canalisations 26, 27, 28 et 29,qui sont munies de soupapes d'arrêt et qui aboutissent respectivement aux réchauffeurs 4, 3, 11 et 10. Les courants respectifs de vapeur de soutirage ot de vapeur saturante en provenance de la colonne de détente no se mélangent qu'après la zone de déaurohauffe de chaque réchauffeur.
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La vapeur en provenance du la colonne de détente se condense alors, de concert avec la vapeur de soutirage désur- chauffée, et lo condensât obtenu est évacué par le système normal d'évacuation des condensais des réchauffeurs à vapeur
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de soutirage. '3n réglant la quantité d'eau do déshumidifiaa- tion, on détermine la production de vapeur saturante pur détente de cette eau et la traction soutirée sur la turbine vapeur s'ajuste automatiquement sans autre intervention,
Il est avantageux que le nombre de:3 étages de détente
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soit identique au nombre des Stases de r3ohrzufaura alimentes pur la de soutirée.
Dans un diucraimie schématique C-T (fig. 2) on a représenté l'évolution des températures T (en C) en fonction des quantités de chaleur 9 (en koal/kg) échangées dans un
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réohaui'feur, Un dispositif antérieurement connu fonctionne de la fut;on au:vunte. On mé lance de la vapeur saturante en prove- nance de la colonne da détente avec do la vapeur surchauffée prélevée par soutirage sur la turbine. La vapeur de soutirage qui est en l'état 51 est dégrader jusqu'en l'état 52 par
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incorporation do valeur auturanta, La quantité de vapeur est oortou fÀli711'Jnt1iI muta le niveau de température est ubtiiaud en ounsoquenoe.
Dans la zone de dosurohauffe du rechauffeur, le mélange est refroidi Jusqu'au point 53 puis, dans la zone de condensation, il est condensé à température normale da la vapeur saturante jusqu'au point 54 et éventuellement amène au point 55 dans une zone de refroidissement supplémentaire.
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Invl3l'L!)m.gnt, l'eau d'alimentation est réchauffée du point 56 au point 57 en passant par le point 58 à la sortie de la zone de refroidissement supplémentaire et au point 59 à la sortie de la zone de condensation.
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Dans le système selon l'invention, la vapeur sur- chauffée provenant du soutirage est refroidie dans la zone de désurchauffa du réchauffeur et passe par conséquent du point
51 au point 53. Au point 53 on incorpore à la vapeur de soutirage désurchauffée la vapeur saturante on provenance do la colonne de détente,. L'eau d'alimentation est amenée à oiroulor à oontreoourunt et est échauffes du point 56 au point 57.
Il ressort de la figure 2 que la différence de température diaponible entre la vapeur de soutirage et l'eau d'alimentation pour le transfert de la chaleur de la vapeur surchauffée, est notablement plus faible dans le système selon 1' invention que dans les dispositions anté- @ ireurement connues. Même si les coefficients de transmission de la chaleur étaient quelque peu améliores avec le système antérieurement connu, le dispositif selon l'invention peut utiliser, pour transmettre la même quantité de chaleur, des surfaces d'échange notablement plus faibles.
Inverse- ment, si les surfaces d'échange sont laisuées inchangées, le dispositif salon l'invention permet un réchauffement accru de l'eau d'alimentation à condition que la Quantité de vapeur soutirée Doit également accrue. On réalisa auisi une amélio- ration du rendement thermodynamique du cycle.
Dans les chaudières ayant un grand volant d'eau on peut augmenter artificiellement le llchage d'oau pour faire face à des pointas temporaires de charge de talle aorte que la colonne de détente assure à elle seule le réchauffage de l'eau d'alimentation et que l'on puisse renoncer à tout soutirage sur la turbine. Comme la totalité du débit de vapeur vive traverse l'ensemble de la turbine sans réduction par les soutirages, on obtient ainsi sans difficulté un gain de puissance sur l'arbre de la turbine.