CA1117386A - Separateur-surchauffeur de vapeur vertical - Google Patents

Separateur-surchauffeur de vapeur vertical

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CA1117386A
CA1117386A CA000313533A CA313533A CA1117386A CA 1117386 A CA1117386 A CA 1117386A CA 000313533 A CA000313533 A CA 000313533A CA 313533 A CA313533 A CA 313533A CA 1117386 A CA1117386 A CA 1117386A
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CA
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overheating
steam
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CA000313533A
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Jacques Marjollet
Roger Bessouat
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Stein Industrie SA
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Stein Industrie SA
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    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/26Steam-separating arrangements
    • F22B37/266Separator reheaters

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Abstract

: 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, comportant une zone axiale d'arrivée de 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. Les enveloppes des faisceaux tubulaires de surchauffe sont fixées à une virole mince et flexible fixée elle-même à la partie supérieure de la virole commune. Application au sèchage et à la surchauffe de la vapeur issue d'une turbine de détente à haute pression.

Description

8~;, La pré~ente invention concerne un séparateur-surchauffeur verti-cal de vapeur, comprenant à l'intérieur d'une virole commune une partie inferieure ~or~ant zone de séparation et une partle supérieure formant zone de surchaurfe, cette dernière comportant une zone axiale d'arrivée de la vapeur sèche, des faisceaux tubulaires de surchauffe disposés dans des enveloppes réparties autour de la ~one centrale, et une zone périphérique de oollecte de la vapeur surchauffée.
On connalt déja par le brevet français n 72 21 656 du 15.6.72 publié sous le n~ 2 1~7 394~de la demanderesse~des séparateurs-surch~uf-feurs de ce genre, qui servent notamment à sécher et surchauffer de la vapeur issue d'une turbine dc détente à haute pression, avant son admission dans une turbine de détente sous une pression inférieure, par échan~e de chaleur avec de la vapeur sous une pression supér2eure. ~tant donné les dilatations et contractions importantes qui se produisent dano les fais-ceaux tubulaires de la vapeur de surchauffe, l'on est conduit à adopier des d.ispositifs particuliers destinés à permettre ces dilatations et contrac-tions sans apparition de contraintes exces~sives, par exemple des lyres de dilatation. Ceux-ci sont relativement encombrants et compliquent t~ute intervention sur les faisceaux tubulaires de surchauffe.
La présente invention a pour but de remédler 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 facils des fais~ceaux tubulaires pour leur réparation.
Le séparateur-surchauffeur selon l'invention est caractérisé en ce que le~ enveloppes des faisceaux tubulaires de surchauffe sont fixées à
la paroi interne d'une virole mince et flexible fixée elle-même à la partie supérieure de la virole commune.
Il comporte en outre de préférence au moins l'une des caractéris~
tiques suivantes :
~ - Il co~prend ~i son extremite supérieure un collecteur torique - d'alimentation en ~apeur de surchau~fe, relié par des tubulures courtes aux extrer~ , superieure3 des iaisceau~. tubulaires de surci1-aui`le.
3~

38~3 - Sa partie inférieure comprend une chambre annulaire d'admission de la vapeur humide, reliée d'une part à des ouvertures d'introduction de ladite vapeur humi.de, 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 1~0 environ.
- La ~one axiale munie d'éléments séparateurs est excentrée par rapport à ~a virole commune vers le côté opposé aux ouvertures d'introduc-tion 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 réPérence aux fi~tres du dessin annexé, un séparateur-surchauffeur vertical de vapeur selon l'invention.
La figure 1 représente le séparateur-surchau~feur en coupe ver-ticale, avec arrachement partiel d'une partie des enveloppes des ~aisceaux tubulaires de surchauffe. -La figure 2 est une vue à échelle agrandle du détail II de la fi~ure 1, représentant le bas de la virole interne minoe et d'un Paisceau ~ 20 surchauffeur.
-; La figure 3 est une vue à échelle agrandle d'un détail III de la ~igur~ 1, représentant un élément séparateur.
La figure 4 représente une coupe diamétrale selon l'axe IV-IV de la figure 1. -La figure 5 représente une coupe elon l'axe V-V de la figure 1.
La figure 6 représente une coupe diamètrale selon l'axe VI-VI de la figure 1.
Dans la figure 1, le séparateur-surchauffeur comporte une virole externe résistante à la pression 1, soutenue grace à un support aanulaire 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 inf~rleure est munie de tubulures 4~ d'alimentation en vapeur humide. Celles cl débouer1ent dan~ une ohambre annulaire ~ comportant dans L73~
sa partie in~érieure 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 %one centrale 9, oette dernière~délimitée par ure tôlerie prismatique 60~ est excentrée par rapport à l'axe du séparateur-surchauffeur, son axe étant pluq éloigné des tubulures d'alimentation 4A
(voir figure 6). L'éooulement tourbillonnaire dans la chambre 5 assure une première séparation des gouttelettes d'eau entralnées par la vapeur. La disposition des éléments séparateurs dans la zone centrale 9 est par ailleurs telle que la vapeur n'y pénètre qu'apres 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 rassembie dans le ~nd 7 de la virole et s'évacue par la tubulure 8.
La vapeur partiellement séchée s'élève alors verticalemerlt dans les intervalles tel~ que 9A entre des empilemert.s 10, 11 d!aléments séparateurs formés par des paquets de tôle~s ondulées parallèles, de type connu. Afin d'assurer une répartition sensiblement é~ale de la vapeur entre les différents éléments séparateurs, l'intervall.e entre deux empilements d'éléments séparateurs décroît du bas vers le ha~t.
La structure d'un élément séparateur est représentée à plus grande échelle en figure 3. Chaque élément comprend une grille d'entrée 40, assurant une répartition égale du débit de vapeur, des toles ondulées ; parallèles 41, disposées entre des cloisons parallèles inférieure et supérieure 42 et ll3, 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 r~nière telle que la vitesse de la vapeur soit la même après sa sortie des séparateurs qu'avant son entrée dans ceux-ci. Puis la vapeur séchée 3o parvient dans la zone intermédiaire 13 du séparateur-surchauffeur. Une fraction, par exemple 10 % du débit total, peut être prélevée directelDent avant surchauffe par une tubulure de ~ortie 1l1.

73~
Le reste de la ~apeur saturante séchée s'élève dans la partie supérieure ll, 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 cornière~ 33 (voir figure 2) sur la surface interne d'une virole mince 30, elle mame soudée par son bord supérieur AU fond supérieur 31 du séparateur-surchauffeur. Le bord inférieur de la virole 30 est relié par un 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 élevée par la tubulure 20, le collecteur torique 21 et les raocords 22 débouchant dan.s les chambres d'extrémltés 23. Le.s faisceaux tubulaires se cornposent de tubes à ailettes parallèles 35 fixés dans aes plaques tubulaires telles que 36. La vapeur de surchau~fe condensée se rassemble dans des chambres telles que 24, ces dernières étant réunie~ à un collecteur 25. Une tuyauterie 26 permet de recueillir le condensa, dans un pot de recette 27, puis celui-ci est évacué par la tubulure 28.
La fixation des modules surchauffeurs à une virole interne i~;.nce, permet grâce à la souplesse de celle-ci d'absorber les dilatations et contractions résultant des variations de température, sans munir le.
tuyauteries d'alimentation en vapeur de lyres d~ 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 (figure 1), indépendami~ent des autres modules.
Les modules surchauffeurs comportent a intervalles réguliers des : tôles horizontales 34 fixées de part de d'autre aux tôles verticales 51 (figure 4) elles mêraes fixée3 par des cornière~ verticales 52 à la virole interne 30.
Les tubes des faisceaux passent par des orifices avec un certain jeu à travers le~ toles hsri~ontales 3ll, qui divisent et canaliscnt 38t~

l'écoulement de vapeur à surchauffer. Celle~ci traverse les faisceaux tubulaires tels que 50, puis les ouverturcs correspondantes telles que 53 dans la virole in~erne 30, et parvient dans la chambre périphérique 18.
Elle est enfin amenée à l'utilisatioll, ~ar exemple à une turbine de détente, par la t;ubulure 19.
Bien q~lc le séparateur--surchauf`feur qui vient d'être décrit en référence au dessin paraisse la forme de réal sation préferable de l'invention, on comprendra que diverses modifications peuvent lui etre apportées sans sortir du cadre de l'invention, oertains de ses organes pouvant etre remplacPs par d'autres qui joueraient un rôle identique ou analogue. En particulier, les blocs séparateurs peuvent être autres que des paquets de tales ondu].ées parallèlos, et être constitués par exemple par des grilles, des c'nicanes successives, etC. Les faisceaux tubulaires de surchauffe peuvent ne pas comporter d'ailettes ou être munis d'autre~
éléments auxlliaires d'amélioration dU coefficient d'échange de chaleur.
Le nombre de ces faisceaux peut être différent de quatre.

Claims (6)

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Séparateur-surchauffeur vertical de vapeur, comprenant à l'intérieur d'une virole commune une partie infé-rieure formant zone de séparation, et une partie supérieure formant zone de surchauffe, comportant une zone axiale d'arri-vée de vapeur sèche, des faisceaux tubulaires de surchauffe disposés dans des enveloppes réparties autour de la zone cen-trale, et une zone périphérique de collecte de la vapeur.
surchauffée, caractérisé en ce que les enveloppes des fais-ceaux tubulaires de surchauffe sont fixées à une virole mince et flexible fixée elle-même à la partie supérieure de la virole commune.
2. Séparateur-surchauffeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend à son extrémité supérieure un collecteur torique d'alimentation en vapeur de surchauffe, relié par des tubulures courtes aux extrémités supérieures des faisceaux tubulaires de surchauffe.
3. Séparateur-surchauffeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa partie inférieure comprend une chambre annulaire d'admission de la vapeur humide, reliée d'une part à des ouvertures d'introduction de ladite vapeur humide, disposées de façon à imprimer un mouvement tourbil-lonnaire à cette vapeur, et d'autre part par le bas au fond d'une zone axiale munie de séparateurs par des passages im-primant 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, de façon à assurer une vitesse de vapeur sensiblement constante dans la chambre annulaire d'admission.
5. Séparateur-surchauffeur selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que chacun des faisceaux tubulai-res de surchauffe est démontable indépendamment des autres, et extractible par un orifice de la partie supérieure de la virole commune.
6. Séparateur-surchauffeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun des faisceaux tubulaires de surchauffe est démontable indépendamment des autres, et extractible par un orifice de la partie supérieure de la virole commune.
CA000313533A 1977-10-17 1978-10-16 Separateur-surchauffeur de vapeur vertical Expired CA1117386A (fr)

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