CA1297684C - Installation de force motrice a vapeur pour la production de vapeur a partir d'eau brute salee - Google Patents
Installation de force motrice a vapeur pour la production de vapeur a partir d'eau brute saleeInfo
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Abstract
INSTALLATION DE FORCE MOTRICE A VAPEUR POUR LA PRODUCTION DE VAPEUR A PARTIR D'EAU BRUTE SALEE Pour, à partir d'eau brute salée, obtenir de la vapeur pour l'entraînement d'une turbine (13) avec génératrice associée (14) et en même temps de l'eau potable (TW), le dernier échangeur de chaleur monté en amont d'un détendeur à concentré (10) et destiné à chauffer l'eau brute adoucie est réalisé sous la forme d'un générateur de vapeur (5). Le condensat de la vapeur d'échappement de la turbine est amené à une installation de production d'eau fraîche (18). La saumure ramenée du détendeur (10) sert à la régénération des résines d'un échangeur d'ions (4) qui est disposé dans le trajet de la préparation d'eau brute. La vapeur d'échappement du détendeur est utilisée soit pour le dégazage, soit pour le chauffage de l'eau d'alimentation. Référence : figure 1.
Description
INSTALLATION D~ FORCE MOTRICE A VAPEUR POUR LA
PRODUCTION D~ VAPEUR A PARTIR D'EAU B~TE SALEE
Llinvention se situe dans le domaine des instal-lations de force motrice à vapeur et se rapporte en par~iculier à un type d'installation permettant non seulement de produire de la vapeur a partir d'eau brute salée, mais offrant,en outre,la possibilité supplémen-taire de produire de l'eau potable a partir de lleau brute et de lléner~ie électrique a partir de la vapeur.
Pour transformer de lleau brute salée en vapeur, on connalt une installation dans laauelle pour le chau fage de lleau brute, on prévoit plusieu-~s échan-geurs de chaleur avec un réservoir dleau dlalimenta-tion intermédiaire et un dispositif dladoucissement monté en amont du réservoir dleau d'alimentation. En aval du dernier échangeur de chaleur qui se situe dans le trajet de la conduite des ~az dléchappement d'une turbine à gaz, est monté un déten~leur à concentré
a un seul étage comportant un~ valve de détente. La - vapeur produite dans le détendeur est amenée ~ un compresseur entraîné par la turbine à gaz et parvient ensuite ~ llutilisateur. La saumure extraite dans le déte~deur est, d'une part, ramenee au dé-tendeur par le dernier échangeur de chaleur et, dlautre part, sert au chauffage de l'eau brute et de lleau dlalimen-tation et, pour ce faire, de même que pour une dé-tente plus poussée, traverse plusieurs condenseurs echelonnés aui sont realisés à la maniere d'une instal-lation mu~ti-stage-flash (MSF~ (procédé à detentes successivesou flash) et dans lesquels on recueille l'eau se condensant et on l'amène a un bassin de distil-lat consecutif (demande de brevet allemand 30 20 ~97).
Dans une telle installation, le rendement en distillat est relativement faible et la vapeur produite doit être '~ utilisee en tant que vapeur industrielle, c'est-a-dire pour le chauffage ~lautres substances, en particulier dans des installations de l'industrie chimique.
Par ailleurs, des quantités considérables de produits chimi~ues sont ~écessaires pour l'adoucissement de l'eau brute.
Pour la production d'eau potable à partir d'eau brute salée ~eau de mer), on connait,d'autre part,une installation de ~orce motrice à vapeur dans laquelle la vapeur produite dans un générateur de vapeur est (létendue dans une turbine,puis amenée en tant que vapeur de trai-tement aux évaporateurs pour l'eau brute. Le distillat en résultant est aussi bien transformé en eau potable qu'utilisé en tant qu'eau d'alimenta-tion pour le géné-rateur de vapeur (demande de brevet allemand 32 36 499;
Revue a]lemande "Siemens-Energietechnik", n~ 5, 1983, supplément "Energie besser nutzen ohne Kraft-Warme-Kopplung", pages 32-38). Avec une telle installation, en fonction de la quantité d'eau potable produite, on peut aussi fournlr de l'énergie électrique au réseau, cette fourniture d'énergie étant d'importance secondaire.
Pour la transformation d'eau de mer en eau potable, il es~ en outre,connu de prélever la vapeur de traitement nécessaire et l'éneryie électrique requise à une centrale électrique voisine, d'adoucir l'eau de mer au cours de sa préparation chimique à l'aide d'un échangeur d'ions et d'en extraire en plus les ions sulfate. Pour la regé-nération de l'echangeur d'ions, on utilise la saumure ou une solution de sel de cuisine, la solution de sel de cuisine étant obtenue a partir de la saumure (demandes de brevet~alleman~ 32 43 157, 22 33 524).
Par~ant d'une installation de force motrice à
vapeur présentant les caractéristiques de l'enoncé prin-cipal de la revendication 1 (demande de brevet allemand 30 20 297~" l'invention a pour objet de perfectionner l'installation de fa~on qu'elle puisse fournir simulta-" .
~7~
~ - 3 - 20365-2~98 nément du courant électrique et d'assez grandes quantités d'eau potable, la quantité d'énergie électrique produite devant être indépendante de la quantité d'eau potable obtenue.
Selon son aspect général, l'inven-tion comprend une in-stallation de force motrice à vapeur pour la production de vapeur à partir d'eau brute salée, dans laquelle pour le chauf~age de l'eau brute et de l'eau brute épurée en eau d'alimentation, on prévoit plusieurs échangeurs de chaleur avec une installation intermédiaire pour l'adoucissement de l'eau brute, dans laquelle, en aval du dernier échangeur de chaleur, est monté un détendeur à
concentré avec une sortie vapeur et une sortie saumure, et dans laquelle la sortie saumure est raccordée à une installation pour le traitement de l'eau d'alimen-tation, caractérisée par le fait, -que le dernier échangeur de chaleur est constitué par un généra-teur de vapeur dont la sortie vapeur vive est raccordée à une turbine à vapeur avec génératrice y associée et condenseur monté
en aval, - que l'installation pour l'adoucissement de l'eau brut0 est constituée par un échangeur d'ions dont le disposi-ti~ de régénération des résines échangeuses d'ions est raccardée à la sortie saumure du détendeur à concentré, - que la sortie vapeur du détendeur à concentré est raccordée à un dispositif pour le traitement physique de l'eau d'alimentation, - et qu'en aval de la sortie condensat du condenseur monté en aval de la turbine, est montée une installation pour la production d'eau potable à partir du condensat.
Ce résultat est atteint selon l'inven-tion par le fait 1~' - 3a - 20365-2~98 que le dernier échangeur de chaleur est constitué par un générateur de vapeur dont la sortie vapeur vive est raccordée à
une turbine à vapeur avec génératrice y associee et condenseur monté en aval, que l'installation pour l'adoucissement de l'eau brute est constituée par un échangeur d'ions dont le dispositif de régénération des résines échangeuses d'ions est raccordée a la sortie saumure du détendeur à concentré, que la sortie vapeur du détendeur est raccordée à un dispositif pour le traitement physique de l'eau d'alimentation et qu'en aval de la sortie condensat du condenseur monte en aval de la turbine, est montée une installation pour la production d'eau potable à partir du condensat.
Une telle installation de force mo-trice à vapeur se caractérise avant tout par le ~ait qu'on utilise un générateur de vapeur commun pour la production de la vapeur de turbine et pour l'obtention de l'eau potable. Les générateurs de vapeur appro-priés sont les chaudières connues à tambour, à double tambour, les chaudières de Schmidt-Hartmann ou les chaudières de ~o~fler, attendu qu'elles peuvent fonctionner avec de l'eau salée. En pareil cas, une surconcentration de la saumure jusqu'à 20~ de la concentration en sel de cuisine est possible par épaississement supplémentaire dans le détendeur à concentré.
Le détendeur à concentré prévu dans le cadre de l'inven-tion peut être réalisé à un ou à pluisieurs étages. Dans le mode de réalisation à un seul étage dans lequel la sortie saumure du détendeur est raccordée par une pompe à la valve de détente associée à ce dernier et dans lequel entre les échangeurs de chaleur pour l'eau brute ou l'eau d'alimentation est installé un réservoir d'eau d'alimentation, il est recommandé de relier la sortie vapeur du détendeur à un dégazeur aui est associé au réservoir d'eau d'alimentation et forme ainsi le dispo-sitif pour le traitement physique de l'eau d'alimentation.
Entre la sortie saumure du détendeur et la valve de détente peut alors etre disposé un échangeur de chaleur alimenté par la vapeur vive sortant du générateur de vapeur.
Dans le mode de réalisation à plusieurs étages du détendeur à concentré , celui-ci est avantageusement réalisé à la manière d'une installation multi-stage-flash ~ISF) (procédé à détentessuccessivesou flash); les con-denseurs de ce détendeur servent alors d'échangeursde chaleur pour le traitement physique de l'eau d'alimen-tation, en amont de ces échangeurs de chaleur étant monté un dégazeur mécanique pour l'eau d'alimentation et la sortie condensat du détendeur à plusieurs étages étant raccordée à la conduite de condensat entrele con-denseur de la turbine et llinstallation de production d'eau potable.
Si dans la nouvelle installation, on ne veut pas transformer en eau potable la totalité du condensat produit, il est recommandé de placer dans le trajet de la conduite du condensat entre le condenseur et l'instal-lation pour la production d'eau potable un distributeur à
trois voies dont la troisième voie est raccordee à la conduite d'amenée d'eau brute. Si, par contre, en cas de fonctionnement à charge partielle de la turbine, on veut maintenir un certain niveau de production dleau potable, on peut raccorder la sortie vapeur vive du ~énérateur de vapeur à l'entrée du condenseur directement par une valve.
Pvec une installation de force motrice à vapeur réalisée selon l'invention, on peut produire jusqu'à 10 litres d'eau potable par kWh selon la pression de vapeur vive sélectionnée.
76t31~
. .
s La condensation de la vapeur d'échappement de la turbine dans le condenseur monté en aval de cette dernière peut s'effectùer de differentes fa~ons. Dans le cas le plus simple, ce condenseur est traverse ~ar de l'eau brute, donc par de l'eau de mer épurée ~écani-quement, une partie de cette eau de refroidissement etant ensuite transformee en eau dlali.mentation. La condensation peut toutefois aussi s'effectuer en faisant en sorte que le condenseur constitue une partie d'une installation supplementaire de dessalement d'eau de mer dont le condensat est egalement amene a l'installation de production d'eau potable. En ce qui concerne cette installation supple-mentaire de dessalement d'eau de mer, il peut s'agir en l'occ~Tence d'une installation MSF dont le rechauffeur final forme en même temps le condenseur de la turbine.
Pour une meilleure exploitation de la chaleur du condensat, il est recommande en pareil cas de relier les chambres de detente de l'installation MSF à la sortie condensat du condenseur. L'installation supplementaire de dessalement d'eau de mer peut cependant être aus~i une installation VTE (Prospekt "~dvanced Desalination Technology DWEC" de la Kraftwerk Union, figure 3, novembre 1981) dont le premier evaporateur fo~ne en même temps le condenseur de la turbine. ~our une meilleure exploitation de la chaleur du condensat, il est recommande en pareil cas de raccorder l'évaporateur suivant de l'installation VTE à la sortie condensat du premier évaporateur.
Trois exemples de réalisation de la nouvelle ins-tallation de force motrice à vapeur sont représentes schématiquement sur les figures 1 à 3.
Sur la figure 1, on fait tout d'abord passer de l'eau de mer épurée mécaniquement sous forme d'eau brute RW ~ travers un condenseur 1 oui sert à la condensation 3~ de la vapeur d'echappement d'une turbine à vapeur Un courant partiel de cette eau de refroidissemen~ est capté sur la conduite retour d'eau de refroidissement et est amenepar l'intèrmédiaire d'un échangeur de chaleur 2 et d'un autre échangeur de chaleur 3 à un échangeur d'ions 4 à l'aide duquel les agents durcisseurs calcium et magnésium sont presque completement élimine~
de l'eau brute. Les échangeurs de chaleur 2 et 3 permet-tent ici d'obtenir une température optimale de l'eau brute pour l'échan~eur d'ions.
En aval de l'échangeur d'ions 4 est monté un réservoir d'eau d'alimentation 6 qui est muni d'un dégazeur fonctionnant à la vapeur. De là, l'eau d'ali-menta~ion parvient par la pompe 7 et un autre echangeur de chaleur 8 au générateur de vapeur 5 qui est chau~fe par un combustible ~ossile ou nucléaire ou par les gaz d'echappement d'une turbine à gaz. En ce qui concerne ce générateur de vapeur, il s'agit par exemple d'une chaudiere de Schmidt-Hartmann sur le tambour de laquelle l'eau d'alimentation est concentrée. ~e cette fa~on, la surconcentration intervenant de l'eau d'alimentation en sel est maintenue à une valeur admissible. Du géné~
rateur de vapeur 5 sort de la vapeur vive FD qui, du fait de processus de vaporisation dans la chaudière, et par des pare-gouttes appropriés, est presque comple-tement débarrassée de sel. Cette vapeur vive est amenée à la turbine 13 à laauelle est accouplée la génératrice 14. Selon la pression de vapeur sélectionnee, la turbine peut etre réalisée à une ou ~ plusieurs enveloppes avec séparateur d'eau intermediaire 15. ~e condensat du sépa-rateur d'eau 15 est ramené au reservoir d'eau d'alimen~
tation 6.
La vapeur d'échappement sortant de la tuxbine 13 est condensée dans le condenseur 1 et, par la pompe a condensat 16, arrive par l'intermédiaire d'un distri-buteur à trois voies 17 à une installation de préparation d'eau potable 18 et durci en eau potable TW.
~7~
L'eau concentrée AW produite dans le ~énérateur de vapeur 5 est amenée par une valve de détente 9 au detendeur 10. La vapeur D se formant alors est utilisee comme vapeur active pour le de~azeur associe au reservoir d'eau d'alimentation 6. Pour le même objet, on peut uti-liser la vapeur prelevee sur la turbine 13.
Du fait de la detente de l'eau concentrée dans le detendeur 10, l'eau est ~ nouveau surconcentree. De là, elle est envoyée à l'échangeur de chaleur 2 et parvient ensui-te à l'echangeur d'io~ 4. Ces résines échangeuses d'ions sont régenerees à l'aide de la saumure fortement epaissie. La saumure ainsi utilisée S est finalement évacuée.
Si la concentration de la saumure prélevee dans le detendeur 10 ne correspond pas encore à la concentration qui est nécessaire à la régenération des resines échan-geuses d'ions, une pompe 11 peut faire passer une partie de la saumure sortant du detendeur 10 à travers un echan-geur de chaleur 12 pour lui faire subir une autre détente.
Pour le chauffage de l'échangeur de chaleur 12, on utilise en pareil cas la va~eur vive saturée du générateur de vapeur 5.
L'échangeur de chaleur 3 est alimenté par la vapeur prélevee sur la -turbine 13. Le condensat se produi-2S sant alors est amené au condensat principal sortant du condenseur 1. Dans la conduite de condensat partant du condenseur 1 et allant à l'installation de préparation d'eau potable 18 est dispose un distributeur à trois voies 17 par lequel du condensat peut aussi être injecte dans la conduite d'amenee de l'eau brute. Parallèment à
la turbine 13 est, en outre,prevu un détendeur 19 par lequel de la vapeur vive provenant du générateur de vapeur 5 peut contourner la turbine 13. Toutes les dispositions sont ainsi prises pour que,meme en cas de faible besoin en eau potable, la turbine 13 puisse fonctionner à pleine puissance et pour qu'en cas de production constante d'eau potable, la production de courant electriaue reste à chaque fois adaptee àux besoins du moment;
Dans l'exemple de réalisation représent~ sur la figure 2, le détendeur à concentre est constitué par un condenseur 20 a plusieurs étages à la manière d'une installation multi staqe-flash (MSF) dans laquelle l'eau concentrée produite dans le generateur de vapeur est detendue dans plusieurs étages et la vapeur produite condensée a l'aide de l'eau d'alimentation plus froide.
Le distillat obtenu DE est injecte dans la conduite de condensat entre le condenseur 1 et l'installation de production d'eau potable 18. L'eau concentree epaissie, donc la saumure, est egalement utilisee pour la regene-ration de 1' echangeur d'ions 4. Le degazage de l'eau brute a lieu dans ce cas dans un degazeur separé ~1 avant le detendeur à plusieurs etages 20 ou est integré
dans celui-ci.
Si, dans ce rnode de réalisation de l'installation, on fait passer la totalité de l'eau brute par les con-denseurs du détendeur 20 à plusieurs étages, on peu-t supprimer le raccordement entre la sortie de l'échancJeur d'ions 4 et le reservoir d'eau d'alimentation 6. Il est toutefois envisageable de diviser le courant d'eau d'alimentation de fa~on que seulement une partie soit chauffée dans le détendeur 20 à plusieurs étages, tandis que l'autre partie passe par le reservoir d'eau dlali-mentation 6 et l'echangeur de chaleur 8.
L'exemple de realisation selon la figure 3 corres-pond dans ses parties essentielles à l'exemple selon la figure 1, la partie vapeur de cette installation n'etant pas representee dans son ensemble. La difference consiste en une installation de des~lement d'eau de mer supplemen-taire 30 qui est realisee sous la forme d'une installation MSF connue. Ici, le condenseur 1 de la turbine constitue 9 ~
en même temps le rechauffeur final de l'installation MSF qui pour le reste se compose du préchauffeur 31, de l'adoucisseur 33 et du chauffage principal 32 avec les différentes chambres de détente. Le condensat sortant du condenseur 1 est en pareil cas amené a la première chambre de détente et est ainsi soumis au processus de dessalement. Le distillat produit DE est amene par le distributeur à trois voies 17 à l'instal-lation de production.d'eau potable 18. Lors du fonc-tionnement de cette installation, l'eau brute RW est arriv~ tout d'abord au prechauffeur 31,~uis est séparée en un courant d'eau brute Rl~ 1 pour l'alimentation de l'installation de force motrice à vapeur et en un courar~t d'eau brute RW 2 pour l'alimentation de l'installation MSF.
PRODUCTION D~ VAPEUR A PARTIR D'EAU B~TE SALEE
Llinvention se situe dans le domaine des instal-lations de force motrice à vapeur et se rapporte en par~iculier à un type d'installation permettant non seulement de produire de la vapeur a partir d'eau brute salée, mais offrant,en outre,la possibilité supplémen-taire de produire de l'eau potable a partir de lleau brute et de lléner~ie électrique a partir de la vapeur.
Pour transformer de lleau brute salée en vapeur, on connalt une installation dans laauelle pour le chau fage de lleau brute, on prévoit plusieu-~s échan-geurs de chaleur avec un réservoir dleau dlalimenta-tion intermédiaire et un dispositif dladoucissement monté en amont du réservoir dleau d'alimentation. En aval du dernier échangeur de chaleur qui se situe dans le trajet de la conduite des ~az dléchappement d'une turbine à gaz, est monté un déten~leur à concentré
a un seul étage comportant un~ valve de détente. La - vapeur produite dans le détendeur est amenée ~ un compresseur entraîné par la turbine à gaz et parvient ensuite ~ llutilisateur. La saumure extraite dans le déte~deur est, d'une part, ramenee au dé-tendeur par le dernier échangeur de chaleur et, dlautre part, sert au chauffage de l'eau brute et de lleau dlalimen-tation et, pour ce faire, de même que pour une dé-tente plus poussée, traverse plusieurs condenseurs echelonnés aui sont realisés à la maniere d'une instal-lation mu~ti-stage-flash (MSF~ (procédé à detentes successivesou flash) et dans lesquels on recueille l'eau se condensant et on l'amène a un bassin de distil-lat consecutif (demande de brevet allemand 30 20 ~97).
Dans une telle installation, le rendement en distillat est relativement faible et la vapeur produite doit être '~ utilisee en tant que vapeur industrielle, c'est-a-dire pour le chauffage ~lautres substances, en particulier dans des installations de l'industrie chimique.
Par ailleurs, des quantités considérables de produits chimi~ues sont ~écessaires pour l'adoucissement de l'eau brute.
Pour la production d'eau potable à partir d'eau brute salée ~eau de mer), on connait,d'autre part,une installation de ~orce motrice à vapeur dans laquelle la vapeur produite dans un générateur de vapeur est (létendue dans une turbine,puis amenée en tant que vapeur de trai-tement aux évaporateurs pour l'eau brute. Le distillat en résultant est aussi bien transformé en eau potable qu'utilisé en tant qu'eau d'alimenta-tion pour le géné-rateur de vapeur (demande de brevet allemand 32 36 499;
Revue a]lemande "Siemens-Energietechnik", n~ 5, 1983, supplément "Energie besser nutzen ohne Kraft-Warme-Kopplung", pages 32-38). Avec une telle installation, en fonction de la quantité d'eau potable produite, on peut aussi fournlr de l'énergie électrique au réseau, cette fourniture d'énergie étant d'importance secondaire.
Pour la transformation d'eau de mer en eau potable, il es~ en outre,connu de prélever la vapeur de traitement nécessaire et l'éneryie électrique requise à une centrale électrique voisine, d'adoucir l'eau de mer au cours de sa préparation chimique à l'aide d'un échangeur d'ions et d'en extraire en plus les ions sulfate. Pour la regé-nération de l'echangeur d'ions, on utilise la saumure ou une solution de sel de cuisine, la solution de sel de cuisine étant obtenue a partir de la saumure (demandes de brevet~alleman~ 32 43 157, 22 33 524).
Par~ant d'une installation de force motrice à
vapeur présentant les caractéristiques de l'enoncé prin-cipal de la revendication 1 (demande de brevet allemand 30 20 297~" l'invention a pour objet de perfectionner l'installation de fa~on qu'elle puisse fournir simulta-" .
~7~
~ - 3 - 20365-2~98 nément du courant électrique et d'assez grandes quantités d'eau potable, la quantité d'énergie électrique produite devant être indépendante de la quantité d'eau potable obtenue.
Selon son aspect général, l'inven-tion comprend une in-stallation de force motrice à vapeur pour la production de vapeur à partir d'eau brute salée, dans laquelle pour le chauf~age de l'eau brute et de l'eau brute épurée en eau d'alimentation, on prévoit plusieurs échangeurs de chaleur avec une installation intermédiaire pour l'adoucissement de l'eau brute, dans laquelle, en aval du dernier échangeur de chaleur, est monté un détendeur à
concentré avec une sortie vapeur et une sortie saumure, et dans laquelle la sortie saumure est raccordée à une installation pour le traitement de l'eau d'alimen-tation, caractérisée par le fait, -que le dernier échangeur de chaleur est constitué par un généra-teur de vapeur dont la sortie vapeur vive est raccordée à une turbine à vapeur avec génératrice y associée et condenseur monté
en aval, - que l'installation pour l'adoucissement de l'eau brut0 est constituée par un échangeur d'ions dont le disposi-ti~ de régénération des résines échangeuses d'ions est raccardée à la sortie saumure du détendeur à concentré, - que la sortie vapeur du détendeur à concentré est raccordée à un dispositif pour le traitement physique de l'eau d'alimentation, - et qu'en aval de la sortie condensat du condenseur monté en aval de la turbine, est montée une installation pour la production d'eau potable à partir du condensat.
Ce résultat est atteint selon l'inven-tion par le fait 1~' - 3a - 20365-2~98 que le dernier échangeur de chaleur est constitué par un générateur de vapeur dont la sortie vapeur vive est raccordée à
une turbine à vapeur avec génératrice y associee et condenseur monté en aval, que l'installation pour l'adoucissement de l'eau brute est constituée par un échangeur d'ions dont le dispositif de régénération des résines échangeuses d'ions est raccordée a la sortie saumure du détendeur à concentré, que la sortie vapeur du détendeur est raccordée à un dispositif pour le traitement physique de l'eau d'alimentation et qu'en aval de la sortie condensat du condenseur monte en aval de la turbine, est montée une installation pour la production d'eau potable à partir du condensat.
Une telle installation de force mo-trice à vapeur se caractérise avant tout par le ~ait qu'on utilise un générateur de vapeur commun pour la production de la vapeur de turbine et pour l'obtention de l'eau potable. Les générateurs de vapeur appro-priés sont les chaudières connues à tambour, à double tambour, les chaudières de Schmidt-Hartmann ou les chaudières de ~o~fler, attendu qu'elles peuvent fonctionner avec de l'eau salée. En pareil cas, une surconcentration de la saumure jusqu'à 20~ de la concentration en sel de cuisine est possible par épaississement supplémentaire dans le détendeur à concentré.
Le détendeur à concentré prévu dans le cadre de l'inven-tion peut être réalisé à un ou à pluisieurs étages. Dans le mode de réalisation à un seul étage dans lequel la sortie saumure du détendeur est raccordée par une pompe à la valve de détente associée à ce dernier et dans lequel entre les échangeurs de chaleur pour l'eau brute ou l'eau d'alimentation est installé un réservoir d'eau d'alimentation, il est recommandé de relier la sortie vapeur du détendeur à un dégazeur aui est associé au réservoir d'eau d'alimentation et forme ainsi le dispo-sitif pour le traitement physique de l'eau d'alimentation.
Entre la sortie saumure du détendeur et la valve de détente peut alors etre disposé un échangeur de chaleur alimenté par la vapeur vive sortant du générateur de vapeur.
Dans le mode de réalisation à plusieurs étages du détendeur à concentré , celui-ci est avantageusement réalisé à la manière d'une installation multi-stage-flash ~ISF) (procédé à détentessuccessivesou flash); les con-denseurs de ce détendeur servent alors d'échangeursde chaleur pour le traitement physique de l'eau d'alimen-tation, en amont de ces échangeurs de chaleur étant monté un dégazeur mécanique pour l'eau d'alimentation et la sortie condensat du détendeur à plusieurs étages étant raccordée à la conduite de condensat entrele con-denseur de la turbine et llinstallation de production d'eau potable.
Si dans la nouvelle installation, on ne veut pas transformer en eau potable la totalité du condensat produit, il est recommandé de placer dans le trajet de la conduite du condensat entre le condenseur et l'instal-lation pour la production d'eau potable un distributeur à
trois voies dont la troisième voie est raccordee à la conduite d'amenée d'eau brute. Si, par contre, en cas de fonctionnement à charge partielle de la turbine, on veut maintenir un certain niveau de production dleau potable, on peut raccorder la sortie vapeur vive du ~énérateur de vapeur à l'entrée du condenseur directement par une valve.
Pvec une installation de force motrice à vapeur réalisée selon l'invention, on peut produire jusqu'à 10 litres d'eau potable par kWh selon la pression de vapeur vive sélectionnée.
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s La condensation de la vapeur d'échappement de la turbine dans le condenseur monté en aval de cette dernière peut s'effectùer de differentes fa~ons. Dans le cas le plus simple, ce condenseur est traverse ~ar de l'eau brute, donc par de l'eau de mer épurée ~écani-quement, une partie de cette eau de refroidissement etant ensuite transformee en eau dlali.mentation. La condensation peut toutefois aussi s'effectuer en faisant en sorte que le condenseur constitue une partie d'une installation supplementaire de dessalement d'eau de mer dont le condensat est egalement amene a l'installation de production d'eau potable. En ce qui concerne cette installation supple-mentaire de dessalement d'eau de mer, il peut s'agir en l'occ~Tence d'une installation MSF dont le rechauffeur final forme en même temps le condenseur de la turbine.
Pour une meilleure exploitation de la chaleur du condensat, il est recommande en pareil cas de relier les chambres de detente de l'installation MSF à la sortie condensat du condenseur. L'installation supplementaire de dessalement d'eau de mer peut cependant être aus~i une installation VTE (Prospekt "~dvanced Desalination Technology DWEC" de la Kraftwerk Union, figure 3, novembre 1981) dont le premier evaporateur fo~ne en même temps le condenseur de la turbine. ~our une meilleure exploitation de la chaleur du condensat, il est recommande en pareil cas de raccorder l'évaporateur suivant de l'installation VTE à la sortie condensat du premier évaporateur.
Trois exemples de réalisation de la nouvelle ins-tallation de force motrice à vapeur sont représentes schématiquement sur les figures 1 à 3.
Sur la figure 1, on fait tout d'abord passer de l'eau de mer épurée mécaniquement sous forme d'eau brute RW ~ travers un condenseur 1 oui sert à la condensation 3~ de la vapeur d'echappement d'une turbine à vapeur Un courant partiel de cette eau de refroidissemen~ est capté sur la conduite retour d'eau de refroidissement et est amenepar l'intèrmédiaire d'un échangeur de chaleur 2 et d'un autre échangeur de chaleur 3 à un échangeur d'ions 4 à l'aide duquel les agents durcisseurs calcium et magnésium sont presque completement élimine~
de l'eau brute. Les échangeurs de chaleur 2 et 3 permet-tent ici d'obtenir une température optimale de l'eau brute pour l'échan~eur d'ions.
En aval de l'échangeur d'ions 4 est monté un réservoir d'eau d'alimentation 6 qui est muni d'un dégazeur fonctionnant à la vapeur. De là, l'eau d'ali-menta~ion parvient par la pompe 7 et un autre echangeur de chaleur 8 au générateur de vapeur 5 qui est chau~fe par un combustible ~ossile ou nucléaire ou par les gaz d'echappement d'une turbine à gaz. En ce qui concerne ce générateur de vapeur, il s'agit par exemple d'une chaudiere de Schmidt-Hartmann sur le tambour de laquelle l'eau d'alimentation est concentrée. ~e cette fa~on, la surconcentration intervenant de l'eau d'alimentation en sel est maintenue à une valeur admissible. Du géné~
rateur de vapeur 5 sort de la vapeur vive FD qui, du fait de processus de vaporisation dans la chaudière, et par des pare-gouttes appropriés, est presque comple-tement débarrassée de sel. Cette vapeur vive est amenée à la turbine 13 à laauelle est accouplée la génératrice 14. Selon la pression de vapeur sélectionnee, la turbine peut etre réalisée à une ou ~ plusieurs enveloppes avec séparateur d'eau intermediaire 15. ~e condensat du sépa-rateur d'eau 15 est ramené au reservoir d'eau d'alimen~
tation 6.
La vapeur d'échappement sortant de la tuxbine 13 est condensée dans le condenseur 1 et, par la pompe a condensat 16, arrive par l'intermédiaire d'un distri-buteur à trois voies 17 à une installation de préparation d'eau potable 18 et durci en eau potable TW.
~7~
L'eau concentrée AW produite dans le ~énérateur de vapeur 5 est amenée par une valve de détente 9 au detendeur 10. La vapeur D se formant alors est utilisee comme vapeur active pour le de~azeur associe au reservoir d'eau d'alimentation 6. Pour le même objet, on peut uti-liser la vapeur prelevee sur la turbine 13.
Du fait de la detente de l'eau concentrée dans le detendeur 10, l'eau est ~ nouveau surconcentree. De là, elle est envoyée à l'échangeur de chaleur 2 et parvient ensui-te à l'echangeur d'io~ 4. Ces résines échangeuses d'ions sont régenerees à l'aide de la saumure fortement epaissie. La saumure ainsi utilisée S est finalement évacuée.
Si la concentration de la saumure prélevee dans le detendeur 10 ne correspond pas encore à la concentration qui est nécessaire à la régenération des resines échan-geuses d'ions, une pompe 11 peut faire passer une partie de la saumure sortant du detendeur 10 à travers un echan-geur de chaleur 12 pour lui faire subir une autre détente.
Pour le chauffage de l'échangeur de chaleur 12, on utilise en pareil cas la va~eur vive saturée du générateur de vapeur 5.
L'échangeur de chaleur 3 est alimenté par la vapeur prélevee sur la -turbine 13. Le condensat se produi-2S sant alors est amené au condensat principal sortant du condenseur 1. Dans la conduite de condensat partant du condenseur 1 et allant à l'installation de préparation d'eau potable 18 est dispose un distributeur à trois voies 17 par lequel du condensat peut aussi être injecte dans la conduite d'amenee de l'eau brute. Parallèment à
la turbine 13 est, en outre,prevu un détendeur 19 par lequel de la vapeur vive provenant du générateur de vapeur 5 peut contourner la turbine 13. Toutes les dispositions sont ainsi prises pour que,meme en cas de faible besoin en eau potable, la turbine 13 puisse fonctionner à pleine puissance et pour qu'en cas de production constante d'eau potable, la production de courant electriaue reste à chaque fois adaptee àux besoins du moment;
Dans l'exemple de réalisation représent~ sur la figure 2, le détendeur à concentre est constitué par un condenseur 20 a plusieurs étages à la manière d'une installation multi staqe-flash (MSF) dans laquelle l'eau concentrée produite dans le generateur de vapeur est detendue dans plusieurs étages et la vapeur produite condensée a l'aide de l'eau d'alimentation plus froide.
Le distillat obtenu DE est injecte dans la conduite de condensat entre le condenseur 1 et l'installation de production d'eau potable 18. L'eau concentree epaissie, donc la saumure, est egalement utilisee pour la regene-ration de 1' echangeur d'ions 4. Le degazage de l'eau brute a lieu dans ce cas dans un degazeur separé ~1 avant le detendeur à plusieurs etages 20 ou est integré
dans celui-ci.
Si, dans ce rnode de réalisation de l'installation, on fait passer la totalité de l'eau brute par les con-denseurs du détendeur 20 à plusieurs étages, on peu-t supprimer le raccordement entre la sortie de l'échancJeur d'ions 4 et le reservoir d'eau d'alimentation 6. Il est toutefois envisageable de diviser le courant d'eau d'alimentation de fa~on que seulement une partie soit chauffée dans le détendeur 20 à plusieurs étages, tandis que l'autre partie passe par le reservoir d'eau dlali-mentation 6 et l'echangeur de chaleur 8.
L'exemple de realisation selon la figure 3 corres-pond dans ses parties essentielles à l'exemple selon la figure 1, la partie vapeur de cette installation n'etant pas representee dans son ensemble. La difference consiste en une installation de des~lement d'eau de mer supplemen-taire 30 qui est realisee sous la forme d'une installation MSF connue. Ici, le condenseur 1 de la turbine constitue 9 ~
en même temps le rechauffeur final de l'installation MSF qui pour le reste se compose du préchauffeur 31, de l'adoucisseur 33 et du chauffage principal 32 avec les différentes chambres de détente. Le condensat sortant du condenseur 1 est en pareil cas amené a la première chambre de détente et est ainsi soumis au processus de dessalement. Le distillat produit DE est amene par le distributeur à trois voies 17 à l'instal-lation de production.d'eau potable 18. Lors du fonc-tionnement de cette installation, l'eau brute RW est arriv~ tout d'abord au prechauffeur 31,~uis est séparée en un courant d'eau brute Rl~ 1 pour l'alimentation de l'installation de force motrice à vapeur et en un courar~t d'eau brute RW 2 pour l'alimentation de l'installation MSF.
Claims (10)
1. Installation de force motrice à vapeur pour la production de vapeur à partir d'eau brute salée, dans laquelle pour le chauffage de l'eau brute et de l'eau brute épurée en eau d'alimentation, on prévoit plusieurs échangeurs de chaleur avec une installation intermédiaire pour l'adoucissement de l'eau brute, dans laquelle, en aval du dernier échangeur de chaleur, est monté un détendeur à concentré avec une sortie vapeur et une sortie saumure, et dans laquelle la sortie saumure est raccordée à une installation pour le traitement de l'eau d'alimentation, caractérisée par le fait, - que le dernier échangeur de chaleur est constitué par un générateur de vapeur dont la sortie vapeur vive est raccordée à une turbine à vapeur avec génératrice y associée et condenseur monté en aval, - que l'installation pour l'adoucissement de l'eau brute est constituée par un échangeur d'ions dont le dispositif de régénération des résines échangeuses d'ions est raccordé à
la sortie saumure du détendeur à concentré.
- que la sortie vapeur du détendeur à concentré est raccordée à un dispositif pour le traitement physique de l'eau d'alimentation, - et qu'en aval de la sortie condensat du condenseur monté en aval de la turbine, est montée une installation pour la production d'eau potable à partir du condensat.
la sortie saumure du détendeur à concentré.
- que la sortie vapeur du détendeur à concentré est raccordée à un dispositif pour le traitement physique de l'eau d'alimentation, - et qu'en aval de la sortie condensat du condenseur monté en aval de la turbine, est montée une installation pour la production d'eau potable à partir du condensat.
2. Installation de force motrice à vapeur selon la revendication 1 comprenant un détendeur à concentré à un seul étage, dans laquelle la sortie saumure du détendeur est raccordée par une pompe à la valve de détente associée au détendeur à concentré, et entre les échangeurs de chaleur est inséré un réservoir d'eau d'alimentation, caractérisée par le fait que le dispositif de traitement physique de l'eau d'alimentation est constitué par un dégazeur associé au réservoir d'eau d'alimentation.
3. Installation de force motrice à vapeur selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'entre la sortie saumure du détendeur à concentré et la valve de détente est monté un échangeur de chaleur qui reçoit la vapeur vive provenant du générateur de vapeur.
4. Installation de force motrice à vapeur selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif de traitement physique de l'eau d'alimentation est constitué par des échangeurs de chaleur qui forment une partie du détendeur à
concentré à plusieurs étages réalisé à la maniére d'une insta-llation multistage-flash (MSF), un dégazeur mécanique pour l'eau d'alimentation étant monté en amont de ces échangeurs de chaleur et la sortie condensat du détendeur à plusieurs étages étant raccordée à la conduite de condensat entre le condenseur et l'installation pour la production d'eau potable.
concentré à plusieurs étages réalisé à la maniére d'une insta-llation multistage-flash (MSF), un dégazeur mécanique pour l'eau d'alimentation étant monté en amont de ces échangeurs de chaleur et la sortie condensat du détendeur à plusieurs étages étant raccordée à la conduite de condensat entre le condenseur et l'installation pour la production d'eau potable.
5. Installation de force motrice à vapeur selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que dans le trajet de la conduite de condensat entre le condenseur et l'installation pour la production d'eau potable, est installé
un distributeur à trois voies dont la troisième voie est raccordée à la conduite d'eau brute.
un distributeur à trois voies dont la troisième voie est raccordée à la conduite d'eau brute.
6. Installation de force motrice à vapeur selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que la sortie vapeur vive du générateur de vapeur est directement raccordée par une valve à l'entrée du condenseur.
7. Installation de force motrice à vapeur selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le condenseur monté
en aval de la turbine est traversé par l'eau brute.
en aval de la turbine est traversé par l'eau brute.
8. Installation de force motrice à vapeur selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le condenseur monté
en aval de la turbine forme une partie d'une installation de dessalement d'eau de mer supplémentaire dont le condensat est également amené à l'installation de production d'eau potable.
en aval de la turbine forme une partie d'une installation de dessalement d'eau de mer supplémentaire dont le condensat est également amené à l'installation de production d'eau potable.
9. Installation de force motrice à vapeur selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le condenseur forme le réchauffeur final d'une installation MSF dont les chambres de détente sont raccordées à la sortie condensat du condenseur.
10. Installation de force motrice à vapeur selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le condenseur forme le premier évaporateur d'une installation VTE dont l'évaporateur suivant est raccordé à la sortie condensat du premier évaporateur.
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