EP0005225A1 - Dispositif de séchage et de surchauffe de vapeur - Google Patents

Dispositif de séchage et de surchauffe de vapeur Download PDF

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EP0005225A1
EP0005225A1 EP79101215A EP79101215A EP0005225A1 EP 0005225 A1 EP0005225 A1 EP 0005225A1 EP 79101215 A EP79101215 A EP 79101215A EP 79101215 A EP79101215 A EP 79101215A EP 0005225 A1 EP0005225 A1 EP 0005225A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/26—Steam-separating arrangements
    • F22B37/266—Separator reheaters

Definitions

  • the present invention aims to remedy this drawback, and to provide a steam drying and superheating device which reduces this asymmetrical deformation to a very large extent and in any event avoids the appearance of excessive stresses.
  • the device according to the invention is characterized in that it further comprises channels allowing part of the water and vapor emulsion to rise on either side of the separators and superheaters in the vicinity of the inner surface of the shell, then descend between them to lead to the entrance of the separators at neighborhood of the plane of symmetry.
  • the single figure shows a cross section of the device at the height of the humid steam inlet and superheated steam evacuation pipes, with partial cutaway in the area of the downpipes of the wet steam fraction.
  • the left half of the lower part of the figure represents the section at the height of the hunid steam inlet pipe, and the right part a view of the device for discharging the water separated towards a purge.
  • the exchanger comprises an external ferrule 1 made of carbon steel resting on cradles such as 1A.
  • the wet steam inlet pipe 2 opens onto a horizontal grid-3.
  • a deflector 4 deflects laterally along arrow 5 the flow of wet vapor, so as to prevent it from going for the most part towards the central zone of the separators.
  • Part of the steam passes as represented by arrow 6 towards this central zone, and another part flows laterally as represented by arrow 7.
  • the flow of wet vapor from the central zone then passes through perforated sheets 8, 9, symmetrically inclined with respect to the longitudinal plane of symmetry, which homogenize the distribution of wet steam between the staggered rows of separators 10, 13 constituted for example by bundles of parallel corrugated sheets.
  • the tubular superheater bundles such as 14, the dried steam rising vertically therethrough.
  • These superheater bundles are held in frames such as 15, fixed by transverse beams 16. They are preferably pinned bundles fixed at a longitudinal end of the device to tubular plates limiting chambers for supplying steam at higher pressure. and evacuation of condensed water.
  • the superheated steam finally rises in the direction of the arrows 17 towards the upper generator of the device from which it is sent for use, for example an expansion turbine, from pipes such as 18.
  • the lower half of the shell 1, in contact with wet steam at high speed, and which would risk being subjected to erosion-corrosion, is provided with an internal coating 19 of stainless steel.
  • Part of the wet steam does not pass directly into the separators and superheaters, but rises along the inner wall of the shell, as indicated by arrow 20, so as to maintain it at a temperature which is not not too high. For this purpose, it circulates above the level of the superheaters between the shell 1 and a sheet 21 delimiting the superheated steam chamber. Its speed being lower, it is no longer necessary to provide the inner wall of the shell with a coating of stainless steel.
  • the wet steam then passes through conduits passing through the access passage of the superheated steam to the pipes such as 18 towards the central chimneys such as 22, into which it descends, then into the space 23 between the two series of superheater bundles, provided with tie rods 24 for fixing the transverse beams 16.
  • the water stopped in the separators 10 flows down from the latter and collects in troughs such as 26, from where it is brought by channels 27 towards the center of the lower part of the shell.
  • the invention is particularly advantageous for drying and overheating water vapor from an expansion turbine of a large power plant, before it is sent to a lower pressure turbine. But it is suitable for any installation where you want to dry and overheat a steam before sending it to use.

Abstract

Dispositif de séchage et de surchauffe de vapeur.
Il comporte à l'intérieur d'une virolle cylindrique d'axe horizontale, disposés parallèlement audit axe et symétriquement par rapport au plan de symétrie longitudinal.
  • a) dans sa partie inférieure, une paire de séparateurs (10, 13) éliminant l'eau de l'émulsion d'eau et de vapeur à surchauffer,
  • b) dans sa partie supérieure, une paire de faisceaux amovibles de tubes constituant les surchauffeurs (14),
  • c) des canaux permettant à une partie de l'émulsion d'eau et de vapeur de s'élever de part et d'autre des séparateurs et des surchauffeurs près de la surface interne de la virole (1), puis de redescendre entre eux pour déboucher à l'entrée des séparateurs près du plan de symétrie.
Application à l'alimentation en vapeur d'eau surchauffée d'une turbine de grande puissance.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de séchage et de surchauffe de vapeur, notamment destiné à l'alimentation en vapeur d'eau d'une turbine de grande puissance, et comportant, à l'intérieur d'une virole cylindrique d'axe horizontal, disposés parallèlement audit axe et symétriquement par rapport au plan de symétrie longitudinal
    • a/ dans sa partie inférieure, une paire de dispositifs séparateurs éliminant l'eau de l'émulsion d'eau et de vapeur à surchauffer
    • b/ dans sa partie supérieure, une paire de faisceaux amovibles de tubes constituant les surchauffeurs.
  • Dans les séparateurs-surchauffeurs connus à axe horizontal, la vapeur surchauffée au contact des faisceaux tubulaires de surchauffe monte dans une sorte de tunnel le long de la génératrice supérieure de la virole extérieure contenant l'ensemble du dispositif, puis est évacuée par une tubulure disposée au centre du dispositif vers l'utilisation. De ce fait la virole extérieure est en contact près de la génératrice supérieure avec de la vapeur plus chaude que celle avec laquelle elle est en contact dans ses parties inférieure ou médiane, ce qui produit une déformation horizontale dissymétrique appelée en termes de métier "mise en banane". Celle-ci, qui crée des contraintes importantes dans l'échangeur, est à éviter le plus possible.
  • La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient, et de procurer un dispositif de séchage et de surchauffe de vapeur qui réduise dans une très large mesure cette déformation dissymétrique et en tout état de cause évite l'apparition de contraintes excessives.
  • Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte en outre des canaux permettant à une partie de l'émulsion d'eau et de vapeur de s'élever de part et d'autre des séparateurs et des surchauffeurs au voisinage de la surface interne de la virole, puis de redescendre entre ces derniers pour déboucher à l'entrée des séparateurs au voisinage du plan de symétrie.
  • Il comporte de plus de préférence dans sa partie supérieure, au-dessus des surchauffeurs, une chambre de vapeur surchauffée délimitée par une enveloppe cylindrique coaxiale à la virole cylindrique, l'intervalle entre la virole cylindrique et ladite enveloppe cylindrique comportant dans ladite partie supérieure les canaux de passage de ladite partie de l'émulsion d'eau et de vapeur devant circuler au voisinage de la surface interne de la virole.
  • Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence à la figure du dessin annexé, un dispositif de séchage et de surchauffe de vapeur d'eau selon l'invention pour une centrale de production d'énergie.
  • La figure unique représente une coupe transversale du dispositif à la hauteur des tubulures d'arrivée de vapeur humide et d'évacuation de vapeur surchauffée, avec arrachement partiel dans la zone des canaux de redescente de la fraction de vapeur humide.
  • Toutefois, la moitié gauche de la partie inférieure de la figure représente la coupe à la hauteur de la tubulure d'arrivée de vapeur hunide, et la partie droite une vue du dispositif d'évacuation de l'eau séparée vers une purge.
  • L'échangeur comporte une virole externe 1 en acier au carbone reposant sur des berceaux tels que 1A. La tubulure d'arrivée de vapeur humide 2 débouche sur une grille horizontale-3. Un déflecteur 4 dévie latéralement selon la flèche 5 le flux de vapeur humide, de façon à éviter qu'elle ne se dirige pour la plus grande part vers la zone centrale des séparateurs. Une partie de la vapeur passe comme représenté par la flèche 6 vers cette zone centrale, et une autre partie s'écoule latéralement comme représenté par la flèche 7. Le flux de vapeur humide de la zone centrale traverse alors des tôles perforées 8, 9, inclinées symétriquement par rapport au plan de symétrie longitudinal, qui homogénéisent la répartition de la vapeur humide entre les rangées échelonnées de séparateurs 10, 13 constitués par exemple par des paquets de tôles ondulées parallèles.
  • Le flux de vapeur humide qui se dirige latéralement longe des grilles 11, 12 de répartition d'une partie de ce flux entre des rangées échelonnées de séparateurs tels que 10, 13, disposés symétriquement (en forme de V) par rapport à des cloisons verticales telles que 13A.
  • Au-dessus des dispositifs sécheurs formés par les séparateurs sont disposés les faisceaux tubulaires surchauffeurs tels que 14, la vapeur séchée s'élevant verticalement à travers ceux-ci. Ces faisceaux surchauffeurs sont maintenus dans des cadres tels que 15, fixés par des poutres transversales 16. Ce sont de préférence des faisceaux en épingle fixés à une extrémité longitudinale du dispositif à des plaques tubulaires limitant des chambres d'alimentation en vapeur à pression plus élevée et d'évacuation de l'eau condensée.
  • La vapeur surchauffée s'élève enfin dans la direction des flèches 17 vers la génératrice supérieure du dispositif d'où elle est envoyée à l'utilisation, par exemple une turbine de détente, à partir de tubulures telles que 18.
  • La moitié inférieure de la virole 1, en contact avec de la vapeur humide à grande vitesse, et qui risquerait d'être soumise à une érosion-corrosion, est munie d'un revêtement interne 19 en acier inoxydable.
  • Une partie de la vapeur humide ne passe pas directement dans les séparateurs et surchauffeurs, mais s'élève le long de la paroi interne de la virole, comme indiqué par la flèche 20, de façon à maintenir celle-ci à une température qui ne soit pas trop élevée. A cet effet, elle circule au-dessus du niveau des surchauffeurs entre la virole 1 et une tôle 21 délimitant la chambre de vapeur surchauffée. Sa vitesse étant plus faible, il n'est plus nécessaire de munir la paroi interne de la virole d'un revêtement.en acier inoxydable. La vapeur humide passe ensuite par des conduits traversant le passage d'accès de la vapeur surchauffée aux tubulures telles que 18 vers les cheminées centrales telles que 22, dans lesquelles elle redescend, puis dans l'espace 23 entre les deux séries de faisceaux surchauffeurs, muni des tirants 24 de fixation des poutres transversales 16. Elle parvient enfin selon le trajet indiqué par les flèches 25 dans les rangées de séparateurs telles que 10, où elle rejoint la vapeur passée à travers les tôles perforées 8, 9, l'écartement entre ces tôles et les séparateurs étant plus important au niveau de leur zone d'entrée, pour tenir compte du débit supplémentaire de vapeur.
  • L'eau arrêtée dans les séparateurs 10 s'écoule vers le bas de ceux-ci et se rassemble dans des goulottes telles que 26, d'où elle est ramenée par des canaux 27 vers le centre de la partie inférieure de la virole.
  • Elle s'accumule dans des puisards 28, d'où elle s'écoule dans des purges non représentées.
  • L'invention s'applique de façon particulièrement avantageuse au séchage et à la surchauffe de vapeur d'eau provenant d'une turbine de détente d'une grande centrale de production d'énergie, avant son envoi à une turbine à plus basse pression. Mais elle convient pour toute installation où l'on désire sécher et surchauffer une vapeur avant de l'envoyer à l'utilisation.

Claims (2)

1. Dispositif de séchage et de surchauffe de vapeur, notamment destiné à l'alimentation en vapeur d'eau d'une turbine de grande puissance, comportant, à l'intérieure d'une virole (1) cylindrique d'axe horizontal, disposés parallèlement audit axe et symétriquement par rapport à se plan de symétrie longitudinal
a/ dans sa partie inférieure, une paire de dispositifs séparateurs (10, 13) éliminant l'eau de l'émulsion d'eau et de vapeur à surchauffer,
b/ dans sa partie supérieure, une paire de faisceaux amovibles de tubes constituant les surchauffeurs (14), caractérisé en ce qu'il comporte en outre des canaux permettant à une partie de l'émulsion d'eau et de vapeur de s'élever de part et d'autre des séparateurs et des surchauffeurs au voisinage de la surface interne de la virole (1), puis de redescendre entre ceux-ci pour déboucher à l'entrée des séparateurs au voisinage du plan de symétrie.
2. Dispositif de séchage et de surchauffe de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte dans sa partie supérieure au-dessus des surchauffeurs (14) une chambre de vapeur surchauffée délimitée par une enveloppe cylindrique (21) coaxiale à la virole cylindrique, l'intervalle entre la virole cylindrique et ladite enveloppe cylindrique formant dans ladite partie supérieure les canaux de passage de ladite partie de l'émulsion d'eau et de vapeur devant circuler au voisinage de la surface interne de la virole.
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