EP0373554B1 - Faisceau de surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur horizontal - Google Patents

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EP0373554B1
EP0373554B1 EP89122813A EP89122813A EP0373554B1 EP 0373554 B1 EP0373554 B1 EP 0373554B1 EP 89122813 A EP89122813 A EP 89122813A EP 89122813 A EP89122813 A EP 89122813A EP 0373554 B1 EP0373554 B1 EP 0373554B1
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EP
European Patent Office
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frame
bundle
tubes
steam
superheated
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EP89122813A
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EP0373554A1 (fr
Inventor
Alain Charbonnel
Jean-Claude Foucher
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Stein Industrie SA
Original Assignee
Stein Industrie SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G1/00—Steam superheating characterised by heating method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G1/00—Steam superheating characterised by heating method
    • F22G1/005—Steam superheating characterised by heating method the heat being supplied by steam

Definitions

  • the present invention relates to an overheating bundle for a horizontal steam separator-superheater, arranged in particular between two stages of an expansion turbine, comprising a network of parallel tubes arranged in a staggered mesh inside a shaped frame polygonal, symmetrical with respect to its plane of symmetry, delimiting in its lower part an orifice for access to the superheated steam and in its upper part an orifice for discharging the superheated steam.
  • the object of the present invention is to provide an overheating bundle for a horizontal vapor separator-superheater which has an homogeneous filling of the cross section of its frame and an optimal number of tubes per unit of cross section, and which avoids any tendency of the steam to be overheated to flow preferentially along its frame.
  • the beam according to the invention is characterized in that at least two of the oblique sides of the polygonal frame are parallel to the oblique segments formed by the mesh of the tubes.
  • the frame also preferably has two lateral vertical sides.
  • the lower or upper oblique sides of the frame advantageously end each in a short horizontal segment, and it is then arranged laterally and respectively above or below these segments of oblique sheets coming to bear tangentially on them, so as to oppose any circumvention of the frame of the tube bundle by the steam to be overheated.
  • This bundle is contained inside a rectangular frame whose side walls 1 and 2 are shown, rigidly connected to the shell of the separator-superheater, not shown.
  • the superheating tubes being a hairpin, are cut twice by the plane of the figure, or are therefore represented the elements of the upper 3 and lower 4 bundles.
  • These elements of the bundle each comprise a central beam 5, 6 coming to rest by its edges on lateral supports 7, 9 and 8, 10 respectively, integral with the lateral partitions 1, 2.
  • the elements of the bundle are contained in frames 3 and 4 of irregular hexagonal shape, having oblique sides 11, 13, 15, 17 and 12, 14, 16, 18 respectively, and vertical sides 19, 21, and 20, 22
  • These frames delimit passage openings lower and upper for the steam to be superheated through each of the elements of the bundle.
  • the oblique sides of the frame are parallel to the segments formed by the staggered tubes, so that the extreme rows of tubes are at a constant distance from the frame and that a maximum occupancy rate of the cross section of the frames is obtained by the tubes. This also avoids any preferential flow of steam along the frames, a source of heterogeneity in overheating.
  • the upper oblique sides 11, 13 of the upper frame 3 and lower 16, 18 of the lower frame 4 are extended by short horizontal segments 23 , 25 and 24, 26, to which tangentially oblique sheets 27, 29 and 28, 30 are connected, bolted to legs 31, 33 and 32, 34 welded to the lateral partitions 1, 2.
  • the invention applies in particular to separator-superheaters of power plants for production of energy and / or steam with multi-stage steam expansion turbines.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
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Description

  • La présente invention concerne un faisceau de surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur horizontal, disposé notamment entre deux étages d'une turbine de détente, comprenant un réseau de tubes parallèles disposés selon un maillage en quinconce à l'intérieur d'un cadre de forme polygonale, symétrique par rapport à son plan de symétrie, délimitant dans sa partie inférieure un orifice d'accès de la vapeur à surchauffer et dans sa partie supérieure un orifice d'évacuation de la vapeur surchauffée.
  • On a déjà proposé dans le document US-A-4485069 un faisceau de surchauffe de ce genre, dont les tubes sont disposés à l'intérieur d'un cadre cylindrique de section droite circulaire suspendu par des attaches en queue d'aronde dans un cadre externe également circulaire relié à la structure d'ensemble du séparateur-surchauffeur.
  • Dans un tel faisceau, les rangées latérales obliques extrêmes des tubes en quinconce ne peuvent être complètes, du fait que les segments obliques extrêmes sur lesquels ces tubes devraient se placer viennent couper à leurs extrêmités le cadre cylindrique et que l'on ne peut disposer des tubes à proximité immédiate de ce cadre. Ceci entraîne certains vides sur les côtés du faisceau, et par suite une tendance de la vapeur à surchauffer à s'écouler préférentiellement sur les côtés, où la résistance à son écoulement est la plus faible. Il en résulte un réchauffage inégal de cette vapeur, et par ailleurs le nombre de tubes du faisceau n'est pas optimal par rapport à la section droite occupée par celui-ci.
  • On a aussi proposé dans le brevet US-3326280 un échangeur de chaleur horizontal de réchauffage et de vaporisation d'un fluide circulant autour d'un faisceau de tubes de circulation d'un gaz subissant un refroidissement et une condensation, ces tubes étant disposés selon un maillage rectangulaire à l'intérieur d'un cadre de forme polygonale.
  • Dans un tel échangeur, le nombre de tubes du faisceau, et par suite la surface d'échange de chaleur par unité de section droite, sont aussi relativement limités.
  • La présente invention a pour but de procurer un faisceau de surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur horizontal qui présente un remplissage homogène de la section droite de son cadre et un nombre de tubes par unité de section droite optimal, et qui évite toute tendance de la vapeur à surchauffer à s'écouler préférentiellement le long de son cadre.
  • Le faisceau selon l'invention est caractérisé en ce qu'au moins deux des côtés obliques du cadre de forme polygonale sont parallèles aux segments obliques formés par le maillage des tubes.
  • Le cadre comporte en outre de préférence deux côtés verticaux latéraux.
  • Les côtés obliques inférieurs ou supérieurs du cadre se terminent avantageusement chacun par un court segment horizontal, et il est disposé alors latéralement et respectivement au-dessus ou au-dessous de ces segments des tôles obliques venant s'appuyer tangentiellement sur eux, de façon à s'opposer à tout contournement du cadre du faisceau de tubes par la vapeur à surchauffer.
  • Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence a la figure unique du dessin annexé, un faisceau de surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur selon l'invention, vu en section droite.
  • Ce faisceau est contenu à l'intérieur d'un cadre rectangulaire dont les cloisons latérales 1 et 2 sont représentées, relié de façon rigide à la virole du séparateur-surchauffeur, non représentée.
  • Les tubes de surchauffe, étant en épingle à cheveux, sont coupés deux fois par le plan de la figure, ou sont donc représentés les éléments des faisceaux supérieur 3 et inférieur 4.
  • Ces éléments du faisceau comportent chacun une poutrelle centrale 5, 6 venant reposer par ses bords sur des appuis latéraux 7, 9 et 8, 10 respectivement, solidaires des cloisons latérales 1, 2.
  • Les éléments du faisceau sont contenus dans des cadres 3 et 4 de forme hexagonale irrégulière, comportant des côtés obliques 11, 13, 15, 17 et 12, 14, 16, 18 respectivement, et des côtés verticaux 19, 21, et 20, 22. Ces cadres délimitent des ouvertures de passage inférieures et supérieures pour la vapeur à surchauffer à travers chacun des éléments du faisceau. Les côtés obliques du cadre sont parallèles aux segments formés par les tubes en quinconce, de sorte que les rangées extrêmes de tubes sont à une distance constante du cadre et que l'on obtient un taux d'occupation maximal de la section droite des cadres par les tubes. On évite ainsi par ailleurs tout écoulement préférentiel de la vapeur le long des cadres, source d'hétérogénéité de la surchauffe.
  • Pour éviter tout écoulement préférentiel de la vapeur à surchauffer le long de la surface externe des cadres 3, 4, les côtés obliques supérieurs 11, 13 du cadre supérieur 3 et inférieurs 16, 18 du cadre inférieur 4 se prolongent par de courts segments horizontaux 23, 25 et 24, 26, auxquels se raccordent tangentiellement des tôles obliques 27, 29 et 28, 30, fixées par boulonnage sur des pattes 31, 33 et 32, 34 soudées sur les cloisons latérales 1, 2.
  • L'invention s'applique en particulier aux séparateurs-surchauffeurs de centrales de production d'énergie et/ou de vapeur à turbines de détente de vapeur à plusieurs étages.

Claims (3)

  1. Faisceau de surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur horizontal, comprenant un réseau de tubes parallèles disposés selon un maillage en quinconce à l'intérieur d'un cadre (3, 4) de forme polygonale, symétrique par rapport à son plan de symétrie, délimitant dans sa partie inférieure un orifice d'accès de la vapeur à surchauffer, et dans sa partie supérieure un orifice d'évacuation de la vapeur surchauffée,
    caractérisé en ce qu'au moins deux des côtés obliques (11, 13, 15, 17 ; 12, 14, 16, 18) du cadre de forme polygonale sont parallèles aux segments obliques formés par le maillage des tubes.
  2. Faisceau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cadre comporte en outre deux côtés verticaux latéraux (19, 21 ; 20, 22).
  3. Faisceau selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les côtés obliques inférieurs ou supérieurs du cadre (15, 17 ; 16, 18) se terminent par un court segment horizontal (23, 25 ; 24, 26), et en ce qu'il est disposé latéralement et respectivement au-dessus ou au-dessous des segments horizontaux des tôles obliques (27, 29 ; 28, 30) venant s'appuyer tangentiellement sur eux, de façon à s'opposer à tout contournement du cadre du faisceau de tubes par la vapeur à surchauffer.
EP89122813A 1988-12-15 1989-12-11 Faisceau de surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur horizontal Expired - Lifetime EP0373554B1 (fr)

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