EP0647814B1 - Générateur de vapeur à éléments de blocage de la rue d'eau à pivotement - Google Patents

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EP0647814B1
EP0647814B1 EP94402195A EP94402195A EP0647814B1 EP 0647814 B1 EP0647814 B1 EP 0647814B1 EP 94402195 A EP94402195 A EP 94402195A EP 94402195 A EP94402195 A EP 94402195A EP 0647814 B1 EP0647814 B1 EP 0647814B1
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EP
European Patent Office
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block
tubes
steam generator
pin
tube plate
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94402195A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0647814A1 (fr
Inventor
Christian Valadon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Areva NP SAS
Original Assignee
Framatome SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP0647814A1 publication Critical patent/EP0647814A1/fr
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Publication of EP0647814B1 publication Critical patent/EP0647814B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F22B37/48—Devices for removing water, salt, or sludge from boilers; Arrangements of cleaning apparatus in boilers; Combinations thereof with boilers
    • F22B37/483—Devices for removing water, salt, or sludge from boilers; Arrangements of cleaning apparatus in boilers; Combinations thereof with boilers specially adapted for nuclear steam generators

Definitions

  • the present invention relates to a steam generator, in particular for a nuclear power plant, comprising an outer casing with a vertical axis, a horizontal tube plate, fixed in a sealed manner inside and at the lower end of the casing, a bundle of inverted U-shaped tubes, comprising vertical branches, respectively hot and cold, joined by a curved part at their upper end and traversed by a primary fluid yielding its calories, inside the exchanger, to a secondary fluid circulating in the outer casing, the branches of the tubes having their ends connected to the tube plate and opening out under the latter, respectively in an intake manifold for the hot primary fluid and an evacuation manifold for this cooled fluid, an inner envelope covering the bundle of tubes, the lower edge of which is spaced from the tube plate and delimits with the outer envelope there is an annular space traversed by the secondary fluid introduced inside this envelope into this space before vaporizing on contact with the tubes traversed by the primary fluid, means for extracting the vapor, disposed above the bundle of tubes in the outer casing, and means
  • the secondary fluid usually water, contains particles of matter, mainly in the form of iron oxides or copper compounds, or traces of other metals, which tend to deposit on the tube plate, in particular in the central region thereof, between the branches closest to the U-shaped tubes where the flow speed of the secondary fluid from one end to the other of the plate is insufficient to prevent the deposition of mud or other residues, harmful, because creating concentrations of corrosion agents along the external walls of these tubes.
  • the blocking or partial occupation means arranged in this central region generally called “water street”, by reference to the classic Anglo-Saxon expression in the technique of "tube lane blocking device”, the term blocking signifying rather obstructs this region, therefore aims to minimize the flow of secondary fluid in the corresponding passage between the closest tubes, in order to increase the lateral flow through the bundle, reducing the deposition mud in this passage.
  • These means are generally constituted by metal blocks, parallelepiped, mounted in a fixed position in the central region between the tubes and resting on the plate according to the diameter of the latter in this region (see FR-A-2,352,269).
  • the street of water constituting the aforementioned central region is or is not separated in the median plane of the generator by a vertical deflector, fixed to the tube plate and extending in the middle of the passage delimited between the branches of the tubes in this region, the blocking means being in one piece and housed in the latter in the first case, or formed by two symmetrical parts, disposed respectively on either side of the vertical deflector in the other, between this deflector and the branches of the tubes opposite.
  • the subject of the present invention is a steam generator of the aforementioned kind, in which the means for blocking the water street are arranged so as not to hinder the maintenance of the tube plate, in particular allowing access to that -this by tools introduced into the outer casing through suitable orifices, and also eliminating dead zones which are hardly or not accessible during the operations of cleaning the tube plate or servicing the tubes.
  • the generator considered comprising blocking means in the form of at least one block, preferably of generally parallelepipedal shape, housed in the central region, is characterized in that said block is articulated on an axis of fixed, horizontal pivoting mounted inside the outer casing and extending perpendicular to the median plane of said region between the hot and cold branches of the bundle tubes, so as to allow this block to tilt at away from the tube plate, clearing said region above this plate.
  • the pivot axis is supported by a yoke integral with the deflection and flow distribution plate carried by the inner envelope, extending parallel and above the tube plate.
  • the parallelepipedal block comprises at least one open housing, suitable for receiving a temporary immobilization pin, keeping the block in abutment on the tube plate, preventing it from being lifted under the effect of the flow secondary fluid flowing between the bundle of tubes, this pin being slidably mounted relative to the housing of the block so as to be able to release the latter and then authorize its tilting around the pivot axis.
  • the pin is supported by a closure cover closing an access and inspection hole formed in the outer envelope in the vicinity of the tube plate, substantially in the median plane of the central region.
  • the pin engages in its housing after passing through a sliding shutter, carried by the inner envelope covering the bundle of tubes and suitable for being brought in line with the parallelepipedic block, this pin comprising a telescopic mounting comprising a support finger integral with the cover penetrating into a blind bore formed in the pin, a return spring being mounted between the cover and a bearing shoulder on the pin, so as to exert on the latter a permanent engagement force in block housing.
  • a sliding shutter carried by the inner envelope covering the bundle of tubes and suitable for being brought in line with the parallelepipedic block
  • this pin comprising a telescopic mounting comprising a support finger integral with the cover penetrating into a blind bore formed in the pin, a return spring being mounted between the cover and a bearing shoulder on the pin, so as to exert on the latter a permanent engagement force in block housing.
  • the pin has a conical profile, able to cooperate with a homologous profile of the housing of the block.
  • the sliding shutter is supported by the inner envelope so as to be able to retract in the direction of the upper part thereof, after removal of the pin and release of the block, in order to allow free tilting of it, without disturbing the flow of the secondary fluid arriving through the annular space between the outer and inner envelopes.
  • the block is guided laterally in its tilting movement by two parallel slides, delimiting the sides of the central region between the tubes on either side of the block.
  • the slides are integral with the tube plate or the sliding shutter.
  • the block is made in one piece (in the case of a generator of the boiler type), or in two parallel parts (in the case of a generator of the economizer type), the pawn of immobilization being simple or split by overlapping in the latter case the vertical deflector secured to the tube plate.
  • the block is formed of a plurality of juxtaposed elements, arranged in the extension of one another in the longitudinal direction of the central region, these elements each comprising passage openings for the fluid. secondary.
  • FIG 1 there is shown schematically a steam generator of the boiler type illustrating a first possible embodiment of the invention.
  • This steam generator is designed to transfer heat between the primary water circuit and the secondary water / steam circuit of a pressurized water nuclear reactor.
  • the reference 10 designates the outer envelope of revolution, of vertical axis, of the steam generator.
  • This envelope 10 delimits an enclosed interior space which is separated into a primary lower zone and a secondary upper zone by a horizontal tube plate 12 tightly connected to the envelope 10.
  • a vertical partition 14 divides the primary lower zone, usually called a water box, into a intake manifold 16 and an evacuation manifold 18 of the water circulating in the primary circuit of the reactor.
  • Tubing 20 and 22, welded or forged or molded on the outer casing 10 of the steam generator connect the collectors 16 and 18 respectively to this primary circuit.
  • a bundle of inverted U-shaped tubes 24 is tightly connected to the tube plate 12, in the secondary upper zone delimited by the latter, so that the two ends of each of the tubes open respectively into the intake manifold 16 and in the discharge manifold 18.
  • the vertical branches 24a of the tubes 24 which open into the intake manifold 16 are called hot branches and the vertical branches 24b of the tubes 24 which open into the discharge manifold 18 are called cold branches .
  • the bundle of tubes 24 is surrounded and capped by an inner casing 26, arranged coaxially in the outer casing 10.
  • the upper horizontal wall of this inner casing 26 opens into water / vapor separators 28 surmounted by dryers 29 which communicate the space 27 formed inside the envelope 26 with a steam outlet pipe 30 located at the top of the outer envelope 10.
  • the lower edge of the inner envelope 26 is placed at a determined distance above the tube plate 12, so as to form a passage between an annular recirculation space 32 delimited between the envelopes 10 and 26 and the space 27 formed in the inner envelope 26.
  • the steam generator is supplied with secondary water by a toroidal feed distributor 38 located immediately above the annular recirculation space 32.
  • a feed pipe 34 passes through the outer casing 10 of the steam generator in leaktight manner and opens into the feed distributor 38.
  • the latter can in particular be connected to the annular recirculation space 32 by tubes 36 in the form of an inverted J.
  • Horizontal flow distribution plates 41 are mounted inside the inner casing 26. These plates have perforations making it possible to support the tubes 24 of the bundle over their entire height and to carry out a distribution radial as homogeneous as possible of the secondary water flow which rises in the casing 26.
  • the lower flow distribution plate designated by the reference 40 in Figure 1, is located slightly above the lower edge of the inner casing 26. It is distinguished from other plates 41 by the fact that it has an opening central 42 of relatively large section. This lower plate 40 thus makes it possible to prevent the secondary water descending through the annular recirculation space 32 from rising immediately as soon as it has crossed the lower edge of the inner envelope 26, which would in particular have the consequence of creating above the central part of the tube plate 12 a static area.
  • Figure 2 illustrates a steam generator practically identical to that shown in Figure 1, but this time of the so-called axial economizer type, the central region or street of water between the closest branches in the exchanger, being separated by a vertical partition 44, integral with the tube plate 12 and extending vertically from the latter.
  • the blocks occupying the water street are formed by means of separate elements, respectively 47 and 48, arranged on either side of the vertical partition 44.
  • FIGs 3 and 4 illustrate in more detail the structure of the shutter blocks 46 housed in the central region of the bundle of tubes in the case of a generator of the boiler type according to Figure 1, similar arrangements being of course implemented. works with the generator in Figure 2.
  • the blocks 46 have vertical support uprights 54 and are advantageously provided with orifices 56, intended not to unduly prevent the circulation of the secondary fluid.
  • These blocks rest side by side on the tube plate 12 extending transversely in the waterway and being associated, in the vicinity of this plate, with a longitudinal tube 49 for collecting sludge and other residues accumulating on where appropriate on the plate, being joined at one end substantially at the center of the plate to a collector 50, provided with sampling orifices 53, of the kind more particularly described in patent application FR-A-2 692 965 already cited , and extending at its opposite end so as to exit laterally from the plate under the lower end of the outer casing 10 to be connected by a conduit 52 associated with a hollow end piece 55 to an installation for eliminating this sludge or residues.
  • the blocks 46 partially occupying the street of water above the tube plate 12 are immobilized with respect to the latter, which causes the drawbacks already mentioned.
  • a yoke 60 for supporting a transverse axis 61, making it possible to articulate on this plate a block 62 for occupying the street d water, by means of a lateral extension of this block, as illustrated in the drawing.
  • the block 62 extends transversely in the generator, inside the region 64 constituting the water street between the branches closest to the tubes 24 and, in the normal position, during the use of the steam generator, rests at its lower end on a support sole 66 carried by the plate, or is directly in contact with the upper face of the latter.
  • a support sole 66 carried by the plate, or is directly in contact with the upper face of the latter.
  • an elongated slot 40a is also provided, the transverse dimension of which is slightly greater than that of this block, so as to allow the passage thereof. through the plate, as detailed below.
  • the block 62 thus pivotally mounted about its axis 61 must be immobilized in the position shown in Figures 5A and 5B, in particular to avoid that, under the effect of the flow of the secondary fluid coming from the intermediate space 32 and rising between the tubes 24 of the bundle after passing under the lower end of the inner envelope 26, this block does not rise in an inappropriate manner .
  • a blocking pin 68 secured to a cover 70 for closing an access or inspection hole.
  • suitable arranged in the side wall of the outer casing 10, in line with the deflection and distribution plate 40.
  • the pin 68 consists, in the embodiment considered but which is given only by way of indication, of a fixed finger 71, carried by the cover 70 towards the inside of the enclosure of the generator, and d an end piece 72, slidably mounted on the finger 71, this end piece comprising a support shoulder 73 for a spring 74 applied at its opposite end against the cover 70, so as to permanently exert a force on the end piece 72 and to allow the engagement of the end 75 thereof in a housing of the same shape 63, provided in the side wall opposite the block 62.
  • the end 75 of the end piece 72 of the pin 68 and the housing 63 of the block 62 which receives it both have a conical profile.
  • the lower end of the casing 26 with a sliding shutter 76, extending this casing downwards towards the pin 68, this shutter having a notch 77, adapted to overlap the tip 75 of the pin behind the shoulder 73, improving the immobilization of this pin and therefore of the block 62 in normal operation of the generator.
  • the shutter 76 is raised by sliding against the wall of the casing 26, advantageously in lateral guides 80 (FIG. 5B) fixed on the latter, so that, after removal of the pin and raising the shutter, the block 62 can be tilted without risk of encountering any obstacle which would prevent its pivoting.
  • Figures 6 and 7 illustrate an alternative embodiment where the block 62 occupying the water street is arranged so as to have a substantially greater longitudinal dimension, for example being made up of three juxtaposed elements, respectively 82, 84 and 86, each provided with at least one orifice for the passage of the secondary fluid, these elements being secured to each other and arranged in the extension one of the other.
  • the first element 82 located furthest to the left in Figure 6, has an extension for the articulation of the block 62 around the axis 61 on the yoke 60 carried by the plate 40, while the opposite element 86 has a greater height dimension and is if necessary fitted with a protective jacket 88.
  • slides 90 are arranged parallel to the lateral faces of this element, these slides being secured to the plate 12 in the example. represented.
  • they could be carried by another fixed structure of the generator inside the region 64, if necessary even by the lower end of the sliding shutter 76, the withdrawal of the latter upwards against the wall of the inner casing 26, not preventing the positioning of these slides at an appropriate level for, precisely, guiding the block in its pivoting movement without of course hampering or hindering it.
  • FIGS. 8 and 9 show diagrammatically the adaptation of the arrangements implemented in a steam generator of the boiler type according to FIG. 1, to a generator of the economiser type according to FIG. 2.
  • FIG 8 there is shown a fraction of the vertical partition 44 which extends longitudinally in the water street, the parallelepipedal block 62 consisting of two blocks similar, respectively 62a and 62b, articulated together around the axis 61 and arranged parallel to each other on each side of the partition 44.
  • the invention thus makes it possible to arrange the street water of a steam generator, of the boiler or economiser type, in a particularly advantageous manner, by ensuring the obstruction or the "blocking" of the corresponding region in the center of the generator between the branches of the closest tubes, without limiting the possibilities of maintenance and servicing of the generator, in particular to allow the passage towards the center of the tube plate of the tools necessary for checking or repairing the tubes or of the plate.
  • the pivoting mounting of the blocks is carried out so that, thanks to the immobilization pins, themselves locked by the sliding shutter of the inner casing, the device does not present any risk of the blocks taking off or being lifted during the use in service of the generator, notably under the effect of the pressure and / or the speed of the secondary fluid in circulation.
  • the assembly is simple to produce, does not present any difficulties for its installation in the generator water street and can be very easily implemented, in particular when the generator is stopped, by deploying only the effort required to tilt the block to clear the region that occupies it.

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Description

  • La présente invention est relative à un générateur de vapeur, notamment pour centrale nucléaire, comportant une enveloppe extérieure d'axe vertical, une plaque à tubes horizontale, fixée de façon étanche à l'intérieur et à l'extrémité inférieure de l'enveloppe, un faisceau de tubes en U inversé, comprenant des branches verticales, respectivement chaudes et froides, réunies par une partie cintrée à leur extrémité supérieure et parcourues par un fluide primaire cédant ses calories, à l'intérieur de l'échangeur, à un fluide secondaire en circulation dans l'enveloppe extérieure, les branches des tubes ayant leurs extrémités raccordées à la plaque à tubes et débouchant sous celle-ci, respectivement dans un collecteur d'admission du fluide primaire chaud et un collecteur d'évacuation de ce fluide refroidi, une enveloppe intérieure coiffant le faisceau de tubes, dont le bord inférieur est écarté de la plaque à tubes et délimite avec l'enveloppe extérieure un espace annulaire parcouru par le fluide secondaire introduit à l'intérieur de cette enveloppe dans cet espace avant de se vaporiser au contact des tubes parcourus par le fluide primaire, des moyens d'extraction de la vapeur, disposés au-dessus du faisceau des tubes dans l'enveloppe extérieure, et des moyens de déflexion et de répartition du débit du fluide secondaire, prévus à la partie inférieure de l'enveloppe intérieure, ces moyens de déflexion délimitant avec la plaque à tubes d'une part et les branches chaudes et froides des tubes les plus rapprochées d'autre part, une région centrale allongée, s'étendant transversalement à travers l'enveloppe extérieure, cette région étant occupée par des moyens de blocage ou d'occupation partielle du passage offert au fluide secondaire dans cette région, ledits moyens étant constitués par au moins un bloc. Un tel générateur de vapeur est connu du document FR-A-2 352 269.
  • Le fluide secondaire, usuellement de l'eau, contient des particules de matières, principalement sous forme d'oxydes de fer ou de composés cuivreux, ou encore des traces d'autres métaux, qui ont tendance à se déposer sur la plaque à tubes, en particulier dans la région centrale de celle-ci, entre les branches les plus rapprochées des tubes en U où la vitesse d'écoulement du fluide secondaire d'une extrémité à l'autre de la plaque est insuffisante pour empêcher le dépôt de boue ou autres résidus, nuisibles, car créant des concentrations d'agents de corrosion le long des parois externes de ces tubes.
  • Les moyens de blocage ou d'occupation partielle disposés dans cette région centrale, généralement dite "rue d'eau", par réference à l'expression anglo-saxonne classique dans la technique de "tube lane blocking device", le terme blocage signifiant en fait plutôt obstruction de cette région, ont donc pour but de réduire au minimum l'écoulement du fluide secondaire dans le passage correspondant entre les tubes les plus rapprochés, en vue d'accroître l'écoulement latéral à travers le faisceau, en réduisant le dépôt des boues dans ce passage. Ces moyens sont généralement constitués par des blocs métalliques, parallélépipédiques, montés à poste fixe dans la région centrale entre les tubes et reposant sur la plaque selon le diamètre de celle-ci dans cette région (voir FR-A-2 352 269).
  • A noter que, selon le type de générateur de vapeur considéré, du genre dit à "économiseur axial" ou à "bouilleur", la rue d'eau constituant la région centrale précitée, est ou non séparée dans le plan médian du générateur par un déflecteur vertical, fixé à la plaque à tubes et s'étendant au milieu du passage délimité entre les branches des tubes dans cette région, les moyens de blocage étant d'un seul tenant et logés dans cette dernière dans le premier cas, ou formés de deux parties symétriques, disposées respectivement de part et d'autre du déflecteur vertical dans l'autre, entre ce déflecteur et les branches des tubes en regard.
  • Or, avec de tels moyens de blocage, immobilisés sur la plaque à tubes, il est parfois difficile de réaliser les opérations de maintenance nécessaires au droit de cette plaque, en particulier dans sa surface dirigée vers l'intérieur du générateur de vapeur, pour nettoyer la plaque à tubes ou pour contrôler les tubes et notamment leur liaison avec la plaque. En outre, dans certaines solutions où la plaque à tubes est équipée d'un dispositif de purge continue, comportant notamment une tuyauterie parallèle à la plaque et percée de trous répartis selon sa longueur pour opérer un prélèvement d'eau permanent à travers cette plaque, la présence de ces moyens peut être gênante pour obtenir un fonctionnement optimal.
  • A titre indicatif, pour réaliser un tel système de purge, on peut mettre en oeuvre les dispositions décrites dans le brevet français FR-A-2 692 965, dans lequel ces moyens de purge comportent au moins un passage traversant la plaque à tubes et par lequel une ouverture débouche sur la face supérieure de cette plaque dans la région centrale, cette ouverture communiquant avec des moyens de drainage situés à l'extérieur de l'enveloppe du générateur.
  • La présente invention a pour objet un générateur de vapeur du genre précité, dans lequel les moyens de blocage de la rue d'eau sont agencés de manière à ne pas entraver la maintenance de la plaque à tubes, en autorisant notamment l'accès à celle-ci par des outillages introduits dans l'enveloppe extérieure à travers des orifices appropriés, et en éliminant en outre les zones mortes peu ou pas accessibles lors des opérations de nettoyage de la plaque à tubes ou d'entretien des tubes.
  • A cet effet, le générateur considéré, comportant des moyens de blocage se présentant sous la forme d'au moins un bloc, de préférence de forme générale parallélépipédique, logé dans la région centrale, se caractérise en ce que ledit bloc est articulé sur un axe de pivotement fixe, horizontal, monté à l'intérieur de l'enveloppe extérieure et s'étendant perpendiculairement au plan médian de ladite région entre les branches chaudes et froides des tubes du faisceau, de manière à permettre un basculement de ce bloc à l'écart de la plaque à tubes, en dégageant ladite région au-dessus de cette plaque.
  • Avantageusement, l'axe de pivotement est supporté par une chape solidaire de la plaque de déflexion et de répartition du débit portée par l'enveloppe intérieure, s'étendant parallèlement et au-dessus de la plaque à tubes.
  • Selon une autre caractéristique, le bloc parallélépipédique comporte au moins un logement ouvert, propre à recevoir un pion d'immobilisation temporaire, maintenant le bloc en appui sur la plaque à tubes, en évitant qu'il ne se soulève sous l'effet du débit du fluide secondaire circulant entre le faisceau des tubes, ce pion étant monté à coulissement par rapport au logement du bloc de manière à pouvoir libérer celui-ci et autoriser alors son basculement autour de l'axe de pivotement.
  • De préférence, le pion est supporté par un couvercle d'obturation fermant un trou d'accès et de visite ménagé dans l'enveloppe extérieure au voisinage de la plaque à tubes, sensiblement dans le plan médian de la région centrale.
  • De préférence également, le pion s'engage dans son logement après traversée d'un obturateur coulissant, porté par l'enveloppe intérieure coiffant le faisceau des tubes et propre a être amené au droit du bloc parallélépipédique, ce pion comportant un montage télescopique comprenant un doigt de support solidaire du couvercle pénétrant dans un alésage borgne ménagé dans le pion, un ressort de rappel étant monté entre le couvercle et un épaulement d'appui sur le pion, de manière à exercer sur celui-ci un effort permanent d'engagement dans le logement du bloc.
  • Selon une autre caractéristique également, le pion présente un profil conique, apte à coopérer avec un profil homologue du logement du bloc.
  • Selon encore une autre caractéristique, l'obturateur coulissant est supporté par l'enveloppe intérieure de manière à pouvoir s'escamoter en direction de la partie supérieure de celle-ci, après retrait du pion et libération du bloc, afin de permettre le libre basculement de celui-ci, sans perturber l'écoulement du fluide secondaire arrivant par l'espace annulaire entre les enveloppes extérieure et intérieure.
  • De préférence également, le bloc est guidé latéralement dans son mouvement de basculement par deux glissières parallèles, délimitant les côtés de la région centrale entre les tubes de part et d'autre du bloc. Selon le cas, les glissières sont solidaires de la plaque à tubes ou de l'obturateur coulissant.
  • Selon une autre caractéristique enfin, le bloc est réalisé d'un seul tenant (dans le cas d'un générateur du type bouilleur), ou en deux parties parallèles (dans le cas d'un générateur de type économiseur), le pion d'immobilisation étant simple ou dédoublé en chevauchant dans ce dernier cas le déflecteur vertical solidaire de la plaque à tubes.
  • Enfin, de façon préférée mais non exclusive, le bloc est formé d'une pluralité d'éléments juxtaposés, disposés dans le prolongement les uns des autres dans le sens longitudinal de la région centrale, ces éléments comportant chacun des ouvertures de passage pour le fluide secondaire.
  • D'autres caractéristiques d'un générateur de vapeur comprenant des moyens de blocage de la rue d'eau, montés pivotants dans celle-ci, apparaîtront encore à travers la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • Les Figures 1 et 2 sont des vues schématiques en coupe verticale partielle de générateurs de vapeur d'un type général connu dans la technique, la Figure 1 représentant un générateur de type bouilleur et la Figure 2 un générateur similaire mais de type économiseur axial.
    • Les Figures 3 et 4 sont des vues à plus grande échelle, respectivement en élévation et de dessus, d'une partie d'un générateur de vapeur selon l'une quelconque des Figures 1 ou 2, représentant la structure en elle-même connue de blocs ou organes d'obstruction ou de blocage, logés à poste fixe dans la région centrale ou rue d'eau d'un tel générateur.
    • Les Figure 5A et 5B sont des vues, respectivement en élévation et en coupe d'une part, de dessus d'autre part, d'un bloc d'obstruction pivotant, monté dans la rue d'eau d'un générateur selon la Figure 1, mais réalisé conformément à l'invention.
    • La Figure 6 illustre est une vue en élévation et en coupe d'une variante de réalisation du bloc pivotant.
    • La Figure 7 est une vue en coupe transversale du bloc pivotant selon la Figure 6.
    • La Figure 8 illustre schématiquement l'adaptation d'un bloc pivotant du genre décrit ci-dessus, à un générateur du type économiseur.
    • La Figure 9 est une vue de dessus du bloc pivotant selon la Figure 8 et des moyens d'immobilisation de celui-ci.
  • Sur la Figure 1, on a représenté schématiquement un générateur de vapeur de type bouilleur illustrant un premier mode de réalisation possible de l'invention. Ce générateur de vapeur est prévu pour assurer le transfert de chaleur entre le circuit d'eau primaire et le circuit secondaire eau/vapeur d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée.
  • Sur cette même Figure 1, la référence 10 désigne l'enveloppe extérieure de révolution, d'axe vertical, du générateur de vapeur. Cette enveloppe 10 délimite un espace intérieur clos qui est séparé en une zone inférieure primaire et une zone supérieure secondaire par une plaque à tubes horizontale 12 raccordée de façon étanche sur l'enveloppe 10.
  • Une cloison verticale 14 divise la zone inférieure primaire, habituellement appelée boîte à eau, en un collecteur d'admission 16 et un collecteur d'évacuation 18 de l'eau circulant dans le circuit primaire du réacteur. Des tubulures 20 et 22, soudées ou forgées ou moulées sur l'enveloppe extérieure 10 du générateur de vapeur raccordent respectivement les collecteurs 16 et 18 à ce circuit primaire.
  • Un faisceau de tubes en U inversé 24 est raccordé de façon étanche sur la plaque à tubes 12, dans la zone supérieure secondaire délimitée par cette dernière, de telle sorte que les deux extrémités de chacun des tubes débouchent respectivement dans le collecteur d'admission 16 et dans le collecteur d'évacuation 18. Les branches verticales 24a des tubes 24 qui débouchent dans le collecteur d'admission 16 sont appelées branches chaudes et les branches verticales 24b des tubes 24 qui débouchent dans le collecteur d'évacuation 18 sont appelées branches froides.
  • Le faisceau de tubes 24 est entouré et coiffé par une enveloppe intérieure 26, disposée coaxialement dans l'enveloppe extérieure 10. La paroi supérieure horizontale de cette enveloppe intérieure 26 débouche dans des séparateurs eau/vapeur 28 surmontés par des sécheurs 29 qui font communiquer l'espace 27 ménagé l'intérieur de l'enveloppe 26 avec une tubulure d'évacuation de vapeur 30 située au sommet de l'enveloppe extérieure 10. Le bord inférieur de l'enveloppe intérieure 26 est placé à une distance déterminée au-dessus de la plaque à tubes 12, de façon à former un passage entre un espace annulaire de recirculation 32 délimité entre les enveloppes 10 et 26 et l'espace 27 formé dans l'enveloppe intérieure 26.
  • L'alimentation du générateur de vapeur en eau secondaire est effectuée par un distributeur d'alimentation torique 38 situé immédiatement au-dessus de l'espace annulaire de recirculation 32. Une tubulure d'alimentation 34 traverse de façon étanche l'enveloppe extérieure 10 du générateur de vapeur et débouche dans le distributeur d'alimentation 38. Ce dernier peut notamment être relié à l'espace annulaire de recirculation 32 par des tubes 36 en forme de J inversé.
  • Des plaques horizontales de répartition de débit 41, régulièrement espacées, sont montées à l'intérieur de l'enveloppe intérieure 26. Ces plaques comportent des perforations permettant d'assurer le supportage des tubes 24 du faisceau sur toute leur hauteur et de réaliser une répartition radiale aussi homogène que possible du débit d'eau secondaire qui remonte dans l'enveloppe 26.
  • La plaque inférieure de répartition de débit, désignée par la référence 40 sur la Figure 1, est située légèrement au-dessus du bord inférieur de l'enveloppe intérieure 26. Elle se distingue des autres plaques 41 par le fait qu'elle comporte une ouverture centrale 42 de relativement grande section. Cette plaque inférieure 40 permet ainsi d'éviter que l'eau secondaire descendant par l'espace annulaire de recirculation 32 ne remonte immédiatement dès qu'elle a franchi le bord inférieur de l'enveloppe intérieure 26, ce qui aurait notamment pour conséquence de créer au-dessus de la partie centrale de la plaque à tubes 12 une zone statique.
  • De façon connue dans la technique, afin d'éviter dans la plus large mesure possible que ne s'établisse entre les branches chaudes et froides des tubes 24 dans la région centrale du générateur, appelée rue d'eau, une zone où le fluide secondaire est pratiquement stagnant, on dispose dans cette région des blocs 46 propres à occuper et obturer en partie celle-ci. Or, ces blocs 46 sont généralement mis en place puis immobilisés par rapport à la plaque à tubes 12 et présentent dès lors certains inconvénients pour permettre la maintenance des tubes à leur raccordement avec la plaque.
  • La Figure 2 illustre un générateur de vapeur pratiquement identique à celui représenté sur la Figure 1, mais cette fois du type dit à économiseur axial, la région centrale ou rue d'eau entre les branches les plus rapprochées dans l'échangeur, étant séparée par une cloison verticale 44, solidaire de la plaque à tubes 12 et s'étendant verticalement à partir de celle-ci. Dans cette variante, les blocs occupant la rue d'eau sont constitués au moyen d'éléments séparés, respectivement 47 et 48, disposés de part et d'autre de la cloison verticale 44.
  • Les Figures 3 et 4 illustrent de façon plus détaillée la structure des blocs d'obturation 46 logés dans la région centrale du faisceau des tubes dans le cas d'un générateur du type bouilleur selon la Figure 1, des dispositions analogues étant bien entendu mises en oeuvre avec le générateur de la Figure 2.
  • Sur ces Figures, les blocs 46 comportent des montants d'appui verticaux 54 et sont avantageusement munis d'orifices 56, destinés à ne pas empêcher outre mesure la circulation du fluide secondaire. Ces blocs reposent côte à côte sur la plaque à tubes 12 en s'étendant transversalement dans la rue d'eau et en étant associés, au voisinage de cette plaque, à une tubulure longitudinale 49 de prélèvement des boues et autres résidus s'accumulant le cas échéant sur la plaque, en étant réunie à une extrémité sensiblement au centre de la plaque à un collecteur 50, pourvu d'orifices 53 de prélèvement, du genre plus spécialement décrit dans la demande de brevet FR-A-2 692 965 déjà citée, et en se prolongeant à son extrémité opposée de manière à sortir latéralement de la plaque sous l'extrémité inférieure de l'enveloppe extérieure 10 pour être raccordée par un conduit 52 associé à un embout creux 55 à une installation d'élimination de ces boues ou résidus.
  • Dans le montage ainsi envisagé, les blocs 46 occupant partiellement la rue d'eau au-dessus de la plaque à tubes 12 sont immobilisés vis-à-vis de cette dernière, ce qui entraîne les inconvénients déjà mentionnés.
  • Pour éviter ces derniers, on prévoit donc, conformément à l'invention, d'aménager les blocs d'occupation de la région centrale entre les tubes du faisceau de manière à pouvoir les déplacer facilement à l'intérieur de cette région afin de dégager la plaque et d'assurer plus facilement la maintenance de l'extrémité inférieure des tubes de circulation des fluides primaires qui s'y raccordent.
  • Dans ce but, on dispose, de préférence sous la plaque 40 de déflexion et de répartition du débit, une chape 60 de support d'un axe transversal 61, permettant d'articuler sur cette plaque un bloc 62 d'occupation de la rue d'eau, par l'intermédiaire d'une extension latérale de ce bloc, comme illustré sur le dessin.
  • Le bloc 62, de forme générale parallélépipédique, s'étend transversalement dans le générateur, à l'intérieur de la région 64 constituant la rue d'eau entre les branches les plus rapprochées des tubes 24 et, en position normale, lors de l'utilisation du générateur de vapeur, repose par son extrémité inférieure sur une semelle d'appui 66 portée par la plaque, ou est directement en contact avec la face supérieure de cette dernière. Dans la partie de la plaque de déflexion 40, située au-dessus du bloc 62, est par ailleurs prévue une fente allongée 40a, dont la dimension transversale est légèrement supérieure à celle de ce bloc, de manière à permettre le passage de celui-ci à travers la plaque, comme précisé ci-après.
  • En fonctionnement, le bloc 62 ainsi monté à pivotement autour de son axe 61 doit être immobilisé dans la position représentée sur les Figures 5A et 5B, notamment pour éviter que, sous l'effet du débit du fluide secondaire provenant de l'espace intermédiaire 32 et remontant entre les tubes 24 du faisceau après passage sous l'extrémité inférieure de l'enveloppe intérieure 26, ce bloc ne se soulève de façon inopportune.
  • Dans ce but, on prévoit de disposer, en regard du bloc 62, dans le prolongement du plan médian de la région 64, un pion de blocage 68, solidaire d'un couvercle 70 de fermeture d'un trou d'accès ou de visite approprié, ménagé dans la paroi latérale de l'enveloppe extérieure 10, au droit de la plaque de déflexion et de répartition 40.
  • Le pion 68 se compose, dans l'exemple de réalisation considéré mais qui n'est donné qu'à titre indicatif, d'un doigt fixe 71, porté par le couvercle 70 vers l'intérieur de l'enceinte du générateur, et d'un embout 72, monté à coulissement sur le doigt 71, cet embout comportant un épaulement 73 d'appui pour un ressort 74 appliqué à son extrémité opposée contre le couvercle 70, de manière à exercer en permanence un effort sur l'embout 72 et à permettre l'engagement de l'extrémité 75 de celui-ci dans un logement de même forme 63, prévu dans la paroi latérale en regard du bloc 62. Avantageusement, l'extrémité 75 de l'embout 72 du pion 68 et le logement 63 du bloc 62 qui la reçoit présentent l'une et l'autre un profil conique.
  • On conçoit ainsi que, aussi longtemps que le pion 68 a l'extrémité 75 de son embout 72 engagée dans le logement 63 du bloc 62, avec le couvercle 70 en place contre le trou d'accès dans l'enveloppe extérieure 10, ce bloc 62 est immobilisé en position avec sa face inférieure en appui sur la semelle 66 ou la plaque 12. En revanche, lorsque le pion 68 est retiré et libère le bloc 62, notamment dans les phases d'entretien ou de maintenance du faisceau des tubes 24, ce bloc peut être dégagé de la région 64 en pivotant autour de son axe 61 pour venir se disposer au-dessus de la plaque de déflexion 40, après passage dans la fente 40a de celle-ci, comme schématisé en traits mixtes sur la Figure 5A.
  • On observe cependant que la position du bloc comme ses dimensions doivent être exactement calculées de manière à autoriser son libre débattement au cours de son basculement vers le haut lorsqu'il convient de dégager la région 64. En particulier, il est indispensable que l'extrémité inférieure de l'enveloppe intérieure 26 ne gêne pas ce mouvement de basculement, une fois le pion de blocage 68 retiré.
  • A cet effet, on prévoit avantageusement de munir l'extrémité basse de l'enveloppe 26 d'un obturateur coulissant 76, prolongeant vers le bas cette enveloppe en direction du pion 68, cet obturateur présentant une encoche 77, adaptée à venir chevaucher l'embout 75 du pion derrière l'épaulement 73, en améliorant l'immobilisation de ce pion et par suite du bloc 62 en fonctionnement normal du générateur. En revanche, lors de la phase de maintenance, l'obturateur 76 est relevé en coulissant contre la paroi de l'enveloppe 26, avantageusement dans des guides latéraux 80 (Figure 5B) fixés sur cette dernière, de telle sorte que, après retrait du pion et relèvement de l'obturateur, le bloc 62 puisse être basculé sans risque de rencontre d'un obstacle quelconque qui empêcherait son pivotement.
  • Les Figures 6 et 7 illustrent une variante de réalisation où le bloc 62 d'occupation de la rue d'eau est aménagé de manière à présenter une dimension longitudinale sensiblement plus importante, en étant par exemple constitué de trois éléments juxtaposés, respectivement 82, 84 et 86, munis chacun d'au moins un orifice pour le passage du fluide secondaire, ces éléments étant solidarisés entre eux et disposés dans le prolongement l'un de l'autre. Le premier élément 82, situé le plus à gauche sur la Figure 6, comporte une extension pour l'articulation du bloc 62 autour de l'axe 61 sur la chape 60 portée par la plaque 40, tandis que l'élément opposé 86 présente une dimension en hauteur plus importante et est le cas échéant muni d'une chemise de protection 88.
  • On retrouve sur ces Figures, le pion de blocage 68 solidaire du couvercle 70, l'enveloppe intérieure 26 et l'obturateur coulissant 76, ce dernier pouvant être disposé indifféremment sur la face interne de cette enveloppe (Figure 6) où, comme précédemment, sur la face externe (Figures 5A et 5B).
  • Avantageusement, on dispose au droit du bloc 62 et plus particulièrement de l'élément d'extrémité 86 de celui-ci, des glissières 90, disposées parallèlement aux faces latérales de cet élément, ces glissières étant solidarisées de la plaque 12 dans l'exemple représenté. En variante, elles pourraient être portées par une autre structure fixe du générateur à l'intérieur de la région 64, le cas échéant même par l'extrémité inférieure de l'obturateur coulissant 76, le retrait de celui-ci vers le haut contre la paroi de l'enveloppe intérieure 26, n'empêchant pas le positionnement de ces glissières à un niveau approprié pour, précisément, guider le bloc dans son mouvement de pivotement sans bien entendu gêner ou entraver celui-ci.
  • Les Figures 8 et 9 schématisent l'adaptation des dispositions mises en oeuvre dans un générateur de vapeur du type bouilleur selon la Figure 1, à un générateur du type économiseur selon la Figure 2.
  • Sur la Figure 8, on a représenté une fraction de la cloison de séparation verticale 44 qui s'étend longitudinalement dans la rue d'eau, le bloc parallélépipédique 62 étant constitué de deux blocs similaires, respectivement 62a et 62b, articulés ensemble autour de l'axe 61 et disposés parallèlement l'un à l'autre de chaque côté de la cloison 44.
  • De même, sur la Figure 9, on retrouve les mêmes éléments convenablement dédoublés, notamment en ce qui concerne les embouts 72a et 72b et les logements 63a et 63b des blocs 62a et 62b où s'engagent respectivement les extrémités 75a et 75b de ces embouts pour immobiliser simultanément les deux blocs parallèles, ou inversement, lorsque le pion de blocage 68 est retiré, permettre le basculement vers le haut de ces blocs à travers la fente 40a de la plaque 40.
  • L'invention permet ainsi d'aménager la rue d'eau d'un générateur de vapeur, du type bouilleur ou économiseur, d'une manière particulièrement avantageuse, en assurant l'obstruction ou le "blocage" de la région correspondante au centre du générateur entre les branches des tubes les plus rapprochées, sans pour autant limiter les possibilités de maintenance et d'entretien du générateur, en particulier pour autoriser le passage vers le centre de la plaque tubulaire des outillages nécessaires au contrôle ou à la réparation des tubes ou de la plaque.
  • Le montage pivotant des blocs est réalisé de telle sorte que, grâce aux pions d'immobilisation, eux-mêmes verrouillés par l'obturateur coulissant de l'enveloppe intérieure, le dispositif ne présente aucun risque d'envol ou de soulèvement des blocs lors de l'utilisation en service du générateur, notamment sous l'effet de la pression et/ou de la vitesse du fluide secondaire en circulation.
  • L'ensemble est simple à réaliser, ne présente pas de difficultés pour sa mise en place dans la rue d'eau du générateur et peut être très facilement mis en oeuvre, en particulier lors de l'arrêt du générateur, en déployant seulement l'effort nécessaire au basculement du bloc pour dégager la région qui l'occupe.
  • Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas aux exemples schématiques plus spécialement envisagés en référence aux dessins annexés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes.

Claims (11)

  1. Générateur de vapeur, notamment pour centrale nucléaire, comportant une enveloppe extérieure (10) d'axe vertical, une plaque à tubes horizontale (12), fixée de façon étanche à l'intérieur et à l'extrémité inférieure de l'enveloppe extérieure, un faisceau de tubes (24) en U inversé, comprenant des branches verticales, respectivement chaudes (24a) et froides (24b), réunies par une partie cintrée à leur extrémité supérieure et parcourues par un fluide primaire cédant ses calories, à l'intérieur de l'échangeur, à un fluide secondaire en circulation dans l'enveloppe extérieure, les branches des tubes ayant leurs extrémités raccordées à la plaque à tubes et débouchant sous celle-ci, respectivement dans un collecteur d'admission (16) du fluide primaire chaud et un collecteur d'évacuation (18) de ce fluide refroidi, une enveloppe intérieure (26) coiffant le faisceau de tubes, dont le bord inférieur est écarté de la plaque à tubes et délimite avec l'enveloppe extérieure un espace annulaire (32) parcouru par le fluide secondaire introduit à l'intérieur de cette enveloppe dans cet espace avant de se vaporiser au contact des tubes parcourus par le fluide primaire, des moyens d'extraction de la vapeur, disposés au-dessus du faisceau des tubes dans l'enveloppe extérieure, et des moyens (40) de déflexion et de répartition du débit du fluide secondaire, prévus à la partie inférieure de l'enveloppe intérieure, ces moyens de déflexion délimitant avec la plaque à tubes d'une part et les branches chaudes et froides des tubes les plus rapprochées d'autre part, une région centrale allongée (64), s'étendant transversalement à travers l'enveloppe extérieure, cette région étant occupée par des moyens de blocage ou d'occupation partielle du passage offert au fluide secondaire dans cette région, lesdits moyens étant constitués par au moins un bloc (62), de préférence de forme générale parallélépipédique, caractérisé en ce que ledit bloc est articulé sur un axe de pivotement fixe (61), horizontal, monté à l'intérieur de l'enveloppe extérieure et s'étendant perpendiculairement au plan médian de ladite région entre les branches chaudes et froides des tubes du faisceau, de manière à permettre un basculement de ce bloc à l'écart de la plaque à tubes (12), en dégageant ladite région (64) au-dessus de cette plaque.
  2. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (61) est supporté par une chape (60) solidaire de la plaque de déflexion et de répartition (40) portée par l'enveloppe intérieure, s'étendant parallèlement et au-dessus de la plaque à tubes (12).
  3. Générateur de vapeur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc parallélépipédique (62) comporte au moins un logement ouvert (63), propre à recevoir un pion d'immobilisation temporaire (68), maintenant le bloc en appui sur la plaque à tubes (12), en évitant qu'il ne se soulève sous l'effet de la vitesse du fluide secondaire circulant entre le faisceau des tubes (24), ce pion étant monté à coulissement par rapport à son logement.
  4. Générateur de vapeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pion (68) est supporté par un couvercle d'obturation (70) fermant un trou d'accès et de visite ménagé dans l'enveloppe extérieure (10) au voisinage de la plaque à tubes (12), sensiblement dans le plan médian de la région centrale (64).
  5. Générateur de vapeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pion (68) s'engage dans le logement (63) du bloc (62) après traversée d'un obturateur coulissant (76), porté par l'enveloppe intérieure (26) coiffant le faisceau des tubes, le pion comportant un montage télescopique comprenant un doigt de support (71) solidaire du couvercle (70) pénétrant dans un alésage borgne ménagé dans le pion, un ressort de rappel (74) étant monté entre le couvercle et un épaulement d'appui (73) sur le pion, de manière à exercer sur celui-ci un effort permanent d'engagement dans le logement du bloc.
  6. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le pion (68) présente un profil conique, apte à coopérer avec un profil homologue du logement (63).
  7. Générateur de vapeur selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'obturateur coulissant (76) est supporté par l'enveloppe intérieure (26) de manière à pouvoir s'escamoter en direction de la partie supérieure de celle-ci, après retrait du pion (68) et libération du bloc (62), afin de permettre le libre basculement de celui-ci.
  8. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bloc parallélépipédique (62) est guidé latéralement dans son mouvement de basculement par deux glissières parallèles (90), délimitant les côtés de la région centrale (64) entre les tubes (24) de part et d'autre du bloc.
  9. Générateur de vapeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les glissières (90) sont solidaires de la plaque à tubes (12) ou de l'obturateur coulissant (76).
  10. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bloc (62) est réalisé d'un seul tenant dans le cas d'un générateur du type bouilleur (Figure 1), ou en deux parties parallèles dans le cas d'un générateur de type économiseur (Figure 2), le pion (68) d'immobilisation étant simple ou dédoublé en chevauchant dans ce dernier cas un déflecteur vertical (44) solidaire de la plaque à tubes (12) dans la région centrale (64).
  11. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bloc (62) est formé d'une pluralité d'éléments juxtaposés (82, 84, 86), disposés dans le prolongement les uns des autres dans le sens longitudinal de la région centrale (64), ces éléments comportant chacun des ouvertures de passage pour le fluide secondaire.
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