FR2502296A1 - Chambre de sortie de vapeur pour generateur de vapeur surchauffee - Google Patents

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Abstract

CHAMBRE DE SORTIE DE VAPEUR POUR GENERATEUR DE VAPEUR SURCHAUFFEE. CHAMBRE DE SORTIE DE VAPEUR POUR GENERATEUR DE VAPEUR SURCHAUFFEE PAR ECHANGE DE CHALEUR ENTRE DE L'EAU ET UN FLUIDE PLUS CHAUD DANS UN FAISCEAU TUBULAIRE COMPORTANT: A.UNE PREMIERE PARTIE 1 FORMEE PAR UNE PLAQUE TUBULAIRE EPAISSE 3 ET DE SURFACE 4 CONCAVE DU COTE DE LA CHAMBRE, ET UNE ZONE ANNULAIRE RACCORDEE A LA DEUXIEME PARTIE PAR UNE SOUDURE CIRCONFERENTIELLE 10, L'ENSEMBLE DE LA PREMIERE PARTIE ETANT OBTENU PAR FORGEAGE D'UNE EBAUCHE; B.UNE DEUXIEME PARTIE HEMISPHERIQUE, FORMEE PAR UN FOND EMBOUTI OU FORGE. ELLE EST ENTOUREE PAR UN SERPENTIN DE REFROIDISSEMENT OU DE RECHAUFFAGE DE LA PAROI EXTERNE, EN FONCTION DES VARIATIONS DU REGIME DE FONCTIONNEMENT DU GENERATEUR. APPLICATIONS AUX CENTRALES DE PRODUCTION D'ENERGIE.

Description

Chambre de sortie de vapeur pour générateur de vapeur surchauffée La
présente invention concerne une chambre de sortie de vapeur pour générateur de vapeur surchauffée par échange de chaleur entre de l'eau à vaporiser et surchauffer dans les tubes d'un faisceau tubulaire et un fluide plus chaud circulant à contre-courant des tubes du faisceau, comportant a) une première partie, constituée par une plaque tubulaire épaisse et de surface concave du c8té de la chambre, et une zone annulaire raccordée à la deuxième partie par une soudure circonférentielle
dans un plan perpendiculaire à l'axe du générateur de vapeur, l'en-
semble de cette première partie étant obtenu par forgeage d'une ébauche cylindrique unique, b) une deuxième partie de forme hémisphérique, constituée par un fond embouti ou forgé se raccordant à la première par la soudure
circonférentielle.
De telles chambres sont parcourues par de la vapeur surchauf-
fée à très haute température et sous une pression très élevée. Elles comportent un piètement de sortie de la vapeur et un ou plusieurs trous de visite. La plaque tubulaire et le fond, qui constituent leurs parois, doivent être très épaisses. Il en résulte l'apparition
de contraintes thermiques très importantes lors des régimes transi-
toires de fonctionnement, à la mise en marche, à l'arrêt ou au changement de régime. Ces contraintes apparaissent dans les parois de la chambre, du fait du retard avec lequel la paroi externe de la
chambre suit les variations de température de la paroi interne.
Elles se manifestent aussi sur le pourtour de la plaque tubulaire, du fait de la différence d'inertie thermique entre la zone perforée de la plaque et la zone périphérique pleine. Elles naissent également dans la zone de raccordement de l'enceinte de la chambre avec le piètement d'évacuation de la vapeur, du fait de leurs différences d'épaisseur, ainsi que dans la zone de raccordement de l'enveloppe de la chambre avec la virole externe de l'échangeur. En particulier, dans le cas d'une chambre de sortie de vapeur d'eau surchauffée d'un échangeur de chaleur entre de l'eau à vaporiser et surchauffer et du -2 - sodium liquide, dans une installation de production d'énergie électrique à partir d'un réacteur surgénérateur, la vapeur surchauffée sort à une pression d'environ 200 bars et à une température d'environ 5000C. La pression et la température imposent le recours à de fortes épaisseurs pour la plaque tubulaire et le fond de la chambre, et la température de fonctionnement beaucoup plus élevée que l'ambiante engendre des écarts importants de température, d'o des contraintes thermiques élevées lors des régimes transitoires, qui nécessitent le respect de précautions
particulières dans la conduite de tels échangeurs.
La présente invention a pour but de remédier à ces incon-
vénients, et de permettre de réduire les contraintes thermiques sur
la plaque tubulaire de la chambre, et d'éviter les dommages inadmis-
sibles lors des régimes transitoires, tout en facilitant la fabri-
cation de cette chambre.
La chambre de sortie de vapeur selon l'invention est caracté-
risée en ce qu'elle est entourée par un serpentin permettant de
refroidir ou de réchauffer la paroi externe, suivant que la tempéra-
ture de la vapeur pénétrant dans la chambre de sortie de vapeur
diminue ou augmente, en fonction des variations de régime du -généra-
teur de vapeur.
De préférence le serpentin débouche dans la tuyauterie d'éva-
cuation de la vapeur hors de la chambre.
Sur la figure donnée à titre illustratif et non limitatif, la
chambre comporte une première partie 1, solidaire de la plaque tubu-
laire 3, présentant une surface concave 4 de son c8té. Une première partie 1 est traversée par des orifices tels que 5 prolongeant les tubes 6 du faisceau tubulaire. La flèche 7 indique la direction de circulation de la vapeur à la sortie de ces orifices. Cette première partie 1 se raccorde sur son pourtour selon une zone de raccordement annulaire 8 au plan de référence 9 pour le soudage avec la seconde partie 2 de l'enveloppe de la chambre, le cordon de soudure étant représenté en 10. Cette même partie se raccorde par ailleurs par la
zone annulaire 8 à la virole externe 11 de l'échangeur.
- 3 - La seconde partie 2 de la chambre, de forme hémisphérique,de paroi interne 12, est munie d'un piètement 13 de raccordement à la tuyauterie 24 d'évacuation de la vapeur et d'une tubulure 14 de trou de visite (d'autres trous de visite pouvant éventuellement être ajoutés).
Il est apparent que lors des changements de régime de fonc-
tionnement, il se manifeste des contraintes thermiques importantes dans la section Si de la paroi de la chambre, du fait de sa grande épaisseur, dans la section S2 de la zone de raccordement entre la plaque tubulaire et le cordon de soudure, dans la section S3 de raccordement de l'enveloppe au piètement d'évacuation de la vapeur, et dans la section S4 de la zone de raccordement à la virole externe
de l'échangeur.
Conformément à l'invention, la chambre de sortie de vapeur est entourée par un serpentin 21, alimenté par un orifice 22 percé dans sa paroi, et raccordé par un tube 23 à la tuyauterie 24 d'évacuation de la vapeur surchauffée. Ce serpentin permet de refroidir ou de réchauffer la paroi externe, suivant que la température de la vapeur pénétrant dans la chambre de sortie de vapeur diminue ou augmente, en
fonction des variations de fonctionnement du générateur de vapeur.
L'invention s'applique particulièrement dans les générateurs de vapeur surchauffée par échange de chaleur avec du sodium liquide dans des centrales de production d'énergie à partir d'un réacteur
nucléaire surgénérateur.
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9NOI6VDIUNOA
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