WO2005026056A1 - Tour de dessalement en masse de l'eau de mer, disposee en mer en bordure de cote - Google Patents

Tour de dessalement en masse de l'eau de mer, disposee en mer en bordure de cote Download PDF

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WO2005026056A1
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tower
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neck
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control
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PCT/FR2003/002524
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André Dejoux
Marcel Siragna
Claude Francatel
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Dejoux Andre
Marcel Siragna
Claude Francatel
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    • Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation

Definitions

  • the invention relates to a seawater mass desalination tower, disposed at sea, operating by evaporation of seawater inside a tower provided with condensers and means for recovering water. condensed.
  • a seawater desalination tower built on land at the edge of the coast, provided with walls allowing the air to rotate so as to create a self-maintained artificial cyclone inside the tower.
  • the condensers form a serpentine with several turns fixed against the internal wall of the tower.
  • the water is brought into a basin, under the tower, by a channel provided with a level control lock.
  • the brine is collected in a saline built near the evaporation basin.
  • the desalination tower according to the invention is constructed on stilts on the sea at the edge of the coast, on swamps whose depth is between 10 and 20 meters maximum. To protect the site from a storm, the tower is partially or completely surrounded by a breakwater wall, allowing water to pass through multiple openings, also built on stilts. Unlike the evaporation basin of a tower built on land, the sea surface is never flat, but constantly agitated by the wind.
  • This tower works like a chimney and not like the tower mentioned above, it is built at sea on stilts along the coast on sites at a depth between 10 and 20 meters, it has a cylindrical base resting on stilts -same arranged in abutment on an annular raft being able, according to the nature of the ground, to be itself in abutment on posts, said base being situated at approximately 10m above the maximum level of the sea; said tower is broadly flared at its base, it rises gradually tapering to the neck and then widens towards its top, the neck, with an inside diameter of about 100 m for a tower of 300 m high, is about 140 m high and the top with an inside diameter of about 130 m, the top has an annular platform with a width of about 15 m
  • the tower is partially or completely surrounded, at a distance at least equal to the radius of the base of the tower, by a breakwater wall allowing water to pass through multiple openings , said wall also being built on stilts.
  • the tower is assembled in rows of prefabricated modules at the factory, for example by means of three cranes, of the tower or jib type, placed on a horizontal row of modules and raised every 30 meters; the tower is built by installing and assembling modules containing tenons and mortises for their vertical and horizontal assembly.
  • Several modules can be fixed side by side by means of pre-tensioned tie rods; each new row of modules being different from the previous one, some modules have inserts for fixing external or internal elements to the tower.
  • An access bridge is built on stilts from the coast to the tower. It is anchored on the base of this, the freshwater evacuation pipes being fixed under this bridge to reach the coast, as well as the cables for the transport of electric energy produced by the wind turbines arranged on the flat - upper shape of the tower. Guillotine doors regulate the air inlet or block this inlet. They are arranged between the foundation piles of the tower; they are each engaged in a corresponding slide of each of the foundation piles.
  • doors The operation of these doors is ensured in synchronism by a chain or cable and pulley system cooperating with means for raising and lowering assisted by counterweights for balancing the mass of the doors; they are each mounted on a bracket attached to the top of the periphery of the wall of the tower to the right of the stilts.
  • a condenser assembly is arranged inside the tower and above the neck in radiating rows of supports for condenser modules mounted in staggered rows, offset from one another so as to provide together a maximum surface area d exchange with ascending air.
  • the exchanger modules are mounted in rows, each placed on their support and connected by flexible pipes and quick couplings with non-return valve, to the common refrigerant pipes.
  • the exchanger modules are moved on swings from the elevators by levels, in the different rows of each level, these swings moving by means of a wheel rolling on a fixed rail with possibly a counter rail, the wheel being mounted freely rotating on an axis integral with the upper end of a bent tube,
  • This tube forms the body of the swing and has at its base means for installing and holding the condenser module; the rails and counter rail are arranged parallel to each row; rails and counter rails are arranged near the inner wall of the tower and parallel to it so as to be able to distribute the modules between the different rows from the elevators.
  • Each row of modules of each level is equipped with an access walkway connected to an annular walkway (fixed on the internal wall of the tower) which connects the rows of the same level, fixed together at their end free by connecting arms and fixed between levels by a mesh connected to the wall of the tower.
  • Each radiating row of modules is placed above a collecting chute collecting fresh water flowing over the condenser modules in its row, each level chute being connected to an annular collecting pipe, itself connected to the pipes of fresh water, from the drainage system to the distribution to users.
  • the overall operation of the tower is controlled by a set of sensors including: control of the air speed at the entrance and at the exit of the tower; air humidity control at the entrance and exit of the tower; control of the temperature of the air entering and leaving the tower and in several zones of the condenser assembly; control of temperature variations on the condenser assembly, between the parts of the tower exposed to the sun and the parts in the shade and control of the induced voltages; sea water temperature control; freshwater flow control by level and global control for all levels; seismographic control; control of electrical energy production by wind turbines and electrical consumption by the condenser assembly.
  • the top of the tower has an annular platform with a width of about 15 m on which is installed a set of wind turbines of about 1.5 MW.
  • Figure 1 shows, in sectional elevation, an example of the tower according to the invention
  • Figure 2 shows the arrangement of the piles at the base of the tower in top view
  • Figure 3 shows, in top view, the tower and its environment
  • Figures 4 and 5 show in partial view, in elevation and in section, an example of a breakwater wall
  • Figures 6, 7 and 8 show an example of guillotine doors to shut off or regulate the air supply at the base of the tower and their maneuvering means
  • Figure 9 shows an example of how the tower was built
  • FIG. 1 shows, in sectional elevation, an example of the tower according to the invention
  • Figure 2 shows the arrangement of the piles at the base of the tower in top view
  • Figure 3 shows, in top view, the tower and its environment
  • Figures 4 and 5 show in partial view, in elevation and in section, an example of a breakwater wall
  • FIG. 10 shows an example of prefabricated elements in the factory, used for the construction of the tower;
  • FIG. 11 shows, in top view, the arrangement of the supports of the condenser modules mounted by levels;
  • FIG. 12 schematically shows an example of mounting the condenser modules on their support and their connection to the refrigerant flow pipes;
  • FIG. 13 shows an example of a maneuver swing for the condenser modules for their installation or their extraction.
  • the tower is broadly flared at its base 1, it rises gradually narrowing to the neck 2 then flares towards its top 3.
  • the base is 300m in diameter
  • the neck has an inside diameter of around 100m to about 140m in height
  • the top is an inside diameter of around 130m.
  • the summit 3 comprises, on the outside, an annular platform 4 with a width of approximately 15 m on which are installed fifteen wind turbines of approximately 1.5 MW each.
  • a second platform 5 is placed slightly above the neck 2. These two platforms give an annular rigidity to the tower; they are supported by ribs 6 and 7.
  • the height 8 of the base of the tower above the maximum sea level 9 is approximately 10 m. This opening height of 10m is maintained whatever the amplitude of the tides by means of regulation doors located at the base of the tower.
  • the base of the tower is mounted on piles 10 supported on an annular raft 11, itself possibly supported on piles 12 depending on the nature of the soil. Surveys are carried out beforehand to check the resistance of the soil.
  • Figure 2 shows the arrangement of the piles 20 at the base of the tower in top view. These piles support the weight of the tower, their number and their section are a function of the weight of the tower and the forces they have to support according to its shape.
  • Figure 3 shows, in top view, the tower and its environment.
  • the tower 25 is partially or totally surrounded by a breakwater wall 26.
  • FIG. 1 the wall partially surrounds the tower, beyond the axis XX 'the wall 27 extends perpendicular to this axis or slightly sloping outwards or inward; a footbridge or better, a bridge 30 connects the tower to the coast.
  • An annular walkway 31 connects the end of the bridge to the elevators 32, 33, 34.
  • Figures 4 and 5 show in partial view in elevation and in section, an example of a breakwater wall 26. The height of this wall is a function of the amplitude of the greatest tides and the highest storm waves. It goes below the level of the lowest tide. At least two rows of oval shaped holes 35 pass through this wall, letting the water pass, but breaking the waves. These holes are more widely spaced in part 27 of the wall.
  • FIGS 6, 7 and 8 show an example of guillotine doors arranged at the periphery of the base of the tower and their maneuvering means. These doors 40 have the function of closing off the spaces between the posts 41, 42 of the tower foundation. They allow to intervene inside the tower without being bothered by the wind and also to regulate the air intake
  • Figures 6 and 7 show a cross section of one of the doors 40 and an elevation view of two ends of neighboring doors each engaged in a corresponding slide Gl, G2 (fig. 8) of each of the pillars of the tower foundation.
  • the operation of the doors 40 is ensured in synchronism by a system of chains or cables 45 and pulleys 46 and by hydraulic or electromechanical means of maneuvering up and down, assisted by counterweights 48 for balancing the mass of the doors, the hydraulic maneuvering systems being each mounted on a bracket 49 secured to the top of the periphery of the wall of the tower to the right of the pilings.
  • the maximum downhill travel of the gates is planned according to the maximum amplitude of the tides.
  • the doors are lowered to a level such that at the lowest tide their lower part is engaged in water so as to completely block the air supply to leaks near the level of the slides. During normal operation, the doors are fully or partially raised depending on whether or not air inlet regulation is introduced.
  • FIG. 9 shows, schematically in partial perspective view, an example of construction of the tower. It is mounted in rows R of prefabricated modules M in the factory, for example by means of three cranes, tower type or arrow, placed on a row and lifts all '30 meters.
  • the construction of the tower is carried out by laying and assembling modules, comprising tenons and mortises for their vertical and horizontal assembly. When the rigidity of the tower justifies it, several modules are assembled side by side.
  • FIG. 10 shows an example of elements prefabricated in the factory or modules M used for the construction of the tower. These modules include mortises 55 and tenons 56 for their vertical assembly and tenons 57 and mortises 58 for their horizontal assembly by tie rods 59.
  • Each new row of modules is different from the previous ones.
  • the different row modules are identified and some have inserts for fixing external or internal elements to the tower (fixing of elevators, freshwater downpipes, internal and external walkways, modular elements of condensers, various sensors ...) so that there is no work such as drilling holes or the like to be carried out on site.
  • the construction materials of the tower can be brought on site by trucks moving on a bridge built on stilts from the coast to the tower and anchored on the base of it to the right of the stilts.
  • the fresh water evacuation pipes are fixed under the bridge to reach the coast, as well as the cables for transporting the electrical energy produced by the wind turbines arranged on the upper platform of the tower.
  • FIG. 11 shows, in top view, the arrangement of the radiating rows 65 of supports for the condenser modules mounted in staggered rows.
  • the upper rows 65 are shown in solid lines, the other rows below are shown in dashed lines. They are offset from each other so as to offer together a maximum exchange surface with the rising air moving in a labyrinth of walls formed by the successive levels of rows of condenser modules.
  • Each radiating row of modules is placed above a collecting chute 67 collecting fresh water flowing over the condensers of its row.
  • Each level trough is connected to an annular collecting pipe, which is in turn connected to the fresh water down pipes from the drainage system to the distribution to users.
  • All of the row levels extend from the pass at around 160 m above sea level, up to around 260m for a tower 300m high.
  • Access to the condenser modules 80 is provided by three elevators 70 arranged at 120 ° from one another. The step between the levels of module rows is approximately 3m.
  • the elevators are designed to be able to stop at each of these levels and each have a large external landing 71 so as to be able to discharge the condensers at each level.
  • the modules of the condenser assembly are put in place when the construction of the tower is completely finished and their supports are in place.
  • Each row of modules of each level is equipped with an access gateway 72 connected to an annular gateway 73 (fixed to the internal wall of the tower) which makes the connection between the rows of the same level.
  • FIG. 12 schematically shows an example of assembly by row 75 of the condenser modules 80 placed on their support 81 and their connection by flexible pipes 82, 83 and quick couplings 84 to the common coolant pipe. 85. These quick couplings are fitted with a non-return valve to prevent refrigerant leakage between the common pipes 85 and the modules 80.
  • a central deflector can be provided at the base of the condenser assembly to direct the passage of the air only on 'condensers.
  • the total surface of the condenser assembly is designed to condense a total flow of 40m 3 / second for a tower of 300m.
  • modules 80 are made as conventional exchangers having a maximum surface area for exchange with the ascending air.
  • the simple condenser modules 80 have dimensions of approximately lm wide and 2.5m high, ie 2.5m 2 .
  • FIG. 13 shows an example of a swing to facilitate the operation of the condenser modules from the elevators by levels, in the different rows of each level.
  • These swings move by means of a wheel 90 rolling on a fixed rail 91 with possibly a counter rail 92 to avoid any possibility of derailment.
  • the wheel is mounted to rotate freely on an axis integral with the upper end of a bent tube 93 forming the body of the swing and comprising at its base means 94 for fitting and holding the condenser module 80.
  • the rails and counter rail are arranged parallel to each row so as to bring the modules opposite their position on the corresponding row.
  • the module is lifted manually and placed on its fixed support placed slightly in front of the swing.
  • Rails and counter rails are arranged near the wall of the tower and parallel to it so as to be able to distribute the modules between the different rows from the elevators.
  • the overall operation of the tower is controlled by a set of sensors including: control of the air speed at the entrance and at the exit of the tower; air humidity control at the entrance and exit of the tower; air temperature control at the inlet and outlet of the tower and in several zones of the condenser assembly; control of temperature variations at the condenser modules, between the parts of the tower exposed to the sun and the parts in the shade and control of the induced voltages; sea water temperature control; freshwater flow control by level and global control for all levels; seismographic control, control of electrical energy production by wind turbines and electrical consumption by the condenser assembly.
  • the tower internal equipment further comprises a powerful interior lighting protected in sealed ets coff to facilitate 'the construction and allow subsequent maintenance interventions on the modules of the condenser.
  • all the metal members used in the tower and outside are made of stainless steel.
  • the wall crossings at the different levels to the right of the elevators for the introduction and installation of the condenser modules, and control means at the end of the tower construction, are closed by watertight doors.

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Abstract

Tour de dessalement de l'eau de mer construite en mer sur pilotis en bordure de côte sur des sites à une profondeur entre 10 et 20 mètres, elle comporte une base cylindrique (1) en appui sur des pilotis (10) eux-mêmes disposés en appui sur un radier annulaire (11) pouvant, selon la nature du sol, être lui-même en appui sur des pieux (12), ladite base (1) se situant à environ 10m au-dessus du niveau maximal de la mer ; ladite tour est de forme largement évasée à sa base (1), elle s'élève en se rétrécissant progressivement jusqu'au col (2) puis s'évase ensuite vers son sommet (3), le col, d'un diamètre intérieur d'environ 100 m pour une tour de 300 m de hauteur, est à environ 140 m de hauteur, et le sommet (3) d'un diamètre intérieur d'environ 130 m, comporte une plate-forme annulaire (4) d'une largeur d'environ 15 m sur laquelle sont installées des éoliennes d'environ 1,5 MW chacune; une seconde plate-forme (5) est disposée légèrement au dessus du col (2), ces deux plates-formes sont soutenues par des nervures (6 et 7) ; un ensemble condenseur est disposé au-dessus du col (2) à l'intérieur de la tour. Pour protéger le site en cas de tempête, la tour est partiellement ou totalement entourée, à une distance au moins égale au rayon de la base de la tour, d'un mur brise-lame laissant passer l'eau au travers d'ouvertures multiples, ledit mur étant également construit sur pilotis.

Description

Tour de dessalement en masse de l'eau de mer disposée en mer en bordure de côte. L'invention concerne une tour de dessalement en masse de l'eau de mer, disposée en mer, fonctionnant par évaporation de l'eau de mer dans l'intérieur d'une tour munie de condenseurs et de moyens de récupération de l'eau condensée. On connaît déjà une tour de dessalement de l'eau de mer construite sur terre en bordure de côte, munie dé parois permettant la mise en rotation de l'air de façon à créer un cyclone artificiel auto-entretenu à l'intérieur de la tour. Les condenseurs forment un serpentin à plusieurs spires fixé contre la paroi interne de la tour. L'eau est amenée dans un bassin, sous la tour, par un canal muni d'une écluse de régulation de niveau. La saumure est recueillie dans une saline construite à proximité du bassin d'évaporation. Le trop plein de saumure est rejeté à la mer par pompage. Cette tour présente l'inconvénient de produire une très grande quantité de sel qui sera très difficile à écouler et nécessitera de dépenser beaucoup d'énergie pour rejeter la saumure à la mer. Pour pallier cet inconvénient la tour de dessalement selon l'invention est construite sur pilotis sur la mer en bordure de côte, sur des sues dont la profondeur se situe entre 10 et 20 mètres au maximum. Pour protéger le site n cas de tempête, la tour est partiellement ou totalement entourée d'un mur brise- lame, laissant passer l'eau au travers d'ouvertures multiples, également construit sur pilotis. Contrairement au bassin d'évaporation d'une tour construite sur terre, la surface de la mer n'est jamais plane, mais constamment agitée par le vent. Sa surface d'échange avec le vent est donc bien plus importante que la surface plane d'un bassin. On peut considérer qu'en moyenne cette surface d'évaporation à proximité de la tour et sous celle-ci, est au moins doublée ce qui accroît la quantité d'eau recueillie à environ 3 millions de m3 124 heures. Cette tour fonctionne comme une cheminée et non comme la tour évoquée ci-dessus, elle est construite en mer sur pilotis en bordure de côte sur des sites à une profondeur entre 10 et 20 mètres, elle comporte une base cylindrique en appui sur des pilotis eux-mêmes disposés en appui sur un radier annulaire pouvant, selon la nature du sol, être lui-même en appui sur des poteaux, ladite base se situant à environ 10m au-dessus du niveau maximal de la mer ; ladite tour est de forme largement évasée à sa base, elle s'élève en se rétrécissant progressivement jusqu'au col puis s'évase ensuite vers son sommet, le col, d'un diamètre intérieur d'environ 100 m pour une tour de 300 m de hauteur, est à environ 140 m de haut et le sommet d'un diamètre intérieur d'environ 130 m, le sommet comporte une plate- forme annulaire d'une largeur d'environ 15 m sur laquelle sont installées des éoliennes d'environ 1,5 MW chacune; une seconde plate-forme est disposée légèrement au dessus du col , ces deux plates- formes sont soutenues par des nervures ; un ensemble condenseur est disposé au-dessus du col à l'intérieur de la tour. Pour protéger le site en cas de tempête, la tour est partiellement ou totalement entourée, à une distance au moins égale au rayon de la base de la tour, d'un mur brise-lame laissant passer l'eau au travers d'ouvertures multiples, ledit mur étant également construit sur pilotis. La tour est montée par rangées de modules préfabriqués en usine, au moyen par exemple de trois grues, de type tour ou à flèche, posées sur une rangée horizontale de modules et remontées tous les 30 mètres ; la construction de la tour s'effectue par pose et assemblage de modules.comportant des tenons et mortaises pour leur assemblage vertical et horizontal. Plusieurs modules pouvant être fixés côte à côte au moyen de tirant précontraints ; chaque nouvelle rangée de modules étant différente de la précédentes, certains modules possèdent des inserts pour la fixation d'éléments externes ou internes à la tour.
Un pont d'accès est construit sur pilotis depuis la côte jusqu'à la tour. Il est ancré sur la base de celle-ci, les tuyaux d'évacuation de l'eau douce étant fixés sous ce pont pour rejoindre la côte, ainsi que les câble de transport de l'énergie électrique produite par les éoliennes disposées sur la plate-forme supérieure de la tour. Des portes à guillotine régulent l'entrée d'air ou obturent cette entrée. Elles sont disposées entre les pilotis de fondation de la tour ; elles sont engagées chacune dans une glissière correspondante de chacun des pilotis de fondation. La manœuvre de ces portes est assurée en s^ nchronisme par un système à chaînes ou câbles et poulies coopérant avec des moyens de manœuvre de monte et baisse assistés par des contrepoids d'équilibrage de la masse des portes ; ils sont montés chacun sur une potence solidaire du dessus de la périphérie de la paroi de la tour au droit des pilotis. Un ensemble condenseur est disposé à l'intérieur de la tour et au-dessus du col par rangées rayonnantes de supports de modules de condenseur montés en quinconce par niveaux, décalés les uns par rapport aux autres de façon à offrir ensemble un maximum de surface d'échange avec l'air ascendant.
Les modules échangeurs sont montés par rangées, posés chacun sur leur support et connectés par des tuyaux souples et des raccords rapides à clapet anti-retour, aux canalisations communes de fluide réfrigérant.
Pour leur mise en place, les modules échangeurs sont déplacés sur des balancelles depuis les ascenseurs par niveaux, aux différentes rangées de chaque niveau, ces balancelles se déplaçant au moyen d'une roue roulant sur un rail fixe avec éventuellement un contre rail, la roue étant montée tournant librement sur un axe solidaire de l'extrémité supérieure d'un tube coudé, Ce tube forme le corps de la balancelle et comporte à sa base des moyens pour poser et maintenir le module de condenseur ; les rail et contre rail sont disposés parallèlement à chaque rangée ; des rails et contre rails sont disposés près de la paroi interne de la tour et parallèlement à celle-ci de façon à pouvoir répartir les modules entre les différentes rangées à partir des ascenseurs.
L'accès aux modules du condenseur est assuré par trois ascenseurs disposés à 120° les uns des autres, prévus pour pouvoir s'arrêter à chacun de ces niveaux et comportant chacun un large palier extérieur de façon à pouvoir décharger les modules à chaque niveau. Chaque rangée de modules de chaque niveau est équipée d'une passerelle d'accès raccordée à une passerelle annulaire (fixée sur la paroi interne de la tour) qui fait la liaison entre les rangées d'un même niveau, fixées entre elles à leur extrémité libre par des bras de liaison et fixées entre niveau par un maillage relié à la paroi de la tour.
Chaque rangée rayonnante de modules se trouve placée au dessus d'une goulotte collectrice recueillant l'eau douce ruisselant sur les modules du condenseur de sa rangée, chaque goulotte d'un niveau étant raccordée à un tuyau annulaire collecteur, lui-même raccordé aux tuyaux de descente de l'eau douce, du système d'évacuation vers la distribution aux utilisateurs. Le fonctionnement d'ensemble de la tour est contrôlé par un ensemble de capteurs dont notamment : contrôle de la vitesse de l'air à l'entrée et à la sortie de la tour ; contrôle de l'humidité de l'air à l'entrée et à la sortie de la tour ; contrôle de la température de l'air à l'entrée et à la sortie de la tour et en plusieurs zones de l'ensemble condenseur ; contrôle des variations de température sur l'ensemble condenseur, entre les parties de la tour exposées au soleil et les parties à l'ombre et contrôle des tensions induites ; contrôle de la température de l'eau de mer ; contrôle de débit en eau douce par niveau et contrôle global pour tous les niveaux ; contrôle sismographique ; contrôle de production d'énergie électrique par les éoliennes et de consommation électrique par l'ensemble condenseur. Le sommet de la tour comporte une plate-forme annulaire d'une largeur d'environ 15 m sur laquelle est installé un ensemble d'éoliennes d'environ 1,5 MW. L'invention sera mieux comprise à la lecture du texte qui suit en regard des dessins • annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels : * la figure 1 montre, en coupe en élévation, un exemple de la tour selon l'invention ; * la figure 2 montre la disposition des pilotis à la base de la tour en vue de dessus, la figure 3 montre, en vue de dessus, la tour et son environnement ; les figures 4 et 5 montrent en vue partielle, en élévation et en coupe, un exemple de mur brise lame ; * les figures 6, 7 et 8 montrent un exemple de portes à guillotine pour obturer ou réguler l'arrivée d'air à la base de la tour et leurs moyens de manœuvre ; * la figure 9 montre un exemple de mode de construction de la tour ; la figure 10 montre un exemple d'éléments préfabriqués en usine, utilisé pour la construction de la tour ; la figure 11 montre, en vue de dessus, la disposition des supports de modules du condenseur montés par niveaux ; la figure 12 montre schématiquement un exemple de montage des modules du condenseur sur leur support et leur connexion aux canalisations de flux réfrigérant ; la figure 13 montre un exemple de balancelle de manœuvre des modules de condenseur pour leur mise en place ou leur extraction. Telle qu'elle est représentée en coupe sur la figure 1, la tour est de forme largement évasée à sa base 1, elle s'élève en se rétrécissant progressivement jusqu'au col 2 puis s'évase ensuite vers son sommet 3. Pour une tour de 300 m de haut la base est d'un diamètre de 300m, le col d'un diamètre intérieur d'environ 100 m à environ 140 m de hauteur et le sommet est d'un diamètre intérieur d'environ 130 m. Le sommet 3 comporte, à l'extérieur, une plate-forme annulaire 4 d'une largeur d'environ 15 m sur laquelle sont installées une quinzaine d'éoliennes d'environ 1,5 MW chacune. Une seconde plate-forme 5 est disposée légèrement au dessus du col 2. Ces deux plates-form.es, confèrent une rigidité annulaire à la tour ; elles sont soutenues par des nervures 6 et 7.
La hauteui 8 de la base de la tour au dessus du niveau maximal 9 de la mer est d'environ 10 m. Cette hauteur d'ouverture de 10m est maintenue quelle que soit l'amplitude des marées au moyen des portes de régulation situées à la base de la tour.
La base de la tour est montée sur des pilotis 10 appuyés sur un radier annulaire 11, lui-même éventuellement en appui sur des pieux 12 selon la nature du sol. Des sondages sont effectués au préalable pour vérifier la résistance du sol. La figure 2 montre la disposition des pilotis 20 à la base de la tour en vue de dessus. Ces pilotis supportent le poids de la tour, leur nombre et leur section sont fonction du poids de la tour et des efforts qu'ils doivent supporter en fonction de sa forme. La figure 3 montre, en vue de dessus, la tour et son environnement. La tour 25 est partiellement ou totalement entourée d'un mur brise lame 26. Ici le mur entoure partiellement la tour, au-delà de l'axe XX' le mur 27 se prolonge perpendiculairement à cet axe ou légèrement en pente vers l'extérieur ou vers l'intérieur ; une passerelle ou mieux, un pont 30 relie la tour à la côte . Une passerelle annulaire 31 relie l'extrémité du pont aux ascenseurs 32, 33, 34. Les figures 4 et 5 montrent en vue partielle en élévation et en coupe, un exemple de mur brise lame 26. La hauteur de ce mur est fonction de l'amplitude des plus grandes marées et des plus hautes vagues de tempête. Il descend en dessous du niveau de la marée la plus basse. Au moins deux rangées de trous de forme ovale 35 traversent ce mur, laissant passer l'eau, mais brisant les vagues. Ces trous sont plus espacés dans la partie 27 du mur. Le mur 26, 27 est monté sur des pilotis 36 solidaires de plots d'appui 37. Les figures 6, 7 et 8 montrent un exemple de portes à guillotine disposées à la périphérie de la base de la tour et leurs moyens de manœuvre. Ces portes 40 ont pour fonction d'obturer les espaces entre les poteaux 41, 42 de fondation de la tour. Elles permettent d'intervenir à l'intérieur de la tour sans être gêné par le vent et aussi de réguler l'entrée d'air Les figures 6 et 7 montrent une coupe transversale d'une des portes 40 et une vue en élévation de deux extrémités de portes voisines engagées chacune dans une glissière Gl, G2 (fig.8) correspondante de chacun des pilotis de fondation de la tour. La manœuvre des portes 40 est assurée en synchronisme par un système à chaînes ou câbles 45 et poulies 46 et par des moyens hydraulique ou électromécanique de manœuvre 47 de monte et baisse, assistés par des contrepoids 48 d'équilibrage de la masse des portes, les systèmes hydrauliques de manœuvre étant monté chacun sur une potence 49 solidaire du dessus de la périphérie de la paroi de la tour au droit des pilotis. La course maximale de descente des portes est prévue en fonction de l'amplitude maximale des marées. Les portes sont descendues à un niveau tel qu'à la marée la plus basse leur partie inférieure se trouve engagée dans feau de façon à obturer totalement l'arrivée d'air aux fuites prés au niveau des glissières. En période de fonctionnement normal, les portes sont relevées totalement ou partiellement selon que l'on introduit ou non une régulation d'entrée d'air. La figure 9 montre, schématiquement en vue partielle en perspective, un exemple de construction de la tour. Elle est montée par rangées R de modules M préfabriqués en usine, au moyen par exemple de trois grues, de type tour ou à flèche, posées sur une rangée et remontées tous'les 30 mètres. La construction de la tour s'effectue par pose et assemblage de modules, comportant des tenons et mortaises pour leur assemblage vertical et horizontal. Lorsque la rigidité de la tour le justifie, on assemble plusieurs modules côte à côte.au moyen de tirants précontraints la figure 10 montre un exemple d'éléments préfabriqués en usine ou modules M utilisés pour la construction de la tour. Ces modules comportent des mortaises 55 et des tenons 56 pour leur assemblage vertical et des tenons 57 et mortaises 58 pour leur assemblage horizontal par des tirants 59. Chaque nouvelle rangée de modules est différente de la précédentes. Les différents modules de rangées sont repérés et certains possèdent des inserts pour la fixation d'éléments externes ou internes à la tour (fixation d'ascenseurs, de tuyaux de descente de l'eau douce, de passerelles intérieures et extérieures, des éléments modulaires de condenseurs, de capteurs divers...) de telle sorte qu'il n'y ait pas de travaux comme perçage de trous ou autres à effectuer sur place. Les matériaux de construction de la tour peuvent être amenés sur place par des camions se déplaçant sur un pont construit sur pilotis depuis la côte jusqu'à la tour et ancré sur la base de celle-ci au droit des pilotis. Les tuyaux d'évacuation de l'eau douce sont fixés sous le pont pour rejoindre la côte, ainsi que les câble de transport de l'énergie électrique produite par les éoliennes disposées sur la plate-forme supérieure de la tour. La figure 11 montre, en vue de dessus, la disposition des rangées rayonnantes 65 de supports des modules du condenseur montés en quinconce par niveaux. Les rangées supérieures 65 sont représentées en traits pleins, les autres rangées en dessous sont représentées en traits mixtes. Elles sont décalées les unes par rapport aux autres de façon à offrir ensemble un maximum de surface d'échange avec Pair en ascension se déplaçant dans un labyrinthe de parois formé par les niveaux successifs de rangées de modules du condenseur. Chaque rangée rayonnante de modules se trouve placée au dessus d'une goulotte collectrice 67 recueillant l'eau douce ruisselant sur les condenseurs de sa rangée. Chaque goulotte d'un niveau se trouve raccordée à un tuyau annulaire collecteur, lui-même raccordé aux tuyaux de descente de l'eau douce du système d'évacuation vers la distribution aux utilisateurs. L'ensemble des niveaux de rangées s'étage depuis le col à environ 160 m au- dessus du niveau de la mer, jusqu'à environ 260m pour une tour de 300m de hauteur. L'accès aux modules 80 du condenseur est assuré par trois ascenseurs 70 disposés à 120° les uns des autres. Le pas entre les niveaux de rangées de modules est d'environ 3m. Les ascenseurs sont prévus pour pouvoir s'arrêter à chacun de ces niveaux et comportent chacun un large palier extérieur 71 de façon à pouvoir décharger les condenseurs à chaque niveau. Les modules de l'ensemble condenseur sont mis en place lorsque la construction de la tour est entièrement terminée et que leurs supports sont en place. Chaque rangée de modules de - chaque niveau est équipée d'une passerelle d'accès 72 raccordée à une passerelle annulaire 73 (fixée sur la paroi interne de la tour) qui fait la liaison entre les rangées d'un même niveau. Ces passerelles par rangée sont fixées entre elles à leur extrémité libre par des bras de liaison 74 et fixés entre niveau par un maillage relié à la paroi de la tour de façon à leur conférer une rigidité d'ensemble. Cette structure supporte les canalisations de fluide réfrigérant et les supports de modules. Chaque rangée à une longueur rayonnante de l'ordre d'environ 20 à 25m pour une tour de 300m. la figure 12 montre schématiquement un exemple de montage par rangée 75 des modules de condenseur 80 posés sur leur support 81 et leur connexion par tuyaux souples 82, 83 et raccords rapides 84 à la canalisation commune de fluide réfrigérant.85. Ces raccords rapides sont munis d'un clapet anti-retour pour éviter les fuites de fluide réfrigérant entre les canalisations communes 85 et les modules 80. On peut prévoir un déflecteur central à la base de l'ensemble condenseur pour orienter le passage de l'air uniquement sur les' condenseurs. La surface totale de l'ensemble condenseur est prévue pour condenser un débit total de 40m3/seconde pour une tour de 300m.
On voit le pas 86 entre les niveaux de rangées. Ces modules 80 sont réalisés comme des échangeurs conventionnels présentant un maximum de surface d'échange avec l'air ascendant. Les modules simples de condenseur 80 ont des dimensions d'environ lm de large et 2,5m de haut soit 2,5m2. Pour réduire le nombre de modules par niveau, on a prévu de pouvoir utiliser des modules doubles, soit deux épaisseurs portant la surface d'échange par module à 5m2. A raison de 20 modules par rangée, on a une surface totale de condensation par rangée de 50 ou 100m2.
L'énergie consommée par l'ensemble condenseur sera fournie par une partie des éoliennes montées sur la plate- forme supérieure de la tour. La figure 13 montre un exemple de balancelle pour faciliter la manœuvre des modules de condenseur depuis les ascenseurs par niveaux, aux différentes rangées de chaque niveau. Ces balancelles se déplacent au moyen d'une roue 90 roulant sur un rail fixe 91 avec éventuellement un contre rail 92 pour éviter toute possibilité de déraillement. La roue est montée tournant librement sur un axe solidaire de l'extrémité supérieure d'un tube coudé 93 formant le corps de la balancelle et comportant à sa base des moyens 94 pour poser et maintenir le module 80 de condenseur. Les rail et contre rail sont disposés parallèlement à chaque rangée de façon à amener les modules en face de leur position sur la rangée correspondante. Le module est soulevé manuellement et déposé sur son support fixe disposé légèrement en avant de la balancelle. Des rails et contre rails sont disposés près de la paroi de la tour et parallèlement à celle-ci de façon à pouvoir répartir les modules entre les différentes rangées à partir des ascenseurs. Le fonctionnement d'ensemble de la tour est contrôlé par un ensemble de capteurs dont notamment : contrôle de la vitesse de l'air à l'entrée et à la sortie de la tour ; contrôle de l'humidité de l'air à l'entrée et à la sortie de la tour ; contrôle de la température de Pair à l'entrée et à la sortie de la tour et en plusieurs zones de l'ensemble condenseur ; contrôle des variations de température aux modules du condenseur, entre les parties de la tour exposées au soleil et les parties à l'ombre et contrôle des tensions induites ; contrôle de la température de l'eau de mer ; contrôle du débit en eau douce par niveau et contrôle global pour tous les niveaux ; contrôle sismographique, contrôle de production d'énergie électrique par les éoliennes et de consommation électrique par l'ensemble condenseur. L'équipement interne la tour comporte en outre un éclairage intérieur puissant protégé dans des coff ets étanches pour faciliter' la construction et permettre les interventions ultérieures de maintenance sur les modules du condenseur. Bien entendu tous les organes métalliques utilisés dans la tour et à l'extérieur sont réalisés en acier inoxydable. Les traversées de paroi aux différents niveaux au droit des ascenseurs pour l'introduction et la mise en place des modules du condenseur, et des moyens de contrôle en fin de construction de la tour, sont fermées par des portes étanches.

Claims

REVENDICATIONS : 1) Tour de dessalement de l'eau de mer caractérisée en ce qu'elle est construite en mer sur pilotis en bordure de côte sur des sites à une profondeur entre 10 et 20 mètres, elle comporte une base cylindrique (1) en appui sur des pilotis (10) eux-mêmes disposés en appui sur un radier annulaire (11) pouvant, selon la nature du sol, être lui-même en appui sur des pieux (12), ladite base (1) se situant a environ 10m au-dessus du niveau maximal de la mer ; ladite tour est de forme largement évasée à sa base (1), elle s'élève en se rétrécissant progressivement jusqu'au col (2) puis s'évase ensuite vers son sommet (3), le col, d'un diamètre intérieur d'environ 100 m pour une tour de 300 m de hauteur, est à environ 140 m de hauteur, et le sommet (3) d'un diamètre intérieur d'environ 130 m, comporte une plate-forme annulaire (4) d'une largeur d'environ 15 m sur laquelle sont installées des éoliennes d'environ 1,5 MW chacune; une seconde plate-forme (5) est disposée légèrement au dessus du col (2), ces deux plates-formes sont soutenues par des nervures (6 et 7) ; un ensemble condenseur est disposé au- dessus du col (2) à l'intérieur de la tour. 2) Tour de dessalement selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour protéger le site en cas de tempête, la tour est partiellement ou totalement entourée, à une distance au moins égaie au rayon de la base de la tour, d'un mur brise-lame (26) laissant passer l'eau au travers d'ouvertures multiples (35), ledit mur étant également construit sur pilotis (36). 3) Tour de dessalement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est montée par rangées (R) de modules (M), préfabriqués en usine, au moyen par exemple de trois grues, de type à tour ou à flèche, posées sur une rangée horizontale de modules et remontées tous les 30 mètres, la construction de la tour s'effectuant par pose et assemblage de modules.comportant des tenons (55) et mortaises (56) pour leur assemblage vertical et des tenons (57) et mortaises (58) pour leur assemblage horizontal, plusieurs modules pouvant être fixés côte à côte au moyen de tirant précontraints (59) ; chaque nouvelle rangée de modules étant différente de la ' précédentes, certains modules possédant des inserts pour la fixation d'éléments externes ou internes à la tour. 4) Tour de dessalement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un pont est construit sur pilotis depuis la côte jusqu'à la tour et ancré sur la base de celle-ci, les tuyaux d'évacuation de l'eau douce étant fixés sous le pont pour rejoindre la côte, ainsi que les câbles de transport de l'énergie électrique produite par les éoliennes disposées sur la plate-forme supérieure de la tour. 5) Tour de dessalement selon la revendication 1, caractérisée en ce que des portes à guillotine (40) de régulation de l'entrée d'air ou d'obturation de cette entrée, disposées entre les pilotis (41, 42) de fondation de la tour ; elle sont engagées chacune dans une glissière (Gl, G2, fig.8) correspondante de chacun des pilotis de fondation, la manœuvre des portes (40) étant assurée en synchronisme par un système à chaînes câbles (45) et poulies (46) et avec des moyens de manœuvre (47) de monte et baisse assistés par des contrepoids (48) d'équilibrage de la masse des portes, montés chacun sur une potence (49) solidaire du dessus de la périphérie de la paroi de la tour au droit des pilotis.
6) Tour de dessalement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble condenseur est disposé à l'intérieur de la tour et au-dessus du col par rangées rayonnantes (65) de supports de modules (80) du condenseur, montées en quinconce par niveaux, décalées les unes par rapport aux autres de façon à offrir ensemble un maximum de surface d'échange avec l'air en ascension.
7) Tour de dessalement selon les revendications 1 et 6, caractérisée en ce que les modules échangeurs (80) sont montés par rangées (75), posés sur leur support (8 J ) et connectés par des tuyaux souples (82, 83) et raccords rapides à clapet anti-retour (84), à la canalisation commune de fluide réfrigérant (85).
8) Tour de dessalement selon les revendications 1, et 6, caractérisée en ce que les modules échangeurs ((80) sont déplacés sur des balancelles depuis les ascenseurs par niveaux, aux différentes rangées de chaque niveau, ces balancelles se déplaçant au moyen d'une roue (90) roulant sur un rail fixe (91) avec éventuellement un contre rail (92), la roue étant montée tournant librement sur un axe solidaire de l' extrémité supérieure d'un tube coudé (93) formant le corps de la balancelle et comportant à sa base des moyens (94) pour poser et maintenir le module (80), les rail et contre rail étant disposés parallèlement à chaque rangée ; des rails et contre rails sont disposés près de la paroi de la tour et parallèlement à celle-ci de façon à pouvoir répartir les modules entre les différentes rangées à partir des ascenseurs.
9) Tour de dessalement selon les revendications 1 et 6, caractérisée en ce que l'accès aux modules 80 du condenseur est assuré par trois ascenseurs (70) disposés à 120° les uns des autres, prévus pour pouvoir s'arrêter à chacun de ces niveaux et comportant chacun un large palier extérieur (71) de façon à pouvoir décharger les modules (80) à chaque niveau, chaque rangée de modules (80) de chaque niveau étant équipée d'une passerelle d'accès (72) raccordée à une passerelle annulaire (73) (fixée sur la paroi interne de la tour) qui fait la liaison entre les rangées d'un même niveau, fixées entre elles à leur extrémité libre par des bras de liaison (74) et fixées entre niveau par un maillage relié à la paroi de la tour.
10) Tour de dessalement selon les revendications 1, et 6, caractérisée en ce que chaque rangée rayonnante de modules se trouve placée au dessus d'une goulotte collectrice (67) recueillant l'eau douce ruisselant sur les condenseurs de sa rangée, chaque goulotte d'un niveau étant raccordée à un tuyau annulaire collecteur, lui-même raccordé aux tuyaux de descente de l'eau douce du système d'évacuation vers la distribution aux utilisateurs.
11) Tour de dessalement selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fonctionnement d'ensemble de la tour est contrôlé par un ensemble de capteurs dont notamment : contrôle de la vitesse de l'air à l'entrée et à la sortie de la tour ; contrôle de l'humidité de l'air à l'entrée et à la sortie de la tour ; contrôle de la température de l'air à l'entrée et à la sortie de la tour et en plusieurs zones de l'ensemble condenseur ; contrôle des variations de température aux modules condenseur, entre les parties de la tour exposées au soleil et les parties à l'ombre, et contrôle des tensions induites ; contrôle de la température de l'eau de mer ; contrôle de débit en eau douce par niveau et contrôle global pour tous les niveaux ; contrôle sismographique ; contrôle de production d'énergie électrique par les éoliennes et de la consommation électrique par l'ensemble condenseur.
12) Tour de dessalement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le sommet (3) de la tour comporte une plate-forme annulaire (4) d'une largeur d'environ 15 m sur laquelle est installé un ensemble d'éoliennes d'environ 1,5 MW.
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