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B R E V E T D'INVENTION
Dispositif pour l'extraction des boues des géné- orateurs de vapeur à tubes à circulation forcée.
Dans les chaudières à bouilleurs, les sels qui pénètrent dans la chaudière avec l'eau d'alimentation se déposent dans le bouilleur sous la forme de boues qui peu- vent être extraites sans difficulté. Dans les générateurs de vapeur à tubes à circulation forcée, l'extraction des boues présente des difficultés plus grandes. Dans ces gé- nérateurs, les sels ne se déposent pas en un point détermi- né, mais se fixent contre les parois intérieures des tubes sur une distance plus ou moins grande qui comprend essen- tiellement la zone de vaporisation. Dans cette zone, l'é- paisseur de tartre augmente constamment au fur et à mesure de la vaporisation du liquide.
Dans les générateurs de vapeur à tubes à circulation forcée, qui comportent le plus souvent plusieurs tubes en parallèle quand la puissance
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atteint uhe certaine importance, on raccordait jusqu'à présent à chacun de ces tubes un tube d'extraction des boues qu'on munissait d'un organe de fermeture et qui dé- bouchait dans un espace à faible pression. On choisissait aussi l'emplacement du point de raccordement de la condui- te d'extraction des boues de manière que cette conduite se trouve en un point où la vaporisation du liquide est déjà plus ou moins avancée et où le liquide a déjà déposé au préalable une quantité assez importante des sels qu'il contient.
On extrayait alors, en général, les boues du générateur de vapeur en ouvrant temporairement et de temps en temps les organes de fermeture des conduites d'extrac- tion des boues. Pour pouvoir extraire les boues efficace- ment, il fallait, naturellement, ouvrir chaque fois l'or- gane de fermeture correspondant suffisamment pour qu'au point d'extraction des boues il se produise une baisse de pression suffisante pour aspirer le fluide de travail en- core à l'état liquide dans le tùbe à nettoyer én quantité assez importante pour que la croûte de tartre qui s'était formée dans le tube envisagé soit dissoute et puisse être évacuée à l'état dissout avec le fluide de travail liquide.
Or, on a constaté qu'il faut une baisse de pres- sion très considérable en chacun des points d'extraction des boues pour que le liquide soit en quelque sorte aspi- ré dans le tube à nettoyer suffisamment pour que la croûte de tartre soit véritablement balayée et dissoute et qu'el- le soit évacuée à l'état dissout. Les quantités de liqui- de qui sortent dans ce cas par la conduite d'extraction des boues sont si considérables que le débit de vapeur du générateur qui, dans l'ensemble, n'a qu'une faible capaci- té d'accumulation, en est atteint. Cette quantité de li- quide est, dans certaines circonstances, supérieure de 100 % à la quantité de liquide qui passe normalement dans le tube nettoyé.
Pour éviter cet inconvénient, on a déjà pensé à augmenter le débit de la pompe d'alimentation
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pendant la durée de l'opération d'extraction des boues.
Mais ce remède crée de nouvelles difficultés, Si, pour une arrivée de combustible consante, on augmentait l'ad- mission de fluide de travail, cette augmentation se ferait également sentir immédiatement sur les autres tubes non nettoyés. Dans ce cas, il peut arriver facilement que dans ces tubes la zone de vaporisation du liquide se dé- place vers l'extrémité de la chaudière. Mais ceci a pour conséquence que la longueur de tube sur laquelle les sels se déposent principalement, se déplace, dans certaines circonstances, au point de dépasser les points de branche- ment des différentes conduites d'extraction des boues. Si alors on ramène le débit de la pompe d'alimentation à la valeur initiale, les bouchons de tartre existant au-delà des points de dérivation des conduites d'extraction des boues restent en quelque sorte en place.
On ne pourrait pas non plus travailler avec une augmentation simultanée de l'admission de fluide de travail et de l'admission du combustible, parce que cette augmentation simultanée en- traînerait de nouvelles difficultés de fonctionnement à d'autres points de vue. Pour éviter dans les tubes non nettoyés le cheminement de la portion de tubé entartrée, il faudrait en effet régler l'accroissement de la quantité de chaleur arrivante de la façon la plus exacte, de maniè- re à maintenir constant et égal à ce qu'il est en marche normale, le rapport entre la quantité de fluide de travail arrivant et la quantité de combustible arrivant. Il est évident que cette condition ne peut pas être surveillée sans difficultés.
Il s'y ajoute que des variations de la quantité de chaleur arrivante se font toujours remarquer avec un certain retard par suite de la 'capacité calorifi- que des éléments de construction de la chaudière, de sorte que de ce fait également, les difficultés de l'admission simultanée de fluide de travail et de combustible sont augmentées. Dans l'ensemble, on peut dire que le procédé
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indiqué ne peut être envisagé que pour un seul tube ou un petit nombre de tubes parallèles par rapport au nombre total des tubes parallèles.
On obtient, selon la présente invention, une disposition très utilisable pour l'extraction des boues d'un générateur de vapeur à tubes à circulation forcée si, à la différence des procédés utilisés jusqu' à présent, on introduit dans la section de tube à nettoyer de ses boues, une quantité supplémentaire de fluide de nettoyage et en soutirant cette quantité de fluide de nettoyage de ette section de tube, de manière que le fluide de travail ne parcourt qu'une fraction de la longueur totale du tube qu'on veut nettoyer.
Dans une disposition de ce genre, on peut introduire à tout instant un volume de fluide de net- toyage suffisamment grand donnant un bon effet de nettoya- vapeur ge, sans qu'il soit nécessaire de retirer au générateur de une quantité importante de fluide de travail pour ce net- toyage.
C'est à l'aide des figures que l'on voit le mieux comment on peut procéder par exemple pour appliquer le procédé proposé.
La fig.1 montre schématiquement un générateur de vapeur à tubes à circulation forcée comportant, à titre d'exemple, deux tubes 1 et 2 montés en parallèle.. Le flui- de de travail est refoulé à travers.ces tubes au moyen d'une pompe 3, en même temps qu'il est réchauffé, et il sort en 4 sous la forme de vapeur. En 5 et en 6, on peut introduire dans les tubes 1 et 2 respectivement un fluide additionnel de nettoyage qu'on retire en 7 et en 8 respectivement. Par conséquent, l'extraction des sels ou des boues au moyen du fluide de nettoyage n'inté- resse jamais que la fraction b de la longueur totale a des tubes.
La position de la longueur b sera choisie avec avantage, conformément aux indications précédentes, de manière que cette section englobe la phase de vaporisation
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durant laquelle il faut s'attendre à ce que des sels se déposent contre les parois des tubes. 9 et 10 sont des dispositifs, tels que par exemple des robinets d'arrêt, des soupapes de retenue, des disques d'étranglement ou des dispositifsdits d'étranglement de courant de retour.
Ces dispositifs ont pour but d'éviter le retour en arriè- re du fluide de travail ou d'une quantité assez grande du fluide de travail pendant l'extraction des boues, pro- venant de la partie du tube nettoyé qui se trouve après le point de dérivation de la conduite d'extraction des boues, dans le sens d'écoulement du fluide de travail.
Aux points 7. et 8 on évacue, pendant l'extraction des boues, la quantité de fluide de nettoyage introduite dans le tube et la quantité de fluide de travail s'écoulant normalement à travers ce tube, ainsi que, dans certai- nes circonstances, encore une petite quantité de fluide de travail revenant de la partie suivante du tube à net- toyer.
La fig. 2 diffère de la disposition'de la fig.
1 par le fait que la longueur totale de chaque tube pa- rallèle est déjà divisée par suite de ce que les tubes parallèles sont disposés en groupes montés les uns derriè- re les autres, et la position des longueurs partielles est choisie de façon que l'introduction et l'extraction du fluide de nettoyage pour chacun des tubes à nettoyer se fassent dans les limites d'un de ces groupes.
La fig. 3 montre enfin une disposition dans la- quelle les portions'de tube 11 et 12 de la fig. 2 sont subdivisées par exemple en deux tubes individuels chacun.
Dans ce cas, on peut,par exemple, extraire les boues si- multanément des deux tubes 13 et 14, ou 15 et 16. La figure montre, en outre, que l'eau de nettoyage peut être dérivée immédiatement derrière la pompe et conduite en passant autour des parties de chaudière en amont, ou enco.- re être fournie par une pompe de nettoyage spéciale. C'est
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naturellement, dans ce dernier cas que le fonctionnement de la chaudière est le moins inf luencé.
Il y a lieu de remarquer d'une façon générale, au sujet des dispositions des fig. 1 à 3, que, dans cer- taines circonstances, il peut encore être avantageux d'in- tercaler, en outre, dans la partie du tube ou du groupe de tube qu'on veut nettoyer, qui, dans le sens de l'écoule- ment du fluide de travail, est située avant le point d'in- troduction de fluide de nettoyage, un dispositif ayant à peu près la.forme d'un disque de retenue empêchant que, dans le cas d'une trop forte admission de fluide de netto- yage, de ce fluide s'écoule pendant l'extraction des boues dans d'autres tubes ou groupes de tubes.
Les dispositions des fig. 4 à 10 diffèrent de celles décrites jusqu'à présent par le fait que, dans la longueur partielle parcourue par le fluide de nettoyage, on a intercalé un dispositif mécanique de séparation des boues, pour séparer le fluide de travail à l'état de va- peur qui s'écoule hors du tube, du fluide de nettoyage contenant les boues à évacuer. Dans ces dispositions,on n'extrait par chacune des conduites d'extraction des boues, essentiellement que le volume de fluide de nettoya- ge et, dans certaines circonstances, une partie du fluide de travail qui passe normalement dans le tube nettoyé. La plus grande partie du fluide de travail à l'état de vapeur suit son chemin vers les circuits de vapeur. Une petite quantité seulement en est extraite.
Par conséquent, une disposition dans laquelle la longueur partielle de tube, intéressée par le fluide de nettoyage, contient un dispo- sitif mécanique pour la séparation des boues, convient éga- lement pour des chaudières à un seul tube. Du reste, quand on insère un dispositif séparateur des boues, on peut ap- pliquer en principe les mêmes dispositions que celles indi- quées à titre d'exemple dans les fig. 1 et 3. Dans ce cas, on n'utilise plus de dispositifs d'étranglement à retour de
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courant ou des éléments analogues à ceux qui sont nécessai- res dans les dispositions selon les fig. 1 à 3.
On pour- rait penser uniquement à prévoir, dans ce cas également, des dispositifs évitant, dans le cas d'une admission trop forte de fluide de nettoyage, le passage du fluide de nettoyage dans les tubes ou groupes de tubes dont on 'ex- trait pas les boues.
Il a déjà été dit au début de cette description qu'il faut choisir l'emplacement de la section de tube de manière qu'elle englobe entièrement ou en partie la portion de surface de chauffe dans laquelle s'accomplit la vapori- sation du liquide. En ce qui concerne la position de cette partie du tube, on ajoutera ici, afin d'être complet, qu'il est bon de disposer chacune de ces sections de tube dans le courant des gaz de la combustion, de manière qu'elles ne reçoivent qu'une faible quantité de chaleur. On peut obtenir ce résultat par exemple en chauffant de préférence cette partie du tube par contact, par exemple en la logeant dans un carneau disposé après la chambre de combustion.
Une disposition de ce genre est indiquée à titre d'exemple dans la fig. 11. Les sections de tube à netto- yer de leurs boues sont représentées ici par les éléments de tube 18 à 20. Le fluide de nettoyage est introduit par les conduits 21 à 23 et extrait par les conduites 24 à 26. Dans cette disposition, on peut naturellement ap- pliquer l'un quelconque des modes d'extraction des boues représentés dans les fig. 1 à 10.