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Publication number: BE499461A
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Description


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  PROCEDE ET DISPOSITIF POUR NEUTRALISER LA FORMATION DE BULLES DE VAPEUR 
DANS LE OU,LES TUBES DESCENDANTS DE   CHAUDIERES.   



   La charge des centrales thermiques modernes varie très souvent dans des limites considérables. Ces variations de charge peuvent parfois être suffisamment importantes pour osciller pratiquement entre la charge de zéro et la charge pleine en l'espace de quelques secondes seulement; en d'autres termes, la chaudière peut se trouver parfois'sous pleine pression, avec feu couvert ou réduit,, mais pratiquement sans soutirage de vapeur ou, tout au plus, à quelques pour-cent seulement de la capacité normaleo Il arrive   qu'à   ce moment la chaudière doive satisfaire brusquement- une demande de vapeur qui correspond à sa capacité normale, cette demande devant être satisfaite immédiatement et avant que le feu n'ait le temps de se réveiller de façon que l'apport de chaleur corresponde à une production normale de vapeur. 



  Dans ce cas, la demande de vapeur doit être satisfaite pendant un certain temps à l'aide de la chaleur accumulée dans l'eau de la chaudière contenue dans le réservoir de vapeur et dans tous les tubes à eau de la   chaudièreo   Une fois cette vapeur soutirée, il se produit une chute de pression corres- pondante, cela évidemment en premier lieu dans la partie de la chaudière où prend naissance la conduite de soutirage de vapeur, à savoir ,dans le ré- servoir de vapeur. 



   Les chaudières aquatubulaires modernes, tant celles à circulation naturelle que celles à circulation forcée, comportent en plus du réservoir à vapeur (lequel est en règle générale rempli à moitié d'eau) et du tubmur, des tubes descendants allant du réservoir à vapeur précité aux collecteurs des tubes d'eau (dans les chaudières à circulation naturelle) ou une pompe de circulation (pour les chaudières à circulation forcée). L'eau provenant de la chaudière s'écoule depuis le réservoir de vapeur, à travers le tube descendant, vers le collecteur ou la pompe de circulation de la chaudière et est soumise approximativement à la même pression que l'eau contenue dans le réservoir de vapeur et les autres parties de la chaudière , plus la pression due à la hauteur de la colonne d'eau dans le tube descendant. 

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   Lorsque survient une baisse de la pression, comme décrit plus haut, il se produit une vaporisation de l'eau dans toutes les parties de la chaudière, notamment dans le réservoir de vapeur. La vaporisation qui a lieu dans le tube descendant de la chaudière est extrêmement gênante, vu' qu'elle entrave, voire parfois empêche complétement et même renverse dans certains cas la circulation normale de l'eau de la chaudière,   c'est-à-dire,   du réser- voir de vapeur vers le   tubmur.   Ceci est provoqué par les bulles de vapeur formées dans le tube descendant et qui tendent à s'élever, pour atteindre l'espace de vapeur libre dans le réservoir de vapeur, cependant que l'eau tend à descendre. Les bulles de vapeur présentent parfois des dimensions si importantes qu'elles remplissent totalement la section de passage du tube descendant.

   Comparer les figures 9 et 10 du dessin ci-joint. 



  Lorsque la chute de pression est assez rapide, l'écoulement de l'eau cesse complètement dans une chaudière à circulation forcée et risque même d'être renversé dans une chaudière à circulation naturelle, de sorte que l'eau re- monte désormais de la chaudière vers le réservoir de vapeur, au lieu de s'é- couler dans le sens opposé,   c'est-à-dire   normale Dans les deux éventualités, il en résultera une perturbation gênante et parfois dangereuse dans la circu- lationo On a tenté à plusieurs reprises d'éliminer ou de neutraliser l'effet de la formation de vapeur dans les tubes descendants, principalement par re- froidissement de l'eau dans ceux-ci, de façon à maintenir cette eau légère- ment au-dessous de la température de vaporisation correspondant à la pres- sion momentanée.

   Ces procédés présentent des inconvénients sérieux et dé- pendent de dispositifs mécaniques qui ont tendance à rater aux moments cri- tiques . 



   De plus, ces dispositifs impliquent une diminution du rendement de la chaudière par le fait que la chaleur absorbée par l'eau de refroidisse- ment ne peut pas toujours être récupérée. 



  Si l'on introduit directement dans le tube descendant une eau de refroidisse- ment n'ayant subi aucun traitement, elle peut donner lieu à une précipitation de tartre dans les tubes   d'eau.   



   La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour assurer le sens corect de la circulation dans les tubes descendants, sans l'emploi de dispositifs mécaniques soumis à d'autres conditions que celles qui se présentent dans le système de circulation d'eau de la chaudière même. 



  Le procédé selon l'invention consiste en ce que les billes de vapeur formées dans le tube descendant sont rapidement évacuées vers l'espace de vapeur du réservoir de vapeur, cela essentiellement par des moyens autres qu'une élévation dans le tube descendant même, Les dispositifs pour l'application de ce procédé consistent, dans leur forme la plus simple, en un tube ne par- ticipant pas à la circulation d'eau et dont l'extrémité inférieure communique avec le tube descendant à l'endroit ou aux endroits de celui-ci où l'on doit s'attendre à une formation de bulles de vapeur,   tàndis   que la partie supé- rieure de ce tube d'évacuation de vapeur communique\avec l'espace de vapeur du réservoir de vapeur situé au-dessus du niveau de   l'eau   contenue dans ce réservoir.

   A partir du tube d'évacuation de vapeur, lequel est rempli d'eau essentiellement stagnante jusqu'à un niveau correspondant sensiblement à celui de l'eau dans le réservoir, les bulles de vapeur qui se forment se dirigent vers le réservoir, sans que leur force ascensionnelle entrave à un degré ap- préciable quelconque le mouvement descendant de l'eau en circulationo 
La figure 1 montre une chaudière à circulation forcée comportant un tube descendant 1 partant du réservoir de vapeur vers la pompe de circu- lation 3. Partant d'un orifice la situé dans la partie la plus basse du tu- be descendant, un tube d'évacuation de vapeur   4   se dirige vers l'espace de   vapeur 5 du réservoir ; sert à l'évacuation des bulles de vapeur.

   Dans cer-   tains cas, il peut être avantageux de prévoir des tubes de communication   6   entre le tube descendant et le tube d'évacuation de vapeur et de placer ceux- ci aux endroits où l'on doit s'attendre à une formation de bulles de vapeur. 



  Dans ce cas, le tube d'évacuation de vapeur 4 est placé entièrement à l'ex- térieur du tube descendant. 

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   La figure 2 montre un dispositif où le tube d'évacuation de vapeur 4 est placé à l'intérieur du tube descendant,, la partie inférieure ouverte 7 étant disposée à proximité de l'orifice d'aspiration de la pompe de circu- lation 3. Le tube d'évacuation de vapeur est muni sur toute sa longueur, et jusqu'au point le plus bas du réservoir de vapeur d'ouvertures la réparties à intervalles et destinées à évacuer continuellement les bulles de vapeur formées dans les tubes descendantso Le bord supérieur de ces ouvertures est formé de façon à capter facilement les bulleso 
La figure 3 montre un détail, dessiné à plus grande échelle, du dispositif de la figure 2. 



   Les dispositifs destinés aux chaudières à circulation naturelle sont généralement analogues à ceux prévus pour les chaudières à circulation forcée, sauf que la pompe de circulation est remplacée dans le premier cas par les collecteurs de la chaudière. 



   La figure   4   montre un dispositif qui est sensiblement celui de la figure 1, mais appliqué à une chaudière à circulation naturelle. Ainsi, on y retrouve les tubes 1, 4 et 5. Il va de soi que, ici également, le tube d'évacuation de vapeur 4 peut être placé dans   l'antérieur   du tube descendant 1. Les autres organes de la chaudière, notamment un collecteur et les tubes montants, sont désignés respectivement par 9 et 10. 



   Les figures 5 à 13 montrent diverses variantes de l'invention, lesquelles concernent des dispositions sensiblement différentes de tubes d'é- vacuation de   vapeuro   
La figure 5 montre par exemple que, grâce à un renflement 4a, le volume du tube d'évacuation de vapeur 4 peut être accru de façon telle que, lors d'une chute rapide et excessive de la pression de vapeur, impliquant 1' arrêt et/ou le renversement de l'écoulement de l'eau de la chaudière dans les tubes descendants, l'eau contenue dans le tube d'évacuation de vapeur suffira pour satisfaire la demande en eau de la chaudière, cependant que la chute de pression se 'fait encore sentir,

   cette réserve d'eau contribuant ain- si à un retour rapide de l'écoulement d'eau dans le tube descendant à son é- tat normal  c'est-à-dire   à une circulation stable dans le sens correct 
La figure 6 montre une a.utre variante de la figure 1 et qui com- porte un renflement 12, ce qui illustre à titre   d'exemple?   que l'orientation et la forme du tube descendant sont telles que ce dernier présente en cer- tains points de sa longueur des coudes, des renflements ou analogues, qui favorisent la séparation des bulles de vapeur d'avec l'eau de la chaudière par force centrifuge, par gravité, par changement de direction, etco et qu'il est fait usage de tubes de communication 6 allant au tube d'évacuation de vapeur. 



   La figure 7 montre la manière dont le tube descendant est élargi en 12 en regard des orifices d'entrée 13 du tube d'évacuation de vapeur, afin de faciliter la séparation des bulles de vapeuro 
Les figures 9 et 10 montrent le volume occupé par les bulles de vapeur 15 au. moment de la vaporisation dans un tube descendant non muni d'un tube d'évacuation de vapeur;

   il en ressort que pratiquement la totali- té de la section de passage du tube descendant risque d'être occupée par les bulles de vapeuro Celles-ci peuvent donc agir comme tampoins de vapeur en- travant la circulation de   1 'eau   
Les figures 11 et 12   montrent,   le volume occupé par- les bulles de vapeur dans un tube descendant muni   d'un   tube d'évacuation de vapeur 4 confor- me par exemple à la figure 8, ainsi que la manière dont ces bulles sont cap- tées par les entonnoirs du tube d'évacuation de vapeur, 

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La figure 13 montre une variante de la figure 7, où une partie du réservoir de vapeur agit   connue   réservoir d'eau.

   Ici, une partie du tam- bour est isolée à l'aide d'une cloison 16 de telle façon que l'eau dans la partie isolée, laquelle communique directement avec le tube d'évacuation de vapeur, ne participe pas normalement à la circulation de l'eau dans la chau- dière, et n'est intercalée dans cette circulation que lors d'une chute rapi- de de la pression, suivie d'une vaporisation. Il ressort de cette figure que, ici également, et à titre de variante, le tube d'évacuation de vapeur peut être disposé dans le tube descendant.. Cette dernière variante est in- diquée en pointillé. 



    REVENDICATIONS.    



   1.- Procédé pour neutraliser la formation de bulles de vapeur dans le ou les tubes descendants de chaudières à vapeur comportant de tels tubes, afin d'assurer une circulation dans un sens déterminé, généralement de haut en bas, caractérisé en ce que les bulles de vapeur présentent   dansle   tube descendant sont évacuées de celui-ci et sont dirigées vers un espace de va- peur en suivant essentiellement un trajet autre qu'à travers le tube descen- dant proprement dit.

Claims

2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les bulles de vapeur sont évacuées du tube descendant à partir d'un ou de ni- veaux appropriés, d'où elles remontent vers l'espace de vapeur à travers un tube d'évacuation de vapeur disposé à l'extérieur du tube descendant.

30- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bulles de vapeur sont séparées de l'eau en circulation et dirigées vers un tube d'évacuation de vapeur prévu à l'intérieur du tube descendant et re- montent dans le tube d'évacuation vers l'espace de vapeur.

4.- Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bulles de vapeur sont recueillies par le tube d'évacuation de vapeur sensiblement sur la totalité de la longueur du tube descendant.

5. - Variante du procédé suivant la figure 1, caractérisée en ce que les bulles de vapeur formées dans la pompe de circulation ou dans le ou les collecteurs sont évacuées d'une manière analogue, à l'aide des tubes d'évacuation de vapeur identiques ou analogues.

6.- Procédé suivant les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les bulles de vapeur sont évacuées du tube descendant d'une part à l'aide d'un tube d'évacuation de vapeur placé à l'intérieur du tube descendant et d'autre part au moyen d'un tube d'évacuation de vapeur disposé à l'exté- rieur du tube descendant.

7.- Dispositif destiné aux chaudières à vapeur comportant des tubes descendants, pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendica- tions 1 à 6, visant la neutralisation des perturbations dans la circula- tion dues aux bulles de vapeur, caractérisé en ce que le tube descendant pré- sente un ou plusieurs orifices répartis sur sa longueur et communiquant à l'aide de tubes avec l'espace de vapeur, de sorte que les bulles de vapeur s'échappent vers cet espace sans traverser l'eau en circulation dans le tube descendant.

8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le tube d'évacuation de vapeur est prévu à l'extérieur du tube descendant, de préférence le long de celui-ci 9.- Dispositif.suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le tube d'évacuation de vapeur est disposé à l'intérieur du tube descen- dant, le tube intérieur, c'est-à-dire le tube d'évacuation de vapeur étant <Desc/Clms Page number 5> muni d'une ou de plusieurs ouvertures appropriées destinées à capter les bulles de vapeur.

10.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le bord supérieur de l'ouverture ou des ouvertures du. tube d'évacu- ation de vapeur présente une partie évasée, un entonnoir, etc., qui agit de façon à capter les bulles de vapeuro 11.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace de vapeur est constitué par le réservoir de vapeur de la chau- dière.

12.- Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le tube d'évacuation de vapeur est placé approximativement au centre de la section de passage du tube descendant.

13.- Dispositif suivant les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le tube d'évacuation de vapeur présente un diamètre d'au moins 35 mm à son ou ses points de raccordement au tube descendant.

14.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le tube descendant est formé de façon à présenter, en certains points de sa longueur, des coudes, des renflements, etc qui favorisent la sépara- tion des bulles de vapeur d'avec l'eau de la chaudière par un effet centrifu- ge, par gravité par changement de direction, etc. et en ce que des tubes de communication relient ces points au tube d'évacuation de vapeur.

15.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le tube d'évacuation de vapeur offre un volume tel que, lors de chutes exces- sives et rapides de la pression de la vapeur, qui impliquent une cessation et/ou un renversement de la circulation de l'eau de la chaudière dans le tu- be descendante l'eau contenue dans le tube d'évacuation de vapeur suffira pour satisfaire la demande en eau de la chaudière correspondant à la chute de pression instantanée,, favorisant ainsi un retour rapide de la cir- culation de l'eau dans le tube descendant à son état normal (stable et dans le sens correct).

16.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par la prévision de tubes d'évacuation de vapeur d'une part à l'intérieur du tube descendant et d'autre part le long de celui-ci.

17.- Dispositif suivant les revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le tube d'évacuation de vapeur est muni d'un tube d'évacuation de vapeur auxiliaire qui reçoit des bulles qui se forment éventuellement dans le premier tube précité.

18.- L'objet de toutes les revendications précédentes considé- rées séparément ou en combinaison.