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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES ET APPAREILS POUR ASSURER L'EPURATION DE LA VAPEUR DANS UN COLLECTEUR UNIQUE D'UNE INSTALLATION GENERATRICE DE
VAPEUR.
L'invention est relative, en général, à la production de vapeur épurée et sèche à partir d'un mélange de vapeur et d'eau formé sur les surfaces d'évaporation des chaudières à vapeur; et elle concerne, plus spé- cialement' un procédé et un appareil épurateurs de vapeur, du type utilisé dans le collecteur supérieur - également appelé tambour à vapeur et eau d'un générateur de vapeur fonctionnant sous une forte pression de l'ordre de 105 kg/cm2 ou davantage.
Le but principal de 1'invention est de réaliser un appareil autonome, propre à être logé dans le collecteur susdit, pour réduire ou éliminer la teneur en vapeur de silice et en autres gaz condensables, de la vapeur avant de soumettre celle-ci au surchauffage..
Un autre but de 1?invention est de réaliser un appareil automatique, propre à être logé dans le collecteur susdit, pour éliminer ou réduire efficacement les impuretés qui se trouvent à l'état solide dans l'humidité et qui sont en suspension dans la vapeur lorsqu'on opère à des pressions élevées auxquelles la densité de l'eau est voisine de celle de la vapeur.
L'invention a pour objet un procédé pour obtenir de la vapeur épurée à partir de mélanges de vapeur et d'eau formés sur les surfaces d'évaporation d'un générateur de vapeur., la plus grande partie de ce mélange étant constituée par de l'eau de recirculation ayant une teneur moyenne en particules solides, la partie restante étant constituée par de la vapeur et de la mousse formée par des bulles de vapeur entourées d'une pellicule ayant une teneur élevée en particules solides.
Ce procédé consiste à décharger le mélange susdit de vapeur, d'eau et d'écume dans un collecteur unique à vapeur et eau; à soumettre ce mélange à un mouvement tourbillonnaire en lui faisant parcourir un trajet en spirale dans le collecteur, de manière à briser la pellicule à forte concentration des bulles de vapeur par la diffusion des particules solides de cette pellicule à l'aide de la
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circulation d'eau à concentration moyenne de particules solides; à séparer du mélange de vapeur et d'eau la plus grande partie de cette eau en circulation dans le collecteur, de manière à obtenir un mélange de vapeur et d'eau. à faible teneur d'eau;
et à faire passer ce mélange de vapeur et d'eau, à faible teneur en eau, dans une masse d'eau pure de lavage, dans le collecteur, sous forme de veines finement divisées, afin que la concentration de particules solides, dans le mélange de vapeur et d'eau, soit réduite davantage par sa diffusion dans cette eau pure de lavage .
L'invention a également pour objet un appareil épurateur de vapeur comportant un collecteur supérieur ou tambour à vapeur et à eau muni d'une sortie de vapeur dans la partie supérieure du collecteur et d'une cloison qui divise l'intérieur du collecteur en une première chambre, destinée à recevoir le mélange de vapeur et d'eau à son arrivée, et en une deuxième chambre séparée de la première et qui comprend une partie pour la vapeur, dans le haut du collecteur, laquelle communique avec ladite sortie de vapeur, ainsi qu'un espace adjacent, dans la partie inférieure du collecteur, destiné à contenir de l'eau;
en outre, cet appareil comporte un tube séparateurs sensiblement vertical, qui communique avec l'intérieur de la première chambre précitée pour permettre au mélange de vapeur et d'eau de passer de cette première chambre dans l'espace à vapeur précité, des moyens, dans le tube séparateur, pour imprimer au mélange de vapeur et d'eau un mouvement tourbillonnaire lorsque ce mélange s'élève dans ce tube, afin de séparer la plus grande partie de la teneur en eau du mélange, cette eau étant retenue par les parois du tube et se répandant par dessus le bord sommital de la cloison dans l'espace à eau précité et afin de permettre au mélange tourbillonnant ainsi libéré de l'eau séparée de s'élever davantage, à partir de la partie centrale du tube,
plusieurs augets étant aménagés pour recevoir l'eau de lavage provenant de l'extérieur du collecteur tout en étant espacés les uns des autres de manière à former entre eux des passages ascendants pour la vapeur, lesquels communiquent avec la sortie dudit tube pour permettre à la vapeur qui se@ échappe de circuler à travers ces passages ascendants, des trop-pleins destinés à maintenir à l'intérieur de ces augets une masse d'eau relativement importante, des hottes disposées à un écartement approprié au-dessus de ces augets et ayant pour but, d'une part, de forcer la vapeur s'élevant dans lesdits passages ascendants à être rabattue jusqu'à'un niveau sensiblement inférieur à celui''de' l'eau contenue dans les augets et, d'autre part,
de diviser la vapeur en fines veines qui traversent ladite masse d'eau de lavage par barbottage, le trop-plein de l'eau de- lavage comportant une sortie débouchant dans l'espace à eau de la deuxième chambre, ainsi que des moyens pour évacuer la vapeur à travers la sortie de vapeur précitéeo
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemples, quelques modes de réalisation de l'invention.
La Fige 1 montre, en coupe verticale schématique, une installation génératrice de vapeur comportant un collecteur supérieur équipé de l'appareillage interne qui fait l'objet de l'invention.,
La Fig.2 montre, en coupe et à plus grande échelle,l'aménagement intérieur du collecteur à vapeur et à eau construit conformément à un mode de réalisation de l'invention.
La Fig 3 montre, en coupe et à plus grande échelle, un des éléments épurateurs de vapeur que comporte l'appareil de la Figo 2.
Les Figs 4, 5 et 6 montrent, respectivement en coupe suivant 4-4 Fig. 3,en coupe suivant 5-5 Fig.3 et en coupe suivant 6-6 Fig 3, ce même élément épurateur.,
La Fig. 7 montre, en coupe longitudinale partielle suivant 7-7 Fig. 2 et à une échelle plus réduite, la partie de gauche de l'installation intérieure du collecteur, une partie des éléments épurateurs des Figs.3 à 6 étant placée sur un rang et côte-à-côte.
La Fig. 8 montre, en coupe horizontale partielle suivant 8-8
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Fig. 2, la même partie gauche de l'installation intérieure du collecteur avec deux rangées d'éléments épurateurs de vapeur comme ceux des Figs.
3 à 6, tels qu'ils se présentent dans le collecteur.
Les Figs. 7 et 8 montrent seulement la partie de gauche du collecteur ainsi que de son appareillage interne ceux-ci étant sensi- blement symétriques par rapport à une ligne transversale médiane C-C.
La Fig. 9 montre, en plan (parties arrachées) , une variante du deuxième étage de lavage de 1'appareillage interne du collecteur.
Les Figs.10, 11 et 12 montrent, respectivement en coupe sui- vant 10-10 Fig. 9, en coupe suivant 11-11 Figo 9 perpendiculairement su plan de coupe 10-10 Fig 9 et en coupe verticale suivant 12-12 Fig 9 ce deuxième étage de lavage..
Les Figs 13 et 14 montrent, respectivement en plan et en coupe suivant 14-14 Fig 13, une autre variante du deuxième étage de lavage de l'appareillage interne du collecteur.
La Fig.15 montre à une échelle plus grande et en coupe longi- tudinale partielle suivant 15-15 Fig. 2,une partie du collecteur de la Fig. 2.
Les Figs. 16 et 17 montrent, en vue de côté, deux organes importants de l'étage de lavage montré sur les Figs.4 et 6.
La Fig. 18 montre, en perspective, les parties essentielles du deuxième étage de lavage de l'épurateur montré sur les Figs. 3 à 6.
La Fig. 19 montre, en perspective, un mode de réalisation préféré de l'épurateur de vapeur de la Fig. 3, une partie de cet appareil ayant été enlevée pour plus de clarté.
L'agencement intérieur du collecteur supérieur, faisant l'objet de l'invention, convient plus particulièrement aux installations génératrices de vapeur à circulation forcée et à circulation naturelle, lesquelles fonctionnent sous de très fortes pressions comme l'exige la technique moderne de génération de vapeur. L'invention peut être aussi avantageusement appliquée à des chaudières à vapeur du type fonctionnant à basse pression dans le but de réaliser un degré élevé d'épuration de la vapeur.
De plus, 1'invention peut être avantageusement utilisée dans des chaudières appartenant aux types les plus divers (chaudières marines, chaudières fixes, etco) et de toutes pressions et capacités. La chaudière représentée Fig 1 ne constitue qu'un exemple pour permettre de mieux comprendre l'in- vention .
Dans cet appareil,des mélanges de vapeur et d'eau sont déchar- gés à grande vitesse dans le collecteur 20, en provenance de tubes évapurateurs 22 disposés suivant un certain nombre de rangées le long de la surface extérieure du collecteur. Les Figs. 1 et 2 montrent deux de ces rangées, la rangée a et la rangée b.
Chacune d'elles est disposée dans le sens longitudinal du collecteur et comporte plusieurs tubes identiques (voir Fig. 15)
Les tubes 22 sont alimentés, d'une part, par un circuit évaporateur primaire 24 qui constitue les parois latérales, le plancher et le plafond de la'chambre de combustion 25 dont le foyer est alimenté par des brûleurs 26 et, d'autre part, par un circuit évaporateur secondaire 28 situé à un niveau quelque peu supérieur dans le foyer de la chaudière, un troisième circuit évaporateur 30 étant également prévu de manière à garnir la paroi non montrée de la chambre de combustion en regard des brûleurs 26.
Le foyer de chaudière-type représenté Fig. 1 comporte en outre une; pompe à circulation forcée 32 pour faire passer l'eau de la sortie d'évacuation 34 du fond du collecteur à un collecteur distributeur principal 36 et de là aux trois circuits évaporateurs 24, 28 et 30 mentionnés plus haut Il est bien entendu que l'on peut également appliquer l'invention quel que
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soit le nombre de circuits évaporateurs utilises
Un surchauffeur 33 est également prévu dans la chambre de combustion 25 La vapeur saturée est déchargée dans le collecteur 20,ainsi qu'il est décrit plus haut quitte ensuite ce collecteur par la sortie supérieure 40 et pénètre dans le collecteur d'admission 41 du surchauffeur,
pour traverser ensuite le surchauffeur 38 'où sa température est augmentée avant que la vapeur parvienne dans le collecteur de sortie 42 du suchauffeur.
L'ensemble générateur de vapeur de la Fig.1. est également équipé d'une tubulure d'arrivée d'eau 44 qui sert à faire pénétrer dans le collecteur 20s d'une manière qui sera détaillée plus loin, l'eau d'alimentation de la chaudière
Afin de fixer certains points fondamentaux qui permettront de mieux comprendre la description qui va suivre, on supposera que ce générateur de vapeur.,représenté schématiquement sur la Fig. 1., est congu pour fonctionner à une pression de 125 kg/cm2 et que ses trois circuits d'évaporation 24., 28 et 30 sont à même d'engendrer conjointement de la vapeur et de la faire passer à travers des tubes 22 pour atteindre le collecteur supérieur 20 avec un débit d'environ 360.000 kg/h.
Au. cours de la description qui suit, il deviendra de plus en plus évident que l'appareillage perfectionné suivant l'invention pour l'épuration de la vapeur peut être utilisé avec un avantage proportionnel dans des générateurs de vapeur ayant des capacités et/ou des pressions supérieures ou inférieures, et aussi dans des installations de types et conceptions les plus divers dans lesquels l'eau évaporée subit une circulation soit naturelle, soit forcée
Dans l'installation génératrice de vapeur, montrée schématiquement et à titre d'exemple sur la Fig.1, le collecteur supérieur ou tambour à vapeur et à eau 20 a un diamètre intérieur de 1,37 m et une longueur d'environ 12,20 m, mesurée entre les extrémités du collecteur.
La sortie de vapeur de ce dispositif se présente.sous forme d'un jeu de tuyaux 40 qui éaergent du sommet du collecteur et constituent une rangée de tuyaux s'étendant sur toute la longueur du collecteur (voir Figo 7). Un certain niveau d'eau est maintenu dans le collecteur,de préférence à environ 150 mm au-dessous du plan médian horizontal du collecteur (voir Fig2) La sortie 34 au fcnd du collecteur se présente sous forme de quatre conduites descendantes (dont deux sont visibles Fig.
7) qui émergent du collecteur et servent à diriger en parallèle l'eau quittant le collecteur vers la pompe 32 (plusieurs de ces pompes peuvent être éventuellement prévues) pour assurer la circulation à travers le collecteur inférieur 36 et les circuits évaporateurs 24, 28 et 30 de la chatière (voir Fig 1) . Les tubes évaporateurs 22 des ran- gées et b aboutissant au collecteur supérieur 20 ont un diamètre intérieur de trois pouces (76 mm) Le diamètre du trou d'homme d'extrémité 48 est de 40 cm environ. L'eau d'alimentation sous une pression convenable, arrive par la tubulure 44 à travers une ouverture pratiquée dans l'extrémité ou tête du collecteur, ainsi que le montrent les Figs 7 et 8.
Au fur et à mesure de la description qui suit, on constatera que les perfectionnements apportés par l'invention dans le domaine de l'épura- tien de la vapeur ne sont pas uniquement réalisables dans des collecteurs supérieurs dont les dimensions et dispositions correspondent à celles indiquées ci=dessus à titre d'exemples, mais qu'ils peuvent s'appliquer aussi bien à des collecteurs à vapeur et à eau dont les dimensions, les rôles par- ticulièrs et les dispositions seraient différents.
Pour le mode de réalisation montré sur la Figo 2 le collecteur 20 comporte intérieurement;
1) des moyens distributeurs de l'eau d'alimentation qui comprennent le tuyau immergé 50 muni de perforations 52 sur toute sa longueur et d'ouvertures latérales 54 auxquelles se raccordent des dérivations 56, à raison d'une par élément U, ces éléments U ayant pour rôle de diviser, épurer et
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sécher la vapeur (on a prévu à l'intérieur des dérivations 56 un dispositif limiteur d'écoulement 58 de type approprié dont le rôle consiste à doser à volonté l'écoulement de l'eau d'alimentation traversant les perforations 52 proportionnellement à l'écoulement de l'eau d'alimentation traversant les ouvertures 54) .
2) des moyens destinés à diviser épurer et sécher la vapeur, lesquels se présentent sous forme d'éléments U perfectionnés émergeant de l'eau contenue dans le collecteur en deux rangées longitudinales (voir Fig.
8) disposées à l'intérieur du collecteur et organisés de manière à agir sur les mélanges de vapeur et d'eau pénétrant dans le collecteur par les tubes à vapeur 22; 3) un écran dessiccateur 60 disposé au-dessous de la sortie de vapeur 40 dans la moitié supérieure du collecteur 20 et qui s'étend sur la plus grande partie de la longueur du colle cteur, ainsi que le montrent les Figs.7 et 15, dans le but de répartir et de compléter le séchage de la vapeur durant son par jours entre les éléments U et le tuyau de sortie 40 au sommet du collecteur;
4) des moyens pour alimenter l'eau du collecteur en substances chimiques,par exemple à l'aide de tuyaux 66 (Figo 2) lesquels sont reliés à une buse d'alimentation en produits chimiques (non représentée) que l'on dispose en général à une extrémité du collecteur.
L'eau d'alimentation qui arrive par la tubulure 44 (on prévoit une tubulure par tête de collecteur) est dirigée par la conduite 50 (voir Figs. 2, 7 et 8) vers l'intérieur du collecteur par les deux extrémités de celui-ci., puis répartie sur la plus grande partie de sa longueur. Si cette alimentation s'effectuait par une seule extrémité du collecteur, il y aurait lieu de boucher,par tout dispositif approprié, l'extrémité du tuyau 50 qui se trouve au voisinage de l'extrémité opposée du collecteur.
Une partie de l'eau entrant dans le collecteur par la conduite d'alimentation 50 traverse les perforations 52 et pénètre dans la masse principale de l'eau du collecteur, dans laquelle la conduite est submergée.
Une autre partie déterminée de cette eau pénètre,dans plusieurs tuyaux 56 par les ouvertures 54 et s'évacue par le sommet des éléments perfection .nés U qui assurent dépuration de la vapeur,ainsi qu'il est décrit ciaprès. Gomme il a été exposé plus haut, le débit de l'eau quittant la conduite d'alimentation 50 par les ouvertures 54 précitées et les perforations 52 est dosé entre ces sorties par un dispositif d'étranglement 58 prévu dans chacun des tuyaux 560 Dans les modes de réalisation donnés à titre d'exeuple sur les dessins annexés, ce dispositif d'étrangement 58 comporte de préférence un raccord union portant une plaque à ajutage 62 grâce auquel le débit de l'eau circulant dans le tuyau 56 est limité à une quantité déterminée .
Pour filtrer toutes les particules importantes de matières solides contenues dans l'eau quittant le collecteur par les tuyaux descendants 34, on a prévu autour du sommet de ces sorties un tamis cylindrique 64 agencé de la manière indiquée Fig.2, de façon que l'eau pénétrant dans ces tuyaux d'évacuation (et provenant de la conduite 50 ainsi que de la sortie des éléments épurateurs de vapeur U) soit contrainte de traverser d'abord les orifices du tamis 64.
Bien entendu,on peut recourir à d'autres moyens pour diffuser l'eau d'alimentation à travers la masse d'eau contenue dans la partie inférieure du collecteur, en combinaison; avec les éléments épurateurs de vapeur U et des dispositifs de séchage final désignés en 60,qui seront maintenant décrits en détailo Eléments épurateurs autonomes perfectionnés U.
Les chaudières à collecteur supérieur unique (par exemple du type schématisé sur la Fig. 1) nécessitent l'usage de dispositifs particulièrement efficaces et compacts pour satisfaire aux conditions couramment exigées dans
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l'usage de vapeur sous de fortes pressions et ayant le degré requis de pureté.
Dans ce type de chaudière le mélange de vapeur et d'eau pénétrant dans le collecteur par la conduite 22 peut se composer de deux à dix parties (en poids) d'eau pour chaque partie de vapeur, alors que la vapeur sortant du collecteur par les tuyaux de sortie 40 ne devrait pas contenir davantage que 0,2 % d'humidité, soit 0,002 parties d'eau pour chaque partie de vapeur; par ailleurs, cette vapeur sortante devrait être exempte de tous gaz, tels que la vapeur de silice, qui nuisent au fonctionnement économique des turbines à vapeur.
Pour obtenir de la vapeur dont la siccité et la pureté atteignent le degré voulu, on a prévu les éléments U représentés Figs.2 et 3 dont 1' agencement permet de réaliser, en trois phases distinctes les quatre buts ci-après, a) éclatement des bulles de vapeur et lavage initial de la vapeur; b) séparation primaire de l'eau et de la vapeur entre eux; c) deuxième lavage de la vapeur séparée dans de l'eau claire d' alimentation, ce qui détermine l'absorption des vapeurs condensables; d) séchage final..
Pour réaliser les deux premiers buts ci-dessus, on a recours à la force centrifuge ainsi qu'au frottement pour rompre les bulles delà. mousse.
Dans la deuxième phase qui assure le lavage primaire final, on utilise le mélange intime de la vapeur, séchée initialement et partiellement, avec de l'eau pure d'alimentation, ce qui permet de remplacer l'humidité chargée d'impuretés que contient la vapeur par de l'eau pure d'alimentation et par suite de condenser toutes les vapeurs indésirables telles que la vapeur de silice; enfin, dans la troisième phase on assure le séchage en combinant la force centrifuge avec la séparation de l'humidité par choc.
Ainsi que le montre la Fig. 2, les nouveaux éléments épurateurs de vapeur U sont traversés de bas en haut, à partir d'un compartiment 68, par la totalité du mélange de vapeur et d'eau qui parvient dans le collecteur par les conduites 22 (rangées a et b) Le compartiment 68 est formé par des cloisons 70 qui s'étendent autour des tubes 22 en épousant la courbure de la paroi interne du collecteur et qui entourent tous les embouts de ces tubes qui pénètrent dans le collecteur, afin d'isoler le volume fermé du compartiment du restant de l'intérieur du collecteur;
, Plusieurs élé- ments épurateurs de vapeur U constituent une rangée de droite montée sur et solidaire d'un rebord horizontal 70a de la cloison 70, tandis que plusieurs. autres éléments U analogues constituent une rangée de gauche et sont supportés dans la même position verticale par un rebord horizontal 70b de la cloison 70.
Il est évident que l'on peut utiliser un nombre inférieur ou supérieur d'éléments U, par rapport à ceux représentés, selon les dimensions du collecteur et la quantité de vapeur à séparer, laver et sécher et que la disposition pourrait comprendre une ou plus de deux rangées; d'ailleurs, dans certains cas l'usage d'un seul élément pourrait suffire,
Ainsi qu'on le voit sur les Figs . 2 et 3 chaque élément U compor- te un étage de lavage et de séparation primaire S, un étage de lavage final W et un étage de séchage D.
Un élément de base ou de transition 72 est monté au-dessus de chaque ouverture circulaire pratiquée dans les rebords 70a et 70b, ces éléments de base ont une forme tronconique et leur diamètre supérieur est prévu pour recevoir la base du cylindre 73 qui fait partie de l'étage de séparation S.
L'étage de lavage et de séparation primaire S, comporte en outre., une couronne 74 fixée à l'extrémité inférieure du cylindre 73, par exemple par soudage, et qui lui sert de siège annulaire; cette couronne 74 est main-
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tenue en place par des dispositifs à serrage rapide 75 fixés à l'élément de base 72;
une hélice fixe 76 montée dans la partie inférieure du cylindre 73 et dont le diamètre extérieur est d'environ 215 mm, une chemise tubulaire
78 de plus grand diamètre (dans ce cas environ 268 mm) que le cylindre 73 et agencée concentriquement à celui-ci, tout en étant supportée par ce cy- lindre et maintenue à l'écartement voulu à l'aide de boulons 80 et de gou- jons 81 (la disposition comporte ici au moins trois boulons 80 et trois gou- jons 81 répartis à égales distances angulaires autour de la circonférence de la chemise 78), cette chemise étant placée de telle sorte, par rapport au cylindre 73, que le bord supérieur de la chemise 78 dépasse au-dessus de celui du cylindre 73 d'environ 2 à 3 cm;
enfin, au bord supérieur de la chemise 78 on a fixé, par exemple par soudage , une plaque annulaire de fermeture 82 dont l'ouverture centrale concentrique est constituée par une partie cylindrique 84 incurvée vers le bas et dont le diamètre est plus pe- tit que celui du cylindre 73; ce rebord cylindrique 84 est radialement espa- cé de l'alésage interne du cylindre 73 et son bord inférieur 85 est chan- freiné intérieurement.
Le mélange de vapeur et d'eau qui s'élève, à partir du compar- timent 68, à travers le cylindre 73, reçoit une impulsion tourbillonnaire de l'hémice 78 de telle sorte qu'à son arrivée au sommet du cylindre le mé- lange est brassé et tournoie rapidement autour de la surface interne du cylindre La teneur en eau ayant une densité de quatre à vingt fois supé- rieure à celle de la vapeur,il s'ensuit que l'eau, plus lourde, ainsi sou- mise au mouvement tourbillonnaire précité, se concentre par la force centri- fuge à proximité des parois du cylindre vertical 73 alors que la vapeur, plus légère, se concentre vers le centre du cylindre.
Le rebord cylindrique 84 de diamètre plus petit, qui fait saillie à l'intérieur de l'extrémité supé- rieure du cylindre 73, dirige cette concentration de vapeur direction à tra- vers la plaque annulaire 82 tout en permettant à la concentration périphé- rique d'eau tourbillonnante de s'échapper radialement vers l'extérieur de cette morne plaque annulaire 82, puis, au-dessous de celle-ci et de redes- cendre ensuite le long de la surface interne de la chemise 78 pour pénétrer dans l'espace intérieur du collecteur qui entoure l'élément U;
cette eau vient se mélanger ensuite à la masse principale d'eau que contient le col- lecteur
Dans certaines conditions de fonctionnement de chaudières à haute pression, on peut constater la formation de mousse dans le collec- teur., par suite du non-éclatement de belles de vapeur lorsqu'elles atteig- nent la surface évaporatoire de l'eau de chaudière, pour des raisons qui seront exposées plus loin. Ces bulles de vapeur, en s'engageant dans l'hé- lice, sont violemment agitées au fur et à mesure que l'eau et la vapeur tourbillonnent à l'intérieur du cylindre 73, ce qui a pour résultat de déter- miner l'éclatement de la pellicule des bulles en soumettant la vapeur ainsi libérée à une épuration et à un lavage initial de la part de l'eau ulté- rieurement séparée de la vapeur, ainsi qu'il a été expliqué plus haut.
Ce lavage initial de la vapeur, coinjointement à l'éclatement des bulles de vapeur ou de la mousse est particulièrement efficace et souhaitable pour réduire les impuretés concentrées dans la vapeur lorsqu'on opère sous de fortes pressions., par exemple de l'ordre de 105 kg/cm et au-dessus. Cela ressortira encore davantage au cours de la description qui suit.
Immédiatement au-dessus de la plaque annulaire de fermeture 82 se trouve l'étage W qui assure le lavage final. Une quantité prédéterminée d'eau d'alimentation, destinée à assurer le lavage de la vapeur, pénètre par le tuyau d'arrivée 56, ainsi qu'il a été expliqué plus haut et se dé- verse au contre dans un auget 86 par des ouvertures verticales 87 prati- quées dans un manchon 88 qui sert de siège à l'extrémité inférieure du tuyau 56 et supporte celui-ci. L'auget 86 est constitué par une plaque à section en U, dont les côtés sont dentelés, ainsi que le montre la Fig. 17, afin de constituer des ouvertures aboutissant à une série de plateaux 90 à section en U, placés de part et d'autre de 1'auget 86.
Les plateaux 90 sont paral- lèles et espacés entre eux et disposés à raison de quatre par rangée de part
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et d'autre de 1'auget 86, tout en étant perpendiculaires à celui-ci. Audessus des côtés verticaux et adjacents des plateaux 90 sont disposées des hottes 92 à profil en forme d'U inversé; ces hottes 92 s'étendent dans le sens longitudinal sur toute la longueur des plateaux 90 et leurs côtés rec- tilignes sont perforés, par exemple comme indiqué en 93. Les extrémités des hottes 92 qui sont en regard de l'auget 86 sont fermées par les cotés de l'auget qui ont la forme représentée Fig. 17. Les autres extrémités des hottes 92 sont fermées par des plaques d'extrémité 94, découpées selon la forme représentée sur la Fig 16.
Les extrémité des plateaux 90 en forme d' U qui font face à l'auget 86 sont partiellement fermées par les côtés de cet auget 86., comme le montrent les Figs. 6 et 17; toutefois, les ouvertures 95 sont laissées ouvertes aux extrémités pour constituer un passage reliant 1 intérieur de l'auget 86 à l'intérieur de chaque plateau 90. Comme l'indique la Fig. 3, les plaques d'extrémité 94 s'étendent vers le bas au-delà du fond des plateaux 90 pour se raccorder à demeure à une plaque de fond 96, par exemple par soudage, cette plaque de fond comporte une ouverture centrale circulaire 97 placée en regard de celle pratiquée dans la plaque de fermeture 82 mentionnée plus haut.
L'ensemble comporte en outre deux plaques latérales 98 qui sont placées à chaque extrémité de 1' ensemble constitué par l'auget 86 et les rangées de hottes et de plateaux décrits ci=dessus, de manière à enfermer la totalité du dispositif de lavage dans une sorte de coffre. Les organes qui viennent d'être décrits et qui constituent le dispositif de lavage, tels que l'auget 86, les plateaux 90, les hottes 92, les plaques d'extrémité 94, les plaques latérales 98 et la plaque du fond 96, sont soudés entre eux de manière à former une structure étanche à l'eau ayant l'aspect représenté.
Dans l'assemblage des hottes 92 aux plaques d'extrémité 94 (voir Figo 16) on notera que les côtés descendants de chaque hotte 92 s'ajustent dans des fentes 99 prévues dans la plaque d'extrémité 94, en laissant dépasser vers le haut une partie de la plaque d'extrémité 94 entre des hottes adjacentes 920 Cette partie présente un bord supérieur 100 formant trop-plein et qui a pour rôle de déterminer le niveau de l'eau dans le dispositif de lavage, ainsi qu'il sera exposé plus loin.
La disposition comporte également deux tabliers 102 à proximité de et parallèles à chaque plaque terminale 94, à une distance déterminée de celle-ci Sur la face inférieure de la plaque du fond 96 on a fixé, par exemple par soudage, une bride circulaire 101 orientée vers le bas et qui s'ajuste par coulissement sur l'extérieur de la plaque de fermeture 82 et de la chemise 78, ce qui constitue un dispositif de repérage permettant de placer concentriquement l'appareil de lavage W audessus du séparateur S Deux pattes d'ancrage 104 fixées par soudage ou autre moyen approprié sur la face inférieure de la plaque du fond 96, servent à fixer le dispositif de lavage W au dispositif séparateur S, à l'aide de boulons à oeillet 105 et d'oreilles 106 fixées à l'extérieur de la chemise 78.
Un bouchon 103 est prévu à chaque extrémité de l'auget d'alimentation 86 pour permettre d'en vidanger l'eau en cas de réparation et de vérification.
Lors du fonctionnement, la vapeur humide, après avoir été soumise au lavage initial et à la séparation de sa fraction humide dans l'étage S précédent, quitte cet étage par le passage annulaire central 84 et s'élève entre les plateaux 90 en forme d'U pour pénétrer dans l'espace formé au-dessous des hottes 92.
L'eau d'alimentation à faible concentration d'impuretés, qui a été déchargée dans l'auget 86 par le tuyau 56, ainsi qu'il a été décrit plus haut, remplit également l'intérieur des plateaux 90 jusqu'à la hauteur déterminée par le bord 100 formant trop-plein (voir Fig. 6) Un courant ininterrompu d'eau de lavage traverse les plateaux 90 et se répand par-dessus le bord 100 pour s'écouler vers le bas entre le tablier 102 et la plaque d'extrémité 94 avant de pénétrer dans la masse principale de l'eau du collecteur.
La vapeur, retenue sous les hottes 92 et se trouvant à une pression plus élevée que l'intérieur du collecteur qui entoure le dispositif épurateur de vapeur U, abaisse le niveau de l'eau au-dessous des hottes 92,traverse les ouvertures 93, barbotte à travers une masse d'eau claire de lavage qui s'écoule, le long des plateaux 90, s'élève entre
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les hottes 92 et pénètre finalement dans l'étage de séchage Do
Pendant leur passage à travers Peau pure de lavage, selon le processus qui vient d'être décrit, toutes vapeurs condensables, telles que la vapeur de silice, contenues dans la vapeur traitée, sont absorbées par l'eau pure de lavage en raison de sa faible concentration d'impuretés et de la faible pression de vapeur de ces impuretéso
Par ailleurs,
étant donné que l'humidité que contient encore la vapeur au moment où elle pénètre dans l'étage final de lavage possède une con- centration d'impuretés plus dense que celle de Peau de lavage, cette humi- dité cèdera la majeure partie de ces impuretés à Peau de lavage, de telle sorte que la vapeur qui sort maintenant des plateaux 90 aura entraîné de l'humidité à peu près aussi propre que l'eau de lavage ou d'allimentation.
Immédiatement au-dessus des plaques d'extrémité 94 et des pla- ques latérales 98 se trouve l'étage de séchage final D qui comporte., comme éléments principaux deux empilages de plaques de séchage 108, très rappro- chées,dont la disposition fait l'objet de la Fig 5. Chaque empilage repose sur une plaque de fond 110 dont la largeur est égale à environ la moitié de la longueur de chaque plaque de séchage 108, ce qui permet à la vapeur lavée et épurée qui s'élève de l'étage de lavage W de pénétrer dans chaque empilage par en dessous, aussi bien d'ailleurs que par les côtés d'entrée de ces empilages.
Une plaque de fermeture 112 recouvre les deux empilages.9 ainsi que l'espace qui les sépare, cette plaque présente une ouverture circulaire 113 pour permettre le passage du tuyau d'alimentation d'eau 560 Deux plaques latérales opposées 114 ferment les extrémités de l'ensemble de séchage en laissant les deux autres cotés ouverts pour permettre à la vapeur de s'échapper horizontalement vers l'intérieur du collecteur, après avoir traversé l'empilage de plaques de séchage 108.
Ces plaques sont prévues avec des striures ou ondulations verticales dont les creux retiennent une grande partie de l'humidité que contient -encore la vapeur, pendant le passage de celle-ci, du fait que la vapeur est contrain- te de changer rapidement de direction lorsqu'elle passe entre les plaques 108;
l'humidité ainsi séparée s'écoule le long de ces creux et vient s'égout- ter, d'une part, hors du bord extérieur 115 pour se mélanger à la masse principale d'eau du collecteur et, d'autre port, au bas des plaques 108 pour être recueillie par les plateaux de lavage 900 .Le long de la face inférieure de chaque plaque de fond 110 ainsi que le long du bord extérieur des deux autres cotés 114 de 1 étage de séchage on a soudé une bride 116 dirigée vers le bas,qui sert à guider le dispositif de séchage D au montage afin de le placer correctement par rapport au dispositif de lavage W.
La plaque du fond 110 se prolonge en dehors des plaques de séchage 108 pour former un rebord d'égouttage 115 Des consoles en équerre 118, soudées aux brides de repérage 116y des boulons 119 et des pattes 120 soudées aux plaques 102 formant tablier servent à fixer dune manière amovible le dispositif de séchage D au sommet du dispositif de lavage W. Une barre entretoise 122 soudée sous chacune des plaques supérieures 112 sert de butée aux plaques de séchage 108. La vapeur, après avoir traversé les plaques de séchage 108, pénètre dans l'espace qui lui est destiné dans -le collecteur 20 avant de parvenir à la sortie de vapeur 40 située au sommet du collecteur.
Pendant la marche sous forte charge, dans une installation génératrice de vapeur équipée du dispositif épurateur de vapeur suivant l'inven- tion, où la'transmission d'humidité entre les surfaces d'évaporation et le collecteur peut atteindre des proportions particulièrement élevées, il est préférable de'soumettre la vapeur à un dernier traitement dessiccatoire avant qu'elle quitte le collecteur 20 pour être dirigée vers le surchauffeur 38 (Figo 1).
Cela est assuré par les écrans de séchage 60 qui sont disposés juste au dessous de la sortie de vapeur 40 dans la moitié supérieure du collecteur 20, ainsi qu'il a été exposé dans une partie antérieure de cette descriptiono
Dans certaines conditions de fonctionnement, il peut être utile de modifier 19 appareil de lavage représenté sur les Figs 5, 6 et 7 par exem-
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ple en le disposant selon Les plateaux et hottes des Figs.9, 10 et 11, ainsi que des Figs. 13 et 14.
Si l'on se reporte à la Fig. 9 on voit que le dispositif de lavage modifié comporte cinq plateaux 124 de forme triangulaire, dans lesclels 1'eau de lavage est déchargée par des dérivations 126; ces plateaux assurent les mêmes fonctions que l'ensemble de 1'auget 86 et des plateaux 90 du mode préféré de réalisation (Fig. 7) . Les plateaux 124 sont disposés radialement, à la fagon de secteurs de gâteau à 1?intérieur d'une enveloppe tubulaire cylindrique 128 supportée par une plaque de fond 127 à laquelle elle est soudée ou assemblée par tout autre procédé, de manière que 1,
'ensemble forme des espaces permettant à la vapeur de s'élever vers les allées qui séparent des plateaux adjacents 1240 Immédiatement au-dessus des plateaux 124 mais à une certaine distance de ceux-ci on a placé une plaque 132 formant hotte laquelle comporte cinq bras radiaux et horizontaux munis de côtés 131 s'étendant vers le bas; l'ensemble forme autant de hottes au-dessus de chaque paire de parois latérales voisines 133 des plateaux 1240 Les côtés 131 des hottes sont percés d'ouvertures 134. Le bord supérieur de 1'organe tubulaire 128 est situé à une certaine hauteur par rapport aux plateaux 124 et aux ouvertures 134, afin de déterminer le niveau de l'eau de lavage dans les plateaux 124 et de servir de trop-plein.
Une plaque 129 recouvre l'ensemble et présente une partie-périphérique verticale ou cylindrique qui entoure le cylindre 128 et forme tablier pour guider le trop-plein vers le bas et le long de la surface extérieure de ce cylindre 128;par ailleursla plaque de couverture 129 sert à guider radiament la vapeur épurée vers l'ouverture circulaire prévue dans cette plaque
Pendant la marche de l'installation, une quantité déterminée d' eau d 9 alimentation est déchargée par le tuyau 126 dans les plateaux triangulaires 124 et se déverse par-dessus le bord 136 pour s'écouler vers le basle long de la surface externe du cylindre 128 et atteindre la masse principale de l'eau que contient le collecteur.
La vapeur ayant traversé l'étage séparateur initial S (ainsi qu'¯il a été exposé plus haut), pénètre dans '?espace qui sépare le fond du plateau 124 de la plaque support 129 pour s'élever ensuite dans les couloirs 130 qui séparent les côtés voisins des plateaux 124 et finalement cette vapeur est retenue sous les hottes constituées par la plaque 132 et les parois latérales 1310 En raison de la pression plus élevée qui règne dans la vapeur,, par rapport à 1'espace intérieur du collecteur autour de l'élément épurateur de vapeur, la vapeur abaisse le niveau de Peau entre les parois 131 et 133 (voir Figo 12)
pour s'échapper ensuite à travers les ouvertures 134 dans les parois 131 par larbottage à travers l'eau qui circule à travers les plateaux 1249ainsi qu'il a été décrit plus haut Avant de traverser Peau, la vapeur contient de l'humidité à forte concentration d'impuretés ainsi que des vapeurs condensables telles que la vapeur de silice. Celles-ci sont alors diffusées dans Peau de lavage à faible concentration par contact intime avec cette eau. En quittant la surface de Peau de lavage dans le plateau 124 la vapeur s'est donc débarrassée de l'humidité à forte concentration pour la remplacer par de l'humidité à faible concentration.
La vapeur épurée s'élève au-dessus des plateaux 124 et quitte le dispositif épurateur pour 1 ouverture pratiquée au centre de la plaque de couverture 129 et vient affluer dans 1-'étage de séchage ainsi qu'il a déjà été décrit en se référant à l'exemple de la Fig 7.
La variante du dispositif de lavage, montré sur les Figs. 13 et 14 comporte également des plateaux et des hottes de lavage Pour cette variante, l'eau de lavage est admise par des dérivations 138 (au nombre de deux sur le dessin) et se déverse dans un auget circulaire 140 à section en forme d'U (voir Figo 14), d'où elle s'échappe par des conduites radiales 142 aboutissant dans un autre auget circulaire 144 de plus grand diamètre que l'auget 140 et disposé concentriquement par rapport à celui-ci La section transversale de l'auget 144 a la forme d'un U coupé en deux dans un plan médian vertical.
Une pièce cylindrique 145 constitue la paroi laté-
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rale extérieure de l'auge% circulaire 144 e : son bord supérieur sert de trop-plein afin de limiter le niveau de l'eau dans les augets 140 et 144.
La disposition comprend en outre un élément cylindrique extérieur 147 espa- cé radialement par rapport au cylindre 145 et concentrique par rapport à celui-ci. Cet élément cylindrique 147 sert à diriger Peau provenant du trop-plein précité vers la masse principale d'eau que contient le collec- teur Un chapeau 146 et une hotte annulaire à section en U inversé 148 recouvrent les parois latérales verticales des augets 140 et 144. Les cotés descendants 150 de la hotte annulaire 148 et du chapeau 146 sont percés de trous 1520 Des fentes 154 sont percées, en outre, dans la partie inférieure des côtés précités 150, dans le but de faciliter la ré- partition de Peau dans les augets 140 et 144.
Des barres entretoises 156 servent à maintenir le chapeau 146 dans sa position concentrique correcte par rapport à la hotte annulaire 148. On a également prévu des pattes 158 soudées à la surface interne du cylindre 147 et sur les côtés extérieurs de la hotte annulaire 148, pour constituer des entretoises et des supports pour le cylindre 147.
Pendant la marche de 1'installation, une quantité déterminée d'eau d9alimentation est déchargée par les tuyaux 138 dans l'auget annulaire intérieur 140 d'où elle s'écoule par les conduites 142 (la disposition en comprend quatre) dans l'auget annulaire extérieur 144, d'où cette eau passe par-dessus le bord 141 et redescend dans la masse principale d'eau du col- lecteur. La vapeur ayant traversé l'étage séparateur initial S de la fagon décrite plus haut pénètre dans l'espace situé au-dessous du fond des augets 140 et 142, d'où elle s'élève dans l'espace réservé soit sous le chapeau 146, soit sous la hotte annulaire 148.
La vapeur ainsi retenue sous le chapeau 146 et la hotte 148 agit sur Peau que contient l'espace annulaire 160, en raison de la plus forte pression appliquée à la vapeur par rapport à celle qui règne dans l'espace qui entoure le dispositif de lavage, jusqu'au moment où la vapeur pénètre dans les ouvertures 152 et barbotte à travers l'eau de lavage qui circule dans les augets 140 et 144.
Cela produit la même action épuratrice que celle appliquée à la vapeur dans les cas précédemment décrits, et la vapeur épurée s'élève pour pénétrer dans le dispositif dessiccatoire, comme il a déjà été décrit plus haut en se référant aux Figs 5. 6,7 et 8
Après cette description détaillée de 1?appareil épurateur de vapeur suivant 1 invention$ il a semblé utile de préciser pourquoi cet appareil réussit là où d'autres se sont révélés inefficaces.
L'un des problèmes que doivent résoudre les ingénieurs qui-congoivent les installations modernes de génération de vapeur à haute pression et à haute température réside dans l'élimination des causes qui sont à l'origine de la formation de dépôts solides sur les aubes de turbines et qui occasionnent tant de difficultés dans la marche des centres thermiques.
En effet, ces dépôts, en modifiant le profil des aubes, diminuent sensiblement le rendement réel de la turbine et déterminent de fréquents et coûteux arrêts des installations aux fins de nettoyage et de réparation
Au cours des dernières années, presque parallèlement à 1'accroissement des pressions de vapeur utilisées, un nouveau type de dépôt solide s'est manifesté dans les turbines à vapeur Lorsque la limite supérieure des pressions de vapeur se situait autour de 42 kg/cm2, les dépôts qui se formaient étaient solubles à 1-'eau et pouvaient être aisénent détruits par lavage à l'eau. En général,, l'essentiel de ces dépôts était constitué par des sels de sodium tels que des chlorures, des sulfates et des silicates, avec de l'hydrate de soude.
Depuis l'augmentation des pressions de vapeur jusqu'à 105 kg/cm2 et au-dessus et 1?utilisation de turbines à pressions ex- trêmes,, le genre de dépôt qui se forme dans la partie haute-pression de ces turbines est semblable aux dépôts formés antérieurement et il est soluble dans 1-'eau. Toutefois, dans la partie basse-pression de ces turbines et dans les machines à basse=pression$ il se forme un dépôt insoluble dans l'eau. Ce dépôt se compose principalement de silice (Sio2) dans ses diverses formes cristallines.
L'élimination de ce genre de dépôt revête par
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conséquent, une très grande importance.,
Il a été assez difficile d'expliquer d9une manière satisfaisante le fait que la silice présente dans Peau de chaudière sous forme de silicate de sodium puisse traverser la turbine haute-pression pour se déposer dans les machines à basse pression sous forme de silice cristalline.
Des chercheurs ont primitivement fourni des renseignements tirés diiexpériences qui tendraient à prouver que la silice pouvait s'évaporer à partir de 19acide silicique en quantités appréciables sous une pression de vapeur de 100 atm, et ceci a conduit à la théorie selon laquelle la vapeur de silice est présente dans la vapeur lorsque celle-ci traverse les étages haute-pression de la turbine pour se condenser ultérieurement et se cristalliser ultérieurement dans les aubages de turbine de l'étage basse-pressionCes premières recherches ont également démontré que la teneur en silice de la vapeur augmentait proportionnellement à la teneur en silice de l'eau de chaudière De plus,
il a été constaté que la quantité de silice dans la vapeur augmentait proportionnellement à l'accroissement de la pression de vapeur.
Des expériences plus récentes, exécutées en laboratoire, ainsi que des essais pratiques menés dans des installations génératrices de vapeur ont confirmé les découvertes antérieures indiquées plus haut, surtout en ce qui concerne la teneur de la vapeur en silice selon les diverses pressions Ainsi, les renseignements recueillis au cours de ces essais indiquent qu'il pouvait y avoir vingt fois plus de silice dans de la vapeur engendrée à 108 kg/cm2 que dans le vapeur produite à 48 kg/cm2 avec dans les deux cas la même teneur de silice dans Peau de chaudière.
D'après ce qui précède, on peut facilement comprendre pourquoi il y a lieu de maintenir la concentration de silice à une faible valeur dans les chaudières fonctionnant à haute-pression et pourquoi les dépôts de silice se constatent sur les aubes de l'étage basse-pression de machines à haute pression.
Plus particulièrement, les essais précités,exécutés dans des centrales tnermiques, ont démontré qu'en maintenant la concentration de silice de Peau de chaudière au-dessous de 5 parties par million et si le pH de Peau de chaudière est d'environ 11, on ne constate plus la formation de dépôts appréciables de silice dans les turbines, alors que si la concentration de silice dans la vapeur dépasse 0,1 partie par million, des dépôts se forment sur les aubes des turbines
Ce qui précède indique que, pour éviter ce type de dépota il est indispensable de maintenir à une très faible valeur la quantité de vapeur de silice contenue dans la vapeur engendrée Cela peut être réalisé de deux façonssoit en maintenant la teneur de silice de Peau de chaudière dans des limites de sécurité, soit en éliminant la silice de la vapeur avant de surchauffer. celle-ci.
On estime que l'appareil perfectionné pour le traitement de la vapeur tel qu'il a été décrit ci-dessus, permet d'épurer la vapeur d'une façon satisfaisante en réduisant à une limite de sécurité la teneur en silice ainsi qu'en autres impuretés de la vapeur, que ces impuretés soient présentes sous forme de vapeur ou de solutiono
De plus, ce traitement avantageux de la vapeur est réalisé dans un collecteur unique sans recourir à un collecteur séparateur d'eau ou à un collecteur pour le séchage de la vapeur, en utilisant simplement un ou plusieurs éléments U autonomes
Bien que la question :
pourquoi l'appareil épurateur perfectionné suivant linvention fonctionne avec une telle efficacité malgré les conditions de fonctionnement les plus sévères qu'impose une installation de génération de vapeur à haute pression, ngait pas été étudiée à fond, on peut cependant lui trouver une explication logique si l'on compare la nature de la pellicule formant les bulles de vapeur à basse pression et cel-
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le formée à une pression élevéeo
Des expériences et analyses ultérieures ont prouvé que la quan- tité de vapeur de silice, qui est en réalité de 1-'acide silicique évaporé entraîné à l'origine dans Peau de chaudière, dépend, en faible mesure il est vrai,
de la quantité de concentration de silice dans Peau dont la va- peur s'évapore età un degré beaucoup plus importante de la quantité de concentration de silice qui existe dans la pellicule des bulles de vapeur qui s'élèvent à travers l'eau de chaudière.
Par conséquente la quantité de dépôts de silice qui se forment sur les aubes des turbines dans l'étage basse-pression est en proportion directe de la quantité de silice que contient la pellicule des bulles de vapeur qui traversent l'eau de chaudière en quittant les surfaces évapora- toires
On peut donc retrouver les dépôts nuisibles de silice qui s'ac- cumulent sur les aubes de l'étage basse-pression des turbines dans la forte concentration en silice de la pellicule qui forme l'enveloppe des bulles de vapeur lorsque celle-ci est soumise à une forte pression, car cette forte concentration renforce sensiblement la pellicule et retarde 1-'éclatement des bulles de vapeur.
'
L'une des principales raisons pour lesquelles la concentration de substances insolubles et chimiques est plus prononcée dans la pellicule qui entoure une bulle,, lorsque ces bulles sont soumises aux fortes pressions, réside dans la différence produite dans le rapport de dilatation lorsque l'eaq s'évapore pour se transformer en vapeuro
Ainsi, à une pression absolue de 10,5 kg/cm2, le rapport de di- latation (entre un volume de vapeur et un volume d9eau de même poids) est de 167, tandis qu'à la pression absolue de 105 kg/cm2 le rapport de dilatation est de 11,8 et qu'à 140 kg/cm2 il tombe à 7,3
A l'évaporation, la substance dissoute et en suspension dans Peau évaporée se concentre dans la pellicule qui entoure les bulles de vapeur.
La degré de concentration est proportionnel à la surface des bul- les., en supposant que le volume initial de Peau et l'épaisseur de la pellicule soient les mêmes Par conséquent, la concentration dans la pellicule est très supérieure aux hautes pressions, en raison du rapport de dilatation beaucoup plus bas
Cette concentration accrue de la pellicule dans les bulles de vapeur à forte pression a pour conséquence d'augmenter le taux de réaction de la substance dissoute dans la pellicule par rapport à celle qui se trouve dans Peau de chatière Par conséquent,
la production de fines particules insolubles est très importante dans cette pellicule et la concentration de particules en suspension reste élevée De plus la pellicule fortement concentrée réagit avec des substances présentes dans 1-'eau de chaudière au fur et à mesure que la nulle se déplace dans cette eau vers la surface libératoire, ce qui produit dans la pellicule des particules finement divisées.
Ces particules finement divisées, présentes dans la pellicule absorbent par absorption superficielle des substances solubles présentes dans l'eau de chaudière, ce qui augmente encore la concentration de la pellicule et sa résistance.
Au moment où la bulle se forme la concentration dans la pellicule qui l'enveloppe est constituée par la matière présente dans l'eau à partir de laquelle la bulle a été formée et par la teneur que contient le volume d'eau de chaudière qui compose la pellicule. Au début, l'épaisseur de la pellicule doit être moléculaire, mais par suite de la réaction chimique produite entre les composants présents, de la réaction avec les substances chimiques rencontrées pendant l'ascension de la bulle et par suite également de 19absorption superficielle, par les matières insolubles sraichement formées de composants solubles présents dans l'eau de chaudière et rencontrés pendant l'ascension précitée,
la concentration de la pellicule peut en réalité augmenter au fur et à mesure qu'elle approche de la.
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surface de libération.
L'action décrite ci-dessus s'applique à toutes les pressions, rais elle nest guère importante aux basses pressions car la concentration initiale de la pellicule ne peut être que d'environ 10% supérieure à celle ca l'eau de chaudière . Aux fortes pressions, la concentration de la pellicule augmente rapidement à la formation de la bulle et se trouve par conséquent de plus en plus affectée par l'action due à l'absorption superficielle pendant que la bulle s'élève à travers l'eau de chaudièrea
Des expériences et des analyses faites sur des bulles de vapeur ont démontré que plus la concentration de substances dissoutes et en suspension dans la pellicule de la bulle est élevée, plus la pellicule est résistante et plus il est difficile de faire éclater la bulle.
Il s'ensuit, par conséquent, que la pellicule de bulles de vapeur formées dans des conditions de haute pression est considérablement plus résistante que la pellicule de bulles formées dans des conditions de basse pression.
Dès que la bulle atteint la surface de libération la pellicule de la bulle commence à se sécher; autrement dit, sa concentration diminue et si on lui en laisse le temps cela finit par affaiblir la pellicule jus- qu9au point de la rompre. Le niveau d'écume (accumulation de bulles à la surface) est contrôlé par le rapport entre le taux relatif de production des bulles et le taux de rupture. Lorsque le taux de production dépasse suffisamment le taux de rupture, le débordement moussant se produit
Il faut relativement peu de temps d'assèchement pour affaiblir la pellicule jusqu'au point de rupture, aux basses pressions, car la pellicule est déjà faible et se rompt facilement.
La pellicule aux hautes pressions, en raison de sa forte concentration, possède une telle résistance qu'elle exige un temps beaucoup trop long pour s'assécher au point de s'affablir jusqu'à la rupture dans un espace réalisable économiquement.
Or il a été constaté que l'affaiblissement de la pellicule jusqu'au point de rupture se trouve considérablement accéléré par une agitation violente avec de l'eau de chaudière ayant une concentration relativement faible en comparaison de celle de la pellicule en question.
Dans le premier étage de lavage et de séparation S de l'appareil perfectionné. suivant l'invention pour l'épuration de la vapeur, ainsi qu'il a été exposé plus haut, la vapeur est soumise à une violente agitation de ce genre en présence de l'eau de circulation qui pénètre dans le séparateur avec la vapeur. les bulles de vapeur entraînées à partir des surfaces évaporatoires sont soumises par conséquent à une épuration vigoureuse le long des surfaces de l'hélice 76 et du cylindre 73.
La pellicule des bulles se trouve donc affaiblie et par la dilution de la matière en suspension dans l'eau de chaudière à faible concentration et par l'action physique de destruction qu'exercent les surfaces de l'hélice. Toute mousse qui n'aurait pas été absorbée dans le premier étage de lavage sera soumise à un affaiblissement final, par dilution, par l'eau d'alimentation à peu près pure, en traversant le deuxième étage de lavage W dans lequel ce qui reste de la pellicule est éliminé et la matière dissoute et en suspension est renvoyée à l'eau de circulation de la ehaudièrea
Il est désormais évident que la dilution de la pellicule doit être plus forte aux pressions élevées, en raison de la plus forte concentration dans la pellicule.
Par conséquent, l'agitation appliquée à des fluides moins concentrés doit être plus intense qu'aux basses pressions.
En ce qui concerne les vapeurs de silice entraînées dans la vapeur il a été constaté que le fait de les exposer à de l'eau d'alimentation à faible teneur ou concentration en silice, réalise de nouvelles con- ditions d'équilibre pour la silice évaporée à partir de la silice dissoute dan l'eau de chaudière et a pour résultat de condenser partiellement cette silice évaporée en réduisant la teneur aux limites de sécurité mentionnées plus haut dans l'exposé relatif aux dépôts indésirables de silice dans l'étage à basse pression de turbines à vapeur haute-pression.
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L'épuration extrêmement efficace obtenue grâco à 1-'agencement intérieur du collecteur suivant l'invention, lorsqu-on soumet de la vapeur sous fortes pressions à son action favorable, est due en partie au fait que le lavage se produit suivant le principe du contre-courant.
Ainsi, la vapeur est d9abord soumise à un lavage par Peau de circulation dont la concentration est relativement faible, de l'ordre de 1000 parties par million Ce lavage se produit dans 19 étage initial S de lavage et de séparation et les impuretés contenues à l'origine dans la pellicule des bulles de vapeur sont absorbées lorsque les bulles écla- tent, par l'eau de circulation qui est ultérieurement séparée de la vapeur et quitte le séparateur par l'ouverture annulaire située entre la partie cylindrique 84, qui agit en quelque sorte comme un organe écrémeur, et le cylindre 73 qui l'entoure.
Par ailleurs étant donné que la concentration de la vapeur dans le deuxième étage de lavage W est sensiblement inférieure à celle qui règne dans le premier étage, cette vapeur se trouve exposée à de
Peau de lavage ayant une grande pureté Cette action se produit au fur et à mesure que la vapeur barbotte à travers l'eau propre de lavage qui circule à travers les plateaux 90 du dispositif W.
Diaprés ce qui précède, on comprendra pourquoi l'appareil per- fectionné suivant l'invention possède une telle efficacité dans la suppres- sion de la forte concentration de vapeur de silice (aussi bien en solution que sous forme de vapeur) résultant de la génération de vapeur à hautes températures et pressions
En plus de Inefficacité extraordinaire de l'appareil épurateur de vapeur suivant 19invention en ce qui concerne la suppression ou la dimi- nution,jusqu'à une limite de sécurité, des vapeurs de silice et autres impuretés que contient la vapeur lorsqu'on opère sous de fortes pressions, l'usage de cet appareil perfectionné présente d'autres avantages, quels que soient les types de chaudières et les pressions auxquelles celles-ci opèrent
L'un de ces avantages, qui mérite d'âtre signalé,
réside dans l'économie sensible que 19 on peut réaliser dans le coût initial du maté- riel, par suite de la suppression soit d'un collecteur séparateur d'eau et/ou d'un collecteur sec pour vapeur, que permet l'usage de l'appareil perfectionné suivant 19invention.
D'autres avantages résident dans la compacité de l'appareil, sa facilité de montage et la rapidité avec laquelle on peut en remplacer des éléments
Il résulte de ce qui précède que 19invention apporte une amé- lioration à la conception de l'appareillage interne de collecteurs pour installations de génération de vapeur, tout en accroissant Inutilité et en améliorant le rendement de ces collecteurs;
par ailleurs, cet appareil aug- mente la pureté de la vapeur jusqu'à un degré acceptable pour le fonction- nement de turbines à vapeur à haute pression, grâce à l'augmentation de l'efficacité réalisée dans la diminution de la vapeur de silice et d'autres impuretés que contient la vapeur Enfin, l'appareil suivant l'invention permet de réduire sensiblement le prix d'établissement et de construction d'une installation génératrice de vapeur en réduisant le nombre de collec- teurs nécessaires pour assurer à la vapeur un degré acceptable de siccité.
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