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Dans le circuit fermé de l'agent de travail d'une installation de force motrice à vapeur, il est nécessaire, afin de compenser les pertes qui se produisent dans les turbines et les pompes alimentaires des chaudiè- res, ainsi que lors de l'ébouage, d'introduire de l'eau de complément, de sorte que la teneur en sels de l'agent de travail augmente. Afin d'éviter les dépôts de sels sur les surfaces de chauffe et dans les turbines, il est nécessaire de séparer les sels et de les retirer du circuit de l'agent de travail. Dans ce but, il est connu de faire passer la vapeur, à l'état encore humide, dans un séparateur d'eau centrifuge, de sorte que, avec les particules d'eau, les sels qui y sont contenus sont séparés de la vapeur.
La condition pour l'emploi. de ce procédé de séparation est donc que la va- peur soit encore humide. Le procédé de séparation est d'application dif- ficile dans le cas d'une installation de force motrice à vapeur qui fonc- tionne sous une pression critique ou super-critique, car en ce cas il n'est pas produit de vapeur humide.
La présente invention concerne un procédé de séparation des sels du circuit de l'agent de travail d'une installation de force motrice à vapeur, et qui est transformé en vapeur sous pression critique ou supercritique, et elle consiste en ce que la vapeur sortant du surchauffeur sous pression critique ou super-critique et à une température critique ou supercritique est tout d'abord détendue à une pression sub-critique dans une turbine auxiliaire ou dans un étage de turbine, après quoi il lui est soustrait, par abandon d'une partie de sa chaleur à l'agent de travail, une quantité de chaleur telle qu'elle est amenée au-desous de la courbe limite supérieure, à l'état humide, dans lequel elle parcourt alors un séparateur d'eau et de sels, pour ensuite être envoyée dans un réchauffeur intermédiaire.
d'où elle pénètre dans le groupe de turbines ou étage de turbine suivant.
Selon l'invention, la séparation ne s'effectue donc qu'après que la vapeur a fourni du travail dans la turbine auxiliaire ou dans le premier étage de turbine et avant qu'elle soit amenée à l'étage de turbine suivant. Grâce au procédé selon l'invention, les particules de sels entrainées par la vapeur, après être entrées dans le séparateur, constituent les noyaux de condensation pour les gouttelettes d'eau qui se forment, de sorte qu'on obtient un bon effet de séparation.
Le refroidissement intermédiaire de la vapeur ne provoque pas de perte de chaleur, car la vapeur sert d'agent de chauffage pour un échangeur de chaleur, par exemple pour un réchauffeur d'eau d'alimentation, de préférence un réchauffeur à contre-cou- rant, ou bien on ajoute de l'agent de travail froid à cette vapeur, de sorte qu'elle cède de la chaleur à l'agent de travail qui se trouve en circuit.
Dans ce dernier cas il se produit simultanément un lavage de la vapeur, ce qui favorise la séparation des sels.
A titre de développement du procédé selon l'invention, la vapeut peut, à sa sortie de la turbine auxiliaire, servir d'agent de chauffage pour un réchauffeur à contre-courant. De plus, à sa sortie de la turbine auxiliaire ou du premier étage de turbine, la vapeur peut être refroidie dpns un refroidisseur à injection. Il peut être avantageux, afin d'atteindre une teneur déterminée en humidité, de refroidir supplémentairement la vapeur, à sa sortie de l'échangeur de chaleur, par injection d'agent de travail plus froid. Etant donné que la pression de la vapeur au point d'injection est sensiblement inférieure à la pression sous laquelle est l'agent de travail liquide qui se trouve en circuit au voisinage du point d'injection, il faudrait fortement étrangler l'agent de travail à injecter, si on voulait le retirer en cette zône du circuit.
Pour remédier à cela, il peut être bon de prélever l'agent de travail employé comme agent refroidissant et qui devra être injecté, en provenance du circuit de l'agent de travail,
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en un point de prélèvement intermédiaire de la turbo-pompe alimentaire de la chaudière à très haute pression, où la pression du liquide est plus basse de façon correspondante.
Le dessin ci-joint représente un exemple de mise en pratique du procédé selon l'invention. Dans ce dessin
Fig. 1 représente un schéma de montage du circuit de l'agent de travail, dans sa partie essentielle pour l'explication de l'invention.
Fig. 2 représente les modifications d'état de la vapeur depuis son entrée dans la turbine auxiliaire jusqu'à son entrée dans le condenseur, dans une portion du i-s diagramme de Mollier pour la vapeur d'eau, dans lequel, à la manière habituelle, on a indiqué le point critique K ainsi que quelques isobares et isothermes et dans la région de la vapeur saturée, quelques courbes de même teneur en vapeur. Dans ce cas, les points d'état A à H du diagramme d'entropie selon la Fig. 2 correspondent aux endroits désignés de la même manière dans le schéma de la Fig. 1.
De la pompe alimentaire de chaudière à très haute pression, pompe qui n'est pas représentée, l'eau d'alimentation est envoyée par la conduite 1, les réchauffeurs 2 et 3 et le réchauffeur 4 à contre-courant, dans le générateur de vapeur à circulation forcée 5 dans lequel, pour donner un exemple, elle passe à l'état de vapeur à une pression super-critique de 350 atmosphères absolus. La vapeur passe alors dans le surchauffeur 6 et pénètre, au point A, sous une pression de 300 atmosphères absolus et une température de 550 C., dans la turbine auxiliaire T1.
Après cession d'énergie dans cette turbine, la pression au point de sortie B est de 110 atmosphères absolus et la température de 410 C. La vapeur est donc encore surchauffée et, afin de permettre une séparation des sels avant son entrée dans la turbine T2. elle est refroidie, jusqu'à devenir humide. Afin que danc ce cas il ne se perde pas de chaleur, la vapeur est envoyée, à titre d'agent de chauffage, à travers le réchauffeur à contre-courant 4, ce qui fait baisser sa température jusqu'à environ 350 C., tandis que, dans le réchauffeur, l'eau d'alimentation absorbe une quantité de chaleur telle que sa température s'élève de 260 à 320 C.
Par suite du refroidissement intermédiaire de la vapeur dans le réchauffeur 4, on atteint, dans le diagramme d'entropie de la fig. 2 le point C, qui est encore au-dessus de la courbe limite x=1. Le refroidissement ultérieur selon la ligne C-D de la Fig. 2 est effectué par injection d'eau d'alimentation dans la vapeur en aval du point C de la Fig. 1. On règle la quantité d'eau injectée de façon que le point D dans la région vapeur saturée du diagramme d'entropie (Fig. 2) se trouve à peu près sur la courbe de même teneur en vapeur x= 0,95, et cela au point où la pression s'élève à 109 atmosphères absolus environ. Cela signifie que la vapeur au point D de la Fig. 1 a une teneur en humidité de 0,05.
Cette teneur en humidité suffit pour que, dans le séparateur 7, de l'eau et, par suite, aussi des sels et d'autres impuretés se séparent de la vapeur, et soient évacuées par la conduite d'ébouage 8.
La vapeur épurée parcourt lors le surchauffeur intermédiaire 9, qui doit être assez grand pour que la vapeur reprenne tout d'abord, suivant la ligne D-B de la Fig. 2, la chaleur qui lui a été enlevée dans le réchauffeur à contre-courant 4 et lors de l'injection de l'eau d'alimentation, puis, suivant la ligne B-E de la Fig. 2, la vapeur est surchauffée davantage, de sorte qu'elle entre dans la turbine suivante T2, par exemple à une température de 550 C et une pression de 105 atmosphères absolus. La vapeur passe alors à la manière connue, après avoir fourni du travail dans
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la turbine T2, dans le réchauffeur intermédiaire 10 et dans la turbine T3, pour y fournir du travail, puis elle arrive au condenseur 11. Ge trajet est indiqué par les points d'état F. G et H du diagramme d'entropie.
L'exemple numérique ne sert qu'à expliquer le procédé de l'in- vention. L'invention n'est donc en aucune manière limitée aux valeurs de pression et de température données à ce sujet, ni à des valeurs se rappro- chant de ces dernières. Cependant, il est essentiel que la température Tl de la vapeur, à l'entrée de la turbine auxiliaire soit plus élevée que la température critique (374 C) de l'eau, de façon que la valeur sorte encore surchauffée de la turbine auxiliaire ;
point B du diagramme de la Fig. 2, est donc encore au-dessus de la courbe limite x=1 En outre, une caractéristique essentielle du procédé de l'invention consiste en ce que la pression de la vapeur à la sortie de la turbine auxiliaire T1 (Point B) est plus basse que la pression critique (225 at. abs) de l'eau, afin que la ligne de pression approximativement égale B-D du diagramme d'entropie (Fig. 2) ne soit pas tangente à la courbe limite, mais l'intersecte. Ce n'est que quand le point D est au-dessous de la courbe limite que la vapeur contient l'humidité nécessaire pour la séparation de l'eau et des sels.