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La présente invention a pour objet un générateur de vapeur à circulation forcée dans lequel la production de vapeur a lieu à une pres- sion super-critique et dans lequel il est effectué, grâce à une détente momen- tanée de l'agent de travail au-dessous de la pression critique et par la vapeur humide qui se forme alors, une élimination par lavage des dépôts qui se forment lors du passage à la pression super-critique. L'invention est caractérisée par le fait que les tronçons de tubes vont séparément les uns des autres du collecteur d'entrée de la chaudière jusqu'en amont du surchauffeur.
Dans les générateurs dp vapeur à circulation forcée à pression super-critique, contrairement aux générateurs à pression sub-critique, la possibilité n'existe pas de concentrer les sels existant dans l'eau d'ali- mentation, pendant le processus de vaporisation, dans l'eau restante, et de les éliminer de la chaudière pas ébouage continu ou périodique. On sait qu' à la pression super-critique il n'intervient plus de mélanges à deux phases de l'agent de travail, le passage de la phase gouttelettes à la phase vapeur ou gazeuse se produisant constamment. L'agent de travail prélevé en un point quelconque de la chaudière ne peut donc pas posséder une teneur saline supé- rieure à celle de l'eau d'alimentation introduite dans l'installation.
Sans l'application de moyens spéciaux, les sels contenus dans l'eau d'alimentation se retrouveraient par conséquent dans la vapeur produite, pour autant qu'ils ne se séparent pas sous forme de croûtes salines contre les surfaces chauffantes de la zone dans laquelle l'eau à l'état de gouttelettes est transformée en eau sous forme de vapeur. Ces dépdts sur la surface de chauffe de la chaudière ont pour effet d'accumuler la chaleur et peuvent provoquer des brûlures et des corrosions ainsi que des gonflements ou des déchirures des tubes, par suite de températures exagérément élevées de la paroi.
L'invention indique un moyen d'éviter ces fâcheux phénomènes et les inconvénients qui leur sont conjugués. On y parvient, suivant l'inven- tion, du fait que les tronçons de tubes du générateur de vapeur vont séparément l'un de l'autre du collecteur d'entrée de la chaudière jusqu'en amont du surchauffeur. Dans un développement plus poussé de l'invention, un organe de détente de la pression peut être placé dans chaque tronçon de tube en aval de la zone de transformation. Il peut être bon de monter un tronçon de tube entre l'organe de détente de la pression et le collecteur qui lui fait suite Il peut y avoir avantage en outre à ce qu'un dispositif d'étranglement soit conténu dans le tronçon de tube se trouvant entre l'organe de détente de la pression et le collecteur qui lui fait suite.
Il peut être avantageux que le dispositif d'étranglement contenu dans le tronçon de tube se trouvant entre l'organe de détente de la pression et le collecteur soit constitué par une buse. Il peut aussi être bon de placer un clapet de retenue dans le tronçon de tube se trouvant entre l'organe de détente de la pression et le collecteur
On déduira aussi les caractéristiques de l'invention des plans de montage de générateurs de vapeur à circulation forcée schématiquement représentés aux fig. 1 à 6 à titre d'exemples de sa possibilité d'application et dudiagramme, ainsi que de la description suivante.
On a représenté aux figures 1 à 4 le montage de principe de la chaudière avec tronçons de tubes allant séparément du collecteur d'entrée jusqu'en amont du surchauffeur. Fig. 5 représente sous forme de diagramme l'al- lure de la pression de vapeur de l'agent de travail intervenant lors d'une détente. Fig. 6 est la coupe schématique d'un générateur de vapeur à circulation forcée constitué suivant l'invention, tandis qu'à la Fig. 7 on a représenté schématiquement un mode de constitution possible des tubes de la chau- dière.
Ainsi que le montrent les figures, le montage de la chaudière est effectué suivant l'invention de façon que les différents tronçons de tube formant la partie surface de chauffe s'étendent chacun dopais l'entrée de la chaudière jusqu'en aval de la zone de transformation sans communication transversale.
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Suivant la Fig.1 l'agent de travail est refoulé au moyen de la pompe d'alimentation 1 dans le collecteur d'entrée 2 et réparti de là entre plusieurs tronçons de tube 3 montés en parallèle d'un générateur de vapeur à circulation forcée. Les différents tronçons de tubes vont séparément les uns des autres jusque dans la zone de surchauffage. L' agent de travail traverse dans le sens des flèches la zone de réchauffage 4 dans ces tronçons de tube et arrive ensuite dans la zone de transformation 5 dans laquelle l'eau à l'état liquide est transformée en agent de travail sous forme de vapeur.
L'agent de travail est ensuite surchauffé dans la partie formant surface de chauffe 6 et collecté dans le collecteur 7. De là il parvient dans le surchauffeur 8 monté en aval; celuici toutefois ne joue aucun rôle dans les considérations qui sont à la base de l'invention.
Pour effectuer le lavage des tubes, la pression est assez abaissée à des intervalles de temps déterminés dans chaque tube particulier et ceci à tour de rôle, pour qu'elle tombe au-dessous de sa valeur critique dans la zone des dépôts de sels et qu'il se produise de la vapeur humide. Du fait de l'action de rinçage qui intervient par la vapeur humide les incrustations constituées par les sels qui se sont déposés sont dissoutes, de telle manière qu'elles peuvent être facilement évacuées du système tubulaire. L'abaissement de la pression est effectué au moyen d'un organe de détente de la pression 9 placé dans chaque tronçon de tube en aval de la zone de transformation 5.
I1 est manifeste que l'influence des perturbations se fait moins sentir sur un système de chaudière avec longs tronçons de tubes séparés l'un de l'autre que si ces tronçons de tubes sont fréquemment interrompus sur leur longueur par des collecteurs. Le passage des tubes sans communication transversale sur des trajets relativement longs présente entre autres l'important avantage que l'absorption spécifique de chaleur se manifeste de façon plus équilibrée pour des tubes longs que pour des tubes courts. Une scorification se produisant éventuellement peut se répartir uniformément sur de longs tronçons de tube.
Si l'on compare deux chaudières présentant le même coefficient de stabilité, celle qui est pourvue d'un système de longs tubes allant sans interruption est supérieure à celle dont le système tubulaire est fréquemment interrompu dans sa longueur par des collecteurs. Cela se traduit aussi par le fait qu'une chaudière dont les tronçons de tubes passent séparément l'un de l'autre sur un long trajet, selon l'invention, est moins sensible à des différences dans le mode d'exécution de pièces de la chaudière susceptible d'agir sur la chute de pression, telles que longueur, diamètre, courbures des tubes, etc... et peut donc subir sans difficulté des chutes de pression et autres influences fâcheuses sans rupture concomitante d'équilibre.
Cela doit être attribué en partie à ce que des différences existant ou se produisant éventuellement par exemple dans le diamètre des tubes, se compensent plus tôt dans de longs tronçons de tubes séparés l'un de l'autre que dans un grand nombre de systèmes tubulaires constitués par des tubes courts.
Les avantages résultant de la présente invention n'exercent pas seulement leur action dans le fonctionnement normal de la chaudière mais encore de façon particulièrement favorable quand il s'agit d'éliminer les dépôts dans les différents tronçons de tubes. Dans une chaudière conforme à l'invention en effet les sels qui se séparent principalement à la fin de la zone de transformation de l'eau en vapeur se déposent en un lieu limité de façon relativement étroite qui occupe sensiblement la même position dans tous les tronçons de tubes, car les conditions thermiques et les conditions techniques de l'écoulement sont semblables dans tous les tronçons de tube.
Un décalage de la zone de lavage intervenant éventuellement par suite d'un déplacement de la zone de scorification est par conséquent sans influence sur l'efficacité du lavage. Au contraire, le lavage de tronçons de tubes qui sont fréquemment interrompus dans leur longueur par des collecteurs ne s'étend
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jamais qu'à des tronçons de tubes relativement courts bien déterminés se trouvant entre deux collecteurs, tandis que les sels éventuellement déposés dans les sections de tubes précédant!ou faisant suite à ces parties de tube et limités également par des collecteurs demeurent non atteints par le lavage
Si par exemple le dépôt des sels se déplace de la section de tube prévue pour le lavage, dans une autre section en raison de phénomènes de scorification,
le lavage de la section de tube prévue à cette fin devient absolument inef- ficace .
Un autre avantage consiste encore en ce que, dans le système tu- bulaire constitué suivant l'invention, le lavage est effectué par un agent de rinçage qui est directement prélevé au collecteur d'entrée de la chau- dière et qui possède ainsi la teneur thermique de l'eau d'alimentation. Le rinçage avec emploi combiné d'un agent de travail dès l'abord liquide et plus froid, crée en effet des conditions préliminaires plus favorables pour le lavage et il est en conséquence plus efficace que si l'on emploie à cette fin un agent de travail très chaud qui doit être d'abord transformé en vapeur humide.
Pour empêcher que, lors du rinçage d'un tronçon de tube, la vapeur ne reflue en très grande quantité hors des autres tronçons de tubes en passant par le collecteur de sortie 7, on peut monter'de préférence en aval de l'or- gane de détente de la pression 9 un tronçon de tube 10, un tronçon consti- tutif du surchauffeur par exemple, assez long pour que, lors de la chute de pression qui Intervient en ce point, la quantité de vapeur refluant du collecteur monté en aval 7 soit limitée dans la mesure voulue par la longueur de ce tronçon de tube (Fig. 2).
Le reflux de la vapeur peut aussi être diminué ou totalement évité par des dispositifs spéciaux. A cette fin, une buse 11 par exemple peut être placée dans le tronçon de tube prévu en aval de l'organe de détente de la pression 9; cette buse n'oppose qu'une faible résistance à l'écoulement de l'agent de travail dans son sens normal de circulation mais une grande ré- sïstance dans le sens de circulation opposé (Fig. 3). Toutefois ce reflux peut être encore totalement évité par montage d'un clapet de retenue 12 (Fig.
4).
On peut se rendre compte de l'allure de la pression de la vapeur dans la partie formant surface de chauffe constituée suivant l'invention, d' après le diagramme présenté par la Fig. 5. Sur l'ordonnée 12. on a reporté la pression de l'agent de travail et sur l'aboisse 1. la longueur du tube. Les courbes ici figurées correspondent aux états de fonctionnement qui intervien- nent lors de la détente dans les installations de chaudière suivant les Figures 1 à 4 et 6 à 7. La courbe p 1 montre l'allure de la pression de vapeur pendant le processus de rinçage dans les tronçons non rincés.
Dans le tron- çon rincé la pression se comporte conformément à la courbe p2, cette pression descendant au-dessous du point critique placé sur la ligne désignée par p3 jusqu'au degré de détente voulu. La courbe de pression de la vapeur refluant du collecteur de sortie 7 a un tracé notablement plus incliné, ce qui doit être attribué aux dispositions prises conformément à l'invention en aval de l'organe de détente 9. Il résulte du plan de montage que la chute de pression au-dessous du point critique provoque la formation de vapeurhumide qui est nécessaire à la dissolution et à l'élimination par lavage des sels déposés dans les tubes.
A la figure 6, on a reproduit schématiquement une installation de chaudière à circulation forcée suivant l'invention. L'eau refoulée par la pompe d'alimentation non figurée ici arrive dans le collecteur d'entrée 2 et, de là, elle est répartie entre trois tronçons de tubes 3 qui, en passant par la zone de réchauffage 4 et la zone de transformation 5, vont séparément les uns des autres jusqu'au collecteur de sortie 7 placé en aval du début de la zone de surchauffage 6. De là, la vapeur à haute pression parvient aux points d'utilisation non figurés en passant par le surchauffeur 8 monté en
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aval qui possède ici quatre tronçons de tubes. I1 est essentiel pour la position de la zone de transformation qu'elle se trouve dans une région d' effort modéré de la surface de chauffe.
C'est ainsi qu'elle peut être placée dans la partie de rayonnement d'une zone d'assez faible chauffage, mais aussi dans la partie de contact. Il est prévu dans chaque tronçon de tube un organe de détente de la pression 9 en aval de la zone de transformation.
Comme il a déjà été exposé précédemment, les sels séparés dans la zone de transformation dans les différents tronçons de tubes peuvent être éliminés par rinçage hors des divers tubes au moyen de la vapeur humide par mise en action momentanée des organes de détente de la pression. Les buses 11 disposées dans les différents tronçons de tubes en aval des organes de détente de la pression empêchent la vapeur de refluer par le collecteur de sortie 7 hors des autres tubes vers le tube dans lequel le lavage est précisément effectué.
Le nombre de tronçons de tubes utilisés dans les différentes parties de l'installation de chaudières peut aussi, bien entendu, différer de celui qui résulte des figures. On peut concevoir également une ramification de chacun des tronçons de tubes de façon à réaliser un montage comme celui qu'indique la figure 7. Là par exemple, chaque tronçon de tube est ramifié en deux tubes 3 partant du collecteur d'entrée 2 et qui se réunissent de nouveau, à peu près au milieu de la chaudière, en un seul tube dans lequel se déroule alors la transformation de l'eau en vapeur et qui est en communication avec un organe de détente de la pression 9 et qui va au collecteur de sortie non figuré ici en passant par la buse 11.