<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne un procédé d'élimination des sels du fluide de travail de générateurs de vapeur à circulation forcée, en particulier fonctionnant sous une pression supérieure à la pression critique et dans lesquels une partie au moins des sels contenus dans le fluide de travail rest adhérente à la surface de chauffe de la zone de transformation., L'invention est caractérisée en ce que l'évacuation hors de la zone de transformation, des boues formées par les sels déposés s'effec- tue de temps en temps, tandis que le générateur de vapeur continue à fonc- tionner, au moyen d'un fluide de lavage et que, pendant ce temps, on fait passer le fluide de travail dans le générateur de vapeur en le faisant con- tourner la zone de transformation.
Il peut y avoir lieu d'éliminer les sels dans deux zones de transformation d'un générateur de vapeur et de maintenir la production de vapeur pendant l'évacuation des boues de sels d'une des zones de transformation, tandis que les sels se déposent dans l'autre zone de transformation. Il peut être aussi avantageux de dériver du circuit du fluide de travail, de préférence, le fluide de travail qui est nécessaire à l'évacuation des boues de sels déposés. De préférence le fluide de travail nécessaire à l'évacuation des boues de sels déposés peut être prélevé dans le préchauffeur du générateur de vapeur. Mais on peut aussi effectuer l'évacuation des boues de sels déposés au moyen d'un fluide de lavage introduit de l'extérieur.
Etant donné que l'eau qui sert de fluide de travail n'existe plus dans la zone des pressions supra-critiques qu'à l'état d'une phase unique, et que par suite en particulier dans la zone de la transformation, de la forme en gouttes à l'état de vapeur, les sels entraînés par le fluide de travail ne restent plus, comme dans l'état infra-critique, en majeure partie dans la phase liquide du fluide de travail, un séparateur d'eau du type courant ne peut plus servir à séparer les sels contenus dans l'eau d'alimentation.
En mettant à profit le fait que dans la zone d'un générateur de vapeur fonctionnant dans des conditions supra-critiques, dans laquelle s'effectue la transformation précitée, une fraction notable des sels contenus dans l'eau d'alimentation se dépose sur les surfaces de chauffe, on peut cependant réaliser une élimination efficace des sels, même dans la zone des pressions supra-critiques. Il suffit simplement à cet effet d'avoir soin que la zone de transformation, dans laquelle s'effectue la séparation des sels, soit reportée dans une surface de chauffe qui ne risque pas d'être endommagée par l'action de la chaleur ou du feu ou par l'accumulation de chaleur.
Il faut alors, à des intervalles de temps appropriés, éliminer par lavage les sels déposés sur des surfaces, par exemple chauffées séparément, du générateur de vapeur, et sur lesquelles le fluide de travail passe par l'état critique. A cet effet une solution connue consiste à interrompre complètement la production de vapeur et à refouler par une pompe le fluide de travail sous forme de fluide de lavage dans toute la chaudière jusqu'à ce que le lavage de la zone de transformation soit terminé. Il résulte de cette solution une longue interruption de la production de vapeur, qui pourrait à la rigeeus être admise dans une installation de chaudières peu importante, mais n'est supportable en aucune manière dans les grandes installations de production de vapeur, qui sont nécessaires dans les centrales de force motrice modernes.
L'invention a donc pour objet un moyen de remédier à ces difficultes ét d'évacuer les boues de sels déposés de la zone de transformation par un fluide de lavage, en maintenant le générateur de vapeur en service, tandis qu'on fait passer le fluide de travail dans le générateur de vapeur en le faisant contourner la zone de transformation.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-après avec le desssin schématique à l'appui, qui représente trois exemples de réalisation du dispositif convenant à l'application du procédé précité, et sur lequel:
<Desc/Clms Page number 2>
la fig. 1 représente soûs forme schématique la tuyauterie d'un générateur de vapeur à circulation forcée qui fonctionne avec une zoné.de transformation du fluide de travail, la fig. 2 représente un autre genre de tuyauterie et la fig. 3 représente sous forme schématique la tuyauterie d'un générateur de vapeur à circulation forcée qui fonctionne avec deux zones de transformation.
Les mêmes éléments des installations sont désignés par les..mêmes références sur les trois figures.
Suivant la fig. l, le fluide de travail liquide refoulé par une pompe 1 arrive en passant dans un préchauffeur 2 et un tuyau 3 dans un échangeur de chaleur 4 dans lequel le fluide de travail se transforme à l'état de vapeur. En sortant, le fluide de travail maintenant à l'état de vapeur passe par un tuyau 5 et une vanne à plusieurs voies 6 et arrive dans un surchauffeur 7. La vapeur qui s'y surchauffe passe par un tuyau 9 et arrive dans l'échangeur de chaleur dans lequel il chauffe à la température supra-critique le fluide qui y arrive par le tuyau 3 et est déjà préchauffé. Pendant que se produisent ces phénomènes, les sels contenus dans le fluide de travail se déposent sur les surfaces de chauffages de l'échangeur de chaleur.
La vapeur surchauffée sort alors de l'échangeur de chaleur par un tuyau 10 et arrive en passant dans un dernier surchauffeur 11 aux points d'utilisation non représentés.
Si les sels se sont déposés dans l'échangeur de chaleur au point d'en rendre nécessaire l'évacuation sous forme de boues, on établit en manoeuvrant la vanne à plusieurs voies 6 la communication avec la conduite de dérivation 8 en empêchant ainsi le fluide de travail de passer dans l'échangeur de chaleur et dans le tuyau 5. Le fluide de travail arrive maintenant directement du préchauffeur 2 par le tuyau 8 dans le surchauffeur 7, dans lequel il se transforme et d'où il sort en passant par un tuyau de communication 13 qui comporte un organe de fermeture 12 maintenant ouvert, pour arriver dans le dernier surchauffeur 11 et de là aux points d'utilisation.
Le générateur de vapeur continue donc à fonctionner sans interruption, tandis que la séparation des sels du fluide moteur s'interrompt temporairement jusqu'à ce que les sels séparés dans la zone de transformation de l'échangeur de chaleur en aient été évacués sous forme de boues. Pour effectuer cette évacuation, on dispose entre l'échangeur de chaleur 4 et la vanne à plusieurs voies 6, un tuyau d'évacuation des boues 14 qui part du tuyau 5 et comporte un organe de fermeture 15. En-réglant d'une manière appropriée la section de passage de cet organe de fermeture 15 on peut faire passe dans'l'échangeur de chaleur 4 une fraction du fluide de travail refoulé par la pompe 1, y dissoudre les sels qui s'y sont séparés et les entraîner sous forme de boues par le tuyau 14.
Une fois l'évacuation des boues terminée, on fait de nouveau passer le fluide de travail dans la zone de transformation de l'échangeur de chaleur, pour en séparer les sels qu'il contient, en changeant la position de la vanne à voies multiples 6 et en fermant les organes de fermeture 12 et 15. Etant donné que le temps nécessaire à l'évacuation des boues est relativement court, les dépôts de sels ne sont pas à craindre pendant ce temps dans le surchauffeur, dans lequel le fluide moteur se transforme et qui constitue une zone de transformation, au lieu de'l'échangeur de chaleur, en particulier si on conduit le feu d'une manière appropriée. Les fonctions de la vanne à voies multiples peuvent évidemment être remplies par d'autres organes de fermeture appropriés, quiéquipent éventuellement les divers- tuyaux.
La fig. 2 représente une variante de l'installation de production de vapeur de la fig. l.Les tuyaux 3 et 5 qui communiquent avec la zone de transformation de l'échangeur de chaleur 4 peuvent être soustraits à la circulation du fluide de travail au moyen d'organes de fermeture 16 et 17.
Le tuyau de dérivation 8 de l'échangeur de chaleur comporte un organe de fermeture 18. Le chauffage de la zone de transformation s'effectue par les
<Desc/Clms Page number 3>
tuyaux 9 et 10. Le fluide de lavage des sels déposés dans la zone de trans- formation y arrive par un tuyau 20 qui comporte un organe de fermeture 19 et il en sort par le tuyau 14 qui comporte l'organe de fermeture 15.'Alors que suivant la fig. 1 le fluide de lavage est prélevé en un point approprié du préchauffeur, le fluide de lavage de la fig. 2 est prélevé dans le éir- cuit du fluide de travail en un autre point convenant à cet effet. On peut aussi faire usage d'un fluide de lavage ne provenant pas du circuit du flui- de de travail servant à la production de vapeur.
Il convient de choisir pour le lavage et l'évacuation des boues une eau préchauffée à une tempéra- ture aussi élevée que possible pour éviter de refroidir inutilement l'échan- geur de chaleur.
La fig. 3 représente une installation de production de vapeur dans laquelle les sels contenus dans le fluide de travail se déposent dans deux zones de transformation. En manoeuvrant des vannes d'une manière ap- propriée, on peut faire en sorte que les sels contenus dans le fluide de travail se déposent dans une zone de transformation, tandis que les sels qui se sont déposés dans l'autre zone de transformation en sont évacués sous forme de boues, en ne donnant lieu à aucune interruption de service du générateur de vapeur avec du fluide moteur débarrassée sels.
Par exemple, s'il s'agit de laver les surfaces de l'échangeur de chaleur 4 chauffées au moyen des tuyaux 9 et 10 comportant des organes de fermeture 21 et 22 et sur lesquelles une quantité de sels suffisante s'est déposée, on évacue sous forme de boue par le tuyau 14, après avoir fermé les organes de fermeture 21 et 22 ainsi que le dispositif de fermeture 17 et ouvert d'une manière ap- propriée les organes de fermeture 15 et 16, les sels qui se sont déposés dans ]:.9 échangeur de chaleur 4, au moyen d'une fraction du fluide de travail passant dans le générateur de vapeur, prélevée dans le préchauffeur 2.
Pen- dant ce temps, le fluide de travail passe du préchauffeur 2 par le tuyau 3', dont l'organe de fermeture 16' est ouvert dans l'échangeur de chaleur 4' et par le tuyau 5', dont l'organe de fermeture 17' est ouvert, dans le surchauf- feur 7. En-en sortant, il passe à l'état surchauffé sous forme de flue de chauffage par l'organe de fermeture 21' ouvert et le tuyau 9' dans l'chan- geur de chaleur 4' d'oû il arrive en passant par le tuyau 10' et l'organe de fermeture 22' ouvert dans le dernier surchauffeur 11, puis au .points d'uti- lisation non représentés. Les organes de fermeture 19' du tuyau 20' du flui- de de lavage, ainsi que l'organe de fermeture 15' du tuyau d'évacuation des boues 14' restent fermés.
S'il s'agit d'évacuer les boues de la zone de- transformation qui se trouve dans l'échangeur de chaleur 4, on interrompt l'arrivée du fluide de travail dans cette zone en fermant l'organe 16'. De même on ferme les organes 17', 21 et 22', on refoule par la pompe dans la zone de transformation le fluide de lavage par le tuyau 20', l'organe 19' étant ouvert, et on évacue les- boues de sels par le tuyau.14' dont l'organe de fermeture 15' est ouvert. Pendant que s'effectue l'évacuation des boues de l'échangeur de chaleur 4', le fluide de travail se débarrasse de ses sels dans l'échangeur de chaleur 4, les organes 16, 17, 21 et 22 étant ouverts et l'organe 15 étant fermé.
La mise en circuit alternative des échangeurs de chaleur avec les zones de transformation qui s'y trouvent dans le circuit du fluide de travail permet ainsi de faire fonctionner le générateur de va- peur sans interruption avec du fluide de travail débarrassé de ses sels.
Pour des raisons d'opportunité, la zone de transformation des exemples représentés se trouve en dehors du générateur de vapeur proprement dit. Il,est important en ce qui concerne sa position qu'elle ne risque pas de s'endommager sous l'action du feu ou du rayonnement. On peut aussi envi- sager de la disposer à l'intérieur du générateur de vapeur par exemple dans le carneau des fumées, en prenant des précautions appropriées. Le chauffage de la zone de transformation s'effectue alors, suivant les conditions exis- tantes, de la manière la plus avantageuse comme l'indique la fige 2, par les tuyaux9 et 10.
Le chauffage de la zone de transformation peut aussi s'effec- tuer évidemment par d'autres moyens spéciaux appropriés, quoique le chauffa- ge par le fluide de travail débarrassé de ses sels, suivant 1 'invention, soit
<Desc/Clms Page number 4>
lui-même très avantageux. Il peut aussi y avoir lieu d'augmenter l'étendue des surfaces chauffées de l'échangeur de chaleur, sur lesquelles les sels à évacuer se déposent, par des moyens appropriés de préférence par des nervures. Pour appliquer le procédé suivant l'invention, le meilleur moyen consiste à employer des échangeurs de chaleur tubulaires. Les organes de fermeture peuvent consister en des vannes ou tiroirs qui réalisent une fermeture complète ou une réduction de section de passage.