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Cette invention concerne des groupes générateurs et surchauffeurs de vapeur tubulaires à circulation forcée et la mise en marche de turbines alimentées de vapeur par ces groupes. Lorsqu'on met une turbine en marche il est nécessaire, pour limiter les tensions dues à la chaleur, de la chauf- fer graduellement jusqu'à la température de régime en utilisant un faible débit de vapeur représentant environ 5% de la charge maximum de la turbine, l'accroissement de la température étant limité si possible à 3 ou 4 C par minute.
Dans une station centrale de production d'énergie où une turbine n'est desservie que par un ou deux groupes générateurs et surchauffeurs de vapeur et où il n'existe pas de liaison avec un groupe générateur et sur- chauffeur de vapeur d'une autre turbine, des mesures spéciales sont néces- saires pour la mise en marche de la turbine. Comme le groupe générateur et surchauffeur de vapeur* ne peut pas travailler à une charge inférieure à un pourcentage de 25 à 30% de sa charge maximum, tandis que la turbine ne peut prendre que 5% de la production maximum de vapeur, la différence de
20 à 25% doit être dérivée par la vanne de démarrage de la conduite généra- le de vapeur vive et être condensée dans un condenseur auxiliaire jusqu'à ce que la turbine soit apte à absorber la production minimum admissible du groupe.
Le condenseur auxiliaire représente une dépense de capital considé- rable et chaque mise en marche occasionne uneperte de chaleur considéra- ble. Cette perte de chaleur est acceptable lorsque le groupe est maintenu en marche pendant plusieurs milliers d'heures, mais lorsque la mise en mar- che se fait une fois par semaine ou même journellement, le fonctionnement économique de l'installation devient douteux, en raison des pertes au démar- rage. L'invention permet d'éviter ces pertes et rend inutile l'emploi d'un condenseur auxiliaire.
La présente invention comprend le procédé de mise en marche d'une turbine alimentée de vapeur par un groupe générateur et surchauffeur de vapeur tubulaire à circulation forcée, caractérisé en ce que l'on conduit le groupe de façon que sa production de vapeur soit limitée à celle qui ré- pond aux besoins de la turbine pendant la période de démarrage et en ce que l'on fait circuler du liquide dans un circuit fermé comprenant des tu- bes du générateur de vapeur en vue d'éviter la surchauffe du métal des tu- bes pendant la période de démarrage.
L'invention comprend aussi un groupe générateur et surchauffeur de vapeur tubulaire à circulation forcée, comportant des tubes couplés en parallèle où l'évaporation se fait et des dispositions sont prises pour sou- mettre individuellement à une chasse de liquide la partie de chaque tube qui se trouve dans la zone de transition, chaque tube étant pourvu en amont de la zone de transition, d'une liaison pour l'admission du-liquide de chas- se et en aval de la zone de transition d'un séparateur pour séparer le li- quide de chasse de la vapeur, un collecteur commun étant aménagé pour receler la vapeur de#séparateurs et un récipient collecteur commun étant agencé pour recevoir le liquide de chasse des séparateurs,
l'installation étant carac- térisée en ce qu'une pompe de circulation est prévue pour fournir du liqui- de du récipient collecteur au système de circulation forcée du générateur de vapeur en un endroit situé en amont de celui où l'évaporation commence.
L'invention est décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référen- ce aux dessins shcématiques annexés, dans lesquels :
Fig. 1 montre un groupe générateur et surchauffeur de vapeur de type tubulaire, à circulation forcée, destinée à fournir de la vapeur à une turbine à vapeur ;
Figs. 2 et 3 montrent des variantes du groupe suivant la fig. 1, et
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Figa 4 montre une variante du groupe suivant la fig. 3.
Sur les figs. 1 et 3 une pompe d'eau d'alimentation est agencée pour aspirer l'eau d'alimentation d'un réservoir 1 par une tuyauterie 2 et la refouler par les tuyauteries 4 et 5 dans le système tubulaire du groupe générateur et surchauffeur de vapeur qui consiste'en un préchauffeur 7, une section d'évaporation 8, une zone de transition 9, une surchauffeur primai- re 10 et un surchauffeur secondaire 12. Pour la simplicité ,le système tubulaire n'est représenté que par un seul trait, alors qu'en réalité le fluide allant aux différents collecteurs 17 à 20 circule par plusieurs tu- bes en parallèle.
Des séparateurs 11 sont établis dans les différents tubes en pa- rallèle entre le surchauffeur primaire 10 et le surchauffeur secondaire 12, afin que quand on soumet à la chasse d'eau la zone de transition 9 et la section de surchauffeur primaire 10 de chaque tube en parallèle, l'eau peut être séparée du mélange de vapeur et d'eau refoulé de la section de surchauf- feur primaire. Le liquide séparé est recueilli dans un récipient collecteur 21 qui se trouve à un niveau inférieur au niveau des séparateurs 11 et est relié à ceux-ci, du côté vapeur, par les conduites 22 et, du côté eau, par les conduites de refoulement 23.
Le collecteur 20 est relié par une canalisation de vapeur surchauf- fée 13 à une turbine 15 accouplée à une génératrice électrique et en vue d'assurer pendant la mise en marche de la turbine des vitesses adéquates dans les tubes chauffés du groupe générateur et surchauffeur de vapeur, une pompe de circulation 25 est agencée pour aspirer l'eau du récipient 21 par une canalisation 24 pourvue d'une vanne d'arrêt 43 et la refouler, par une canalisation 26 et par l'intermédiaire d'une valve de retenue 27, à laquel- le est associée une valve de dérivation 28, et d'une vanne d'arrêt 45, dans le système tubulaire du groupe, 1 un endroit situé en amont de celui où commence l'évaporation.
C'ette circulation additionnelle qui est indépendan- te de la quantité d'eau fournie à la chaudière permet, sans devoir recourir à un condenseur auxiliaire ,de produire la vapeur à n'importe quel taux, de zéro à un taux prédéterminé, tel que 30% du taux de production à pleine charge, tout en assurant des vitesses adéquates dans les tubes du groupe générateur et surchauffeur de vapeur.
De préférence, pour économiser de la force motrice, la pompe cir- culatoire 25 possède une hauteur de charge maximum limitée pratiquement à la chute de pression entre l'endroit où la canalisation 26 est reliée au système tubulaire et les séparateurs 11 lorsque le groupe générateur et sur- chauffeur de vapeur fonctionne sous la charge minimum admissible sans cir- culation par la pompe. La valve de retenue 27 sert à empêcher le renverse- ment du courant du système tubulaire dans la canalisation 26, la pompe 25 et la canalisation 24 lorsque le groupe fonctionne sous des charges supé- rieures à cette charge inférieure admissible.
La valve de dérivation ou de by-pass 28 est enclenchée avec la valve de retenue 27, par exemple au moyen d'un accouplement direct, de tel- le manière que la --alve 28 s'ouvre lorsque la valve 27 se ferme et se fer- me lorsque celle-ci s'ouvre, et, en cas d'ouverture, la valve de dérivation permet à la quantité minimum d'eau appropriée à la pompe de passer par la canalisation 29, le distributeur 30 et les branchements 31, pourvus de val- ves de retenue individuelles 32, en des points situés dans les tubes en pa- rallèle reliant le distributeur 18 aux séparateurs 11, où la contre-pres- sion à la hauteur de charge de la pompe 25 peut être surmontée.
Il s'ensuit que le débit de la pompe circulatoire 25 est réglé automatiquement pour ré- pondre aux conditions de fonctionnement existantes du groupe générateur et
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surchauffeur de vapeur Lorsque, comme c'est représenté, l'eau de la canali- sation 29 est refoulée dans les tubes en parallèle en des points situés en- tre la zone de transition 9 et les sections de surchauffeur primaire 10, le débit ne doit pas dépasser celui qui donne lieu à une légère surchauffe aux extrémités des sections 100
En vue d'assurer que la pompe 25 reçoive toujuurs de l'eau du récipient 21, des dispositions sont prises pour maintenir un niveau d'eau en substance prédéterminé dans le récipient,
ces dispositions comprenant une valve régulatrice 35 commandée par un flotteur 36 et montée dans un bran- chement 33 partant du tuyau 5 en aval d'une valve régulatrice 6 de l'eau d'alimentation o Une vanne d'arrêt 44 est prévue pour empêcher la circula- tion dans le branchement 33.
Au moyen des vannes d'arrêt 43,44,45 , le système circulatoire associé à la pompe 25 peut être effectivement isolé du système à circula- tion forcée du groupe générateur et surchauffeur de vapeur.Il est par con- séquent inutile, en cas de défaillance de la pompe circulatoire, de mettre le groupe hors service. L'impulsion du flotteur 36 est alors transmise à une valve 46 qui commande, pendant les périodes de chasse, la décharge de l'eau du récipient 210
On peut effectuer la chasse dans la zone de transition 9 et la sec- tion de surchauffeur primaire 10 de chaque tuyau en parallèle partant du dis- tributeur 18,en ouvrant une vanne principale d'eau de chasse 37 montée dans une canalisation 39 partant du tuyau 4 et une vanne individuelle montée dans un branchement 45 partant d'un distributeur 40 et destiné à se décharger dans ce tuyau.
La valve régulatrice d'eau d'alimentation 6 agit sous l'action d'une impulsion transmise au moyen d'un dispositif comprenant une came 47 par un appareil de mesure 48 associé à une conduite de vapeur surchauffée 13. Un régulateur principal 44 est destiné à effectuer le réglage à une pres- sion de sortie constante du groupe générateur et surchauffeur de vapeur sui- vant les conditions de fonctionnement del'installation ou l'ajustement de la production du groupe aux besoins de vapeur de la turbine 15.
Sur la fig. 1, la conduite 26 est reliée à la conduite 5 de telle sorte que la circulation produite par la pompe 25, ajoutée au courant pro- duit par la pompe d'alimentation 3, passe par la totalité du système tubu- laire du groupe générateur et surchauffeur de vapeur en amont des séparateurs 11.
La conduite 33 est reliée à l'entrée d'un échangeur de chaleur 34 dans le récipient 21, la sortie de ce dernier étant en communication par une conduite 38, dans laquelle est montée la soupape d'arrêt 44, avec la con- duite 39, de telle sorte que l'eau circulant dans l'échangeur de chaleur est répartie par le distributeur 40 et refoulée par les branchements 41 et les vannes d'eau de chasse 42. En réglant le débit de l'eau passant dans l'échan- geur de chaleur, le flotteur 36 règle la condensation produite dans le réci- pient 21 et par conséquent le niveau de l'eau dans celui-ci.
Le niveau de l'eau est en outre directement influencé par le courant d'eau d'alimentation dans les conduites 33 et 380 Il dépend des conditions opératoires que ce cou- rant soit déchargé, comme c'est représenté, par la conduite d'eau de chasse et dans le système tubulaire du groupe générateur et surchauffeur de vapeur en amont des sections de la zone de transition 9 des tubes partant du dis- tributeur 18, ou qu'il le soit par une canalisation séparée et en aval de ces sections du tube. L'introduction de ce courant en amont des sections de la zone de transition donne lieu à un parcours de durée relativement lon- gue pour arriver aux séparateurs 11, et par conséquent à une action moins rapide sur le niveau de l'eau dans le récipient 21 que si l'introduction était faite en aval de ces sections.
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La figo 2 montre une manière d'effectuer la répartition par le distributeur 30, les branchements 31 et les valves de retenue 32. Sur la figo 2 la canalisation 29 partant dela valve de dérivation 28 aboutit à la conduite d'eau de chasse 39, de telle sorte que le distributeur 40 et les branchements 41 sont utilisés pour permettre le débit minimum d'eau propre à la pompe 25.
Sur la fige 3 l'échangeur de chaleur 34 est supprimé, le courant d'eau d'alimentation dans la canalisation 33 étant refoulé directement dans le récipient 21 de telle sorte que la réaction à la commande exercée par le flotteur 36 est particulièrement rapide.
En outre, sur la fig. 3, l'eau mise en circulation par la pompe 25 est introduite dans le système tubulaire en aval du pré-réchauffeur 7.
Il dépend du degré de chauffe des surfaces de ce dernier que l'eau en cir- culation soit introduite en amont ou en aval du pré-réchauffeur. Si les surfaces sont soumises à un degré de chauffage élevé, comme dans le cas où les tubes du pré-réchauffeur garnissent les parois d'un foyer cyclone; il y a avantage à relier la canalisation 26 au système tubulaire en amont du pré-réchauffeur, vu que la vitesse du courant dans les tubes peut ainsi ê- tre élevée d'une façon correspondante.
Sur la fige 4 la conduite 29 est disposée de manière à se déchar- ger dans la canalisation de chasse 39 en aval de la vanne de chasse princi- pale 37, pour la répartition dans les branchements 41.
REVENDICATIONS
1.- Groupe générateur et surchauffeur de vapeur de type tubulaire à circulation forcée comprenant des tubes couplés en parallèle où l'évapo- ration se fait et des dispositions pour soumettre individuellement à une chasse de liquide la partie de chaque tube qui se trouve dans la zone de transition, chaque tube étant pourvu en amont de la zone de transition d'un raccordement pour l'admission du liquide de chasse et en aval de cette zo- ne d'un séparateur pour séparer le liquide de chasse de la vapeur, un col- lecteur commun étant aménagé pour recevoir la vapeur des séparateurs et un récipient collecteur commun étant agencé pour recevoir le liquide de chasse des séparateurs,
caractérisé en ce qu'une pompe de circulation est prévue pour envoyer le liquide du récipient collecteur au système de circu- lation forcée du générateur de vapeur en un point situé en amont de l'en- droit où commence l'évaporation.