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Procédé et dispositif pour faire fonctionner a cnarge 'partielle ou pour mettre en route des cnaudières à circulation forcée*
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour faire fonctionner à charge partielle ou pour mettre en route des chaudières à circulation forcée.
La présente invention concerne un procédé pour conduire une chaudière à un seul passage et à circulation forcée dans lequel l'installation de la chaudière est divisée, par une valve d'arrêt avec valve ae commande en parallèle, en deux groupes de surfaces chauffantes en série et l'agent de travail qui sort du premier grou- pe de surfaces chauffantes est en partie amené, pendant la, mise en route ou le fonctionnement à charge partielle, au second, groupe et en partie mis en circulation par un circulateur dans un circuit à circulation forcée à une pression déterminée,
étant refroidi avant de pénétrer dans le circulateur en dessous de la température de vapeur
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saturée par l'injection d'eau d'alimentation et étant ensuite renvoyé au premier groupe ce surfaces chauffantes.
L'invention comprend également une chaudière à un seul passage et a circulation forcée dans laquelle l'installation de la chaudière est divisée par une valve d'arrêt en un premier et un second groupes de surfaces chauffantes raccordées en série, une valve de commande susceptible de régler la pression dans le premier groupe de surfaces onauffantes pendant la mise en route ou le fonctionnement à charge partielle est raccordée en parallèle à la valve d'arrêt, une conduite de recirculation comportant un circulateur est branchée sur le promis? groupe de surfaces chauffantes entre la valve d'arrêt et une valve d'eau d'alimentation,
et une conduite d'eau d'arrosage comportant une valve de réglage est raccordée à la conduite de recir- culation devant le circulateur et est branchée sur la conduite d'eau d'alimentation devant la valve d'eau d'alimentation.
'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec reference au dessin annexé qui représente schématiquement une chau- dière à circulation forcée et à un seul passage munie de moyens servant a la mettre en route et à la faire fonctionner à charge par- tielle.
Dans le dessin, une pompe à eau d'alimentation 1 débite de l'eau par une conduite d'eau d'alimentation 2 et une valve de com- mande d'eau d'alimentation 3 ainsi qu'un étranglement 5 dans un préchauffeur d'eau d'alimentation 6 et un évaporateur 7. La vapeur produite passe dans un collecteur vertical 8, une valve d'arrêt ou- verte 9, un séparateur 12, un suroheuffeur primaire 13, un surohauf-' feur secondaire 14, et une valve de vapeur surchauffée ouverte 15 vers les points d'utilisation (non représentés).
Pendant un fonctionnement normal, la valve de commande de l'eau d'alimentation 3, la valve d'arrêt 9, et la valve de vapeur surchauffée 15 sont ouvertes tandis que les valves 10, 19, 17, 25,
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27 et 31 sont fermées.
Pendant un fonctionnement à charge partielle, la chaudière 6, 7, 13, 14 est divisée, en fermant la valve d'arrêt 9, en deux groupes de surfaces chauffantes 6, 7 et 13, 14. A partir du premier groupe 6 et 7, la vapeur passe par la conauite de dérivation 37 et la valve de commande 10 montée en parallèle avec la valve d'arrêt 9, dans le second groupe 13 et 14 et traverse la valve de vapeur surcnauffée ouverte 15 pour aboutir aux appareils consommateurs de vapeur.
La quantité de vapeur passant par la valve de commande 10 est réglée par le régulateur 11 de telle façon que la pression pré- liminaire mesurée par le manomètre 41, c'est-à-dire la pression dans le premier groupe de surfaces chauffantes 6, 7 reste constante.
.tour quelemnintien de cette pression ne dépasse pas sa gamme de réglage, il faut que la pression qui règne dans le premier groupe de surfaces chauffantes 6, 7 soit supérieure a celle qui règne dans le second groupe 13, 14.
La vapeur qui n'est pas déchargée dans le second groupe de surfaces chauffantes 13,14 passe par la conduite de recirculation 20 et la valve de retenue 21 dans un collecteur de mélange 22. Ce dernier reçoit également suffisamment d'eau d'arrosage provenant de la conduite d'eau d'alimentation 2 et passant par la conduite 26, l'étrangleur 35 etla valve de réglage 27, pour refroidir la vapeur qui pénètre dans le collecteur de /mélange en provenance de la con- duite de recirculation 20 en dessous de la température de la vapeur saturée de sorte que seule de l'eau s'écoule vers le circulateur 23.
Le circulateur 23 envoie l'eau par la valve de reglage 25 et l'étran- gleur 34 vers un point situé derrière l'étrangleur 5 dans la conduite d'eau d'alimentation 2.
L'eau qui n'est pas renvoyée au groupe de surfaces chauf- fantes 6, 7 passe par la conduite de retour 38 dans la conduite de recirculation 20 devant le circulateur 23.
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Une certaine quantité d'eau d'alimentation est débitée dans le premier groupe de surfaces chauffantes 6 et 7 par la conduite d'eau d'alimentation 2 comportait la valve de commande d'eau d'ali- mentation 3 et l'étrangleur 5 et cette quantité, ensemble avec la quantité d'eau d'arrosage, correspond à la quantité de vapeur déchar- gée par la valve 10, puisque la somme de la quantité d'eau introduite dans le système à circulation forcée doit correspondre à la quantité de vapeur qui en est décnargée.
Comme la charge minimum à laquelle une chaudière à circu- lation forcée peut être conduite, est déterminée par la vitesse de l'agent ae refroidissement dans l'évaporateur 7, et que la vi- tesse est limitée par la perte de pression à pleine charge, le systè- me à circulation forcée est réglé de telle façon que la somme de l'agent de refroidissement mis en circulation et introduit, ne tombe pas en dessous d'une valeur minimum constante. Cette valeur peut cependant être maintenue par le système à circulation forcée seul, de sorte que la chaudière à circulation forcée peut également être mise en route au moyen du circuit à circulation forcée.
Le dessin est un schéma d'un dispositif de commande per- mettant de faire fonctionner automatiquement la chaudière à circula- tion forcée à charge partielle et pendant la mise en route. Le dis- positif de commande comprend plusieurs circuits régulateurs séparés qui ont les fonctions suivantes : valve 10 commandée par le régula- teur 11 maintient la pression dans le premier groupe de surfaces chauffantes 6, 7 et dans le circuit à circulation forcée à la valeur spécifiée suivant le réglage au régulateur 11. Le régulateur 11 est régi par des impulsions de pression de la conduite de dérivation 37 en amont de la valve 10 mesurées au joint manométrique 41.
La valve 27 est commandée par le régulateur 28 de telle façon que suffisamment d'eau pénètre dans le collecteur de mélange 22 par la conduite d'eau d'arrosage 28 pour que l'eau qui sort de la cnambre de mélange et qui passe au circulateur 23 reste à 20 C
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en dessous de la température de vapeur saturée. A cet effet, le ré- gulateur 28 est commandé par une impulsion de température qui est transmise par une sonde de mesure ce la température 29 placée dans la conduite de recirculation 20 en amont du oiroulateur 23.
Puisque la pression peut être modifiée en réglant la vapeur spécifiée au régulateur 11, le régulateur 28 dépend également d'impulsions de pression qui sont mesurues dans la conduite de recirculation 20 der- ri ère la valve de retenue 21 au point manométrique 40 et qui mo- difient convenablement la température maintenue par la sonde 39.
La quantité d'eau en circulation qui revient au groupe de surfaces chauffantes 6, 7 est réglée par la valve 25 de sorte qu ensemble avec la quantité d'eau d'alimentation injectée par la valve 3, elle forme la quantité d'agent de refroidissement requise pour le groupe de surfaces de chauffe 6, 7. La valve 25 est commandée par le régulateur 32 qui reçoit ses impulsions des étrangleurs de mesure 5 et 34 au-delà des valves 3 et 25. Le régulateur 29 sert à commander la valve 24 dans la conduite de retour 38 de la pompe de telle façon que la quantité d'eau mise en circulation par la pompe non réglée 23 reste constante. A cet effet, le régulateur 29 reçoit des impulsions émises par les quantités d'eau passant par les étran- gleurs de mesure 34 et 36.
L'action de l'installation décrite plus haut est la sui- vante.
Lorsque la chaudière à circulation forcée destinée a fonc- tionner en une seule passe pour une capacité de, par exemple, 360 tonnes/heure doit être commutée sur une charge partielle par exemple de 120 tonnes/heure, mais avec la température et la pression de la vapeur surchauffée qui restent constantes, la charge doit d'abord être abaissée à 120 tonnes/heure. Ensuite, la valve d'arrêt 9 est fermée. La vapeur produite dans le groupe de surfaces chauffantes 6, 7 passe alors par la conduite de dérivation 37 et la valve 10 qui est commandée par le régulateur 11 suivant la pression de la va-
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peur, dans le groupe de surfaces chauffantes 13 et 14 et par la valve 15 vera le point de consommation.
La quantité de vapeur mesurée par l'étrangleur 33 ensemble veo la quantitéd'eau d'arrosage mesurée par l'étrangleur 35 sont transmises au régulateur 4 pour l'eau d'alimentation et comme la quan- tité d'eau d'arrosage est nulle, la quantité d'eau d'alimentation est régléeà 120 tonnes/heure correspondant à la quantité de vapeur.
La quantité d'agent de refroidissement de 120 tonnes/heure doit être maintenue constante dans le groupe de surfaces chauffantes
6,7 pendant un fonctionnement à charge partielle. Cette valeur est assignée au régulateur 32 comme la somme de l'eau d'alimentation mesurée par l'étrangleur 5 et de l'eau de circulation mesurée par l'étrangleur 34. Puisque la quantité d'eau d'alimentation atteint
120 tonnes/heure, la quantité d'eau en circulation est nulle et la valve 25 est fermée.
Le circulateur 23, avec la valve 25 fermée, envoie cette quantité, par suite de la quantité constante d'eau en circulation de 120 tonnes/heure par la conduite de retour 38 du circulateur à l'entrée de ce dernier.
Lorsque le circuit de circulation forcée, qui après la commutation était en équilibre, est soumis à une charge plus faible, par exemple 110 tonnes/heure par un réglage de la valeur spécifiée au régulateur 4 accouplé avec un réglage correspondant du chauffage, une quantité de vapeur de 100 tonnes/heure passe par la valve 10 dans le groupe de surfaces chauffantes 13, 14 et 1U tonnes/heures passent par la conduite d'eau de recirculation 20 dans le collecteur de mélange 22.
Par suite de la montée de température dans la conduite de recirculation 20, la valve 27 est ouverte par le régulateur 28 suivant les impulsions de la sonde mesurant la température 39 et environ 10 tonnes/heure d'eau d'arrosage passent par la conduite d'eau d'arrosage 26 dans le collecteur de mélange 22 de sorte que
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la vapeur qui pénètre dans le collecteur de mélange 22 en provenance de la conduite de recirculation 20 est convertie en eau ayant une température de 20 C inférieure à la température de la vapeur satu- rée.
Suivant la quantité de vapeur mesurée dans l'étrangleur 33 et la quantité d'eau d'arrosage mesurée dans l'étrangleur 35, le régulateur 4 règle la valve 3 à un débit d'eau d'alimentation de 100 tonnes/heure et la valve 25 commandée par le régulateur 32 en réponse à des impulsions des étrangleurs5 et 34 permet à 20 tonnes/heure d'eau de circulation de pénétrer dans le groupe de surfaces chauffantes 6 et 7 de sorte que ce dernier est traversé en tout par 120 tonnes d'agent de refroidissement par heure.
La valve 24 commandée par le régulateur 29 en réponse à une impulsion des étrangleurs de mesure 34 et 36 ramène la quantité d'eau renvoyée au ciroulateur 23 de 120 à 100 tonnes/heure*
La limite inférieure du système est atteinte lorsque la quantité d'eau d'alimentation passant par la valve 3 est nulle et que toute l'eau fournie par le circulateur est..utilisée pour refroi- dir la vapeur en circulation*
Lorsque la température à l'extrémité du premier groupe de surfaces chauffantes doit être augmentée, la chaleur fournie doit simplement être accrue comme c'est le cas avec des chaudières à circulation forcée standards.
Le point d'évaporation final recule alors davantage dans les surfaces chauffantes de l'évaporateur. pendant la mise en route, il peut arriver que l'eau du collecteur 8 continue à pénétrer dans le second groupe de surfaces chauffantes 13 et 14. En général, cette eau s'évapore immédiate- ment par suite de la chute de pression. A titre de sécurité cepen- dant, le second groupe de surfaces chauffantes 13,14 comporte un séparateur de vapeur 12 placé devant lui, dont toute eau résiduelle séparée est déchargée par une conduite 18 munie d'une valve 19.
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La conduite 16 munie de la valve 17 est la conduite de mise en route classique.
La conduite 18 munie de la valve 19 peut être utilisée connue seconde conduite de mise en route.
Lorsque la chaudière à circulation forcée est mise en route normalement au moyen du circuit de charge partielle et de mise en route, afin d'économiser de l'eau d'alimentation, la conduite d'ar- rêt 30 et la valve d'arrêt 31 forment un autre dispositif d'ar- rêt qui est particulièrement avantageux en cas de panne du circu- lateur 23.
Si on le désire, la valve d'arrêt.9 peut être placée entre l'étage de surchauffeur primaire et l'étage de surchauffeur secon- dalre 14.
L'invention évite d'utiliser une bouteille de séparation dans la conduite de recirculation et convient particulièrement pour des pressions critiques et supercritiques. De plus, il est pos- sible, sans difficultés, de travailler avec de la vapeur surchauffée à l'extrémité du premier groupe de surfaces chauffantes et de main- tenir ainsi la température de la vapeur surchauffée constante à la sortie de la chaudière. De plus, l'invention offre des avantages considérables pendant la mise en route, en particulier lors d'une mise en route à chaud, parce que l'étage de surchauffeur final ne doit pas être rempli d'eau et l'eau de mise en route est renvoyée à la chaudière.
REVENDICATIONS.
EMI8.1
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1.- Procédé pour conduire une chaudière à circulation for- cée et à un seul passage, caractérisé en ce que l'installation de la chaudière est divisée par une valve d'arrêt munie d'une valve de commande parallèle en deux groupes de surfaces chauffantes en série et l'agent de travail qui sort du premier groupe de surfaces chauffantes est en partie amené pendant la mise en route ou le fonctionnement à charge partielle, au second groupe de surfaces chauffantes et en partie mis en circulation par un circula-
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teur dans un circuit de circulation forcée à une pression détermina étant refroidi avant de pénétrer dans le circulateur en dessous de la température de vapeur saturée par l'injection d'eau d'alimenta- tion et étant ensuite renvoyé au premier groupe de surfaces chauffantes.
2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de vapeur passant dans le second groupe de surfaces chauffantes est réglée suivant la pression régnant dans le premier groupe et dans le circuit de circulation.
3.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la quantité d'eau d'alimentation fournie à la chaudière est réglée par rapport au volume de vapeur qui pénètre dans le se- cond groupe de surfaces chauffantes et par rapport à la quantité d'eau d'arrosage fournie au circuit de circulation de telle façon que la somme des quantités d'eau d'alimentation et d'eau d'arrosa- ge soit égale à la quantité de vapeur.
4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la quantité d'eau d'arrosage est ré- glée suivant la température de l'eau de circulation et la pression dans la conduite de circulation pour maintenir la température de l'eau de circulation qui pénètre dans le circulateur en dessous de la température de vapeur saturée.
5.- Procédé suivant les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la quantité d'eau en circulation renvoyée dans le premier groupe de surfaces chauffantes est réglée de telle façon que la som- me de cette quantité et de la quantité d'eau d'alimentation égale la quantité d'eau totale constante nécessaire pour le premier grou- pe de surfaces chauffantes.
6,- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circulateur remet l'eau en circula- tion dans uncircuit local et la quantité d'eau remise en cirou lation est réglée de telle façon que la somme de la quantité d'eau remise en circulation et de la quantité d'eau revenant dans le pre- mier groupe de surfaces chauffantes reste constante.
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7.- Chaudière à circulation forcée et à un seul passage, caractérisée en ce que l'installation de chaudière est divisée par une valve d'arrêt en un premier et en un second groupes de surfaces chauffantes raccordés en série, une valve de commande capable de régler la pression d'un premier groupe de surfaces chauffantes pen- dant la mise en route ou pendant un fonctionnement à charge partiel- le est raccordée en parallèle à la valve d'arrêt, une conduite de recirculation avec un ciroulateur est branchée sur le premier grou- pe de surfaces chauffantes entre la valve d'arrêt et une valve d'eau d'alimentation et une conduite d'eau d'arrosage comportant une valve de réglage est raccordée à la conduite de recirculation devant le circulateur et est branchée sur la conduite d'eau d'alimentation de- vant la valve d'eau d'alimentation.
8,- Chaudière suivant la revendication 7, caractérisée en ce qu'une valve de commande de la recirculation est prévue derrière le circulateur dans la conduite de recirculation et une conduite de retour est prévue entre la valve de commande de la recirculation et le circulateur et est pourvue d'une valve de réglage, cette condui- te étant également raccordée à la conduite de recirculation direc- tement devant le circulateur.
9.- Chaudière suivant la revendication 7 ou 8, caractéri- sée en ce que la jonction de la conduite d'eau d'arrosage et de la conduite de recirculation est un collecteur de mélange auquel est rac- cordée une conduite de décharge pourvue d'une valve d'arrêt.
10.- Chaudière suivant l'une quelconque des revendications 7, 9, caractérisée en ce que la valve d'arrêt avec la valve de com- mande raccordée en parallèle est placée entre l'évaporateur et le surchauffeur primaire de la chaudière.
11,- Chaudière suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que la valve d'arrêt avec la valve de commande raccordée en parallèle est placée entre le surchauf- feur primaire et le surchauffeur secondaire de la chaudière.
12,- Chaudière suivant l'une quelconque des revendications
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7 à 11, caractérisée en ce que les tubes du premier groupe de sur- faces chauffantes se terminent dans un collecteur vertical de l'ex- trémité supérieure duquel les tubes du second groupe de surfaces chauffantes proviennent.
13.- Chaudière suivant la revendication 12, caractérisée en ce que le collecteur est placé derrière la valve d'arrêt et est pourvu d'une conduite de décharge munie d'une valve d'arrêt.
14.- Chaudière suivant l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisée en ce qu'une conduite de mise en route avec une valve de mise en route est raccordée au surchauffeur secondai- re à la sortie de ce dernier.
15.- Chaudière suivant l'une-quelconque des revendications 7 à 14, caractérisée en ce que la valve de commande raccordée en parallèle avec la valve d'arrêt est pourvue d'un régulateur sensi- ble à la pression régnant dans le premier groupe de surfaces chauf- fantes.
16.- Chaudière suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la valve de commande de la recirculation est pourvue d'un régulateur sensible à la circulation de l'eau d'alimentation et de l'eau dans la conduite de recirculation vers le premier groupe de surfaces chauffantes et est capable, pendant la mise en route ou pendant un fonctionnement à charge partielle,de maintenir la somme des débits de circulation en substance constante.
17.- Chaudière suivant la revendication 8 ou 12, caracté- risée en ce que la valve régulatrice dans la conduite de retour est pourvue d'un régulateur sensible à la circulation dans la con- duite de recirculation et à la circulation dans la conduite de re- tour et est capable de maintenir un debit en substance constant du circulateur.
18,- Chaudière suivant l'une quelconque des revendications 7 à 17, caractérisée en ce que la valve régulatrice est pourvue d'un régulateur sensible à la température de l'eau à l'entrée du cir- culateur et est capable de maintenir la température en substance à
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une valeur prédéterminée inférieure à la température d'ébullition,
19.- Chaudière suivant la revendication 18, caractérisée en ce que le régulateur est également sensible à la pression ré- gnant dans la conduite de recirculation.
20,- Chaudière à circulation forcée et à un seul passage pourvue d'un dispositif de commande servant à la mettre en route ou à la faire fonctionner à une charge partielle, agencée et sus- ceptible de fonctionner en substance comme décrit avec référence au dessin annexé.