CA1149248A - Generateur de vapeur a prechauffage - Google Patents

Abstract

L'invention s'applique aux générateurs de vapeur comportant une plaque tubulaire sur laquelle est monté un faisceau de tubes en U contenus dans une enveloppe et dans lesquels circule un fluide primaire caloporteur. Le générateur est sépare en deux zones, une zone branche froide et une zone branche chaude. La séparation est effectuée, d'une part à l'intérieur de l'enveloppe, par une cloison verticale séparant les jambes froides des jambes chaudes des tubes en U, d'autre part à l'extérieur de l'enveloppe, par une jupe entourant une partie de l'enveloppe, du côté de la branche froide. L'eau secondaire de recirculation peut retourner vers le faisceau de tubes en U aussi bien par la zone branche froide que par la zone branche chaude, mais l'eau secondaire alimentaire, arrivant par un dispositif d'admission situé à la partie supérieure du générateur, circule dans la zone branche froide. Application aux installations nucléaires, en particulier pour la production d'énergie électrique ou la propulsion navale.

Description

~9;~

L'invention concerne un genérateur de vapeur, qui peut etre utilisé par exemple dans une installation nucleaire, pour la production d'énergie electrique ou la propulsion navale.
Un generateur de vapeur de type classique comporte une enceinte exterieure cylindrique d'axe vertical, resistante a la pression et fermee à chaque extremite par une calotte.
Une plaque tubulaire horizontale est disposee a l'interieur de l'encein-te, solidaire de celle-ci et delimitant avec la calotte inferieure une chambre separee en deux collecteurs,respectivement d'admission et d'evacuation d'un fluide primaire caloporteur.
Un faisceau de tubes en U est monte sur la plaque tubulaire.
Chaque tube en U presente une jambe chaude qui communique avec le collecteur d'admission et une jambe froide qui communique avec le collecteur d'evacuation, l'ensemble des jambes chaudes constituant la branche chaude et l'ensemble des jambes froides constituant la branche Eroide. Une enveloppe secondaire entoure le faisceau sans s'appuyer sur la plaque tubulaire et definit un espace annulaire avec l~enceinte exterieure. Un dispositif d'admission d'eau est prevu pour l'alimentation de l'espace annulaire en eau secondaire. Cette eau secondaire remonte le long des tubes du faisceau et se vaporise ~ leur contact. Dans la partie haute de l'enceinte, se trouve en ensemble de sépara-teurs; la vapeur produite est evacuee par une ouverture menagee dans la ca]otte superieure. L'eau issue des separateurs, appelee eau de recirculation retourne vers la plaque tubulaire en uti-lisant l'espace annulaire compris entre l'enceinte e~terieure et l'enveloppe secondaire, avant de remonter ~ nouveau le lony du faisceau de tubes en U. A cette eau de recirculation se mélange une eau alimentaire qui provient du dispositif d'admission dont nous avons parle plus haut. Ce dispositif d'admission est place en partie haute du genérateur de vapeur afin que le melange de l'eau alimentaire et de l'eau de recirculation soit homogène ~492~3 avant son entrée dans le faisceau tubulaire.
Le génerateur de type classique que l'on vient de decrire préscnte en particulier l'inconvenient suivant on n'utilise pas de fason optimale la surface d'echange primaire-secondalre; par co~scqucnt, l'c~:lcaclté tllerm.Lquc de l'cn-semble du cJenerateur n'est pas maximale.
Pour remedier à cet inconvenient, c'est-a-dire pour tenter d'au~menter le rendement du yénérateur, on a prevu de prechauffer l'eau alimentaire avant son melange ~ l'eau de recirculation. Ce prechauffage permet une meilleure utilisation de la surface d'echange et un accroissement de l'efficacite thermique de l'ensemble du generateur.
D'un point de vue theorique, l'efficacité maximale est atteinte lorsque l'eau alimentaire est amenée au voisinage immediat de la plaque tubulaire puis remonte le long de la branche froide des tubes en U, au contact desquels ell.e doit se réchauffer sur une certaine distance, appelee zone de préchauf-fage. L'eau alimentaire n'est mélangée à l'eau de recirculation venant des separateurs qu'à la sortie de la zone de préchauffage.
Cependant cette con~iguration présente plusieurs i.n-convenients. En particulier, du fait que l'eau alimentaire ne doit pas être melangée à l'eau de recirculation avank d'avoir ete prechauffee, les structures d'arrivee et de guidage de cette eau doivent etre relativement etanches. En outre, elle présente l'inconvénient du au fait qu'en basse charge ou durant certains transitoires de fonctionnement (introduction d'eau de sécours), la temperature de l'eau decrolt. Cette eau peut alors initier dans les structures avec lesquelles elle entre en contact (tubes, plaque tubulaire~ enceinte sous pression) des contraintes ther-miques inacceptables.
Pour pallier ces inconvenients, on a proposé plusieurs solutions parmi lesquelles celles qui consistent a incorporer 3~2~8 un soukien en -temperature de l'eau alimentaire ou a prevoir une alimentat:ion secondaire en haut du generateur de vapeur.
Ces deux solutions conduisent cependant à un alour-dissement du fonctionnement e~ de la conduite du generateur de vapeur.
Pour diminuer les contraintes thermiques dans la plaque tubulaire, on peut eloigner de cette plaque la zone o~ l'eau alimentaire pén~tre dans le Eaisceau tout en la maintenant en partie basse. C'est l'objet par exemple du brevet fransais n 2 191 704 au nom de SIEMENS A.G.
Cette geometrie se traduit par rapport au cas theorique envisagé plus haut par une baisse de la pression de saturation délivrée par le générateur de vapeur et des structures complexes à implanter dans la partie basse de l'appareil.
On a aussi propose de creer une zone tampon traversee par de l'eau de recirculation au dessus de la plaque tubulaire.
On pourra par exemple se reporter à la demande de brevet fran~ais n 2 285 573 au nom de WESTINGHOUSE ELECTRIC
CORPORATION. Dans la zone tampon, la plaque tubulaire, côte branche froide, est balayée par de l'eau de recirculation. Cette eau de recirculation est guidée par une plaque très peu per-méable, qui est en fait constituee par le plancher du prechauf-feur, ce prechauffeur et le dispositif d'admission d'eau alimen-taire etant situes en partie basse du generateur de vapeur.
Cependant le plancher du prechauffeur peut creer des contraintes de flexion dans les tubes (deformation en pression de la plaque tubulaire, dilatation differentielle de la plaque tubulaire et du plancher du préchauffeur), et rend en outre l'operation de tubage difficile du fait de sa perméabilite in-Eérieure à celle des plaques entretoises du faisceau tubulaireet de sa proximité de la plaque tubulaire.

D'autre part, ce plancher ne peut pas etre parfaite-ment etanche, si bien qu'une partie de l'eau alimentaire le traverse et se dirige vers la branche chaude: ceci diminue les performances d'ensemble du generateur de vapeur.
~n outre, l'introducti~n de l'eau alimentaire dans lc ~ai ccau s~ln~ mtlan(Je ~ de llcau de rcclrc~lla~lon quelle que soit la charge, rend delicat le dimensionnement des s-truc-tures du préchauffeur car celui-ci doit repondre a deux exi-gences con-tradictoires:
l. ~ccomoder des variations importan~es de tempe-rature, ce qui necessite des epaisseurs ~aibles.

2. Limiter, en situation accidentelle (rupture de tu~auteries, coup de bélier) de déformation qui pourraient mettre en danger la barriere primaire-secondaire que constituent les tubes. Il est donc necessaire de prevoir un ensemble rigide.
Enfin, le genërateur de vapeur du type decrit dans la demande française n 2 285 573 presente l'inconvenient de comporter un espace plus restreint pour les tubes pour un dia-mètre donne de l'enveloppe sous pression, une partie de l'espace etant occupee par le prechauffeur.
On connalt aussi la demande de brevet francais n 2 387 417 au nom du Commissariat a l'Energie Atomique qui decrit un generateur de vapeur ne presentant pas les inconve-nients precites. Dans ce generateur, la totalite de l'eau ali-mentaire est melangee a l'eau de recircula-tion et envoyee sur la branche froide de la plaque tubulaire par l'intermediaire d'un caisson central situe entre les jambes des tubes en U, l'eau etant canalisee vers le caisson par deux anneaux plats de forme elliptique.
Cependant, cette realisation conduit a une structure tres complexe.
Le but de l'invention est donc de proposer un nouveau generateur de vapeur muni d'un dispositif de prechauffage mais 2~
ne présent~nt pas les inconvénients de l'art an-térieur.
Llinvention s'applique ~ tout ~enerateux de vapeur de type classique, con:Eorme à la description que nous avons effectuee plus haut.
Selon l'invention, le generateur de vapeur est separe en deux zones, une zone branche froide et une zone branche chaude, la séparation etant effectuee d'une part, à l'interieur de l'enveloppe secondaire, par une cloison verticale separant les ~ambes froides des jambes chaudes, d'autre part,à l'exte-rieur de l'enveloppe secondaire, par une jupe entourant unepartie de l'enveloppe secondaire, du cote de la branche froide, et constituant avec ladite enveloppe un espace ferme sur les côtes et à sa partie inferieure, tout en laissant un passage vers la zone branche froide de l'interieur de l'enveloppe, et ouvert à sa partie superieurej de te:Lle sorte que l'eau secon-daire remise en circulation après passage dans les séparateurs, dite eau de recirculation, puisse retourner vers le faisceau de tubes en U aussi bien par la zone branche froide que par la zone branche chaude, mais que l'eau secondaire alimentaire, arrivant par un dispositif d'admission situe à la partie supé-rieure du générateur circule pour l'essentiel de son débit dans la zone branche ~ro.ide.
En outre, le générateur selon l'invention peut compor-ter des mo~ens de repartition de l'eau de recirculation entre les deux zones, branche froide et branche chaude, et d'équilibrage, au niveau de la palque tubulaire, des pressions dans ces deux zones. On pourra utiliser d'une part une collerette de répar-tition placée dans l'espace compris entre l'enveloppe secondaire et la jupe, perpendiculairement ~ la direction du courant d'eau secondaire de la zone branche froide; d'autre part, une plaque de distribution placee à l'interieur de l'enveloppe secondaire dans chacune des zones, branche froide et branche chaude, per-~g2~

pendiculairement ~ la direction des tubes en U, ces deux plaques etant en c3eneral de perméabilité différente.
Dans un mode prefere de realisation de l'invention, la jupe est situee a une distance constante de l'enveloppe secondaire, de~inissant avec celle-ci un espace dont la scctlon par un plan parall~le ~ la plaque -tubulaire est un sec-teur d'anneau dont l'ancJle peu-t varier avec le plan de section; la jupe s'etend vert.lcalement de la plaque tubulaire jusqu'au dispositif d'ad~ission d'eau alimen-taire; ses côtés sont rabat-tus ~ers l'enveloppe secondaire et soudes a cette enveloppe;sa partie inferieure est reliee à la plaque tubulaire par une liaison semi-etanche limitant les fuites mais permettant des mouvements de la jupe par rapport à la plaque de façon à ac-comoder les deformations relatives dues a la pression et aux dilatations.
Dans un mode particulier de realisation de l'inven-tion, la jupe est confondue avec l'enceinte exterieure, excep-tion faite des bords qui sont constitues par deux cloisons verticales s'etendant entre l'enceinte exterieure et l'enveloppe secondaire.
De préférence, la cloison verticale séparant la zone branche froide de la zone branche chaude à l'intérieur de l'en-veloppe secondaire s'étend de la plaque tubulaire jusqu'à une hauteur au moins égale à la hauteur nécessaire au préchauffage de l'eau alimentaire; elle est soudee sur les côtes à l'inte-rieur de l'enveloppe secondaire et reliee a la plaque tubulaire par une cloison semi-etanche.
Pour effectuer les liaisons semi~étanches, on peut par exemple utiliser des rails solidaires de la plaque tubulaire, dans lequels les parties inférieures de la jupe et de la cloison verticale sont engagees. Si, au niveau de la plaque tubulaire, la section de la jupe est un secteur d'anneau de 1~0 9 les côtés 2~
rabattus de la jupe peuvent être engages dans le même rail rectiliyne que la cloison vertic~le.
Dans un mode preféré de réalisation des liaisons semi-étanches, la partie in~érieure de la jupe peut etre engage dans un rall solidaire dc l'ellccinte exterieurc ~t non d~ la plaque tubulaire, afin de diminuer les contraintes dans cette pla~ue.
De preference, l'eau secondaire alimentaire est envoyee pour la to-talite de son debit dans la zone ~ranche Eroide.
~Ein dc mieu~ être comprise, l'invention va être decrite dans quelques modes de realisation preferes, choisis uniquement a titre d'exemples et representes par les dessins annexés.
La figure 1 represente une vue d'un ler mode de rea-lisation du generateur selon l'invention.
La figure 2 représente une coupe, par un plan per-pendiculaire à la plaque tubulaire et ~ la cloison verticale, du genérateur de la figure~l.
La figure 3 represente une coupe parun plan parallele a la plaque tubulaire, au niveau de la partie superieure de la jupe, du générateur de vapeur de la figure 1 (coupe suivant III-III).
La figure 4 represente un deuxieme mode de réalisation de la jupe selon 11 invention, dans une vue semblable a celle de la figure 1.
La figure 5 represente le mode de realisation de la figure 4, vue dans une coupe analogue ~ celle de la figure 2.
- La figure 6 represente le mode de realisation de la figure 4, vue d'une façon analogue à celle de la figure 3.
La figure 7 represente un troisieme mode de realisa-1L9~4~

tion de la jupe, vue de façon analogue ~ la figure 3.
I,es ~igures 8, 9, 10 et 11 representent divers modes de realisation des moyens de liaison de la partie inferieure de la jupe et de la cloison verticale avec la plaque tubulaire.
Les fi~ures 8a, 8b et 8c mon-trent lcs parties infe-rieures engagees dans des rails.
Les figures 9a et 9b montrent les parties inferieures engagees dans des joints ~ labyrinthe.
Les fiqures 10a et 10b montrent un système de liaison avec couvre-joints.
La figure 11 represente un systeme de liaison par joints du type a ressort.
Sur toutes les Eigures, les elements correspondants portent les memes repères.
On se reportera tout d'abord aux figures 1, 2 et 3.
Le generateur de vapeur represente sur les figures 1, 2 et 3 comporte une enceinte extérieure cylindrique 1 d'axe vertical, resistante à la pression, fermee ~ cha~ue extremite par une calotte. La calotte superieure n'a pas ete representee mais on peut voir la calotte inferieure 2. Une plaque tubulaire

3 horizontale est disposee a l'interieur de l'enceinte 1, soli-daire de celle-ci et delimitant aveclacalotte inférieure 2 une chambre separee en deux collecteurs 4 et 5, le collecteur

4 étant un collec~eur d'admission et le collecteur 5 un col-lecteur d'evacuation d'un fluide primaire caloporteur; ce fluide primaire peut par exemple provenir d'un reacteur de centrale nucleaire.
Des tubes en U, 6, groupes en faisceau, sont montes sur la plaque tubulaire 3 et presentent chacun une jambe chaude 7 qui communique avec le collecteur d'admission 4 et une jambe froide 8 qui communique avec le collecteur d'evacuation 5;

l'ensemble des jambes chaudes 7 constitue la branche chaude et l'ensemble des jambes froides constitue la branche froide.
une enveloppe secondaire 9 entoure le faisceau de tubes 6 sans s'appuyer sur la plaque tubulaire 3 et définit un espace annulaire 10 avec l'enceinte exterieure.
Un dispositif 11 d'admission pour l'alimentation de l'espace annulaire 10 en eau secondaire est prevu en partie haute du genérateur.
Ce-tte eau est des-tinee à descendre vers la plaque tubulaire 3 puis a remonter le long des tubes 6 et à se réchauf-fer puis se vaporiser a leur contact. Dans la partie haute del'enceinte 1 est prevu un ensemble de separateurs-secheurs 12 destines a separer la vapeur obtenue en partie haute des tubes;
cette vapeur est evacuee ensuite par une ouverture menagee dans la calotte superieure, non representée.
Sur la figure 2, on a represente les plaques entre-toises 13 qui maintiennent le faisceau de tubes 6. Ces plaques 13 et l'enveloppe secondaire 9 sont bLoquees en translation par rapport a l'enceinte exterieure 1 par des blocs 1~.
On a appele 15 l'espace compris entre l'enveloppe secondaire 9 et la plaque tubulaire 3 prevu pour que le fluide secondaire puisse penetrer dans le faisceau.
Une jupe 16 entoure une partie de l'enveloppe secon-daire 9r du cote de la branche froide et constitue avec l'en-veloppe 9 un espace 17 ferme sur les cotes et à sa partie infe-rieure. L'espace 17 constitue le circuit de retour de l'eau de recirculation vers la branche froide ou retour d'eau branche froide, alors que l'espace annulaire 10 compris entre l'enceinte sous pression 1 et l'enveloppe secondaire 9, d'une part, et l'espace compris entre L'enceinte 1 et la jupe 16, que l'on appellera 10', d'autre part, delimitent le retour d'eau branche chaude. Les côtes 18 et 18' de la jupe 16 sont rabattus sur l'enveloppe secondaire 9 et soudes à celle-ci, evitant ainsi 9;29~E~

le passage de fluide du retour d'eau branche froide vers le retour d'eau ~ranche chaude.
La partie inférieure de la jupe 16 est reliée à la plaque tubulaire 3 par une liais~n sem:i-etanche limitant les fuites. Cette liaison est ici constituee par la gorge l9a d'un rail semi-circulaire 19 soude à la plaque tubulaire dans laquelle un rebord 19b de la partie inferieure de la jupe 16 est embolte. De la même fa~on, la partie inferieure des côtee 18 et 18' est engagee dans les extremites 20a et 20b d'un rail rectiligne 20.
A l'interieur de l'enveloppe secondaire 9, une cloison verticale 21 separe les jambes froides 8 des jambes chaudes 7.
Cette cloison verticale 21 est engagée dans le rail rectiligne 20. La plaque 21 est en fait placée dans le prolongement de la plaque de partition 22 separant les collecteurs 4 et 5. Elle est soudee à l'enveloppe secondaire 9 et sletend verticalement jusqu'à une hauteur au moins egale à la hauteur necessaire au prechauffage de l'eau alimentaire. La cloison 21 peut ainsi prevenir les ecoulements transversaux dans le faisceau avant que toute l'eau alimentaire soit prechauffee.
Vne rampe d'admission d'eau alimentaire est fixée dans la tubulure 11 et est munie de tubes en J, 23, dont les ouvertures debouchent dans la partie superieure du retour d'eau branche froide 17.
Une collerette 24 munie d'orifices est situee à la partie inferieure de l'espace 17 et est destinee à y creer une perte de charge. Cette collerette 24 permet aussi une alimentation homo~ène d~ la branche froide.
Des plaques de distribution 25a et 25b dont les permeabilites sont differentes sont situees à l'interieur de l'enveloppe secondaire 9, l'une cote branche chaude et l'autre cote branche froide, perpendiculairement à la direction des tubes U. Ces plaques ont pour fonction principale d'assurer un bon balayage de la plaque tubulaire afin d'eviter la creation de zones de basse vitesse de l'eau près de la plaque tubulaire.
Elles contribuent aussi a llequilibre des pressions en bas du Eaisceau entre branche froicle et branche chaude e-t permettent d'eviter lesecoulements d'eau d'une branche vers l'au-tre.
Le generateur de vapeur selon l'invention fonctionne de la façon sulvante:
le fluide primaire calopor-teur circule vers le hau-t dans les tubes côté branche chaude et redescend côte branche froide.
L'eau secondaire en ecoulement ascendant est partiel-lement vaporisee dans le faisceau de tubes jusqu'à un titre vapeur de 20 à 40 %; l'emulsion ainsi produite se dirige dans un ensemble de separation-sechage assurant la separation de l'eau et de la vapeur et le sechage de celle-ci. L'eau separee, dite eau de recirculation, retourne à la base du faisceau selon les circuits fleches representes à la figure 2, qui comportent une zone commune A, un circuit retour d'eau branche froide B
et un circuit retour d'eau branche chaude C. Une partie de l'eau secondaire de recirculation est melangee à l'eau alimen-taire provenant du dispositif/d'admission 11, alors que la partie restante penètre directement dans la branche chaude, et l'en-semble est à nouveau vaporise. En fonctionnement, un niveau d'eau unique s'etablit en tête du circuit au voisinage de la base des separateurs 12.
Alors que, dans l'art anterieur, l'eau de recirculation se repartit uniformement dans un espace compris entre l'enceinte exterieure et l'enveloppe secondaire, ici, à pleine charge, une fraction importante de l'eau de recirculation, superieure à 50 %, se dirige vers la branche chaude du faisceau par le retour d'eau branche chaude, c'est-à-dire par les espaces 10 et 10', alors ZI~

quc la frac~lo~ rcstante de l'eau de recirculation est melangée dans le retour d'e~u branche froide 17 a la totalite de l'eau alimentairc vonallt dc la tubulur~ 11, avant d'at-teinclre la plaque tu~ulaire 3 et la zone de prechauEEage (c'est-~-dire la zone brallcllc ~rolde comprise à l'intericur dc l'cnveloppc secondaire 9). Ce fractionnement de l'eau de recirculation resulte de l'effet de perte de charge cree d'une part par la collerette 24 et d'autre part par la difference de permeabilite des plaques de distribution 25a et 25b situees l'une dans la branche chaude et l'autre dans la branche froide.
Par rapport à certaines solutions de l'art antérieur, où seule l'eau alimentaire penètre dans la branche froide du faisceau de tubes en U, la solution cle notre invention entraine une bai.sse de la pression delivrée pa:r le génerateur de vapeur, due à la diminution de l'ecart des temperatures primaire-secondaire. Toutefoi.s, cette diminution de l'ecart des tempe-ratures est partiellement compensee par une elevation du coef-ficient de transfer-t dans le film secondaire due à une augmen-tation du debit total traversant la zone branche froide du faisceau et on obtient un rendement très satisfaisant.
On règle la collerette 8 et les plaques de distri-bution 25a et 25b de facon à obtenir une repartition optimale des pertes de charge, c'est-à-dire une repartition pour laquelle, au point nominal, donc a pleine charge, la fraction d'eau de recirculation se dirigeant côte branche chaude est proche de 100 ~.
Lors des diminutions de puissance, qui entrainent des diminutions du deblt et de la temperature de l'eau alimen-taire, la proportion relative eau de recirculation/eau alimen-ta:ire augmente naturellement dans le retour d'eau branche froide,ce qui a pour effet de compenser la baisse de la temperature de l'eau alimentaire. Ainsi, la temperature du melan~e arrivant ~492~

sur la plaque tubulaire reste sensiblemen-t constante aussi bien à pleine charge qu'a faible charge.
On pourra se reporter maintenant aux figures 4, 5 et 6 qui représentent un second.mode de réalisation de la jupe 16.
Sur ces figures, on s'est attache essentiellement à representer la jupe 16, les autres parties du generateur etant semblables a celles des figures 1, 2 et 3.
Dans le cas des figures 4, S et 6, la jupe 16 est telle que la section de cette jupe par un plan parallele à la plaque tubu-laire est un sectèur d'anneau, ~is ce secteur d'anneau a un angle qui : varie avec le plan de section. De la partie superieure du generateur de vapeur jusqu'a un plan intermediaire 26, l'angle du secteur d'anneau est inferieur a 180 , alors que, du plan intermediaire 26 jusqu'au niveau de la plaque tubulaire 3, le secteur d'anneau augmente de façon continue de la valeur qu'elle a au niveau du plan intermediaire 26 jusqu'à 180.
On pourrait imaginer encore d'autres possibilites, pourvu que la section de la jupe soit toujours un secteur d'anneau : Dans un cas limite, represente à la figure 7, la jupe 16 est situee a une distance de l'enveloppe secondaire 9 qui est egale ~ la distance entre llenceinte exterieure 1 et l'envéloppe secondaire 9; ceci revi.ent a dire que la jupe 16 est confondue avec l'enceinte exterieure 1, exception faite des côtes 18 et 18'. En fait, la jupe est constituee uniquement par ces côtés 18 et 18', c'est-à-dire par un simple jeu de deux cloisons verticales s'etendant entre l'enceinte 1 et l'enveloppe 9 en prolongement dela cloison verticale 21.
I.es figures 8, 9, 10 et 11 representent des exemples de liaisons semi-etanches, entre les parties inferieures de la jupe et de la cloison verticale 21 et la plaque tubulaire 3.

9~

La ~igure B représente lcs parties inEcrieures engagees dans des r~ils. L~l cloison ver~icale 21 est en~agee dans un rail 20. La partie inférieure de la jupe, 19b, est engagée dans la gor~e l9a d'un rail 19. Le rail 19 peut etre fixe soit directement sur la plaque tubulaire soit, de Eacon pre~érentielle, sur l'enceinte extérieure, comme le représente la figure 8c.
Sur la figuxe 9, les liaisons semi-étanches sont effectuées au moyen de joints a labyrinthes solidaires soit de la plaque tubulaire (figure 9a) soit directement de l'enceinte extérieure 1 (figure 9b).
La figure 10 représente un systeme de liaison des parties inférieures au moyen de couvre-joints. Les couvre-joints 27 sont fixés par secteurs aux parties inférieures de la cloison verticale 21 ou de la jupe 16 au moyen de boulons 28. On annule au montage le jeu entre les couvre-joints et la plaque tubulaire.
Quant à la Eigure 11, elle représente une liaison effectuée au moyen d'un joint du type à ressort.
La présente invention comporte de nombreux avantages.
En particulier, elle combine, du point de vue concep-tion, les avantages du générateur de vapeur classique a tore de distribution d'eau alimentaire et recirculation, et, du point de vue performance, les avantages des générateurs de va-peur à préchauffeur integre tels que ceux que nous avons decrits plus haut.
La présente invention permet d'obtenir une pression de vapeur superieure à celle d'un générateur de vapeur classique et voisine de celle des generateurs de vapeur à prechauffeur intégré, tout en étant d'une structure tres simple.
- 30 L'invention résoud les problèmes de chocs thermiques au niveau de la plaque tubulaire et au niveau de l'enceinte exterieure. En effet, l'introduction de l'eau alimentaire est 9,~4~3 ef~ectuée en partie haute du generateur, c'es-t-~-dire loin de la plaque tubulaire, et cette eau est melangee coté
branche froide ~ une fraction d'eau de recirculation plus chaude; cette fraction d'eau de recirculation augmente ~
Eaible charge c'est-à-dire quand la temperature et le debit d'eau alimentaire diminuent. La temperature de l'eau secondaire arrivant sur la plaque secondaire est donc pratiquement cons-tante. Quant a l'enceinte sous pression 1, elle est maintenue à une temperature uniforme puisqu'elle est toujours en contact avec l'eau de recirculation contenu dans les espaces annulaires 10 et 10', et non avec l'eau alimentaire. On peut a~outer que les consequences d'une rupture de tuyauterie alimentaire sur l'integrite des tubes en U et les structures du prechauf-feur sont moins sevères que dans le cas des genérateurs com-portant un prechauffeur intégré, comme décrit au début de la description, car les effets de pression sont amortis.
Dans le génerateur de vapeur selon notre invention, on ne rencontre aucune difficulté telle que celles que l'on rencontrait dans les generateurs munis de prechauffeurs ou de caissons dont les dimensionnements etait delicats. En outre, on supprime les difficultés liées à la présence d'un plancher de préchauffage.
On peut ajouter egalement que les exigences d'etan-cheite dans la zone de la plaque tubulaire sont limitees en raison du reglage des pressions branche chaude-branche froide apporte par les plaques de distribution. Les ecoulements transversaux a l'interieur de l'enveloppe secondaire en haut de la zone de prechauffage sont aussi minimises.
Un autre avantage important de l'invention réside dans le fait de sa structure tres simple.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux seuls modes de réalisa-tion qui ont ete décrits a titre d'exemples, mais elle s'applique egalement à tous les autres modes de rea-lisation qui n'en diffc~reraient que par des details, par des variantes d'execution oupar l'utilisation de moyens equivalents.
AlllsL, 1I n'cs~ pas ~ cess.lLrc quc l:outc l'eau ali-mentaire c'ecoule par l'espace annulaire 17 compris entre l'envcloppe secondaire 9 c-t la jupe 16, mais une partic dc cctte eau alimentaire pourrait s'ecouler dans les condui-ts annulaires 10 et 10'. Bien sûr, la proportion d'eau alimentaire qui cir-culerait ainsi dans la zone branche chaude devrait rester dansdes proportions faibles.
On pourrait egalement placer la collerette 24, non à la partie inferieure du genérateur mais plu-tot à sa partie superieure. Ainsi, cette collerette serait accessible lors des arrêts; on pourrait la munir d'orifices obturables et, a l'arrêt, venir regler la repartition des pertes de charge.
On pourrait d'ailleurs, pour effectuer ce reglage, agir sur la perméabilite des plaques entretoies ~L3 situees dans la zone de prechauffage, c'est-a-dire en dessous du sommet de la cloison verticale 21.
En ce qui concerna les plaques de distribution 25a et 25b, on peut ajouter que celles-ci peuvent etre situees dans - des plans differents.

Claims (12)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Générateur de vapeur comportant une enceinte extérieure cylindrique d'axe vertical, résistante à la pression, fermée à chaque extrémité par une calotte, une plaque tubulaire horizontale disposée à l'intérieur de l'enceinte, solidaire de celle-ci et délimitant avec la calotte inférieure une chambre séparée en deux collecteurs, respectivement d'admission et d'évacuation d'un fluide primaire caloporteur, un faisceau de tubes en U montés sur la plaque tubulaire, présentant chacun une jambe chaude communique avec le collecteur d'admission et une jambe froide qui communique avec le collecteur d'évacuation, l'ensemble des jambes chaudes constituant la branche chaude et l'ensemble des jambes froides constituant la branche froide, une enveloppe secondaire entourant le faisceau de tubes sans s'appuyer sur la plaque tubulaire et définissant un espace annulaire avec l'enceinte extérieure, un dispositif d'admis-sion pour l'alimentation de l'espace annulaire en eau secondaire destinée à remonter le long de tubes du faisceau et à se vapo-riser à leur contact, et, dans la partie haute de l'enceinte, un ensemble de séparateurs et une ouverture ménagée dans la calotte supérieure pour l'évacuation de la vapeur produite, caractérisé par le fait que le générateur de vapeur est séparé
en deux zones, une zone branche froide et une zone branche chaude, la séparation étant effectuée d'une part, à l'intérieur de l'enveloppe secondaire, par une cloison verticale séparant les jambes froides des jambes chaudes, d'autre part, à l'extérieur de l'enveloppe secondaire, par une jupe entourant une partie de l'enveloppe secondaire du côté de la branche froide et constituant avec ladite enveloppe un espace fermé sur les côtés et à sa partie inférieure, tout en laissant un passage vers la zone branche froide de l'intérieur de l'enveloppe, et ouvert à
sa partie supérieure, de telle sorte que l'eau secondaire remise en circulation après passage dans le séparateur, dite eau de recirculation, puisse retourner vers le faisceau de tubes en U aussi bien par la zone branche froide que par la zone branche chaude, mais que l'eau secondaire alimentaire, arrivant par un dispositif d'admission situé à la partie supérieure du géné-rateur, circule, pour l'essentiel de son débit, dans la zone branche froide.

2. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de réparti-tions de l'eau de recirculation entre les deux zones, branche froide et branche chaude, et d'équilibrage, au niveau de la plaque tubulaire, des pressions dans ces deux zones.

3. Générateur de vapeur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une collerette de répartition est placée dans l'espace compris entre l'enveloppe secondaire et la jupe, perpendiculairement à la direction du courant d'eau secondaire de la zone branche froide.

4. Générateur de vapeur selon l'une des revendica-tions 2 ou 3, caractérisé par le fait que, à l'intérieur de l'enveloppe secondaire, chaque zone, branche froide ou branche chaude, comporte une plaque de distribution placée perpendicu-lairement à la direction des tubes en U, les deux plaques étant de perméabilité différente.

5. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la jupe est située à une distance constante de l'enveloppe secondaire, définis-sant avec celle-ci un espace dont la section par un plan paral-lèle à la plaque tubulaire est un secteur d'anneau dont l'angle peut varier avec le plan de section, qu'elle s'étend vertica-lement de la plaque tubulaire jusqu'au dispositif d'admission d'eau alimentaire, que ses côtés sont rabattus vers l'enveloppe secondaire et soudés à cette enveloppe et que sa partie infé-rieure est reliée à la plaque tubulaire par une liaison semi-étanche.

6. Générateur de vapeur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la jupe est condonfue avec l'en-ceinte extérieure, exception faite des côtés qui sont constitués par deux cloisons verticales s'étendant entre l'enceinte exté-rieure et l'enveloppe secondaire.

7. Générateur de vapeur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les parties inférieures de la jupe et de la cloison verticale sont engagées dans des rails soli-daires de la plaque tubulaire.

8. Générateur de vapeur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la cloison verticale et les côtés rabattus de la jupe sont engagés dans un même rail rectiligne.

9. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cloison verticale séparant la zone branche froide de la zone branche chaude à l'intérieur de l'enveloppe secondaire s'étend de la plaque tubulaire jusqu'à
une hauteur au moins égale à la hauteur nécessaire au pré-chauffage de l'eau alimentaire et qu'elle est soudée sur les côtés à l'intérieur de l'enveloppe secondaire et reliée à la plaque tubulaire par une liaison semi-étanche.

10. Générateur de vapeur selon la revendication 5, 6 ou 9, caractérisé par le fait que la partie inférieure de la jupe est engagée dans un rail solidaire de l'enceinte exté-rieure.

11. Générateur de vapeur selon la revendication 5, 6 ou 9, caractérisé par le fait que les parties inférieures de la jupe et de la cloison verticale sont reliées à la plaque tubulaire au moyen de joints du type à ressort.

12. Générateur de vapeur selon la revendication 1, 6 ou 8, caractérisé par le fait que l'eau secondaire alimentaire est envoyée pour la totalité de son débit dans la zone branche froide.