Installation pour l'utilisation de vapeur avec récupération des eaux condensées chaudes La présente invention a pour objet une installation pour l'utilisation de vapeur avec récupération des eaux condensées chaudes, comprenant des appareils d'utilisation travail lant dans des conditions différentes de pression et des moyens pour réinjecter, dans le géné rateur de vapeur, les eaux condensées chaudes recueillies.
On a déjà proposé de supprimer les pur geurs d'une installation marchant à la vapeur et travaillant à une pression uniforme et de recueillir les eaux condensées chaudes par sim ple gravité dans un collecteur sous pression. On peut alors, au moyen d'une pompe, réinjec- ter l'eau condensée chaude dans la chaudière, ce qui permet de réaliser un circuit fermé sans perte de vapeur et d'eau. Ce genre de récupéra tion par gravité n'est pas toujours applicable, d'abord parce que beaucoup d'usines sont de plain-pied et les différences de niveau néces saires pour recueillir les eaux par gravité n'exis tent pas ; en outre, dans beaucoup d'installa tions, on utilise des pressions différentes, ce qui exclut le genre de récupération précitée.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'installation selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend une conduite d'amenée de l'eau chaude de condensation d'au moins un des appareils d'utilisation précités, dans au moins un collecteur avec chambre de vapeur, une conduite de prélèvement de vapeur reliant cette chambre à un autre des appareils d'uti lisation précités travaillant à une pression inférieure à celle du premier appareil men tionné, l'installation comprenant en outre des moyens de réglage du débit de vapeur prélevée et de celui de la quantité d'eau de condensa tion admise, afin de créer, dans le collecteur, la dépression nécessaire pour assurer l'amenée de l'eau de condensation dans ce collecteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, diverses formes d'exécution de l'installa tion objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique d'une première installation pour l'utilisation de va peur.
La fig. 2 est une vue schématique d'une autre installation pour l'utilisation de vapeur. La fig. 3 est analogue à la fi-. 1, mais se rapporte à une variante.
La fig. 4 est une vue de détail, à plus grande échelle, de l'alimentateur automatique du circuit de la fig. 3.
La fig. 5 est relative à un détail de la fig. 4. Dans les différentes figures, les mêmes in dices de référence désignent des éléments ana logues.
L'installation pour l'utilisation de vapeur représentée à la fig. 1 comprend une chau dière 1 fournissant de la vapeur à 12 kg/ ce par exemple. Cette vapeur est utilisée dans une installation comprenant des appareils d'uti lisation travaillant à des pressions différentes. Pour ne pas surcharger le dessin, on n'a pas représenté les conduites d'alimentation de va peur de ces appareils, ni ces appareils eux- mêmes. On a cependant indiqué les conduites par lesquelles les eaux de condensation chaudes sont recueillies.
On a supposé qu'un premier groupe de trois appareils d'utilisation emploie de la vapeur à une pression absolue de 9 kg/ce. Les eaux de condensation chaudes de ces trois appareils sont amenées par des conduites 2 à un collec teur 3. Un autre groupe de quatre appareils d'utilisation travaillant avec de la vapeur à 6 kg/ce correspond aux conduites 4 par lesquelles les eaux de condensation chaudes sont amenées dans un collecteur 5 possédant une chambre de vapeur 6. De même, quatre autres appareils d'utilisation travaillant avec de la vapeur à 2 kg/ciri= ont des eaux de condensation qui, par les conduites 7, sont amenées dans un collecteur 8 avec chambre de vapeur 9.
En prélevant, par une conduite 10, la va peur se trouvant dans la chambre 6 pour l'uti liser dans les appareils du troisième groupe qui emploient de la vapeur à 2 kg/cm=, donc à une pression inférieure à celle qui règne dans la chambre 6, on crée une autovaporisation, donc une dépression relative qui provoque un appel des eaux de condensation, par les condui tes 4, vers le collecteur 5 même lorsqu'il n'existe pas de différence de niveau entre ce collecteur et les points d'évacuation des eaux de condensation chaudes. De même, la vapeur de la chambre 9 peut être prélevée par une conduite 11 pour être utilisée par exemple à la pression atmosphérique.
Encore une fois, l'utilisation se faisant à une pression plus faible, on aura une autovaporisation et une dépression relative qui provoquera un appel des eaux dans le collecteur 8. Pour assurer la circulation des eaux de condensation chaudes dans de bonnes conditions, donc pour régler la dépres sion relative qui se crée, on prévoit des vannes, telles que 12, sur les conduites d'amenée d'eaux de condensation et des vannes, telles que 13, sur les conduites de prélèvement de vapeur. En outre, pour contrôler la situation, on prévoit des regards, tels que 14, sur les conduites 4 et 7 servant à l'amenée d'eaux chaudes de condensation.
On pourrait, bien entendu, prévoir égale ment, sur le collecteur 3, une chambre de vapeur telle que 6 ou 9 et prélever la vapeur de cette dernière pour l'utiliser par exemple dans les appareils employant de la vapeur à 6 kg/cm\z.
Les eaux des collecteurs 3, 5 et 8 peuvent être reprises séparément par des pompes pour les réinjecter dans la chaudière 1. On peut encore cependant utiliser, comme indiqué ci- avant, les propriétés de la vapeur en contact avec une source froide en reprenant l'eau du collecteur à la pression la plus basse pour la réinjecter dans l'eau d'un collecteur à pression plus élevée. C'est ainsi que l'eau chaude du collecteur 8 est admise, par une vanne 15, dans un réservoir 16, d'où elle est reprise par une pompe 17 pour être réinjectée dans un réser voir 18 auquel est amenée, d'autre part, par une vanne 19, l'eau du collecteur 5.
L'eau condensée à 2 kg/cm2 est à une température de 119o, tandis que l'eau condensée à 6 kg/cm@ est à une température de 158o. Le mélange des eaux donne une température dépendant évidemment des volumes des eaux mélangées, mais qui sera toujours comprise entre les tem pératures précitées. Supposons que cette tem pérature soit de 151,j, ce qui correspond à une tension de vapeur de 5 kg/ce. Il naît donc, entre le réservoir 18 et le collecteur 5, une dépression relative qui contribuera à la circulation de l'eau condensée, c'est-à-dire à son amenée par les conduites 4.
Une pompe 20 reprend l'eau du réser voir 18 pour l'amener à un réservoir 21 dans lequel est admise, d'autre part, par une vanne 22, l'eau du collecteur 3. Le même phénomène se reproduit et la dépression qui est créée entre le réservoir 21 et le collecteur 3 assure l'ame née de l'eau condensée par les conduites 2, bien que l'on n'ait pas prévu, sur le collec teur 3, de chambre de vapeur. L'eau du réser voir 21 est alors amenée à une bâche générale 23 pourvue d'un dégazeur 24. Cette eau est reprise par des pompes 25 pour être réintro- duite dans la chaudière 1.
On peut éventuelle ment prévoir une pompe 26 uniquement pour assurer la circulation à la mise en marche. On monte utilement en 27 une vanne de réglage du débit d'eau condensée chaude.
A la fig. 2, on a représenté une installation utilisant de la vapeur à une seule pression mais à des températures différentes. Les chaudières 1 fournissent de la vapeur à 4 kg/cm' qui est admise dans des appareils d'utilisation 29 mar chant tous à la pression de 4 kg/cm2. Les eaux de condensation des appareils 29 sont reprises séparément, par des conduites 30, pour être admises, par des vannes 31, dans un collec teur 37 avec chambre de vapeur 38. Des regards 32 permettent de vérifier l'écoulement des eaux condensées.
La température des eaux de condensation à leur sortie des appareils 29 est de 143o, puisque la pression est de 4 kg/cm2.
La conduite 28 alimente également un autre appareil d'utilisation 40, qui a été supposé divisé en deux parties. Il peut, par exemple, s'agir d'un séchoir dont la première partie du serpentin, en l'occurrence 40, utilise de la va peur à une pression de 4 kg/cm2. Les calories empruntées par 1e_ séchage ont pour effet de condenser partiellement cette vapeur. Une pompe de reprise 42 permet d'amener unique ment l'eau du serpentin 40 dans la seconde partie de l'appareil d'utilisation qui est formée d'un serpentin 41, qui est donc alimenté par une eau à une température de 143o. Cette eau se refroidit et est portée par exemple à une température de 120e.
Elle est alors réinjectée, par une conduite 39 et une vanne 43, dans la chambre de vapeur 38 du collecteur 37. La pression de l'eau qui est réinjectée dans le col lecteur 37 est de 4 kg/em2 ou même plus, car la vanne 43 peut être partiellement obturée de manière à limiter le débit, ce qui tend à aug menter la pression de la conduite 39.
L'eau refroidie à 120o, et pénétrant dans la chambre de vapeur 38, provoque une condensation de la vapeur et un mélange des deux eaux, l'une à 120o, l'autre à 1430. Il y a donc une diminution de température de l'eau dans le collecteur 37 - cette température étant par exemple portée à 1430 - ce qui correspond à une tension de vapeur de 3 kg/cm2. La pression diminue donc dans le collecteur 37, et il se crée, par rapport aux appareils 29, une dépression relative qui assure la circulation des eaux condensées chaudes depuis les appareils 29 jusqu'au collecteur 37.
Les eaux de ce collecteur sont reprises, à travers une vanne 33, dans un réservoir 34, d'où elles sont ramenées, par une conduite 35 et une pompe 36, aux chaudières 1.
On a donc réalisé un circuit fermé permet tant la récupération des eaux condensées chau des, sans perte appréciable de calories.
La pompe de reprise 42 a été placée entre les deux portions de l'appareil d'utilisation 40 41, mais suivant la nature de cet appareil on pourrait être amené à la placer à la sortie de l'appareil d'utilisation, donc entre celui-ci et le collecteur 37. Cependant, il faut que cette pompe reprenne de l'eau à une température inférieure à la température de vaporisation correspondant à la pression utilisée dans le circuit considéré. La portion 41 de l'appareil d'utilisation 40-41 joue en somme le rôle d'un collecteur d'eau de condensation. Suivant les circonstances, un collecteur séparé peut éven tuellement être prévu.
Il peut se faire qu'à la sortie de l'un ou l'autre appareil d'utilisation l'eau de conden sation contienne des impuretés qui rendent cette eau impropre à son retour vers le géné rateur de vapeur. Dans ce cas; on peut néan moins utiliser les calories que contiennent encore de telles eaux de condensation en les amenant dans un échangeur de chaleur qui contient de l'eau froide amenée sous pression. Cette eau s'échauffe au contact des eaux de condensation précitées et cette eau ainsi échauf fée peut alors être injectée dans le générateur de vapeur.
C'est ainsi que, dans le schéma de la fig. 2, on pourrait amener l'eau de conden sation chaude à. un échangeur de chaleur, représenté en traits mixtes et désigné par 44, cette eau étant alors évacuée, après refroidis sement, par une conduite 45, la pompe 36 étant alors superflue. De l'eau froide serait, bien entendu, amenée sous pression, par une con duite 46, dans l'échangeur de chaleur 44, d'où elle serait reprise par une conduite 47 pour être ramenée aux chaudières 1.
La même disposition pourrait du reste être prévue dans une installation conforme à la fig. 1.
L'installation pour l'utilisation de vapeur représentée à la fig. 3 comprend les mêmes éléments que celle de la fig. 1, mais le mode de récupération de la chaleur contenue dans les eaux des collecteurs 3, 5 et 8 n'est pas le même. Ici, on reprend l'eau du collecteur à la pression la plus élevée pour la mélanger à celle d'un collecteur à pression moins élevée et ce, en maintenant le niveau d'eau entre des limites déterminées dans le réservoir du premier col lecteur. C'est ainsi que l'eau chaude du collec teur 3 est admise par la vanne 22 dans le réservoir 21 d'où elle passe à travers une vanne 48 dans le réservoir 18 auquel est ame née, d'autre part, par la vanne 19, l'eau du collecteur 5.
L'eau condensée à 9 kg/cm;' est à une température supérieure à celle de l'eau condensée à 6 kg/cm2. Le mélange des deux eaux donne une température dépendant évi demment des volumes des eaux mélangées, mais qui sera toujours supérieure à celle de l'eau condensée à 6 kg/ce ; cette dernière eau est donc réchauffée, d'où utilité de prélever de la vapeur pour revenir à une situation nor male pour le retour des eaux condensées des conduites 4.
La vanne 48 est commandée par un ali- mentateur automatique, qui sera décrit ci-après et qui maintient le niveau d'eau dans le réser voir 21 entre des limites prédéterminées. L'eau du réservoir 21 n'est admise dans le réservoir 18 que lorsque le niveau de l'eau dans ce réservoir 21 est supérieur au niveau le plus bas admis. L'eau du réservoir 18 est amenée, par une vanne 49 également commandée par un ali- mentateur automatique, au réservoir 16 dans lequel est admise, d'autre part, par la vanne 22, l'eau du collecteur 3. Il y a encore une fois réchauffement de l'eau du réservoir 16, d'où l'utilité d'un prélèvement de vapeur.
L'eau du réservoir 16 est amenée, à travers la vanne 27, pour le réglage du débit d'eau condensée chaude, et éventuellement à travers une autre vanne 50 commandée par un alimen- tateur automatique, à la bâche générale 23, pourvue du dégazeur 24. Cette eau est reprise par les pompes 25 pour être réintroduite dans la chaudière 1.
A la fi-. 4, on a représenté à plus grande échelle une des vannes 48, 49 et 50, en l'oc currence la vanne 49, et son alimentateur auto matique 51. La vanne 49 comprend un obtu rateur 52 placé sous la commande d'un piston 53 sur lequel peut agir la vapeur venant d'une conduite 54. Lorsque de la vapeur est admise par la conduite 54, le piston vient repousser l'obturateur 52 sur son siège et ferme la vanne 49. Lorsque la vapeur cesse d'être ad mise sur le piston 53, l'obturateur se soulève sous la pression de l'eau du réservoir 18 ou d'un ressort de rappel (non représenté) et la vanne 49 laisse passer l'eau du réservoir 18 vers le réservoir 16.
L'alimentateur automatique 51 comprend une chambre 55 dans le fond de laquelle dé bouche une conduite 56 reliée au réservoir 18 en un endroit situé sous le niveau 57 qui est le niveau d'eau le plus bas admis dans ce réservoir. La chambre 55 contient un flotteur 58 qui suit les variations de niveau de l'eau dans le réservoir 18. A la partie supérieure de la chambre 55, débouche une conduite 69, amenant de la vapeur prélevée en un endroit convenable, par exemple dans la chambre de vapeur du réservoir<B>18.</B>
Au flotteur 58 est reliée une tringle 59 qui suit les déplacements de celui-ci. Cette trin gle 59 porte une soupape double 60-61 réunie par une tige 62. Les soupapes 60 et 61 pren nent appui contre des sièges de soupape 63 et 64 façonnés dans une pièce unique 65 ; un passage 66, relié à la conduite 54, met cette dernière en relation avec l'espace prévu entre la tige 62 et la pièce 65. La partie supérieure de l'alimentateur automatique 51 est en rela tion, par une conduite 67, soit avec l'atmo sphère, soit avec un condenseur. Un robinet 68 est utilement monté dans la conduite 54 pour pouvoir l'obturer à volonté.
Lorsque le niveau de l'eau dans le réser voir 18 descend et atteint le niveau 57, le flot teur descend également et la tringle 59 ferme la soupape 61 et ouvre la soupape 60. Il en résulte que la vapeur contenue dans la partie supérieure de la chambre 55 passe par la sou pape 60, le passage 66, la conduite 54, le robinet 68 ayant bien entendu été ouvert au préalable, et agit sur le piston 53 pour abaisser l'obturateur 52 et fermer la vanne 49. L'eau ne peut donc plus s'écouler du réservoir 18 vers le réservoir 16.
Par contre, si le niveau monte dans le réservoir<B>18,</B> il arrive un moment où le flot teur ayant également monté, la tringle 59 ferme la soupape 60 et ouvre la soupape 61. Par conséquent, la vapeur n'est plus admise sur le piston 53 et, au contraire, la vapeur qui se trouve encore dans la conduite 54 s'échappe par la conduite 67. Il en résulte que l'obtu rateur 52 s'ouvre, soit sous la pression de l'eau, soit sous l'action d'un ressort de rappel (non représenté).
L'alimentateur automatique utilisé comme il vient d'être dit peut servir dans tous les cas où il s'agit de maintenir automatiquement le niveau d'un liquide entre certaines limites, donc indépendamment d'installations pour l'utilisa tion de vapeur avec récupération des eaux condensées chaudes.
La dépression aux collecteurs peut aussi être créée en prélevant l'eau à la partie infé rieure de cet appareil et en la faisant circuler par pompes dans un circuit à eau chaude sous pression et en faisant ruisseler l'eau refroidie des retours dans la partie supérieure des col lecteurs afin de condenser partiellement la vapeur qui s'y trouve.