Batterie de condensation directe par air à pressions d'échappement multiples et ensemble comportant de telles batteries

Abstract

 Les enceintes terminales (10, 20) de la batterie de condensation sont chacune divisées en plusieurs boîtes (1,2;3,4), chaque boîte appartenant à une desdites enceintes terminales (par exemple 1) étant en communication avec une boîte appartenant à l'autre desdites enceintes terminales (par exemple 3) par l'intermédiaire d'un groupe desdits tubes de condensation (5, 6). Au moins une des boîtes comporte une cloison (par exemple 12) pour former une boîte interne (par exemple 4) isolant, dans le groupe de tubes de condensation qui y débouchent, deux sous-groupes de tubes parcourus par des courants de vapeur en sens opposés.

Description

[0001] La présente invention concerne des dispositions particulières dans un condenseur à condensation directe par air en vue de la réalisation de pressions et températures de condensation différentes à l'échappement des corps basse pression d'une turbine à corps d'échappement multiple.

[0002] Dans les centrales électriques thermiques classiques ou nucléaires, et dans le cas de turbines à fonds d'échappement multiples, il est apparu comme hautement rentable de réaliser des vides différents aux condenseurs partiels afférant aux différents fonds. Ces vides différents résultent de l'isolation côté vapeur de chacun des condenseurs et de leur alimentation en série par l'eau de refroidissement. Le niveau du gain de rendement qui en résulte dépend de la courbe d'efficacité de la turbine en fonction du vide.

[0003] Une telle conception de vides multiples n'a jamais été réalisée en condensation directe par air, étant donné les difficultés apparentes d'isolation côté vapeur d'une part et d'extraction des incondensables d'autre part.

[0004] Ce problème est résolu suivant l'invention par une batterie de condensation directe par air dans laquelle les enceintes terminales sont chacune divisées en plusieurs boites, chaque boite appartenant à une desdites enceintes terminales étant en communication avec une boite appartenant à l'autre desdites enceintes terminales par l'intermédiaire d'un groupe de tubes de condensation.

[0005] L'invention est exposée plus en détail dans ce qui suit sur quelques exemples typiques de modes de réalisation illustrés aux dessins ci-annexés sur lesquels:

- la figure 1 représente schématiquement l'agencement intérieur d'une batterie de condensation suivant un premier mode de réalisation de l'invention,

- la figure 2 est une vue éclatée de l'agencement intérieur d'une batterie de condensation suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention,

- la figure 3 est une vue éclatée de l'agencement intérieur d'une batterie de condensation suivant un troisième mode de réalisation de l'invention,

- les figures 4,5 et 6 illustrent des variantes d'exécution des agencements représentés aux figures 1,2 et 3 respectivement,

- la figure 7 représente schématiquement un ensemble combinant deux batteries de condensation selon l'invention,

- la figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7.

[0006] La figure 1 montre schématiquement deux enceintes terminales 10 et 20 communiquant entre elles par un faisceau de tubes d'échange de chaleur 5, 6. L'espace dans lequel s'étendent les tubes d'échange de chaleur est traversé par un flux d'air A qui balaie extérieurement les tubes 5 et 6 afin d'y provoquer la condensation de vapeur.

[0007] Suivant l'invention, les enceintes terminales 10 et 20 sont divisées en plusieurs boites. Sur la figure 1 les enceintes 10 et 20 sont divisées à titre d'exemple en deux boites séparées par une cloison commune. L'enceinte 10 est divisée en deux boites 1 et 2 par une cloison 11 et l'enceinte 20 est divisée en deux boites 3 et 4 par une cloison 21. Dans la boite 1 débouche un premier groupe de tubes de condensation et dans la boite 2 débouche un autre groupe de tubes de condensation. Chacun de ces groupes de tubes de condensation débouche également dans une boite distincte, respectivement 3 et 4, de l'enceinte 20. Les boites 1 et 3 d'une part et les boites 2 et 4 d'autre part se trouvent ainsi en communication entre elles par un groupe de tubes de condensation.

[0008] Les boites 1 et 2 servent de boites d'entrée de vapeur connectées aux échappements des corps basse pression d'une turbine à corps d'échappement multiple par les conduites 7. Les boites 1 et 2 reçoivent de la vapeur à des pressions et températures différentes. Ces boites 1 et 2 sont à leur tour divisées par une cloison interne, 12 et 13 respectivement, pour former des boites de dégazage 14 et 15 au sein de ces boites d'entrée. Chaque groupe de tubes de condensation se trouve ainsi partagé en deux sous-groupes de tubes: un sous-groupe de tubes descendants 5 et un sous-groupe de tubes ascendants 6. Considérant par exemple le groupe de tubes qui s'étend entre les boites 1 et 3, un sous-groupe de tubes descendahts 5 débouche dans la boite 1 à l'extérieur de la boite de dégazage 14 et un sous-groupe de tubes 6 débouche à l'intérieur de la boite de dégazage. Les boites 3 et 4 servent de boites de sortie des condensats et de boites d'inversion de la vapeur non condensée. Les condensats sont évacués par les conduites 8.

[0009] Le fonctionnement de l'ensemble de condensation est le suivant. La vapeur pénètre dans la batterie par les boites d'entrée 1 et 2. Elle descend vers les boites de sortie 3 et 4 par les tubes 5. Un débit d'air de refroidissement A, soufflé ou aspiré, à circulation naturelle ou forcée, circule à l'extérieur des tubes, balayant successivement le faisceau de tubes plus froids puis le faisceau de tubes plus chauds, et il provoque la condensation de la vapeur dans les tubes 5. Sous l'effet de la pesanteur, les condensats de la vapeur s'écoulent vers les boites 3 et 4, parallèlement au courant de vapeur.

[0010] La vapeur non condensée dans les boites 3 et 4 remonte par les tubes 6 vers les boites de dégazage 14 et 15. La vapeur se condense presque totalement dans ces tubes 6. Sous l'effet de la pesanteur, les condensats produits dans les tubes 6 s'écoulent vers les boites de sortie 3 et 4, à contre-courant de la vapeur. Les gaz incondensables, accompagnés d'une petite quantité de vapeur saturante, sont évacués vers des extracteurs d'incondensables par les évents 9. Les condensats sont évacués des boites 3 et 4 par les sorties 8. L'évacuation froide peut être déchargée dans l'évacuation chaude par une garde hydraulioue de hauteur suffisante,

[0011] La figure 2 représente un mode de réalisation dans lequel l'alimentation en vapeur se fait par le bas dans les boites d'entrée 1 et 2 et dans lequel les boites de dégazage 14 et 15 se trouvent également au bas de la batterie. Les boites 3 et 4 servent ici de boites d'inversion de vapeur non condensée. Les condensats qui se forment dans les tubes 6 retombent vers les boites d'entrée 1 et 2 et les condensats qui se forment dans les tubes 5 descendent dans les boites de dégazage 14 et 15, d'où ils sont évacués vers les boites d'entrée 1 et 2 via une garde hydraulique. Tous les condensats sont évacués des boites 1 et 2 par les conduites 8.

[0012] Les faisceaux chaud et froid peuvent également être disposés en tête-bêche comme illustré à la figure 3. Dans cet exemple, la boite d'entrée de vapeur 1 est disposée au bas de la batterie et la boite d'entrée de vapeur 2 est disposée dans le haut de la batterie. La boite d'inversion 3 est située dans le haut de la batterie pour être en communication avec la boite d'entrée 1 par le premier groupe de tubes de condensation et la boite de sortie 4 est disposée au bas de la batterie. Les sorties de condensats 8 sont toujours au bas de la batterie. Une boite de dégazage 14 est formée dans la boite d'entrée 1 au bas de la batterie et l'autre boite de dégazage 15 est formée dans la boite d'entrée 2 au haut de la batterie. Un passage 16 est prévu entre la boite 4 et la boite de dégazage 14. Les évents 9 pour les incondensables sont donc disposés l'un au bas de la batterie et l'autre dans le haut de la batterie. Ce mode de réalisation peut être exécuté avec alimentation en vapeur chaude par le haut et alimentation en vapeur froide par le bas, ou inversement.

[0013] Les figures 4, 5 et 6 illustrent des variantes des dispositions des figures 1, 2 et 3 respectivement. Dans ces variantes, la boite de dégazage la plus froide 14 est munie d'une tubulure de dégazage 9, la boite de dégazage 15 du groupe plus chaud (ou chaque boite de dégazage d'un groupe plus chaud) est munie de moyens 17 pour déverser les gaz incondensables de ce groupe dans la boite de dégazage 14 (figures 4 et 5) ou dans la boite d'inversion 3 (figure 6) d'un groupe plus froid.

[0014] Dans les exemples décrits et illustrés il est bien entendu que les boites d'entrée et les boites de sortie et d'inversion ainsi que les boites de dégazage peuvent avoir une forme géométrique quelconque: parallélipipédique, cylindrique ou autre. Egalement, les différentes boites , au lieu d'être formées au moyen de cloisons communes dans les enceintes terminales comme illustré sur les dessins ci-annexés, peuvent être constituées de boites séparées équipées de plaques tubulaires d'une pièce ou de plaques distinctes. On rappellera ici que le nombre de boites à pressions et températures différentes peut être supérieur à deux. Quant au faisceau tubulaire, il est bien entendu qu'il peut s'étendre non seulement verticalement comme illustré aux figures 1 à 6, mais également obliquement et horizontalement. Dans ce dernier cas, l'évacuation des condensats est assurée, non seulement par écoulement naturel, mais également par le souffle de la vapeur.

[0015] Les figures 7 et 8 montrent à titre d'exemple comment deux batteries de condensation en tête-bêche selon l'invention peuvent être combinées avec un collecteur d'entrée de vapeur chaude commun 10.Les deux batteries sont notées 100 et 200. La boite d'entrée de vapeur chaude 2, qui est commune, est disposée dans le haut de l'ensemble,les boites d'entrée de vapeur froide 1 sont disposées au bas de chaque batterie dans les enceintes 20A et 20B. Sur ces figures les mêmes références numériques que sur les figures précédentes désignent des éléments similaires ayant des fonctions équivalentes. On distingue le cloisonnement des enceintes terminales 10, 20A, 20B conformément aux principes décrits plus haut. Un ventilateur 30 est disposé dans le bas de l'ensemble pour souffler l'air à travers les batteries 100 et 200 en sorte que l'air balaie extérieurement les tubes de condensation, attaquant successivement le faisceau de tubes plus froids, puis le faisceau de tubes plus chauds.

Revendications

1. Batterie de condensation directe par air pour la réalisation de pressions et de températures de condensation différentes aux échappements des différents corps basse pression d'une turbine à corps d'échappement multiple, cette batterie comportant un faisceau de tubes de condensation qui s'étend entre deux enceintes terminales et qui est refroidi par un flux d'air qui balaie les tubes successivement, caractérisée en ce que les enceintes terminales (10,20) sont chacune divisées en plusieurs boites (1,2; 3,4), chaque boite appartenant à une desdites enceintes terminales (par exemple 1) étant en communication avec une boite appartenant à l'autre desdites enceintes terminales (par exemple 3) par l'intermédiaire d'un groupe desdits tubes de condensation (5,6).

2. Batterie de condensation selon la revendication 1, dans laquelle les boites appartenant à l'une au moins des enceintes terminales sont séparées l'une de l'autre par au moins une cloison commune (par exemple 11, 21).

3. Batterie de condensation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans laquelle une au moins desdites boites comporte une cloison (par exemple 12) pour former une boite interne (par exemple 4) isolant, dans le groupe de tubes de condensation qui y débouchent, deux sous-groupes de tubes (5, 6) parcourus par des courants de vapeur en sens opposés.

4. Batterie de condensation selon la revendication 3, dans laquelle au moins une boite interne (par exemple 14) est munie d'une tubulure de dégazage (9) pour l'extraction des gaz incondensables.

5. Batterie de condensation selon la revendication 3, dans laquelle la boite de dégazage la plus froide (par exemple 14) est munie d'une tubulure de dégazage (9), les boites de dégazage des groupes plus chauds (par exemple 15) étant munies de moyens (17) pour déverser les gaz incondensables de ces groupes dans la boite d'inversion (3) ou de dégazage (14) d'un groupe plus froid.

6. Ensemble de condensation, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs batteries selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 (par exemple 100, 200), une desdites enceintes terminales (par exemple 10) étant commune à plusieurs desdites batteries.

Dessins