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

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] Le fascicule de brevet FR-A-2112497 décrit une batterie de condensation directe comprenant un faisceau de tubes de condensation qui s'étend entre deux enceintes terminales et dans lequel tous les tubes de condensation sont parcourus en série par la vapeur à partir d'un compartiment d'entrée unique. Dans cette disposition la pression de condensation de vapeur est pratiquement la même dans tous les tubes du faisceau, aux pertes de charge près et elle ne permet donc pas la réalisation de plusieurs groupes de tubes de condensation distincts avec une pression de condensation différente dans chaque groupe de tubes.

[0004] Ce problème est résolu suivant l'invention par une batterie de condensation directe par air dans laquelle le faisceau de tubes de condensation est divisé en plusieurs groupes distincts, les tubes de chaque groupe s'étendant entre une boîte d'entrée de vapeur et une boîte de sortie de condensats, chaque boîte d'entrée de vapeur étant connectée séparément à l'échappement d'un corps basse pression distinct de la turbine et chaque boîte de sortie de condensats étant connectée à une conduite d'évacuation de condensats de telle sorte que les différents groupes de tubes de condensation forment des circuits de vapeur alimentés en parallèle qui sont balayés en série par le flux d'air de refroidissement.

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

[0008] Les boîtes 1 et 2 servent de boîtes d'entrée de vapeur connectées aux échappements des corps basse pression d'une turbine à corps d'échappement multiple par les conduites 7. Les boîtes 1 et 2 reçoivent de la vapeur à des pressions et températures différentes. Ces boîtes 1 et 2 sont à leur tour divisées par une cloison interne, 12 et 13 respectivement, pour former des boîtes de dégazage 14 et 15 au sein de ces boîtes 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 boîtes 1 et 3, un sous-groupe de tubes descendants 5 débouche dans la boîte 1 à l'extérieur de la boîte de dégazage 14 et un sous-groupe de tubes 6 débouche à l'intérieur de la boîte de dégazage. Les boîtes 3 et 4 servent de boîtes de sortie des condensats et de boîtes 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 boîtes d'entrée 1 et 2. Elle descend vers les boîtes 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 boîtes 3 et 4, parallèlement au courant de vapeur.

[0010] La vapeur non condensée dans les boîtes 3 et 4 remonte par les tubes 6 vers les boîtes 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 boîtes 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 boîtes 3 et 4 par les sorties 8. L'évacuation froide peut être déchargée dans l'évacuation chaude par une garde hydraulique 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 boîtes d'entrée 1 et 2 et dans lequel les boîtes de dégazage 14 et 15 se trouvent également au bas de la batterie. Les boîtes 3 et 4 servent ici de boîtes d'inversion de vapeur non condensée. Les condensats qui se forment dans les tubes 6 retombent vers les boîtes d'entré 1 et 2 et les condensats qui se forment dans les tubes 5 descendent dans les boîtes de dégazage 14 et 15, d'où ils sont évacués vers les boîtes d'entrée 1 et 2 via une garde hydraulique. Tous les condensats sont évacués des boîtes 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 boîte d'entrée de vapeur 1 est disposée au bas de la batterie et la boîte d'entrée de vapeur 2 est disposée dans le haut de la batterie. La boîte d'inversion 3 est située dans le haut de la batterie pour être en communication avec la boîte d'entrée 1 par le premier groupe de tubes de condensation et la boîte de sortie 4 est disposée au bas de la batterie. Les sorties de condensats 8 sont toujours au bas de la batterie. Une boîte de dégazage 14 est formée dans la boîte d'entrée 1 au bas de la batterie et l'autre boîte de dégazage 15 est formée dans la boîte d'entrée 2 au haut de la batterie. Un passage 16 est prévu entre la boîte 4 et la boîte 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 boîte de dégazage la plus froide 14 est munie d'une tubulure de dégazage 9, la boîte de dégazage 15 du groupe plus chaud (ou chaque boîte de dégazage d'un groupe plus chaud) est munie de moyens 17 pour déverser les gaz incondensables de ce groupe dans la boîte de dégazage 14 (figures 4 et 5) ou dans la boîte d'inversion 3 (figure 6) d'un groupe plus froid.

[0014] Dans les exemples décrits et illustrés il est bien entendu que les boîtes d'entrée et les boîtes de sortie et d'inversion ainsi que les boîtes de dégazage peuvent avoir une forme géométrique quelconque : parallélipipédique, cylindrique ou autre. Egalement, les différentes boîtes, 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 boîtes séparées équipées de plaques tubulaires d'une pièce ou de plaques distinctes. On rappellera ici que le nombre de boîtes 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 boîte d'entrée de vapeur chaude 2, qui est commune, est disposée dans le haut de l'ensemble, les boîtes 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 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 le faisceau de tubes de condensation (5, 6) est divisé en plusieurs groupes distincts, les tubes de chaque groupe s'étendant entre une boîte d'entrée de vapeur (1, 2) et une boîte de sortie de condensats (3, 4), chaque boîte d'entrée de vapeur (1, 2) étant connectée séparément à l'échappement d'un corps basse-pression distinct de la turbine et chaque boîte de sortie de condensats (3, 4) étant connectée à une conduite d'évacuation de condensats (8) de telle sorte que les différents groupes de tubes de condensation forment des circuits de vapeur alimentés en parallèle qui sont balayés en série par le flux d'air de refroidissement.

2. Batterie de condensation selon la revendication 1, dans laquelle les boîtes 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 boîtes comporte une cloison (par exemple 12) pour former une boîte interne (par exemple 14) 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 boîte 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 boîte de dégazage la plus froide (par exemple 14) est munie d'une tubulure de dégazage (9), les boîtes de dégazage des groupes plus chauds (par exemple 15) étant munies de moyens (17) pour déverser les gaz incondensables de ces groupes dans la boîte 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.

Claims

1. Multi-pressure air condenser battery for creating different condensation pressures and temperatures at the exhausts of the different low pressure stages of a multiple stage turbine, said battery comprising a set of condensation tubes extending between two terminal headers and being cooled by an air flow that passes over the tubes successively, characterized in that the bundle of condensation tubes (5, 6) is divided into a plurality of distinct groups, the tubes in each group extending between a vapour inlet chamber (1, 2) and a condensate outlet chamber (3, 4), each vapour inlet chamber (1, 2) being connected separately to the outlet of a distinct low pressure stage of the turbine and each condensate outlet chamber (3, 4) being connected to a condensate exhaust line (8) such that the different groups of condensation tubes form vapour circuits fed in parallel and successively in contact with the cooling air flow.

2. Condenser battery according to claim 1, wherein the chambers pertaining to at least one of the terminal headers are separated from one another by at least one common partition (e. g. 11, 21).

3. Condenser battery according to either of claims 1 and 2, wherein at least one of said chambers comprises a partition (e. g. 12) to form an inner box (e. g. 14) thereby to separate, in the group of condensation tubes that open in said at least one chamber, two sub-groups of tubes (5, 6) which are traversed by vapour flows in opposite directions.

4. Condenser battery according to claim 3, wherein at least one inner box (e. g. 14) has a gas removal tube (9) for extracting incondensable gases.

5. Condenser battery according to claim 3, wherein the coolest inner box (e. g. 14) has a gas removal tube (9), the inner boxes of the warmer groups (e. g. 15) having means (17) for directing the incondensable gases from said groups into the inversion chamber (3) or the gas removal box (14) of a cooler group.

6. Condenser apparatus, characterized in that it comprises a plurality of condenser batteries in accordance with either of claims 1 to 5 (e. g. 100, 200), one of the said terminal headers (e. g. 10) being common to several of said condenser batteries.

Ansprüche

1. Luftkondensator-Batterie zur Erzeugung verschiedener Kondensationsdrücke und -temperaturen an den Niederdruckauslässen einer Turbine mit Mehrfachabdampfgehäuse, mit einem Kondensationsrohrbündel, das sich zwischen zwei Endeinfassungen erstreckt und durch einen Luftstrom gekühlt wird, der die Rohre aufeinanderfolgend bestreicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrbündel (5, 6) in mehrere getrennte Gruppen unterteilt ist, wobei sich die Rohre jeder Gruppe zwischen einem Dampfeintrittskasten (1, 2) und einem Kondensataustrittskasten (3, 4) erstrecken und jeder Dampfeintrittskasten (1, 2) getrennt mit dem Auslass eines eigenen Niederdruckgehäuses der Turbine und jeder Kondensataustrittskasten (3, 4) mit einer Kondensatablassleitung (8) derart verbunden ist, dass die verschiedenen Gruppen von Kondensationsrohren parallel gespeiste Dampfkreise bilden, die der Reihe nach von dem Kühlluftstrom bestrichen werden.

2. Kondensator-Batterie nach Ansprüche, bei welcher zumindest die zu einer der Endeinfassungen gehörigen Kasten durch mindestens eine gemeinsame Trennwand (z. B. 11, 21) voneinander getrennt sind.

3. Kondensator-Batterie nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher zumindest einer der Kasten eine Trennwand (z. B. 12) besitzt, um einen inneren Kasten (z. B. 14) zu bilden, der die Gruppe der in dem Kasten mündenden Kondensationsrohre in zwei im entgegengesetzten Sinn durchlaufen von Dampfströmen Rohruntergruppen (5, 6) trennt.

4. Kondensator-Batterie nach Anspruch 3, bei welcher zumindest ein innerer Kasten (z. B. 14) mit einem Entgasungstutzen (9) zum Abziehen von nichtkondensierbaren Gasen ausgestattet ist.

5. Kondensator-Batterie nach Anspruch 3, bei welcher der kälteste Entgasungskasten (z. B. 14) mit einem Entgasungsstutzen (9) versehen ist und die Entgasungskasten (z. B. 15) wärmerer Gruppen mit Mitteln (17) versehen sind, um die nichtkondensierbaren Gase dieser Gruppen in den Umkehrungs- (3) oder Entgasungskasten (14) einer kälteren Gruppe abzuleiten.

6. Kondensatoranlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Batterien (z. B. 100, 200) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 enthält, wobei eine (z. B. 10) der Endeinfassungen für mehrere Batterien gemeinsam ist.

Dessins