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Title:
DEVICE AND METHOD FOR CONDENSING WATER VAPOUR FROM A TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/081378
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an air condenser (1) of the heat exchange type with indirect contact which is intended to condense vapour, the air condenser comprising: - at least one vapour input pipe (10) which is connected to at least one bundle (12a, 12b) of tubes forming a heat exchanger which opens into a discharge conduit for the liquid condensates from the condensed vapour (11a, 11b), - a device (2) which is arranged to propel a fluid substantially consisting of air over the at least one bundle (12a, 12b), characterised in that the propulsion device (2) comprises at least one propulsion means (20) which is connected to a branching of conduits (21, 23) which supply a group of nozzles (24) which are provided with openings which are orientated facing the bundle of tubes forming a heat exchanger. The invention also relates to the use of such an air condenser in a method for condensing water vapour from a turbine of a waste incineration unit.

Inventors:
DUONG, Frédéric (12 rue de Chardonnais, PEZILLA-LA-RIVIERE, PEZILLA-LA-RIVIERE, 66370, FR)
Application Number:
EP2018/078777
Publication Date:
May 02, 2019
Filing Date:
October 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SUEZ GROUPE (Tour CB 21 - 16, place de l'Iris, PARIS LA DEFENSE CEDEX, 92040, FR)
International Classes:
F28B1/06; F28D5/00
Foreign References:
EP2177854A12010-04-21
US3384165A1968-05-21
EP0010118A11980-04-30
GB901024A1962-07-11
GB900179A1962-07-04
EP2177854A12010-04-21
US3384165A1968-05-21
EP0010118A11980-04-30
GB901024A1962-07-11
GB900179A1962-07-04
Attorney, Agent or Firm:
IPAZ (16 rue Gaillon, PARIS, PARIS, 75002, FR)
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Claims:
REVEN DICATIONS

1. Aérocondenseur (1) du type échangeur thermique à contact indirect destiné à condenser de la vapeur, l'aérocondenseur comportant :

- au moins une canalisation d'amenée de la vapeur (10), reliée à au moins un faisceau (12a, 12b) de tubes formant un échangeur thermique débouchant dans une conduite d'évacuation des condensais liquides issus de la vapeur condensée (l ia, 11b),

- un dispositif (2) agencé pour propulser un fluide essentiellement constitué d'air sur le au moins un faisceau (12a, 12b),

caractérisé en ce que le dispositif de propulsion (2) de fluide essentiellement constitué d'air comporte au moins un moyen de propulsion (20) relié à une ramification de conduits (21, 23) alimentant un ensemble de buses (24) dotées d'orifices orientés face au faisceau de tubes formant un échangeur thermique.

2. Aérocondenseur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les buses (24) du dispositif de propulsion (2) sont des injecteurs formant des cônes de dispersion de l'ordre de 24° et qui sont répartis en face du faisceau de tubes (12a, 12b), de manière à permettre un impact d'au moins 50%, préférentiellement 78% de la surface du faisceau de tubes.

3. Aérocondenseur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux faisceaux de tubes (12a, 12b) formant ensembles une architecture en forme de A et joints en leurs premières extrémités supérieures avec la canalisation d'amenée de la vapeur (10), leurs secondes extrémités inférieures débouchant sur une conduite d'évacuation de la vapeur condensée (lia, 11b), le dispositif (2) agencé pour propulser un fluide essentiellement constitué d'air étant disposé dans l'espace compris entre les deux faisceaux de tubes (12a, 12b).

4. Aérocondenseur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ramification de conduits du dispositif de propulsion (2) comporte une conduite primaire (21) s'étendant verticalement dans le plan médian aux faisceaux de tubes (12a, 12b), depuis le moyen de propulsion (20) jusqu'au voisinage de la canalisation d'amenée de la vapeur (10), ladite conduite primaire se ramifiant en un premier ensemble de deux conduites secondaires (23, 23') situées dans le plan médian et en deux autres ensembles symétriques selon le plan médian et dotés chacun de sept conduites secondaires (23, 23"), les conduites s'étendant chacune horizontalement et parallèlement aux faisceaux de tubes à une première distance définie dk par rapport au faisceau plan le plus proche, et à une deuxième distance définie hk du moyen de propulsion (20). 5. Aérocondenseur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ramification de conduits du dispositif de propulsion (2) comporte une conduite primaire (21) s'étendant horizontalement dans le plan médian aux faisceaux de tubes (12a, 12b), ladite conduite primaire se ramifiant en un premier ensemble et un second ensemble de conduites secondaires (23), associés chacun respectivement à l'un des deux faisceaux de tubes, lesdites conduites secondaires s'étendant chacune en direction de la canalisation d'amenée de la vapeur dans un plan parallèle au faisceau de tube associé, ledit plan étant alors à une troisième distance définie d'k du faisceau de tube.

6. Aérocondenseur (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que chacune des conduites secondaires (23, 23', 23") comporte une pluralité de buses (24) permettant un impact d'au moins 50%, préférentiellement 78% de la surface du faisceau de tubes.

7. Aérocondenseur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen (20) agencé pour propulser un fluide essentiellement constitué d'air est un ventilateur à air, préférentiellement un ventilateur centrifuge.

8. Aérocondenseur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le ventilateur centrifuge est équipé d'un dispositif de modulation de la pression et du débit, choisi dans la liste définie par les inclineurs placés à l'aspiration, les registres, les variateurs électroniques de vitesse du moteur électrique.

9. Aérocondenseur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aérocondenseur comprend une pluralité de déflecteurs (25) orientés sensiblement perpendiculairement au faisceau (12a, 12b) de tubes, de manière à redresser et orienter le flux d'air principal en sortie du ventilateur perpendiculairement audit faisceau.

10. Procédé pour condenser de la vapeur d'eau issue d'une turbine d'une unité d'incinération des déchets ou d'une centrale thermo électrique, caractérisé en ce que le procédé comprend le passage de la vapeur d'eau au travers d'un aérocondenseur (1) du type échangeur thermique à contact indirect selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'aérocondenseur comportant :

- au moins une canalisation d'amenée de la vapeur (10), reliée à au moins un faisceau (12a, 12b) de tubes débouchant dans une conduite d'évacuation des condensais liquides issus de la vapeur condensée (l ia, 11b),

- un dispositif (2) agencé pour propulser un fluide essentiellement constitué d'air sur le au moins un faisceau (12a, 12b), le dispositif de propulsion de fluide essentiellement constitué d'air étant doté d'au moins un moyen de propulsion (20) relié au moyen d'une ramification de conduits (21, 23) à un ensemble de buses (24) dotées d'orifices orientés face au faisceau de tubes.

11. Procédé pour condenser de la vapeur d'eau selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend :

- l'acheminement en continu de la vapeur d'eau au travers de la canalisation (10) vers le au moins un faisceau plan (12a, 12b) de tubes selon un débit compris entre quelques dizaines tonnes/heure pour les unités de valorisation énergétique des déchets et les centrales thermo-électriques à plusieurs milliers de tonnes/heure pour les grandes centrales thermiques à biomasse, charbon, lignite, fioul, cycle combiné de gaz.

- la propulsion en continu d'air frais sur le au moins un faisceau plan (12a, 12b),

la vapeur une fois condensée étant évacuée hors du au moins un faisceau plan (12a, 12b) de tubes via la conduite d'évacuation des condensais liquides (l ia, 11b).

12. Procédé pour condenser de la vapeur d'eau selon la revendication 11, l'aérocondenseur étant conforme à l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ia propulsion en continu d'air frais sur ies faisceaux de tubes (12a, 12b), s'effectue suivant un débit compris entre 10000 IMm3/h à 50 000 Nm3/h, soit 2,77 Nm3/s à 13,88 Nm-Vs.

13. Procédé pour condenser de la vapeur d'eau selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, l'aérocondenseur étant conforme à l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la propulsion en continu d'air frais sur îes faisceaux de tubes ( 12a, 12b), s'effectue suivant une pression comprise entre 200 daPa et 500 daPa.

14. Procédé pour condenser de la vapeur d'eau selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que la propulsion de fluide essentiellement constitué d'air est une ventilation mécanique suivant des vitesses en sortie du ventilateur comprises entre 8 m/s et 15 m/s.

Description:
DISPOSITIF ET PROCEDE POUR CONDENSER DE LA VAPEUR D'EAU

ISSUE D'UN E TURBINE

La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs et des procédés destinés à condenser et à condenser de la vapeur d'eau issue par exemple d'une unité d'incinération des déchets. Le procédé et le dispositif selon l'invention mettent plus précisément en œuvre un aérocondenseur, soit un échangeur thermique à contact indirect destiné à condenser de la vapeur d'eau.

Les aérocondenseurs sont souvent disposés en sortie de turbine dans les installations de production d'électricité par turbine à vapeur d'eau. Ils se retrouvent, par exemple, dans les usines d'incinérations de déchets produisant de l'électricité avec une turbine à vapeur, mais également dans les centrales thermiques. L'aérocondenseur est un échangeur thermique spécifiquement construit pour condenser de la vapeur d'eau.

Les aérocondenseurs se composent généralement de tubes dans lesquels la vapeur circule, et qui sont entourés d'ailettes pour faciliter les échanges thermiques. D'importants ventilateurs faisant circuler de l'air frais autour des tubes et au travers des ailettes, permettent d'accroître les échanges thermiques.

De manière classique, les aérocondenseurs ont une architecture en A, qui implique de gros ventilateurs à la base du A pour propulser l'air verticalement afin de condenser les tubes et leurs ailettes par une circulation d'air frais du bas vers le haut. La vapeur, en sortie de turbine, arrive par une grosse canalisation au sommet du A et circule dans les tubes, vers les bases du A. L'air frais, circulant autour des tubes, permet de condenser la vapeur. À la base du A se trouve un collecteur recevant l'eau.

Ces aérocondenseurs à contact indirect sont des échangeurs dits « secs » qui ne mettent pas en contact l'air de refroidissement avec la vapeur d'eau. Ces échangeurs dits « secs » présentent l'avantage, par rapport aux échangeurs dits « humides » dont l'échange est fondé sur le contact entre l'air de refroidissement et le fluide à refroidir ou aux échangeurs dits « hybrides » qui mixtent les deux principes précédemment mentionnés, de ne pas générer de vapeur et donc de ne pas perturber l'environnement.

Toutefois, la capacité de refroidissement des échangeurs dits « secs » est inférieure à celle des échangeurs dits « humides » ou « hybrides » ; ces limitations peuvent ainsi poser problème dans certaines applications.

Il est par exemple connu que la performance des centrales de production d'électricité dépend directement de la performance des aérocondenseurs qui recyclent la vapeur d'eau en sortie de la turbine. Lorsque la vapeur ne condense pas suffisamment, la turbine subit, à sa sortie, une contre-pression qui nuit à son plein fonctionnement. Le degré de condensation est donc important car il a un impact sur la production de la centrale thermique.

Les aérocondenseurs sont des équipements qui limitent en particulier lors des périodes estivales la charge des chaudières. Ils sont dimensionnés en effet selon un échange thermique donné, un débit maximal de vapeur ainsi qu'une température extérieure nominale et maximale. En pratique, la charge thermique est souvent limitée par un sous dimensionnement lors de la conception de l'équipement, un encrassement après plusieurs centaines d'heures de fonctionnement avant le nettoyage annuel, une architecture inappropriée qui induit un réchauffage de l'air de recirculation dans l'échangeur entre l'aval et l'amont, ou bien un désordre dans l'espacement des ailettes dû aux déformations de fonctionnement.

La charge thermique peut être également limitée par les conditions climatiques lorsqu'elles réduisent le débit d'air en entrée de l'aérocondenseur. La pression dynamique de l'air peut être en effet perturbée par le vent occasionnant une diminution de la vitesse de l'air, qui affecte ainsi le coefficient d'échange thermique. De plus, les conditions de vents forts entraînent un réchauffage de l'air lorsqu'il dévie au sein même des ventilateurs.

De même, en faibles conditions ventées ou en l'absence de vent, la répartition de l'air sur les surfaces n'est pas optimale et le débit d'air n'est pas bien distribué, du fait de la géométrie de l'infrastructure. Les solutions qui ont été envisagées pour pallier les conditions climatiques dégradées sont les suivantes :

Changer le moteur des ventilateurs ou bien les ventilateurs eux- mêmes pour augmenter le débit d'air et/ou le rendement,

- Multiplier les aérocondenseurs en parallèle selon l'existant,

Ajouter un condenseur à eau en parallèle,

Condenser de manière adiabatique de l'air aspiré par les ventilateurs,

Adjoindre des dispositifs complémentaires pour asperger d'eau les tubes d'échange thermiques.

Les documents EP2177854A1, US3384165A, EP0010118A1,

GB901024A et GB900179A décrivent des exemples de dispositifs destinés à refroidir par projection d'eau des tubes échangeurs de chaleur.

Ces solutions sont toutefois très coûteuses et difficiles à implanter en termes d'espace et de coût énergétique.

De plus, certaines solutions comme les dispositifs complémentaires pour asperger d'eau les tubes d'échange thermiques, vont à rencontre des préconisations environnementales qui visent à réduire la consommation d'eau.

C'est pourquoi, l'invention se propose d'améliorer les performances des échangeurs dits « secs » en évitant les écueils précédemment mentionnés.

Plus particulièrement, l'invention a pour objectif d'augmenter les performances thermiques des aérocondenseurs, en combinant deux actions.

La première action consiste à augmenter le débit d'air qui traverse les tubes échangeurs pour améliorer le coefficient d'échange thermique superficiel dans l'air ventilé (loi de Nusselt et Nombre de Reynold).

La seconde action, concomitante à la première, consiste à améliorer la répartition de l'air qui traverse les tubes échangeurs sur toute leur surface, et notamment en période ventée.

C'est pourquoi, il est proposé d'ajouter plutôt un équipement aéraulique dynamique pour renforcer le débit d'air à travers l'aérocondenseur. Cet équipement est basé sur des injecteurs d'air sous pression placés en face de l'aérocondenseur. Ces injecteurs permettent de maîtriser et d'augmenter la vitesse de l'air ainsi que sa turbulence à travers l'aérocondenseur, ce, dans le but de favoriser un meilleur coefficient d'échange thermique. Ils entraînent également une meilleure distribution de l'air à travers toutes les surfaces de l'échangeur thermique. L'effet de perturbation des flux causé par les conditions ventées est ainsi atténué et limité.

Afin de maîtriser les coefficients d'échange thermique, les rampes des buses alimentées en air à une pression moyenne sont installées à l'intérieur de l'architecture en A. La pression des jets d'air est régulée en fonction des conditions extérieures et de la température mesurée. Le flux d'air ainsi généré et ajouté à celui produit par le ventilateur, produit une pression dynamique plus importante et donc une turbulence plus accrue, permettant ainsi une augmentation du coefficient d'échange. L'aérocondenseur gagne ainsi en efficacité et en performances en période estivale ou ventée.

A cet effet, l'invention propose un aérocondenseur du type échangeur thermique à contact indirect destiné à condenser de la vapeur, l'aérocondenseur comportant :

- au moins une canalisation d'amenée de la vapeur, reliée à au moins un faisceau de tubes formant un échangeur thermique débouchant dans une conduite d'évacuation des condensais liquides issus de la vapeur condensée,

- un dispositif agencé pour propulser un fluide sur le au moins un faisceau,

caractérisé en ce que le dispositif de propulsion comporte au moins un moyen de propulsion relié à une ramification de conduits alimentant un ensemble de buses dotées d'orifices orientés face au faisceau de tubes formant un échangeur thermique.

Dans la présente invention, le fluide est un gaz et plus particulièrement de l'air, qui peut éventuellement comporter des additifs.

Selon un mode de réalisation préféré, le fluide est essentiellement constitué d'air, comprenant éventuellement des traces de polluants gazeux.

Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.

Les buses du dispositif de propulsion peuvent être des injecteurs formant des cônes de dispersion de l'ordre de 24° et qui sont répartis en face du faisceau de tubes de manière à permettre un impact d'au moins 50%, préférentiellement 78% de la surface du faisceau de tubes.

L'aérocondenseur peut comporter deux faisceaux de tubes formant ensembles une architecture en forme de A et joints en leurs premières extrémités supérieures avec la canalisation d'amenée de la vapeur, leurs secondes extrémités inférieures débouchant sur une conduite d'évacuation de la vapeur condensée, le dispositif agencé pour propulser un fluide étant disposé dans l'espace compris entre les deux faisceaux de tubes.

Selon un premier mode de réalisation, la ramification de conduits du dispositif de propulsion peut comporter une conduite primaire s'étendant verticalement dans le plan médian aux faisceaux de tubes, depuis le moyen de propulsion jusqu'au voisinage de la canalisation d'amenée de la vapeur, ladite conduite primaire se ramifiant en un premier ensemble de deux conduites secondaires situées dans le plan médian et en deux autres ensembles symétriques selon le plan médian et dotés chacun de sept conduites secondaires, les conduites s'étendant chacune horizontalement et parallèlement aux faisceaux de tubes à une première distance définie dk par rapport au faisceau plan le plus proche, et à une deuxième distance définie hk du moyen de propulsion .

Selon un second mode de réalisation, la ramification de conduits du dispositif de propulsion peut comporter une conduite primaire s'étendant horizontalement dans le plan médian aux faisceaux de tubes, ladite conduite primaire se ramifiant en un premier ensemble et un second ensemble de conduites secondaires, associés chacun respectivement à l'un des deux faisceaux de tubes, lesdites conduites secondaires s'étendant chacune en direction de la canalisation d'amenée de la vapeur dans un plan parallèle au faisceau de tube associé et ledit plan étant à une troisième distance définie d'k du faisceau de tube.

Chacune des conduites secondaires (23, 23', 23") peut comporter une pluralité de buses, permettant un impact d'au moins 50%, préférentiellement 78% de la surface du faisceau de tubes. Le au moins un faisceau de tubes peut être un faisceau de tubes à ailettes.

Le moyen agencé pour propulser un fluide peut être un ventilateur à air, préférentiellement un ventilateur centrifuge, de manière à obtenir de fortes pressions.

Le ventilateur centrifuge peut être équipé d'un dispositif de modulation de la pression et du débit, choisi dans la liste définie par les inclineurs placés à l'aspiration, les registres, les variateurs électroniques de vitesse du moteur électrique.

L'aérocondenseur peut comprendre une pluralité de déflecteurs orientés sensiblement perpendiculairement au faisceau de tubes, de manière à redresser et orienter le flux d'air principal en sortie du ventilateur perpendiculairement audit faisceau.

L'invention a également pour objet un procédé pour condenser de la vapeur d'eau issue d'une turbine d'une unité d'incinération des déchets ou d'une centrale thermo électrique, caractérisé en ce que le procédé comprend le passage de la vapeur d'eau au travers d'un aérocondenseur du type échangeur thermique à contact indirect selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'aérocondenseur comportant :

- au moins une canalisation d'amenée de la vapeur, reliée à au moins un faisceau de tubes débouchant dans une conduite d'évacuation des condensais liquides issus de la vapeur condensée,

- un dispositif agencé pour propulser un fluide sur le au moins un faisceau, le dispositif de propulsion étant doté d'au moins un moyen de propulsion relié au moyen d'une ramification de conduits à un ensemble de buses dotées d'orifices orientés face au faisceau de tubes.

Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.

Selon certaines caractéristiques, le procédé pour condenser de la vapeur d'eau peut comprendre :

- l'acheminement en continu de la vapeur d'eau au travers de la canalisation vers le au moins un faisceau plan de tubes selon un débit compris entre quelques dizaines tonnes/heure pour les unités de valorisation énergétique des déchets et les centrales thermo-électriques à plusieurs milliers de tonnes/heure pour les grandes centrales thermiques à biomasse, charbon, lignite, fioul, cycle combiné de gaz. - la propulsion en continu d'air frais sur Se au moins un faisceau plan, la vapeur une fois condensée étant évacuée hors du au moins un faisceau plan de tubes via la conduite d'évacuation des condensais liquides.

Selon certaines architectures de l'aérocondenseur dotées d'une conduite primaire se ramifiant en conduites secondaires, la propulsion en continu d'air frais sur les faisceaux de tubes, peut s'effectuer suivant un débit compris entre 10000 Nm 3 /h à 50 000 Nm 3 /h, soit 2,77 Nm 3 /s à 13,88 Nm 3 /s.

Selon certaines architectures de l'aérocondenseur dotées d'une conduite primaire se ramifiant en conduites secondaires, la propulsion en continu d'air frais sur les faisceaux de tubes, peut s'effectuer suivant une pression comprise entre 200 daPa et 500 daPa.

Selon d'autres caractéristiques, la propulsion de fluide peut être une ventilation mécanique suivant des vitesses en sortie du ventilateur comprises entre 8 m/s et 15 m/s, D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à Sa lecture de la description détaiilée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :

Les Figures la, l b, le sont des vues schématiques de la couverture obtenue avec les jets d'air induits dans l'aérocondenseur selon l'invention.

La Figure 2 est une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'un aérocondenseur selon l'invention.

La Figure 3 est une vue schématique en coupe du premier mode de réalisation d'un aérocondenseur selon l'invention.

La Figure 4 est une vue schématique en coupe de cotes pour ie premier mode de réalisation d'un aérocondenseur selon l'invention,

La Figure 5 est une vue schématique des phénomènes aéraulîques induits dans un aérocondenseur selon l'invention. La Figure 6 est une vue schématique en coupe d'un second mode de réalisation d'un aérocondenseur selon l'invention.

A des fins de clarté et de concision, les références sur les figures correspondent aux mêmes éléments.

Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.

Les figures 2, 3 et 6 représentent un aérocondenseur 1, ledit aérocondenseur étant défini comme un échangeur thermique à contact indirect destiné à condenser de la vapeur. Selon l'invention, l'aérocondenseur comprend au moins une canalisation 10 d'amenée de la vapeur, cette canalisation récupérant l'ensemble de la vapeur ayant auparavant traversé une turbine génératrice d'électricité, ladite vapeur ayant été formée - par exemple - lors d'une étape d'incinération dans une usine de traitement des déchets.

Toujours selon les figures précitées, la canalisation 10 est reliée à deux faisceaux 12a, 12b de tubes débouchant chacun respectivement dans une conduite d'évacuation de la vapeur condensée en eau l ia, 11b.

De manière à augmenter la surface d'échange thermique, les faisceaux 12a, 12b de tubes sont avantageusement des faisceaux de tubes à ailettes.

Les deux faisceaux de tubes 12a, 12b forment ensembles une architecture en A en étant joints en l'une de leurs extrémités, au sommet, avec la canalisation 10 d'amenée de la vapeur. Chacune de leur autre extrémité débouche respectivement sur une conduite d'évacuation de la vapeur condensée l ia, 11b.

Selon l'invention, l'aérocondenseur 1 comprend un dispositif 2 pour propulser un fluide sur les faisceaux 12a, 12b. Ce dispositif est avantageusement ménagé entre les deux faisceaux de tubes 12a, 12b, de manière à agir sur chacune des faces internes des faisceaux de tubes, et de manière à être à l'abri des intempéries.

Le dispositif 2 agencé pour propulser un fluide comprend généralement un ventilateur brassant de l'air ambiant. Il pourrait être aussi utilisé un dispositif du type « surpresseur », voire « compresseur ».

De même, le fluide projeté pour condenser la vapeur qui circule dans les faisceaux 12a, 12b, pourrait consister en un mélange d'air avec un additif.

Toujours selon l'invention, le dispositif de propulsion 2 comporte au moins le moyen de propulsion 20, une ramification de conduits et un ensemble de buses.

Le moyen de propulsion 20 est relié au moyen de la ramification de conduits 21, 23, 23', 23" à l'ensemble de buses 24 dotées d'orifices orientés face aux faisceaux de tubes.

De manière avantageuse, les buses 24 du dispositif de propulsion 2 sont des injecteurs formant des cônes de dispersion de l'ordre de 24° et qui sont répartis en face du faisceau de tubes 12a, 12b, de manière à permettre un impact d'au moins 50%, préférentiellement 78% de la surface du faisceau de tubes.

Selon un premier mode de réalisation correspondant à une architecture en A de hauteur de l'ordre de 9 m et représenté en figures 2, 3, 4, la ramification de conduits du dispositif de propulsion 2 comporte une conduite primaire 21 s'étendant verticalement dans le plan médian P aux faisceaux de tubes 12a, 12b, depuis le moyen de propulsion 20 jusqu'au voisinage de la canalisation d'amenée de la vapeur 10. Ladite conduite primaire se ramifie en un premier ensemble de deux conduites secondaires 23' situées chacune dans le plan médian P et au voisinage de la canalisation d'amenée de la vapeur 10. Ces conduites s'étendent chacune horizontalement et parallèlement aux faisceaux de tubes.

Ladite conduite primaire se ramifie aussi en deux autres ensembles symétriques selon le plan médian P et dotés chacun de sept conduites secondaires 23". Ces conduites s'étendent aussi chacune horizontalement et parallèlement aux faisceaux de tubes.

De manière à couvrir de manière optimum la face interne des faisceaux de tubes, l'ensemble des conduites s'étendent à une première distance définie dk par rapport au faisceau plan le plus proche, et à une deuxième distance définie hk du moyen de propulsion 20.

Ces distances sont établies de manière préférentielle comme représenté sur la figure 4, et à partir des équations fondamentales d'un jet à l'air libre, exprimées comme suit :

La longueur du dard xO = d/m,

- Le coefficient de turbulence m = 0,25 (ou taux d'induction),

La vitesse axiale Vx/V = xO/x = d/mx,

L'angle du jet isotherme de 24° environ,

Le volume d'air en mouvement dans le jet Vx/V = 2 x/xO = 2 m x/d, La portée L = 2 Vd/m .

Avec :

V = vitesse rapportée à la section totale d'ouverture du jet en m/s, Vx = vitesse axiale à la distance x en m/s,

M = indice de mélange = d/xO,

x distance de l'orifice en m,

- d = diamètre du jet en m,

xO = longueur du dard en m.

Les premières distances dk sont définies en particulier pour permettre une couverture maximum de la surface des faisceaux de tubes, tout en bénéficiant de l'effet Coanda. On définit l'effet Coanda par l'attraction des jets l'un vers l'autre par dépression unilatérale, lorsque la distance qui les sépare est faible.

Dans le premier mode de réalisation et concernant les sept conduites secondaires 23", six sont respectivement situées à une distance de 0,9 m, 1,8 m, 2,8 m, 3,395 m, 3,990 m, et 4,370 m de la conduite secondaire la plus proche du moyen de propulsion 20.

Les deux conduites secondaires 23' situées chacune dans le plan médian P, sont respectivement distantes de la conduite secondaire la plus proche du moyen de propulsion 20, de 5,651 m et 6,451 m .

Les sept conduites secondaires 23" sont respectivement situées à une distance de 1 m ou 2,4 m par rapport au faisceau plan le plus proche.

Les deux conduites secondaires 23' situées chacune dans le plan médian P, sont respectivement situées à une distance de 1,2 m par rapport au faisceau plan le plus proche.

Chacune des conduites secondaires 23', 23" comporte entre 10 et 25 buses 24.

Concernant les conduites secondaires proximales, c'est-à-dire proches du moyen de propulsion, on choisit un diamètre D pour les orifices des buses, qui est voisin de 40 mm et un espacement entre les buses, qui est voisin de 0,8 m .

Concernant les conduites secondaires distales, c'est-à-dire plus lointaines du moyen de propulsion, on choisit un diamètre D pour les orifices des buses, qui est voisin de 35 mm et un espacement entre les buses, qui est voisin de 0,7 m .

Concernant les conduites secondaires situées dans le plan médian P, on choisit un diamètre D pour les orifices des buses, qui est voisin de 30 mm et un espacement entre les buses, qui est voisin de 0,5 m .

Le résultat obtenu avec les cotes décrites précédemment permet d'obtenir une couverture importante de l'air puisé sur la face interne des faisceaux de tubes.

En effet, tel que représenté sur les figures la, lb et le, les jets coniques d'air libre recouvrent respectivement 0,78, 0,9, 0,95 fois la surface carrée.

Selon un second mode de réalisation correspondant à une architecture en A représentée en figure 6, la ramification de conduits du dispositif de propulsion 2 comporte une conduite primaire 21 s'étendant horizontalement dans le plan médian P aux faisceaux de tubes 12a, 12b. Cette conduite primaire se ramifie en un premier ensemble et un second ensemble de conduites secondaires 23, associés chacun respectivement à l'un des deux faisceaux de tubes. Ces conduites secondaires s'étendent chacune depuis la conduite d'évacuation de la vapeur condensée l ia, 11b du faisceau associé en direction de la canalisation d'amenée de la vapeur, et ce, dans un plan parallèle au faisceau de tube associé. Le plan dans lequel s'étendent ces conduites secondaires est à une troisième distance définie d'k du faisceau de tube.

Les troisièmes distances d'k sont définies selon les mêmes principes que ceux pour les premières distances dk, c'est-à-dire pour permettre une couverture maximum de la surface des faisceaux de tubes, tout en bénéficiant de l'effet Coanda.

Avantageusement, l'aérocondenseur peut être doté d'une pluralité de déflecteurs 25 orientés sensiblement perpendiculairement au faisceau 12a, 12b de tubes, de manière à redresser et orienter le flux d'air principal en sortie du ventilateur perpendiculairement audit faisceau.

Le rôle des déflecteurs aérodynamiques 25 est en effet de redresser le flux d'air hélicoïdal sortant du ventilateur 20, de manière à ce que ce flux arrive dès lors perpendiculairement à la surface d'échange.

Le rôle des déflecteurs aérodynamiques 25 est également de canaliser le flux principal dans le même sens que les jets d'air et d'utiliser la pression dynamique tangentielle pour augmenter le débit d'air sur les faisceaux de tubes.

L'aérocondenseur tel que décrit précédemment peut être mis en œuvre dans le cadre d'un procédé pour condenser et condenser de la vapeur d'eau issue d'une turbine d'une unité d'incinération des déchets par exemple.

Ce procédé comprend le passage de la vapeur d'eau au travers d'un aérocondenseur 1 du type de celui décrit précédemment, la vapeur d'eau arrivant via la canalisation d'amenée de la vapeur 10. Cette vapeur d'eau est alors redistribuée dans chacun des faisceaux 12a, 12b de tubes, préférentiellement à ailettes. Cette vapeur d'eau est refroidie tout au long du parcours à l'intérieur des faisceaux. A l'issue de ce parcours, la vapeur d'eau condensée est évacuée dans la conduite d'évacuation de la vapeur condensée l ia, 11b.

Usuellement, l'acheminement en continu de la vapeur d'eau au travers de la canalisation 10 vers les faisceaux de tubes 12a, 12b de tubes s'effectue selon un débit compris entre quelques dizaines tonnes/heure pour les unités de valorisation énergétique des déchets et les centrales thermoélectriques à plusieurs milliers de tonnes/heure pour les grandes centrales thermiques à biomasse, charbon, lignite, fioul, cycle combiné de gaz.

La propulsion en continu d'air frais renforce le débit d'air à travers les faisceaux de tubes 12a, 12b. Ce sont les buses qui impulsent de l'air sous moyenne pression et sous formes de cône de dispersion de 24° en direction des faisceaux de tubes. Ces flux d'air permettent de maîtriser et d'augmenter la vitesse de l'air à travers l'échangeur. La turbulence favorise de plus un meilleur coefficient d'échange thermique. Un effet d'induction est ainsi créé et induit également une meilleure distribution de l'air à travers toutes les surfaces du faisceau de tubes. Les éventuelles perturbations des flux causé par un climat venté sont ainsi atténuées et limitées.

De manière plus détaillée et en relation avec la figure 5, l'aérocondenseur selon l'invention permet d'augmenter la quantité de mouvement de l'air grâce à l'augmentation de la vitesse de l'air qui devient plus uniforme au niveau des surfaces d'échanges. En effet la quantité de mouvement est une grandeur reliée à la vitesse P= m*v.

De plus l'augmentation de cette vitesse uniforme au niveau des surfaces dynamise la turbulence de l'écoulement de l'air et produit un coefficient d'échange plus élevé. En effet, le nombre de Reynolds adimensionnel détermine le régime de turbulence d'un écoulement comme suit : Re=(p*v*d)/M, avec v, la vitesse du fluide, p la masse volumique du fluide, d le diamètre de la surface d'écoulement et μ la viscosité dynamique du fluide.

Le coefficient d'échange h est déterminé avec la corrélation du coefficient de Nusselt qui dépend du nombre de Reynolds : Nu=a*Re /v x* [ Pr] /V (y)=(h*d)/M Pr est un nombre adimensionnel qui prend en compte les propriétés thermo-physiques du fluide : Pr=p/(p*a) (le coefficient a ainsi que les exposants x et y sont des coefficients positifs).

De ce fait en augmentant uniformément la vitesse, on obtient :

- Une meilleure répartition de l'air sur les surfaces d'échanges,

Une augmentation de la turbulence,

Un coefficient d'échange plus élevé qui augmente l'efficacité de î'échangeur et améliorera les performances de l'aérocondenseur,

Une augmentation des débits d'air tout en préservant les ventilateurs des pertes de charge.

La propulsion en continu d'air frais sur les faisceaux de tubes 12a, 12b, s'effectue suivant un débit préférentiellement compris entre 10000 Nm 3 /n à 50 000 Nm 3 /h, soit 2,77 Nm 3 /s à 13,88 Nm 3 /s.

La propulsion en continu d'air frais sur les faisceaux de tubes 12a, 12b, s'effectue suivant une pression préférentiellement comprise entre 200 daPa et 500 daPa.

La propulsion d'air frais est préférentiellement une ventilation d'air suivant des vitesses en sortie du ventilateur comprises entre 8 m/s et 15 m/s. En termes de résultats, ia modélisation de l'implantation d'un aérocondenseur selon l'invention dans une centrale thermique à charbon a mis en évidence une augmentation des performances thermiques de 5% en fortes périodes ventées (c'est-à-dire sous l'effet d'un vent de 32 km/h de vent incident), et de 1% en faibles périodes ventées.

L'augmentation des performances thermiques de 5% est aussi à mettre en relation avec la nette amélioration de 10% du débit d'air en sortie de ventilateur.

Les performances thermiques des aérocondenseurs selon l'invention traduisent en fait un effet technique supplémentaire surprenant, issu notamment de la synergie résultant : de l'augmentation du débit d'air qui traverse les tubes échangeurs et améliore le coefficient d'échange thermique superficiel dans l'air ventilé (loi de Nusselt et Nombre de Reynold),

de l'amélioration de la répartition de l'air qui traverse les tubes échangeurs sur toute leur surface, et notamment en période ventée.

En résumé, l'aérocondenseur et le procédé destiné à condenser la vapeur d'eau selon l'invention, constituent une solution économique, rapide et simple à mettre en œuvre.

Ils permettent d'améliorer les performances des aérocondenseurs de l'existant sans les multiplier, changer de ventilateur ou bien intégrer de nouveaux échangeurs.

Ils permettent également des ajustements et des modulations selon les besoins saisonniers.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.