Désurchauffeur S.U.-Temp haute-performance

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1 Ces dispositifs sont spécialement construits pour des chaudières où la partie désurchauffeur est à l intérieur du revêtement de chaudière ou dans toute autre position inaccessible Caractéristiques Incorpore tous les avantages du célèbre système multi gicleur variable Narvik-Yarway Satisfait les différents codes et spécifications de matériaux de chaudière Le système d injection ne comporte aucune pièce en mouvement dans la ligne de vapeur principale. L unité de contrôle est entièrement accessible Tous les raccordements sont soudés ce qui élimine toute utilisation de joints Gicleurs de construction éprouvée pour atomisation fine Plage importante de capacités de C v (K v ) disponible Combinaisons de gicleurs spéciales disponibles Redondance de 100% sur demande. Capacité de 200% (split-range), sur demande. Installation flexible pour chaudières opérant à des températures très élevées (> 580 C) Marge de réglage théorique étendue, contrôle précis. Applications générales Les désurchauffeurs Temp haute-performance sont utilisés pour réguler la température des surchauffeurs de chaudière, des réchauffeurs de chaudière, de la vapeur de purge de turbine, de la vapeur de sortie d un réducteur de pression, de la vapeur d un procédé et de gaz de procédé. Données techniques Unité de contrôle : Température ( C) : max 300 Pression (bar) : 400 max (#2500) Unité d injection : Température ( C) : max 600 Pression (bar) : max 200 (#4500) Ne pouvant être appliquées simultanément Pentair Ltd. All Rights Reserved. VCTDS FR 14/09

2 Narvik-Yarway Modèles 78/98U Figure 1 Accouplement universel adapté à différents types d actionneurs. Bossage d adaptateur d actionneur universel adapté à un large choix d arcades. Des dessins détaillés sont disponibles sur demande. Boîte à garniture sans amiante. Tige rectifiée, durcie et laminée pour une correspondance optimale avec la garniture graphite. La construction tige/ clapet, de conception semi équilibrée, élimine toute force excessive sur la tige. Etrier boulonné pour un accès et une maintenance aisés du chapeau. Etrier boulonné pour une déconnexion aisée de l unité de contrôle du système d injection. Lignes d alimentation d eau soudées du système d injection à la partie inférieure de l unité de contrôle. Une Bride d entrée d eau est disponible pour différents supports. Modèle 78/98: NPS 1-1½ -2-3 (DN ). Matériau de la partie supérieure de l unité de contrôle : SA182 F22 (1.7383). Construction de siège entièrement stellitée. Le siège est usiné après le processus de soudage pour assurer sa concentricité et sa perpendicularité. Matériau de la partie inférieure de l unité de contrôle : Inconel 800H. Construction en accord avec l ASME B16.34 et EN Marquage CE, si nécessaire. Raccord d embranchement (par le client) permettant d installer le système d injection dans le pipeline de vapeur. Version : Buttweld ou à bride. Corps du système d injection forgé en différentes longueurs, selon les exigences d installation. Matériau : acier allié ou aciers à teneur élevée en nickel. Flux de vapeur Gicleurs haute-performance permettant d atomiser finement l eau d injection. 2

3 Narvik-Yarway Modèles 78/98S Unité de contrôle Figure 2 - Unité de contrôle L unité de contrôle (figure 2) est manoeuvrée par un actionneur et peut être située sur une plateforme ou sur le sol à proximité du point d injection. L unité est accessible, ce qui facilite la maintenance. L entretien peut être effectué avec la chaudière en service, dépendamment de la disposition des vannes. Comme l unité est petite et légère, il est possible de la transporter en atelier ou dans un autre endroit plus pratique. Une unité de rechange peut être utilisée. En effet, son remplacement est rapide et simple ; l immobilisation est donc minime. Les internes vitaux sont identiques à ceux des désurchauffeurs A.T.-Temp hauteperformance. La quantité d eau d injection est contrôlée via un piston, ouvrant séquentiellement le premier groupe de trous d alimentation. Ces trous d alimentation sont percés dans la partie inférieure de l unité de contrôle du désurchauffeur S.U.-Temp et alimentés par une conduite de raccordement. Chaque conduite de raccordement provenant de l unité de contrôle est raccordée via les manifolds de raccordement aux lignes d alimentation en eau sur l unité d injection (la tuyauterie et les vannes d isolement ne sont pas fournies par Narvik-Yarway) par le biais des perçages d alimentation percés à l intérieur de l unité d injection. L écoulement d eau est raccordé à chaque gicleur individuel. Actionneur : La tige sort grâce à la pression d air Détail A Eau Manifold de raccordement (6) lignes d alimentation Unité d injection Figure 3 - Unité d injection L unité d injection (figure 3) contient différents gicleurs, chacun étant alimenté individuellement par les lignes d alimentation en eau et les conduites de raccordement provenant de l unité de contrôle. Les conduites de raccordement sont soudées à la tête de l unité d injection et raccordées aux perçages internes vers les gicleurs. L unité d injection est soudée sur le pipeline de vapeur, éliminant ainsi tout joint de bride (réalisation à bride sur demande). Il n y a aucune pièce mobile ou d usure à l intérieur de la conduite d extension du corps et il n est ainsi pas nécessaire de démonter l unité à intervalles réguliers. La combinaison offre tous les avantages d un système à gicleur variable et des systèmes conventionnels comportant des pièces mobiles dans la ligne de vapeur principale. Le diamètre minimum du pipeline de vapeur est DN 200. Flux de vapeur Détail A Vannes d isolement 3

4 Comparaison de systèmes Figure 4 Version Conventionnelle (système de gicleur fixe) consistant en : Gicleur de taille fixe avec vanne de contrôle de l eau installée à l extérieur (voir la figure 4) sans pièces mobiles dans la ligne de vapeur principale Version Classique (système de gicleur variable) consistant en : Gicleur de taille variable avec vanne de contrôle de l eau intégrée (voir la figure 5) avec pièces mobiles dans la ligne de vapeur principale. Gicleur atomiseur supérieur Narvik-Yarway a incorporé la dernière technologie en terme de construction de gicleur. Le fini de surface haute qualité minimise les déperditions dues au frottement, assurant ainsi un Δp eau/ vapeur totalement disponible pour l atomisation de l eau (voir la figure 6). Le gicleur consiste en deux composants : A) les orifices et B) le corps du gicleur. Chaque gicleur est alimenté par des perçages d alimentation individuels réalisés dans la paroi cylindrique. L eau parvient derrière la plaque à orifices jusqu à ces ouvertures. Le volume relativement important de cette chambre permet l atomisation proportionnellement égale de l eau via chaque orifice. Le Δp à travers cette plaque à orifices résulte en un augmentation de la vitesse du fluide. L eau est subséquemment mise en rotation dans la chambre du gicleur avant d être projetée via le perçage central. Le partage du flux d alimentation, l augmentation de la vitesse et l effet de rotation combinés assure l injection de l eau dans le système sous la forme d un cône symétrique creux générant une atomisation fine. Les gicleurs sont assemblés avec le cylindre d atomisation et sont rendu étanches selon un procédé de brasage sous vide. Ceci permet de maintenir l intégrité de tous les composants même en conditions les plus extrêmes. La compatibilité matérielle du cylindre d atomisation, du piston et des bagues du piston est parfaitement éprouvée en conditions de service chaud/froid, comme cela se retrouve avec les réfrigérants de cuves de fermentation. Un fonctionnement fiable est donc assuré durant une longue période. Les surfaces sont précisément usinées pour réduire les déperditions dues au frottement et les contours intérieurs sont conçus de telle sorte à optimiser l action tourbillonnante de l eau, assurant ainsi un volume d égouttement uniforme et constant. Figure 5 Figure 6 Le Δp minimum admissible d un désurchauffeur S.U.-Temp au niveau de la bride d entrée à la pression de la vapeur doit être : Gicleurs A jusque Dx : 1 bar Gicleurs E jusque K : 2 bar Codes et normes Le désurchauffeur S.U.-Temp est conçu et fabriqué pour satisfaire un panel important de codes et de normes internationaux. Des documents d acceptation certifiés sont disponibles sur simple demande. Si des codes et des normes spéciaux sont demandés par vos autorités locales, nous serions alors très heureux d en discuter avec elles. Têtes multi gicleurs Le désurchauffeur S.U.-Temp peut être équipé avec un certain nombre de configurations de gicleurs avec une gamme importantes de valeurs C v (K v ). La configuration standard se compose de huit (8) buses de pulvérisation de taille égale. Cette caractéristique permet de personnaliser le désurchauffeur S.U.-Temp en fonction d exigences de système spécifiques. Merci de contacter votre représentant Pentair local pour plus de détails. Figure 7 - Plaque constructeur du désurchauffeur 4

5 Tableau 1 Dim. Plage de capacité standard du S.U.-Temp 20 8A C v = K v = B C v = K v = C C v = K v = D C v = K v = Dx C v = K v = E C v = K v = F C v = K v = G C v = K v = H C v = K v = K C v = K v = Définition Q = m 3 /hr. S.G. = kg/dm 3 Δp = bar Remarques Gicleurs K pour Modèle 98 uniquement! Les limitations de la capacité de débit sont : Modèle 78S/U avec une capacité de débit d eau maximum de 25 m 3 /h en service continu Modèle 98S/U avec une capacité de débit d eau maximum de 50 m 3 /h en service continu. H W G W Figure 8 H 1 G ST H 2 G ST + G W Formule de dimensionnement Chaque station de désurchauffe est un point de mélange où s opère un équilibre thermique et de masse. La formule universelle est Cette formule permet de calculer la quantité d eau requise pour abaisser la température de la vapeur d entrée jusqu à la température de consigne de la vapeur de sortie. G W = G ST ( H 1 -H 2 ) : ( H 2 -H W ) Où : G W = G ST = H 1 = H 2 = H W = masse de l eau d injection masse de la vapeur d entrée enthalpie de la vapeur d entrée enthalpie de la vapeur de sortie enthalpie de l eau d injection Paramètres importants du système Mise à part la qualité de pulvérisation de l atomiseur (atomisation primaire), il existe d autres paramètres systèmes qui influencent les performances des stations désurchauffeurs. Ces paramètres sont : La vitesse de la vapeur d entrée A des vitesses de vapeur élevées, les gouttes d eau sont facilement désintégrées. Ce facteur contribue à la qualité d atomisation générale (atomisation secondaire). La vitesse minimum acceptable de la vapeur varie selon la taille du gicleur et le diamètre de conduite. Merci de contacter Narvik-Yarway en cas de doute. Ratio eau/vapeur Ce ratio est déterminé en divisant G W par G ST. Pour des pressions de vapeur inférieures à 15 bar, ce ratio ne devra pas dépasser 10% en conditions de service normales. Un système opérant entre 15 et 25 bar peut présenter un ration supérieur à 15%. Merci de consulter Narvik-Yarway pour toute application de pression supérieure. Distance jusqu au capteur La distance entre le point d injection et le capteur de température devra être comprise entre 12 et 15 mètres. Un système opérant à des pressions supérieures à 25 bar peut présenter une distance significativement moins importante jusqu au capteur. Merci de consulter Narvik-Yarway. Longueur de conduite linéaire requise La distance entre le point d injection et le premier coude de la tuyauterie dépend également de la pression de la vapeur, de la température et de la taille du gicleur. Par expérience, il a été démontré qu une distance comprise entre 4 et 6 mètres est acceptable dans des systèmes allant jusqu à 25 bar. 5

6 Actionneurs Figure 9 Membrane pneumatique Les actionneurs pneumatiques Narvik-Yarway sont spécialement développés pour les désurchauffeurs manufacturés par nos soins en vue d une utilisation en applications de vapeur basse, moyenne et haute pression. L actionneur modèle 20-90, pour une course de 90 mm, est approprié pour un fonctionnement en conditions environnementales difficiles, comme par exemple à des températures ou humidités faibles ou élevées. L actionneur règle la vanne en position fermée dans l éventualité d une défaillance de l alimentation d air. D autres réalisations déposées et ou équipement à sécurité positive sont disponibles sur simple demande. Des positionneurs de vanne sont disponibles en service pneumatique ou électropneumatique, selon les préférences du client. Des options additionnelles sont proposées comme, par exemple, des transmetteurs de signal retour et des interrupteurs de limite fin de course. Actionneurs électriques De part sa construction d internes adaptée, le désurchauffeur S.U.-Temp peut être équipé avec des actionneurs électriques de type low-thrust Le fonctionnement de chaque ensemble actionneur - vanne est entièrement testé au sein de l usine. Un certificat de test fonctionnel est émis pour chacune des vannes fournies. Figure 10 Figure 11 Systèmes de contrôle Figure 12 La qualité de l eau d injection est contrôlée en fonction de la température de la vapeur de sortie. La commande du désurchauffeur S.U.-Temp est compatible avec les systèmes de contrôle conventionnels pilotés par des transmetteurs de température, des contrôleurs et positionneurs indiquant la température. Des systèmes entièrement pneumatiques ou entièrement électriques sont compatibles comme des combinaisons des deux systèmes. Les exigences exactes sont spécifiées dans le paragraphe commande/dimensionnement de cette brochure. 6

7 Forces de la tige de l actionneur La force de tige des désurchauffeurs S.U.-Temp est déterminée par la formule suivante : Modèle 78S/U : P eau x = Newton (P eau en bar) La force maximum de tige doit être limitée à 15 kn. Modèle 98S/U : P eau x = Newton (P eau en bar) la force maximum de tige doit être limitée à 50 kn. Une attention spéciale devra être observée lorsque des actionneurs électriques sont utilisés. En raison de leur moment d inertie, ces actionneurs peuvent générer des forces de tiges dépassant la force de tige nominale spécifiée durant de courts intervalles. Narvik-Yarway fournit des accouplements contraints par ressort pour ces applications. Formule de dimensionnement de l actionneur Unités : D siège en cm d tige en cm D bal en cm P eau in bar F1 = π / 4 (D siège 2 - d tige 2 ) x P eau F2 = π / 4 (D bal 2 - d tige 2 ) x P eau F3 = P eau x F frottement (+ ou -) Figure 13 F1 D d D bal F3 F2 F actionneur Données de commande / de dimensionnement P eau Les désurchauffeurs de vapeur sont sélectionnés spécialement en fonction des données de l application. Pour un dimensionnement optimal, toutes les données suivantes devront toujours être fournies. Données de vapeur Pression d'entrée Pression de l'eau Température d entrée C bar bar Température de l'eau C Débit de vapeur maxi. t/hr Débit de vapeur normal t/hr Débit de vapeur mini. t/hr Température de sortie C/valeur de consigne Généralités Diamètre de conduite mm Schedule de la conduite Position de manifold requise (9) (12) (3) (6) Il est essentiel de ne pas surestimer le ratio de marge de réglage effective (turndown) requis c est à dire : débit de vapeur maxi. débit de vapeur mini. La combinaison de buse standard avec 8 atomiseurs de taille identique donne un ratio de marge de réglage de 24:1 en cas de contrôle du débit avec de l eau. Par expérience, il a été démontré que la majorité des applications tombent dans cette plage. L eau atomisée doit être injectée dans le sens du flux de vapeur. Pour faciliter l installation de ligne d alimentation d eau, 4 positions de manifold différentes sont possibles en relation avec le sens du flux de vapeur. La spécification de cette orientation de manifold requière les éléments à préciser au moment de la commande. Narvik-Yarway recommande de toujours utiliser un filtre de maillage d environ 100 µ (400 µ sur demande) dans la ligne d alimentation d eau afin de protéger le désurchauffeur S.U.-Temp de tout colmatage. Figure 14 - Positions de Manifold (unité d injection) Ligne de vapeur Flux de vapeur MP9 MP12 MP3 MP6 7

8 Tableau 2 - Matériaux standard Rep. Désignation Matériau Equiv. 01 Unité d injection SA182 F (6) Gicleurs Inconel 718 Inconel Bague du piston AISI 431 * * 04 Piston AISI 431 * * 05 Conduite de Inconel 800H Inconel 800H raccordement 06 Siège Stellite 6 Stellite 6 07 Tige AISI 431 * * 08 Corps supérieur SA182 F de l unité de contrôle 09 Corps inférieur Inconel Inconel de l unité de contrôle 800H 800H 10 ** Bride pour eau SA182 F Bague de serrage SA182 F Entretoise AISI 431 * * 13 Joint spiralé Acier inox./ Graphite Acier inox./ Graphite 14 Ecrou A194 4H Set de garniture Graphite Graphite 16 Goujon A193 B Fouloir AISI 431 * * 18 Plaque de fouloir AISI Plaque constructeur AISI Ecrou (FAG) Acier carbone Acier carbone 21 Accouplement Acier carbone Acier carbone 23 Rondelle de blocage Acier Acier 24 Vanne d isolement 25 Conduites de Inconel 800H Inconel 800H raccordement 26 Brides Kidney SA182 F316L Manifold SA182 F Joint spiralé Acier inox./ Graphite Acier inox./ Graphite 29 Patte SA182 F Raccord S.W. Inconel Inconel 31 Adaptateur A spécifier par le client A spécifier par le client 32 Goujons Acier inox. Acier inox. 33 Ecrous Acier inox. Acier inox. Figure 15 - Modèle 78S * Nitruré ** Autres matériaux sur demande Pièces de rechange recommandées Flux de vapeur Remarque Autres matériaux sur demande Certification Les désurchauffeurs S.U.-Temp sont certifiés être conformes aux exigences des normes ASME B16.34 et EN par des autorités autorisées. Toutes les données sont sujettes à changement Course 90 mm pour tous les gicleurs. Diamètre mini. de la ligne de vapeur : DN 200 (8 ) Les matériaux et les données des unités fournies peuvent varier par rapport au contenu de cette brochure. Merci de consulter d autres documents en cas de doute. 8

9 Figure 16 - Modèle 78U Positions de la bride d alimentation en eau Positions du volant FP HWW FP.12 HWN Eau FP HWE 130 FP.6 A HWS Flux de vapeur 9

10 Tableau 3 - Raccordements à bride Modèle 78S/U Modèle 98S/U Q max = 25 m 3 /h Q max = 50 m 3 /h Bride pour eau NPS 1 classe 900 NPS 1 classe 900 classe 1500 classe 1500 classe 2500 classe 2500 DN 25 PN 160 DN 25 PN 160 PN 250 PN 250 PN 320 PN 320 PN 400 PN 400 Option : NPS 1½ - 2 Option: NPS 1½ (DN 40-50) (DN ) Classes de pression identiques Classes de pression identiques Figure 17 Matériel d injection forgé type Buttweld selon la norme ANSI B16.25 ou DIN 2559 Q S.W. R C M Tableau 4 - Dimensions (mm) Longueur standard pour des diamètres de ligne de vapeur jusqu à DN 300 Modèle 78S/U Modèle 98S/U Q max = 25 m 3 /h Q max = 50 m 3 /h A A jusque H 380 A jusque K 380 B A jusque H 444 A jusque K 444 C M min N Q R N A B Flux de vapeur Remarques Les dimensions sont sujettes à changement sans avis préalable. Narvik-Yarway fournira un dessin de cotation certifié sur simple demande. Tableau 5 - Raccordements à bride Modèle 78S/U Modèle 98S/U Q max = 25 m 3 /h Q max = 50 m 3 /h Bride pour NPS 4 classe 900 NPS 6 classe 900 vapeur classe 1500 classe 1500 classe 2500 classe 2500 DN 100 PN 160 DN 150 PN 160 PN 250 PN 250 PN 320 PN 320 PN 400 PN 400 Autres classes de pression sur demande Autres classes de pression sur demande Figure 18 Matériel d injection forgé à bride (mono) selon la norme ASME B16.34 ou EN Bride pour vapeur (Tableau 5) Remarque Autres classes de pression sur demande Flux de vapeur PENTAIR VALVES & CONTROLS Les désignations commerciales et logos Pentair sont la propriété de Pentair Ltd. Les autres marques ou noms de produits sont des désignations commerciales ou des marques déposées détenues par leurs propriétaires respectifs. Du fait de l amélioration permanente de ses produits et services, Pentair se réserve le droit de modifier la conception et les spécifications de ses produits sans préavis. Pentair pratique une politique d égalité des chances à l embauche Pentair Ltd. Tous droits réservés. 10