Brevet FR2331750A1 — publié le 19770610

La présente invention concerne les installations de chauffage à vapeur haute pression et, en particulier, la récupération de chaleur et de vapeur d'eau dans de telles installations. Dans les installations de chauffage à vapeur HP, la chaudiere est alimentée en eau à partir d'une banche qui sert à recueillir les condensats, L'eau de la bâche est ramenée à la chaudiêre au moyen d'une pompe de relevage. La bâche sert également à condenser la vapeur refroidie après passage dans les appareils de chauffe. Il arrive fréquemment dans ces installations que la température de l'eau de la bâche s'élève au-dessus de la température maximale de fonctionnement de la pompe de relevage. Il est alors nécessaire de laisser s'échapper une quantité importante de la vapeur qui se trouve audessus de l'eau de la bâche, l'échappement se faisant directement dans l'atmosphère. Les conséquences de cette perte de vapeur sont multiples.Tout d'abord, elle équivaut directement à une perte de calories équivalente à la chaleur qu'il a faillu fournir pour élever l'eau de la température de la bâche à la température d'échappement de la Vapeur. Ensuite, il s'agit d'une perte d'eau qu'il faut remplacer dans la bâche en y ajoutant de l'eau froide. Enfin, avant d'introduire de l'eau du réseau public dans l'installation, il faut lui faire subir un traitement chimique et physique dans un appareil, tel qu'un appareil à résines échangeuses de cations. La capacité de cet appareil doit être d'autant plus grand que les pertes de vapeur sont plus grandes, c'est à dire que le débit additionnel d'eau d'alimentation est pbas grand. Un objet de la présente invention consiste à prévoir une installation de chauffage à vapeur HP dans laquelle les inconvénients mentionnés ci-dessus sont considérablement réduits, sinon pratiquement supprimés. Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir une condensation de la vapeur entrant dans la bâche ou à éliminer de la bâche, au moyen d'un échangeur de chaleur. Bien entendu,cet échangeur doit être d'un prix relativement faible pour ne pas réduire à néant les économies réalisées par son introduction dans l'installation. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu une installation de chauffage à vapeur haute pression dans laquelle est prévue sur la canalisation d'échappement de la bâche un échangeur vapeur-eau chaude assurant la condensation de la vapeur s'échappant de la bâche, le condensat dudit échangeur étant ramené à la bâche. Suivant une autre caractéristique, l'échangeur vapeur-eau chaude est consti- tué par un ballon contenant de l'eau et traversé de haut en bas par une tion de vapeur reliée, d'une part, à la bâcle et, d'autre part, à l'atmosphère, ladite canalisation étant, à partir du haut du ballon, isolée thermiquement sur une certaine longueur. Les caractéristiques mentionnées ci-dessus ainsi que d'autres, apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de e réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est un schéma d'une installation de chauffage correspondant à un premier exemple de réalisation de l'invention, et la Fig. 2 est un schéma d'un second exemple de réalisation. L'installation de la Fig, 1 comprend une chaudière t délivrant de la vapeur haute pression par la canalisation de sortie 2 vers des appareils d'utilisation 3 et 4, tels que des fours, etc, La vapeur refroidie sortant des appareils 3 et 4 est renvoyée1 par la canalisation de retour 5 vers une bâche 6. L'eau de la boche 6 est renvoyée ê la chaudière 1 au moyen d'ure pompe de relevage 7. Du haut de la bâche 6, ou se trouve la phase vapeur, sort encore une canalisation 8 en communication avec l'atmosphère.De l'eau peut être introduite en bas de la bâche 6 par une canalisation 10 dont l'ouverture est coMmandée par une vanne d'alimentation 11 reliée à la sortie d'un appareil de traitement 12, lui-me relié au réseau. Quand l'installation de la Fig. 1 ne comprend que les éléments mentionnés ci-dessus, la vapeur haute pression entrant dans la bâche 6 en provenant de 5 se condense sur l'eau de la banche en faisant monter la température de l'eau. Si, par exemple, la demande de chaleur des appareils 3 ou 4 diminue, la température de la vapeur entrant dans 6 augmente et la température de l'eau peut dépasser la limite de 85e C au-dessus de laquelle la pompe 7 ne peut fonctionner. Une partie de la vapeur est rejetée dans l'atmosphère par la canalisation 8. D'autre part, il faut rajouter de l'eau froide dans la bâche 6 en ouvrant la vanne 11. Il apparatt qu'il y a perte de calories par la vapeur rejetée et dépense d'eau provenant du réseau. A noter que l'appareil de traitement 12 doit être dimensionné en fonction du volume d'eau qui le traverse. Suivant l'invention, l'installation est complétée par un échangeur vapeureau chaude 13 dont l'entrée de vapeur est reliée à la canalisation 8 par une canalisation 14 sur laquelle est prévue une vanne de commande 15. Une vanne 9 est également prévue pour permettre le rejet direct de la vapeur dans 1 'atmos- phère. L'échangeur 13 est constitué par un ballon calorifugé de préférence plus haut que large, qui peut être de révolution autour d'un tube vertical ou sen siblement vertical 16 relié à la sortie de la vanne 15. Sur une certaine longueur à partir de son entrée dans le ballon, le tube 16 est isolé thermiquement de l'eau environnante par un manchon isolant 17. La sortie du tube 16 au-dessus d'une bache auxiliaire 18, ouverte à l'air libre.L'eau récupérée dans la tache 19 est, de préférence, réintroduite dans la bâche 6 par un tube 19. Les niveaux d'eau des baches 6 et 18 sont choisis de manière que l'eau de 18 s'écoule toujours dans 6. Par ailleurs, l'échangeur 13 comporte encore une entrée d'eau roide et une sortie d'eau chaude 21. Le fonctionnement de l'échangeur est le suivant. La vapeur haute pression provenant de 8, par 15, atteint la partie de 16, cui n'est pas calorifugée par 17, où elle cède, en se condensant, sa chaleur au paroi de 16. L'eau de 13 qui entoure cette partie non calorifugée est chauffée et à tendance à monter dans le ballon 13 pour être remplacée par de l'eau plus froide. La vapeur d'eau condensée est recueillie dans la bâche auxiliaire 18. Il faut bien comprendre que, sans le manchon 17. la vapeur se condenserait dans la partie haute de 16 et que seule la partie haute du ballon 13 contiendrait un peu d'eau chaude.La s@ructure suivant l'invention permet de créer dans 13 une circulation d'eau interne favorisant l'obtention d'une température uniforme. Si l'on considère, par exemple que la vapeur sort de la chaudière 1 à 1300 C et retourne à la bâche 6 à 11C C et que l'installlation est relativement importante, on peut obtenir dans le ballon 13 une température de l'ordre de 650 C. En cas de panne ou pour toute autre raisin je sécurité, on peut ouvrir la vanne 9, qui est normalement fermée quand 15 est ouverte. Ainsi, a chaleur de ta vapeur est récupérée et l'eau est récupérée dans 18. Cette eau est déjà traitée donc peut être renvoyée directement à 6. L'installation de la Fig. 2 comprend les mêmes éléments 1 à 12 que celle de la Fig. 1, toutefois la vanne 9 est supprimée comme dans une installation normale. En parallèle sur la canalisation de retour de la vapeur 5, est prévu un échangeur 22, identique à 13, dont le tube 16 débouche dans la tache 6. La dérivation de la canalisation 5 vers l'échangeur 22 est contrlée par une vanne 23, tandis qu'une vanne de commande 24 est également placée. sur la canalisation 5. Le fonctionnement de l'échangeur 23 est évidemment le mSme que celui ae 13. Il permet de condenser, c'est à dire de refroidir, en récupérant de la chaleur, la vapeur de retour. S'il n'y a pas de demande d'énergie de 22, la vanne 24 permct un retour direct vers la tache 6. Il faut noter que, dans les deux installations suivant l'invention, les conditions de sécurité sont respectées de la même façon que dans une installation classique. En èffet, la vanne 9 permet toujours, en cas de besoin, de laisser la vapeur s'échapper dans l'atmosphère. Il faut encore noter que la structure de l'échangeur 13 ou 22 est extrême- ment simple et donc d'un prix de revient très modéré, si bien qu'il ne grève pratiquement pas du tout le colt de l'installation. Il apparaît également qu'il est facile et peu onéreux de modifier une installation déjà existante afin d'en améliorer le rendement en la dotant d'un échangeur suivant l'invention. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits cidessus en relation avec des exemples de réalisation, il faut comprend que ladite description n'a été faite qu'à titre d'exemple ut ne limite pas-la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1) Installation de chauffage à vapeur haute pression, caractérisée en ce qu'il est prévu sur la canalisation d'échappement de la bâche, un échangeur vapeur-eau chaude assurant la condensation de la vapeur stéchappant de la bâche, le condensat dudit échangeur étant ramené à la bâche, 2) Installation de chauffage à vapeur haute pression, suivant la-reven- diction 1, caractérisée en ce que l'échangeur vapeur-eau chaude est constitué par un ballon contenant de l'eau et traversé de haut en bas par une canalisation de vapeur reliée, d'une part, à la bâche et, d'autre part, à l'atmosphère, ladite canalisation étant, à partir du haut du ballon, isolée thermiquement sur une certaine longueur. 3) Installation de chauffage à vapeur haute pression, caractérisée en ce qu'il est prévu, sur la canalisation de retour de la vapeur à la bâche, un échangeur vapeur-eau chaude assurant, au moins partiellement, la condensation de la vapeur, le condensat dudit échangeur étant déversé dans la bâche. 4) Installation de chauffage à vapeur haute pression, suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'échangeur vapeur-eau chaude est constitué par un ballon contenant de l'eau et traversé de haut en bas par une canalisation de vapeur reliée, d'une part, à la canalisation de retour de la vapeur et, d'autre part, à la boche, ladite canalisation de vapcur étant, à partir du haut du ballon, isolée thermiquement sur une certaine longueur.