Brevet FR2342476A1 — publié le 19770923

Le dispositif décrit dans le Brevet Français nO 750 6823 consiste à récupérer la majeure partie de la chaleur sensible restant disponible dans les fumées après la sortie de la chaudière. Cette chaleur actuellement dissipée dans la cheminée, sans profit, représente, compte tenu de l'excès d'air comburant et de la température des gaz, une perte de chaleur au moins égale à 15 %. I1 a donc paru intéressant de capter cette chaleur encore disponible et dans le dispositif du brevet 750 6823, on le fait au moyen des 2 échangeurs montés en série, quant au primaire ce qui abaisse la température des fumées dans le premier de 260 à 1600 par exemple et de 160 à 600 dans le second. Ces deux batteries ou échangeurs se trouvent dans des conditions fort différentes quant à la corrosion possible. En effet, le premier dans lequel la température moyenne des gaz se situe autour de 200 ne condensera pas de vapeur d'eau, présente dans l'air comburant et produite par la rection chimique de la combustion - il n'y aura donc pas d'attaque. Par contre, le second dans lequel la température moyenne des gaz oscille autour de 1000 pour baisser jusqu'à 60 ou 70 à la sortie, va condenser la vapeur en récupérant la chaleur de vaporisation, ce qui est indiqué par le procédé, mais cette eau condensée risque d'entre acide et susceptible par suite d'attaquer l'appareil. I1 y a lieu de se prémunir contre cette éventualité, on peut parer à la corrosion de deux manières 1) - Avoir des éléments métalliques inattaquables par exemple du plomb ou du cuivre ou de l'acier inoxydable, mais on se trouvera chaque fois en présence d'appareils d'un prix élevé dont la tenue à la longue devient incertaine ou de dimensions et de poids inacceptables. 2) - La seconde possibilité consistera essentiellement à réduire la concentration acide par une adjonction d'eau complémentaire si l'on considère qu'un fuel de composition moyenne exige 11 m3 d'air par kg si l'on marche avec un excès d'air de 75 %, il faudra donc 17 m3 d'air en comptant 20 gr d'eau par m3 on aura finalement à condenser pour une chaudière de 1.000.000 de calories 1.000.000 x 17 x 20 = 40 kgs d'eau à l'heure 10.000 x 0,8 La solution acide va rester très faible surtout avec 75 % d'excès d'air. Mais si l'on injecte de l'eau à l'entrée de la seconde batterie, par exemple la même quantité de 40 Kgs à l'heure, on va réduire encore de moitié la concentration et on peut espérer la rendre neutre, quitte à y ajouter une base telle que la magnésie et aucune attaque ne sera à redouter. Cependant si cette façon de faire donne tout apaisement au point de vue corrosion dans l'appareil, elle crée un autre problème. En effet, si l'on abaisse la température des gaz à des valeurs voisines de 60 ou 700 on va évacuer des fumées très froides dans la cheminée, et c'est dans celle-ci que va se produire une condensation abondante, due à la vapeur d'eau résiduelle et qui risque de la détériorer. I1 faut donc récupérer de façon sensible, pour que le procédé soit rentable tout en ayant à la base de la cheminée une température résiduelle de gaz aux alentours de 1000 de manière à protéger la cheminée. Or, on dispose d'un certain volume de gaz dont la température et corrélativement le volume va évoluer de 250 à 100" par exemple, au moyen d'un fluide refroidisseur qui est de l'eau, soit celle de retour du chauffage, soit l'eau froide de distribution de la ville. L'eau de retour du chauffage est à température variable, selon la position de la régulation et en ce cas la récupération varie également et quant à l'eau de distribution de la ville, si elle reste à basse température, en cas d'arrêt du puisage, elle risque de se vaporiser. L'emploi direct de l'eau de retour du chauffage ou de l'eau froide destinée à être lancée dans le circuit d'eau chaude sanitaire, pose donc des problèmes annexes et de corrosion au niveau des échangeurs, ou de vaporisation intempestive. On peut éliminer ces inconvénients en récupérant la chaleur des fumées, non plus directement au moyen de l'eau circulant dans l'installation mais par un fluide intermédiaire, fluide caloporteur, par exemple l'eau de l'installation n'intervenant plus qu'au 2ème stade, avant d'être renvoyée dans le circuit. Suivant un dispositif non limitatif de l'invention, soit 1 une chaudière avec sa buse de sortie des gaz en 2. En 3 se trouve une batterie ou un échangeur traversé au primaire par les gaz de combustion et recevant au secondaire le fluide caloporteur. En 4 est la cheminée d'évacuation. Le fluide caloporteur réchauffé sar les gaz est envoyé au primaire oe l'échangeur 6 oar la pompe 5, réchauffant ainsi l'eau du retour 7, avec un dispositif d'expansion pour absorber la dilatation du fluide caloDorteur. Celui-ci trace à son coefficient de chaleur spécifique (0,5) inférieur 3 celui de l'eau est susceotible d'etre porté à une température plus enlevée que l'eau Dour un même apport de chaleur par les az.On peut avoir ainsi dans la batterie 3 un fluide qui pourra atteindre 80 à 900 - alors que les gaz seront ramenés de 2500 j 1000 seulement, le fluide dans l'éqhangeur 6 est donc capable de réchauffer énergiquement l'eau de retour 7 qui pénêtre dans l'échan regur 6 à 45 ou 500. Ce faisant, on vite 2) toute corrosion dans la batterie 3, la movenne des gaz s'établissant autour de 160 , G) toute corrosion dans l'échangeur 6 (huile eau), c) toute détérioration dans la cheminée 4, les gaz restant à la limite autour de 1000, å) toute vaporisation intempestive du fluide refroidisseur (ébullition à 3500) et du fluide refroidi(primaire de l'échangeur 6 autour de 900). L'appareil très simple comprend donc une batterie chaude, logée dans un caisson étanche aux gaz, parcourue par un fluide à température d'ébullition élevée, une batterie froide - ici un échangeur tubulaire recevant le fluide réchauffé dans la 1ère batterie - un accélératéur et des tubulures de liaison, le caisson contenant la batterie chaude est raccordé directement d'un côté è la buse de sortie des oaz et de l'autre à la cheminée - la batterie froide est au sol ou au voisina3e imrnédiat de celui-ci. L'échangeur 6, ne demande aucun entretien - la batterie 3, oar contre, doit être nettoyée périodiauement, mais on peut le faire en orocédant à un lavage automatique à travers les ailettes - il suffit pour cela de pulvériser à travers celles-ci de l'eau sous Dression par l'intermédiaire d'une vanne électro-magnétique assujetti au brûleur. A l'arrêt de celui-ci, la vanne s'ouvre et on nettoie la batterie, l'eau étant évacuée à l'égout ; une temporisatlon judicieusement calculée maintient la vanne ouverte le temps nécessaire.