Brevet FR2337322A1 — publié le 19770729

La présente invention concerne un échangeur de chaleur autoporteur constitué de plusieurs étages de cyclones superposés coaxialewent et comportant un tube vertical de section circulaire ou autre supportant les cyclones. Dans les échangeurs de chaleur connus, du type à cyclones, dans lesquels la matière à chauffer est alimentée à la partie supérieure, circule de haut en bas et se déplace à contrecourant des gaz chauds sortant du four qui sont alimentés tangentiellement dans les différents étages de cyclones, en partant du cyclone inférieur pour aboutir au cyclone supérieur, les dispositifs de support sont en général réalisés sous forme d'une charpente en béton ou en acier, s'étendant pratiquement sur toute la hauteur de l'échangeur. On connaît aussi des échangeurs de chaleur dans lesquels les cyclones sont raccordés i une colonne principale verticale commune, dans laquelle débouchent les gaz chauds et qui peut constituer un support pour le reste du montage. Mais étant donné que les cyclones sont disposés en porte-à-faux autour de cette colonne principale, ces cyclones et les conduites les reliant à la colonne doivent etre renforcés, ce qui conduit à une construction lourde et coûteuse, On connait encore des échangeurs de chaleur formés de cyclones superposés coaxialement et entourés d'une enveloppe formant une chambre annulaire qui replace les tuyaux d'écoulement des gaz, enveloppe qui peut former une struc ture autoportante. Ils ont pour principal inconvénient que les cyclones situés à l'intérieur de l'enveloppe sont très difficilement accessibles pour les travaux d'entretien, réparation et nettoyage. Dans l'échangeur objet de l'invention, tous ces inconvénients sont supprimés du fait de sa conception. I1 est réalisé par l'empilage de tronçons de tubes de section circulaire ou autre, certains de ces tronçons constituant la virole des cyclones, le tout formant un assemblage tubulaire autoporteur. Des ouvertures sont prévues dans certains tronçons de tubes, notamment pour le passage des conduits des gaz et des produits solides séparés, conduits qui sont en partie à l'extérieur du tube. Les conduits d'écoulement des gaz sont raccordés à la partie supérieure de la virole des cyclones par une volute également extérieure au tube. L'échangeur de chaleur autoporteur, objet de l'inven tion, a donc une structure-support allégée au maximum, il est facile à monter et facile d'entretien. La description qui suit se réfère aux dessins qui l'accompagnent, donnés à titre d'exemples non limitatifs. Sur ces dessins La figure. 1 est une vue en.élévation d'un échangeur de chaleur autoporteur réalisé conformément à l'invention; La figure 2 représente une vue en élévation, avec arrachements partiels, du même appareil suivant une direction à 900 de celle de la figure 1; La figure 3 est une vue en plan suivant CC de la figure 2; La figure 4 est une vue en coupe suivant BB de la figure 2; La figure 5 est une vue en coupe suivant AA de la figure 2; La figure 6 est une vue partielle en élévation et en coupe illustrant une variante pour la partie supérieure de l'é- changeur; La figure 7 est une vue en plan de la variante de la figure 6. L'échangeur de chaleur représenté à la figure 1 comporte quatre étages de cyclones. Le cyclone inférieur 4 est renié à un four 6 par le conduit d'échappement des gaz chauds 5 et e conduit d'amenée des produits solides préchauffés 7. La virole 8 du cyclone 4 se prolonge vers le haut par un tronçon de tube 9 de même diamètre qui se continue par la virole 10 du cyclone 3, suivie par un tronçon de tube 11, puis par la virole 12 du cyclone 2, tous ces éléments étant superposés et disposés autour d'un axe commun. Le produit à préchauffer est alimenté à la partie supérieure de l'échangeur, par des tubulures 32, dans les conduits d'écoulement des gaz 33, 33', 33" débouchant tangentiellement dans les cyclones 1, 1', 1", supportés par un évasement 13 du tube et disposés autour d'un conduit de prise d'air frais 30, comme représenté à la figure 3. Ces conduits d'écoulement des gaz 33, 33', 33", tout comme les conduits d'écoulement des gaz 14, 15, 16, 17, sont situés en partie à l'extérieur du tube. I1 en va de même pour les conduits où circulent les solides, comme cela se voit particuliè rotent bien sur la figure 1 pour les conduits 18, 19, 20 et 21. Des ouvertures sont aménagées dans les tronçons de tube 9, 11 et 13 pour le passage des conduits reliant les cyclones. Sur la figure 1, on voit de façon nette l'ouverture 22 pour le conduit 18 et l'ouserture 23 pour le conduit 19 dans le tron çon de tube 9, ainsi que l'ouverture 24 dans le tronçon de tube il pour le conduit 19. Sur cette figure, le conduit 21 a été coupé pour que le conduit de gaz 16 soit bien visible. Les conduits de gaz 14, 15, 16, 17, débouchent tangentiellement à la partie supérieure des cyclones 2 et 3 en formant une double volute 25, 25' et 26, 26' représentée à la figure 4. Dans la variante représentée aux figures 6 et 7, l'étage supérieur de l'échangeur ne comporte que deux cyclones, supportés par l'évasement 13 du tube, qui supporte également un monte-charge 31. Dans les dessins, la structure supportant l'échangeur n'est représentée qu'à titre indicatif. Cette structure peut être constituée par un socle en béton, des piliers, une charpente métallique ou tout autre moyen reposant sur le sol. Elle peut atteindre la jupe du premier cyclone inférieur comie représente sur les dessins ou s'arrêter à des niveaux inférieurs, des tron çons de tubes supplémentaires étant alors placés entre la jupe du premier cyclone et la structure support. Afin de ne pas accroitre inutilement l'épaisseur des tôles de virole, celle-ci peut être entourée par des renforts de laminés et/ou en tubes. Dans la solution représentée, le four est raccordé à un seul échangeur de chaleur. I1 est évident qu'en cas de débits à traiter très importants, il est possible d'utiliser plusieurs échangeurs juxtaposés pour un seul four, cette juxtaposition étant facilitée et permettant un gain de place important du fait de la structure allégée des échangeurs de chaleur objet de 1 t invention. L'échangeur de chaleur est alimenté à sa partie supérieure en produits solides à préchauffer et à sa partie inférieure en gaz chauds sortant d'un four. Son fonctionnement est classique et ne sera pas décrit. La disposition objet de l'invention, permet une écono iie importante sur la charpente de tels échangeurs de chaleur en réalisant un ensemble autoporteur qui trouve son application partout où sont utilisés des échangeurs de chaleur par contact direct, en particulier dans l'industrie minérale. REVENDICATIONS 1 - Echangeur de chaleur autoporteur constitué de plusieurs étages de cyclones superposés coaxialement, comportant un tube vertical supportant les cyclones, caractérisé par le fait qu'il est réalisé par l'empilage de tronçons de tubes et que certains de ces tronçons constituent la virole des cyclones. 2 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les conduits d'écoulement des gaz, du bas vers le haut, et des matières solides séparées, du haut vers le bas, reliant les différents étages de cyclones, se situent en partie à l'extérieur du tube et que des ouvertures sont prévues dans les tronçons de tube pour le passage de ces conduits. 3 - Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les conduits d'écoulement des gaz se raccordent à la partie supérieure de la virole des cyclones par une volute extérieure au tube. 4 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'étage supérieur comporte deux cyclones ou plus supportés par un évasement de la partie supérieure du tube. 5 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'il repose sur une structure support constituée par un socle en béton ou une charpente métallique. 6 - Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'un tronçon de tube est disposé entre la virole du cyclone inférieur et la structure support.