Brevet FR2458780A1 — publié le 19810102

La présente invention concerne les techniques d'échange de chaleur et la fabrication des générateurs de vapeur, et a notamment pour objet un réchauffeur d'air tubulaire pour les générateurs de vapeur, les fours et d'autres installations similaires. On emploie, dans les réchauffeurs d'air tubulaires connus, le courant croisé de l'air et des fumées, qui, étant donné le petit nombre de chemin, utilise le gradient thermique d'une manière insuffisante. En conséquence, ces réchauffeurs d'air nécessitent une quantité notable de métal pour leur fabrication et sont très encombrants. On connâit un procédé d'augmentation du gradient thermique des réchauffeurs d'air à courant croisé, selon lequel on fait appel à un courant croisé en Z, l'air étant introduit dans chaque chemin d'un même côté, c'est-à-dire dans une même direction. Dans ce cas, la surface de chauffe nécessaire se trouve notablement réduite, mais la conception des conduites d'air devient plus compliquée, leur poids et la résistance aérodynamique s'accroissent. Le but de la présente invention consiste à éliminer les inconvénients mentionnés du réchauffeur d'air à courant croisé en Z et de mettre au point un nouveau réchauffeur d'air tubulaire perfectionné. On s'est proposé pour cela de changer la disposition réciproque des conduites d'air et des faisceaux tubulaires du réchauffeur d'air, afin de réduire le poids et l'encombrement du réchauffeur d'air, tout en diminuant la résistance aérodynamique selon l'air. Ce problème est résolu gracie à un réchauffeur d'air tubulaire, notamment pour les générateurs de vapeur et les fours, du type comportant des faisceaux tubulaires incorporés dans des conduits de fumée, aux côtés opposés desquels sont adjacents, dans chaque chemin, des conduites de distribution et d'admission d'air placées en série l'une au-dessus de l'autre, et des conduites de dérivation ou "by-pass" pour l'amenée de l'air dans chacun des chemins par la méthode du courant croisé par rapport aux fumées dans une même direction. Ce réchauffeur d'air se distingue par le fait que ses conduites de dérivation sont placées dans les espacements entre les faisceaux tubulaires de chacun des chemins et relient entre elles lesdites conduites d'admission et de distribution. Cette solution technique permet de réduire l'encombrement du réchauffeur d'air et le poids de ses conduites d'air, ainsi que de diminuer la résistance aérodynamique selon l'air. Suivant une variante de réalisation de la présente invention, le réchauffeur d'air tubulaire est caractérisé en ce que les faisceaux tubulaires sont réunis sous forme des sections distinctes munies de protecteurs latéraux servant de parois pour lesdites conduites de dérivation, dont les orifices d'entrée et de sortie débouchent dans les conduites d'admission et de distribution des parcours disposés en série. Cette solution technique permet de diminuer encore davantage la quantité de métal nécessaire à la fabrication des conduites d'air et de simplifier leur construction. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références au dessin unique non limitatif annexé dans lequel - la figure 1 montre, à titre d'exemple, un réchauffeur d'air à deux chemins, en projection verticale - la figure 2 représente une vue en coupe horizontale 11-11 suivant le premier chemin du réchauffeur d'air de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe horizontale III-III suivant le deuxième chemin du réchauffeur d'air de la figure 1 - la figure 4 représente une vue en coupe verticale IV-IV suivant les faisceaux tubulaires du réchauffeur d'air de la figure 1. Comme indiqué, la figure 1 représente un réchauffeur d'air à deux chemins, en projection verticale. I1 comporte des faisceaux tubulaires 1, 2 du premier et du deuxième chemin, incorporés dans des conduits de fumée 3. Dans les deux chemins, des conduites d'admission 4, 5 et des conduites de distribution 6, 7 sont adjacentes aux côtés opposés des faisceaux tubulaires. Comme on le voit sur la figure 1, ces conduites d'admission et de distribution sont placées en série l'une au-dessus de l'autre. Des conduites dérivation ou "by-pass" 8 relient entre elles la conduite d'admission 4 du premier chemin et la conduite de distribution 7 du deuxième chemin. Le mouvement de l'air suivant le courant en Z est montré sur la figure 1 en pointillés. Sur la figure 2, en coupe horizontale II-II suivant le premier chemin du réchauffeur d'air montré sur la figure 1, on voit une conduite de distribution 9 et une conduite d'admission 10 adjacentes aux faisceaux tubulaires, qui peuvent être assemblés en sections distinctes 11. Dans les espacements entre les faisceaux tubulaires sont placées des conduites de dérivation 12. Ces dernières sont reliées par le9orifices d'entrée 13 à la conduite d'admission 10. Les protecteurs latéraux 14 des sections Il entre lesquelles sont placées les conduites de dérivation servent de parois pour ces dernières. Une telle disposition des faisceaux tubulaires, des conduites d'air et des conduites de dérivation est, d'une part, très ramassée et assure, d'autre part, une faible résistance aérodynamique. L'emploi des protecteurs de sections pour les conduites d'air diminue la consommation de métal pour leur fabrication. La figure 2 montre aussi, par des flèches, le mouvement de l'air de la conduite de distribution 9 aux faisceaux tubulaires 11, et de eeux-ci à la conduite d'admission 10, d'où l'air arrive, par les conduites de dérivation 12, au deuxième chemin. La coupe horizontale III-III suivant le deuxième chemin du réchauffeur d'air de la figure 1, représentée sur la figure 3, est analogue à la coupe suivant le premier parcours. Ici, les conduites de dérivation 15 sont reliées par leurs orifices de sortie 16 à la conduite de distribution 17 adjacente aux sections 18 des faisceaux tubulaires. Une conduite d'admission 19 est adjacente au côté opposé des faisceaux tubulaires. La figure 3 montre par des flèches le mouvement de l'air des conduites de dérivation 15 à la conduite de distribution 17 et ensuite aux sections 18, d'où l'air est dirigé vers la conduite d'admission 19. Enfin, sur la figure 4, on peut voir une coupe vertieale suivant IV-IV de la figure 1, où sont montrées les conduites de fumée 20 dans lesquelles sont incorporés des faisceaux tubulaires 21. On y voit clairement les conduites de dérivation 22. Le réchauffeur d'air fonctionne de la manière suivante. Les faisceaux tubulaires 1 et 2 des deux chemins sont chauffés par les fumées traversant les conduits de fumée 3. L'air chaud est introduit dans la conduite de distribution 6 du premier chemin, d'où il parvient aux sections des faisceaux tubulaires 1. L'air réchauffé dans les faisceaux 1 débouche dans la conduite d'admission 4 du premier chemin. De là, il monte dans le deuxième chemin à travers les conduites de dérivation 8, dont les orifices d'entrée sont reliés à la conduite d'admission 4 (voir aussi les chiffres de repère 12, 13 sur la figure 2). Par les orifices de sortie des conduites de dérivation (voir aussi les chiffres de repère 15, 16 sur la figure 3), l'air pénètre dans la conduite de distribution 7 du deuxième chemin.En sortant de cette dernière, il passe par les faisceaux tubulaires 2 du deuxième chemin, où il est chauffé définitivement jusqu'à la norme. Il faut prendre en considération que ltair arrive dans les faisceaux tubulaires du deuxième chemin du même côté que dans les faisceaux tubulaires du premier chemin, de sorte que, dans les faisceaux tubulaires des deux chemins, l'air se déplace dans une même direction, ce qui assure une haute efficacité du courant croisé en Z. Des faisceaux tubulaires 2 du deuxième chemin, l'air débouche dans la conduite d'admission 5, d'où il est évacué au foyer de générateurs de vapeur, au four ou à des installations similaires. Dans le cas d'un réchauffeur d'air par exemple à trois chemins, sa conception et son fonctionnement ne diffèrent pas de ceux décrits, car le troisième chemin répète le chemin précédent. Bien entendu, l'invention n1 est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En partieulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Réehauffeur d'air tubulaire notamment pour les générateurs de vapeur et les fours, du type comportant des faisceaux tubulaires incorporés dans des conduits de fumée, aux côtés opposés desquels sont adjacents, dans chaque chemin, des conduites de distribution et d'admission d'air placées en série l'une au-dessus de l'autre, et des conduites de dérivation pour l'amenée de l'air dans chacun desdits chemins par le procédé du courant croisé par rapport aux fumées dans une même direction, caractérisé en ce que lesdites conduites de dérivation sont placées dans les intervalles entre les faisceaux tubulaires de chaque chemin et relient entre elles lesdites conduites d'admission et de distribution. 2. Réchauffeur d'air tubulaire conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les faisceaux tubulaires sont assemblés en sections distinctes munies de protecteurs latéraux servant de parois auxdites conduites de dérivation, dont les orifices d'entrée et de sortie sont reliés, respectivement, aux conduites d'admission et de distribution des chemins disposés en série.