Brevet FR2463907A1 — publié le 19810227

La présente invention concerne la construction d'un tube récupérateur, en particulier pour des récupérateurs Hazen". Un récupérateur "Hazen" conventionnel comporte plusieurs tubes métalliques extérieurs verticaux fermés à leurs extrémités et des tubes métalliques intérieurs correspondants, ouverts aux deux extrémités et suspendus à l'intérieur des tubes extérieurs. Les gaz usés chauds s'écoulent autour de l'extérieur des tubes extérieurs. Habituellement, l'air de combustion destiné à etre préchauffé s'écoule vers le bas au travers des tubes intérieurs et vers le haut au travers des passages annulaires entre les tubes, bien que le sens de l'écoulement d'air puisse être inversé. On peut se reporter aux brevets des Etats-Unis d'Amérique 2 841 383 et 2 937 855. Les tubes extérieurs, en particulier ceux de la région o les gaz usés pénètrent en premier dans le récupérateur, sont exposés à des températures élevées qui affectent leur durée de vie. On a proposé de réaliser cbs tubes dB récupérateurs en céramique telle que le carbure de silicium, qui résistent aux températures élevées mieux que le métal, comme le montrent par exemple les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 220 713, 3 309 072 et 4 106 556. Les tubes de récupérateurs en céramique utilisés n'apportent pas des avantages déterminants. Les brevets 3 220 713 et 3 309 072 présentent des tubes séparés qui sont ouverts aux deux extrémités et au travers desquels l'air s'écoule dans une direction seulement; par suite, leurs conceptions ne sont pas applicables au récupérateur "Hazen". Le brevet 4 106 556 présente un récupérateur semblable à un récupéra- teur "Hazen", mais qui possède des tubes céramiques intégrés rempla- çant à la fois les tubes métalliques extérieurs et intérieurs. Un but de l'invention est de fournir un récupérateur qui utilise des tubes extérieurs et intérieurs, les tubes extérieurs étant en céramique, mais dans lequel les tubes en céramique sont fabriqués et installés plus facilement et possèdent un support perfectionné. Un but plus particulier est de fournir un récupérateur du type ci-dessus o les tubes extérieurs en céramique forment des sections mises bout à bout, pour faciliter la fabrication et la manipulation, et sont supportés en bas par des blocs de base fixes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une coupe verticale d'une portion de récupérateur qui a des tubes construits selon l'invention; et - la figure 2 représente une coupe verticale d'une variante de tube extérieur selon l'invention. La figure 1 représente une portion d'un récupérateur qui comprend un plancher 10 et un plafond 12, tous deux en matériau réfractaire approprié, ainsi que des chambres 13 et 14 remplies d'air froid et chaud, au-dessus du plafond. De préférence, une plaque métallique 15 recouvre le plafond. Plusieurs tubes extérieurs et intérieurs 16 et 17 s'étendent verticalement vers-le bas à partir du plafond. Les tubes intérieurs 17 sont ouverts aux deux extrémités et communiquent avec la chambre 13 à air froid à leurs extrémités supérieures. Les tubes extérieurs 16 sont fermés à leurs extrémités inférieures et communiquent avec la chambre 14 à air chaud à leurs extrémités supérieures. Les gaz usés chauds traversent le récupérateur autour de l'extérieur des tubes extérieurs 16. L'air froid à préchauffer entre dans les tubes intérieurs 17 à partir de la chambre froide 13, s'écoule vers le bas au travers des tubes intérieurs et vers le haut au travers des passages annulaires 18 entre les tubes, et il s'échappe dans la chambre à air chaud 14. Le récupérateur peut etre d'une construction conventionnelle, sauf en ce qui concerne les tubes extérieurs et leurs supports décrits ci-après; par suite, les autres parties ne sont pas décrites en détail. Selon l'invention, chaque tube extérieur 16 est consti- tué d'un certain nombre de sections relativement courtes. Les tubes représentés possèdent trois de ces sections 21, 22 et 23. Les sections sont en céramique, de préférence en carbure de silicium, mais des variantes possibles sont l'alumine, de la terre réfractaire, de la silice fondue ou du nitrure de silicium. Par exemple, les tubes extérieurs ont plus de 2,7 m de long, chaque section ayant à peu près 0,9 m de long, mais il est évident que le nombre et la longueur des sections peuvent varier. Des tubes d'une seule pièce en carbure de silicium de la longueur totale nécessaire sont non seulement difficiles à obtenir, mais également trop lourds pour la manipulation et l'installation par un ouvrier. 246390? La section supérieure 21 s'étend au travers de trous surdimensionnés dans le plafond 12 et la plaque 15. Les joints entre la section moyenne 22 et les sections supérieure et inférieure 21 et 23 comportent des colliers 24, de préférence de la même céra- nique que les sections. La section la plus basse repose sur un bloc de base réfractaire fixe 25 qui supporte le poids du tube extérieur. Les espaces (a) entre la section supérieure 21, là o elle pénètre dans le plafond 12, (b) entre les colliers 24 et (c) autour de la surface de contact entre la section inférieure 23 et le bloc 25 sont rendus.étanches avec des joints 26 qui sont en matériau fibreux en céramique formés sous vide ou estampés, par exemple l'un de ceux qui sont disponibles sous la marque déposée "Saffil", "Fiberfrax-H", "Cerachrome" ou "Kaowool 2600". De préfé- rence, ces joints sont recouverts par des couches de mortier 27. Comme les tubes extérieurs se dilatent au chauffage, ils compriment le scellement des joints. Ainsi, les joints sont sensiblement étanches aux fuites. La figure 2 représente une construction modifiée dans laquelle les sections de tubes extérieurs ont des collets intégrés 30. Les joints sont scellés de la même manière que dans la réali- sation de la figure 1. Il est évidemment dans l'esprit de l'invention de construire tous les tubes extérieurs du récupérateur en céramique ainsi qu'on l'a représenté, mais il est préférable d'utiliser cette construction seulement dans les quelques premières rangées de tubes au voisinage de l'endroit o les gaz usés chauds pénètrent dans le récupérateur. Les tubes extérieurs métalliques conventionnels ont une durée de vie satisfaisante aux autres emplacements dans le récupérateur, là o la température est plus basse. De préférence, les tubes intérieurs dans le récupérateur sont métalliques. La description qui précède montre que l'invention fournit un tube céramique qui résiste aux températures élevées, mais la céramique est divisée en sections faciles à manipuler. Les tubes extérieurs sont fermés à leurs extrémités inférieures et ils sont supportés positivement sur des blocs de base fixes. 2463907 - Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Récupérateur de chaleur comprenant des tubes extérieurs verticaux et des tubes intérieurs correspondants dans les tubes exté- rieurs, caractérisé en ce que les tubes extérieurs (16) comprennent un certain nombre de sections relativement courtes (21, 22, 23) en céramique placées bout à bout, des blocs de base fixes (25) sur les- quels les sections les plus basses (23) reposent pour supporter les tubes extérieurs, et des moyens de rendre étanches les joints (26) entre les sections et aux extrémités des tubes extérieurs. 2. Récupérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les joints entre les sections comportent des colliers (24), et en ce que lesdits moyens d'étanchéité comportent des joints (26) en maté- riau fibreux de céramique dans les colliers (24) et autour des extré- mités des sections les plus hautes et les plus basses. 3. Récupérateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits colliers font partie desdites sections. 4. Récupérateur comprenant un plancher (10) et un plafond (12), deux séries de chambres à air froid (13) et à air chaud (14) au-dessus du plancher, un certain nombre de tubes extérieurs verti- caux (16) et les tubes intérieurs (17) correspondants dans les tubes extérieurs, ces tubes extérieurs étant fermés à leurs extrémités infé- rieures et communiquant à leurs extrémités supérieures avec l'une des séries (14) de chambre, les tubes intérieurs étant ouverts aux deux extrémités et communiquant à leurs extrémités supérieures avec l'autre série (13) de chambres, l'extérieur desdits tubes extérieurs étant exposé à des gaz usés chauds pour réchauffer l'air froid passant au travers des tubes, caractérisé en ce que les tubes extérieurs (16) comprennent plusieurs sections relativement courtes (21 à 23) en céramique placées bout à bout; sur le plancher (10), des blocs de base fixes (25) sur lesquels reposent les sections les plus basses pour supporter le poids des tubes extérieurs; les sections supérieures s'étendent au travers du plafond (12); des colliers (24) encerclent les joints entre les sections; et des joints (26) en matériau fibreux céramique fournissent l'étanchéité là o les sections supérieures traversent le plafond, à l'intérieur des colliers, et là o la section la plus basse est en contact avec le bloc de base (25). 5. Récupérateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits joints (24) sont recouverts par du mortier (27). 6. Récupérateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes intérieurs (17) sont métalliques. 7. Récupérateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que seuls les tubes dans la région o les gaz usés chauds entrent en premier dans le récupérateur sont construits en céramique.