Brevet FR2483065A1 — publié le 19811127

La présente invention concerne un procédé de récupération de chaleur par condensation sur des appareils industriels rejetant vers l'atmosphère un mélange de vapeur d'eau et d'air. Certains appareils industriels et en particulier les appareils de cuisson rejettent à l'atmosphère une quantité de vapeur d'eau extraite des produits à cuire. La majeure partie de ces appareils etant ouverts à l'atmosphere, le rejet vers l'exterieur est constitue d'un mélange de vapeur d'eau et d'air aspire par le tirage naturel de la cheminee d'évacuation. De nombreux procédés existent pour récupérer la chaleur de vaporisation de cette vapeur d'eau. Les plus connus consistent à implanter un échangeur tubulaire dans la cheminée d'évacuation et de faire circuler l'eau à réchauffer dans l'échangeur. Afin de maintenir un tirage naturel, la récupération de chaleur ne porte pas sur la totalité de la vapeur. De plus, l'implantation de l'échangeur dans la cheminée entraîne des modifications souvent très importantes de l'installation existante et perturbe tres souvent son fonctionnement. Le procédé et l'installation, objets de la présente invention ont notamment pour but de récupérer la quasi-totalite de la chaleur de vaporisation de la vapeur d'eau, sans perturbation du fonctionnement et sans modification importante des installations existantes. Il est caractérise en ce que l'aspiration du melange vapeur d'eau-air est assuree par un extracteur d'air d'une part et la condensation de la vapeur d'autre part. Le procédé de récupération consiste en une captation du mélange sur la cheminée d'évacuation ou sous la hotte de l'appareil de cuisson, de la canalisatipn de ce mélange vers un ou plusieurs condenseurs munis d'extracteur d'air afin de produire de l'eau chaude pouvant être utilisee soit en fabrication, soit en chauffage de bâtiments. Le ou les condenseurs seront constitués par des échangeurs multitubulaires dans lesquels le melange extrait est à l'extérieur des tubes et l'eau de condensation à l'intérieur des tubes. L'extraction de l'air sera généralement assure par un ventilateur dont la pression sera supérieure à la dépression due à la condensation. Les condensats provenant de la vapeur seront évacues gravitairement par le biais d'une garde hydraulique de hauteur suffisante pour eviter les entraînements d'air. La surface de l'échangeur devra être définie de facon à permettre d'une part la condensation de-la vapeur, d'autre part le refroidissement de l'air à une temperature inférieure à celle de la condensation. L'aspiration du mélange doit être telle qu'elle ne perturbe ni la cuisson des produits, ni la récupération. Une augmentation du tirage aurait pour effet d'abaisser la température du mélange et de rendre difficile la récupération. Une diminution du tirage aurait pour effet de créer une surpression au niveau de l'appareil de cuisson gênant ainsi son fonctionnement et creant des échappements de vapeurs dans les locaux. L'invention a également pour objet une installation de récupération pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cette installation comprend essentiellement une prise de mélange vapeur-air disposée sur la cheminée d'évacuation de l'appareil de cuisson, un conduit de transfert reliant ladite prise à un ou plusieurs condenseurs et un ou plusieurs groupes d'extraction d'air refoulant cet air à l'exterieur. Chaque condenseur étant équipé d'une garde hydraulique sur l'évacuation des condensats. La regulation de dosage du mélange est effectuée par un jeu de registres installé sur la cheminée d'évacuation et sur la prise de mélange. Le réglage peut se faire soit manuellement soit automatiquement par le contrôle de la temperature du mélange ou par le contrôle de la dépression en un point donné de la hotte ou de la cheminée. La régulation de la temperature d'eau chaude produite peut être effectuée manuellement ou automatiquement par l'un des moyens suivants a) Un registre mobile installe à l'entrée du mélange sur le condenseur regle le débit de ce mélange. b) Un registre mobile installé à la sortie du ventilateur d'extraction règle le débit d'air extrait et limite donc la capacité de condensation de l'é-- changeur. c) Un registre mobile ouvre une entrée d'air placée en amont du condenseur. La quantité d'air admise refroidit le mélange et en augmente son pourcentage d'air. d) Une vanne de réglage est installée sur l'évacuation des condensats limitant le débit de ceux-ci. De ce fait la puissance du condenseur se trouve diminuée par l'immersion d'une partie du faisceau tubulaire. L'installation représentée schématiquement sur la figure 1 comprend un appareil de cuisson 1 avec sa cheminée 2 d'évacuation des vapeurs munie d'un volet 3, sur cette cheminée 2 un piquage d'aspiration du mélange 4 muni d'un volet mobile 5 une gaine de transfert 6, un condenseur à surface 7, un extracteur d'air8 un conduit d'évacuation de l'air 10 muni d'un volet mobile o, une évacuation des condensats munie d'une garde hydraulique 11, une arrivée d'eau froide 12 et un départ d'eau chaude 13. Le fonctionnement de cette installation est le suivant. Après ouverture du volet mobile 5, la mise en route du groupe moto ventilateur 8 crée dans le condenseur une dépression permettant d'aspirer une quantité de mélange égale au débit du groupe. La vapeur se condensant dans l'échangeur, le débit du mélange augmente jusqu'à ce que le débit d'air contenu dans le mélange corresponde à la capacité d'évacuation du groupe moto ventilateur. Simultanément le volet mobile 3 se ferme. Le volet 5 module ensuite afin de maintenir un pourcentage d'air correct dans le mélange. Le volet mobile 9 règle le débit d'air extrait en fonction de la température d'eau chaude demandée. L'installation représentée sur la figure 2 est une variante de la figure 1 où la température de l'eau produite est réglée par un volet mobile 14 réglant le débit de mélange. L'installation représentée sur la figure 3 est une variante où la température de l'eau produite est réglée par un volet mobile 15 admettant de l'air à l'amont du condenseur et diminuant ainsi la température du mélange. L'installation représentée sur la figure 4 est une variante où la température de l'eau produite est réglée par un volet mobile 16 installé sur l'évasua- tion des condensats et réglant la puissance du condenseur par immersion d'une partie du faisceau tubulaire. Bien que l'invention ait été illustrée dans le cas de récupération de chaleur sur la vapeur produite par un appareil de cuisson, elle s'applique également à la récupération sur de nombreux autres appareils produisant un mélange vapeur-air tels que bains de trempes, etc.. Revendications 1) Procédé de récupération de chaleur par condensation sur des appareils industriels rejetant vers l'extérieur un mélange à pression atmosphérique de vapeur d'eau et d'air, ce procédé étant caractérisé en ce que l'aspiration partielle ou totale du mélange vapeur-air dans le condenseur est assuré par un extracteur d'air d'une part et la condensation de la vapeur d'autre part et en ce que le dosage vapeur air est assuré par des registres réglant soit la -tempéra- ture du mélange, soit la pression dans la cheminée d'évacuation. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température d'eau chaude sortant du condenseur est réglée par la quantité d'air extrait. 3) Procédé selon la revendication 1 carectérisé en ce que la température d'eau chaude sortant du condenseur est réglée par le débit de mélange admis sur le condenseur. 4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température d'eau chaude sortant du condenseur est réglée par la quantité d'air admise sur le condenseur. 5) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température d'eau chaude sortant du condenseur est réglée par la quantité de condensats évacuée. 6) Installation pour la récupération de la chaleur sur le mélange vapeur air produit par un appareil de cuisson industriel ou sur tout autre appareil produisant un mélange à pression atmosphérique de vapeur d'eau et d'air. Ce procédé étant caractérisé en ce que la vapeur air dans le condenseur est assurée par un extracteur d'air d'une part et la condensation de la vapeur d'autre part et en ce que le dosage vapeur air est assuré par des registres réglant soit la température du mélange, soit la pression dans la cheminée d'évacuation. 73 installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce que le réglage de la température d'eau sortant du condenseur est réglée par un registre mobile installé au refoulement du ventilateur d'extraction d'air, 8) Installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce que le réglage de la température d'eau sortant du condenseur est réglée par un volet mobile installé sur l'admission du mélange vapeur air sur le condenseur. 93 Installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce que le réglage de la température d'eau sortant du condenseur est réglée par un volet mobile admettant de l'air dans le mélange vapeur-air à l'amont du condenssur, modifiant ainsi les caractéristiques du mélange. 103 installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce que le réglage de la température d'eau sortant du condenseur est réglée par une vanne installée sur l'évacuation des condensats modifiant ainsi le débit de condensats évacué et permettant l'immersion d'une partie du faisceau de condensation.