Brevet FR2522128A1 — publié le 19830826

ECHANGEUR DE CHALEUR A COUR'NTS P Apr LLLES GAZ LIQUIDE La présente invention concerne un échangeur de chaleur à courants parallèles gaz-liquide dans une chaudière de récu- pération ayant la forme d'un réservoir sous pression, remplie d'un liquide réfrigérant et placée après une gazéification sous pression, se composant d'éléments de surface de chauffe de même longueur, intégrés dans des chicanes planes ou tubu- laires, ainsi les chicanes planes ou tubulaires divisent l'espace interne de la chaudière de récupération en partie avec écoulement du liquide vers l'aval et vers l'amont ainsi que partie sans écoulement. On connaît un échangeur de chaleur gaz-liquide dans une chaudière de récupération, o les éléments de surface de chauffe d'un tube échangeur de chaleur en forme d'hélice, d'un rayon constant, sont disposés le long d'une ligne circu- laire fictive à des distances angulaires identiques, et chaque élément de surface de chauffe se trouve dans l'espace coaxial de forme annulaire entre une enveloppe tubulaire extérieure et un corps intérieur de refoulement Ainsi, l'espace annulaire est prévu pour un écoulement liquide dirigé en amont, l'espace libre entre la paroi du réservoir de la chaudière de récupération et l'enveloppe tubulaire extérieure de chaque élément de surface de chauffe pour un écoulement de liquide dirigé en aval. Une telle disposition des éléments de surface de chauffe du réservoir d'une chaudière de récupération présente cependant des inconvénients en raison d'une construction très coûteuse du point de vue technique de fabrication et nécessi- tant de l'entretien Il faut non seulement une haute préci- sion à la fabrication, mais de plus, chaque élément de surface de chauffe ne peut être amené dans le réservoir de la chaudière de récupération qu'en un ensemble Il n'y a donc plus de facilités d'échanges des éléments de surface de chauffe nécessitant un entretien. La présente invention a pour objet de configurer la disposition des éléments de surface de chauffe intégrés dans des chicanes tubulaires ou planes de paroi d'un échangeur de chaleur à courants narallèles iizliouide dans une chaudi:e de récupération qui a la forme d'un réservoir sous pression, qui est rempli d'un liquide réfrigérant et qui suit une gazéification sous pression, de façon que la chaudière de récupération soit dans l'ensepble Lus petite, que sa fabri- cation et son entretien soient plus simples et moins chers, avec cependant, grâce à une nouvelle répartition des domaines de l'écoulement liquide dirigé en amont et en aval, aucune diminution de l'action de l'échangeur de chaleur. Pour résoudre cette tâche, on propose, selon l'inven- tion, que l'échangeur de chaleur à courants parallèles gaz/liquide soit caractérisé par un corps de refoulement central, coaxial, dépendant du nombre des éléments de surface de chauffe, avantageusement cylindriques à six côtés, et vis- à-vis des coins du corps de refoulement polygonal des chicanes faisant saillie de la paroi du réservoir de la chau- dière de récupération dans l'espace interne et au milieu entre les coins du corps de refoulement en polygone des corps de refoulement cylindriques se trouvant sur une ligne de cercle imaginaire sont disposés autour des éléments de surface de chauffe coaxiaux de leur côté. On prévoit de plus que les éléments de surface de chauffe se composent d'un ou plusieurs tubes échangeurs de chaleur qui sont guidés, à un rayon constant, soit en forme d'hélice ou bien en forme de spirale parallèle à l'axe autour du corps de refoulement et que l'espace interne en forme de tube formé par la paroi du réservoir de la chaudière de récu- pération et les chicanes soit prévu pour l'écoulement liquide dirig 4 vers la vanne et l'espace se trouvant autour des élé- ments de surface de chauffe soit prévu pour l'écoulement liquide dirigé vers l'amont. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, les coins du corps de refoulement en polygone sont reliés aux chicanes par des chicanes planes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation donné à titre indi- catif mais nullement limitatif en référence au de,-sin annexé dans lequel la figure unique montre une vue d'une coupe transver- sale du réservoir d'une chaudière de récupération reliée à un moyen de gazéification sous pression, ayant la forme d'un réservoir sous pression et remplie d'eau bouillante en tant que liquide de refroidissement. A l'intérieur de la paroi du réservoir de la chaudière de récupération 1 se trouve, centralement et coaxialement, un corps de refoulement 3 cylindrique à 6 côtés Vis-à-vis des coins de ce corps de refoulement font saillie, de la paroi du réservoir, dans l'espace interne, les chicanes 4 qui sont fabriquées à chaque fois de deux tôles planes placées l'une par rapport à l'autre pour former un angle Les chicanes peuvent également avoir, en coupe transversale, une autre forme, par exemple elles peuvent être formées de demi-coupe tubulaire L'espace en forme de tube, que forment les chicanes 4 avec la paroi 1 du réservoir, est prévu ici pour l'écoulement du liquide dirigé vers l'aval. Entre les coins du corps de refoulement cylindrique 3 à six côtés se trouvent, sur une ligne circulaire imaginaire, des corps cylindriques de refoulement 5, autour desquels sont disposés coaxialement, de leur côté, les éléments de surface de chauffe: de plus, les éléments de surface de chauffe qui, sur le dessin ne sont pas précisément représentés, sont fabriqués en un ou plusieurs tubes d'échangeur de chaleur, qui sont guidés, à un rayon constant, soit en forme d'hélice ou bien en forme de spirale parallèle à l'axe, autour du corps de refoulement Dans l'espace libre entre le corps de refoulement 3 et les chicanes 4, l'eau bouillante s'écoule vers l'amont en raison des différences de densité dues à la température L'écoulement naturel qui se forme par suite de l'écoulement liquide vers Nlaval et vers l'amont peut être renforcé par amenée d'eau froide d'alimentation provenant d'un collecteur annulaire, d'un échangeur de chaleur à courants parallèles dans l'écoulement liquide dirigé vers l'aval ou bien le cas échéant par la mise en place d'instal- lations de circulation. Au besoin, les coins du corps de refoulement cylin- drique à six côtés 3 sont reliés aux chicanes 4 par des chicanes planes 6 Les éléments de surface de chauffe, les chicanes tubulaires ou planes ainsi que les corps de refoule- ment ont une longueur quelle que peu identique. Une telle configuration de corstruction d'un échan- geur de chaleur gaz/liquide à courants parallèles dans le réservoir d'une chaudière de récupération présente l'avan- tage que des éléments de surface de chauffe 2 peuvent être amenés dans le réservoir en même temps que les corps cylin- driques de refoulement 5 Cela simplifie principalement la construction du réservoir et amène une économie de temps ainsi que de prix lors de la fabrication Par l'abandon d'une enveloppe extérieure de surface de chauffe, le diamètre du réservoir de la chaudière de récupération peut être réduit d'environ 10 à 15 %, ce qui est lié à une économie aussi bien de poids qu'également de prix d'acquisition. Par la possibilité de retirer le corps central de refoulement 3, seul hors du réservoir, cela donne un entre- tien sans problème On peut non seulement inspecter tous les éléments de surface de chauffe dans le réservoir, mais de plus, en tout moment, tout élément de surface de chauffe peut être rapidement échangé, au moyen d'un trou d'homme agrandi à la tête du réservoir de la chaudière de récupération, en vue d'une réparation. 2522128 REVEMNDICATIONS 1 Echangeur de chaleur à courants parallèles gaz/liquide dans une chaudière de récupération ayant la forme d'un réservoir sous pression, rempli d'un liquide de refro'- dissement et en circuit avec une gazéification sous pression. se composant d'éléments de surface de chauffe de mêrne longueur, intégrés dans une chicane tubulaire ou plane, les chicanes tubulaires ou planes divisant l'espace interne de la chaudière de récupération en domaines d'écoulement liquide dirigés vers l'amont et vers l'aval ainsi qu'en domaines sans écoulement liquide, caractérisé par: a un corps de refoulement ( 3) cylindrique, central, coaxial, en un polygone dépendant du nombre d'éléments de surface de chauffe ( 2 y, avantageusement à 6 côtés. b des chicanes ( 4) faisant saillie dans l'espace interne, de la paroi du réservoir de la chaudière de récupération ( 1) vis à vis des coins du corps de refoulement ( 3) en polygone, c des corps de refoulement ( 5) cylindriques se trouvant sur une ligne circulaire imaginaire entre les coins du corps de refoulement ( 3) en forme de polygone, et autour desquels-sont disposés coaxialement les éléments de surface de chauffe ( 2). 2 Echangeur de chaleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les éléments de surface de chauffe ( 2) précités se composent d'un ou plusieurs tubes d'échangeur de chaleur, qui sont guidés, à un rayon constant, soit en forme d'hélice ou bien en forme de spirale parallèle à l'axe autour des corps de refoulement ( 5). 3 Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'espace interne en forme de tube qui est formé par la paroi du réservoir de la chaudière de récupération ( 1) et les chicanes ( 4), est prévu pour l'écoulement liquide dirigé vers l'aval et l'espace se trouvant autour des éléments de surface de chauffe ( 2) est prévu pour l'écoulement liquide dirigé vers l'amont. 4 Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les coins du corps de refoulement ( 3) en polygone sont reliés aux cliicare s ( 4) par des chicanes planes ( 6)