Brevet FR2521263A1 — publié le 19830812

L'invention concerne un procédé pour le séchage du gaz de fumée et l'augmentation du tirage pour installatione de chauffe et un dispositif permettant la réalisation de ce procédé. Pour augmenter le rendement des installations de chauffe, on connais un procède selon lequel on retire des gaz de fumée une quantité d'énergie suffisante gour que la température du gaz de fumée ne dépasse que de peu celle du point de rosée. Ce faisant, on risque en particulier de descendre au-dessous du point de rosée lors du fonctionnement prépondérant à charge partielle, ce qui a pour conséquence que l'eau contenue dans le gaz de fumée se condense et détériore la cheminée.De plus, la force ascensionnelle de la cheminée risque de ne plus suffire pour évacuer le gaz de fumée par la cheminée par un tirage naturel, si bien que, dans la mesure où on n'utilise pas de chaudière avec brûleur è surpression des mesures supplémentaires telles que l'utilisation d'un ventilateur de cheminée ou d'un tirage spécial du conduit de fumée par aspiration, sont néces- saies. Le but de l'invention est de permettre, par un procédé approprié de séchage du gaz de fumée, d'abaisser la température du gaz de fumée dans des installations de chauffe Jusw qu'au point de rosée, sans qu'il se forme, dans la cheminée, de l'eau de condensation du gaz de fumée, en rdR de pleine char- ge aussi bien qu'en charge partielle, et/ou sans que lton ait besoin d'avoir recours i des auxiliaires de tirage pour évacuer le gaz de fumée. Pour atteindre ce but, llirtvention propose un procédé selon lequel le gaz de fumée s'échappant de l'installation de chauffe est refroidi dans un premier échangeur thermique à une température inférieure à celle du point de rosée, la vapeur d'eau et les impuretés se trouvant dans le gaz de fumée sont rejetées et le ge z de fumée purifié est réchauffé dans un second échangeur thermique suffisamment pour que le gaz s'échappant du second échangeur thermique crée par sa propre force ascensionnelle un tirage naturel dans la cheminée, la totalité ou une partie de l'eau réfrigérante chauffée sortant du premier échangeur thermique circulant dans le second échangeur thermique et alimentant éventuellement un autre échangeur thermique pour le préchauffage d'eau non potable ou équivalent. Selon une réalisation de l'invention, le disco~ sitif d'application du procédé est caractérisé par deux échangeurs thermiques montés en série, pouvant être traversés par du gaz de fumée, la tubulure de sortie de la batterie du premier échangeur thermique dans le sens de l'écoulement du gaz de fumée étant reliée à la tubulure d'entrée de la batterie du second échangeur thermique, la tubulure de sortie de ce dernier étant reliée à la tubulure d'entrée de la batterie du premier échangeur thermique, un échangeur thermique pour le préchauffage d'eau non potable ou équivalent étant disposé dans le circuit formé par les conduites de connexion reliant la tubulure de sortie et la tubulure d'entrée. D'autres caractéristiques de l'invention sont décrites et expliquées ci-après dans le détail à l'aide de dispositifs conçus selon l'invention représentés à titre d'exemple par les dessins joints, dans lesquels : - la figure I montre un dispositif de refroidissement de gaz de fumée, en représentation schématique, - la figure 2 montre une autre configuration d'un dispositif de refroidissement de gaz de fumée, en représentation schématique. Le dispositif 1 représenté dans la figure 1 présente deux échangeurs thermiques 3 et 4 qui sont montés en série et reliés au carneau de gaz de fumée 12. Le premier échangeur thermique 3 sert au refroidissement du gaz de fumée provenant du foyer, jusquten dessous du point de rosée, si bien que la vapeur d'eau contenue dans le gaz de fumée 2, ainsi que les impuretés sont évacuées ici. L'eau condensée sort par une tubulure de sor- tie pour eau condensée 26. Dans 1' échangeur thermique suivant 4, le gaz de fumée purifié de la vapeur d'eau et des impuretés est réchauffé suffisamment pour qu'il se forme, en raison de la pous sée verticale du gaz de fumée, un tirage naturel dans la cheminée suivante.Selon le type de chaudière présent, celui-ci ne doit cependant pas être absolument si important qu'il soit capable de surmonter les résistances du gaz de fumée car on peut, le cas échéant, utiliser, pour ce faire, un brûleur à surpress- sion ou un ventilateur. Le dispositif 1 convient tout particulièrement à des gaz de fumée qui présentent, en entrant dans l'échangeur thermique 3, de hautes températures de 18000 à 25000 et plus. Un circuit d'écoulement 9 est prévu pour la réalisation du procédé. La tubulure d'entrée 7 de l'échangeur thermique 3 est reliée à la tubulure de sortie 8 de I'éohangeur thermique 4 par une conduite. La tubulure de sortie 5 de l'échangeur thermique 3 est en relation effective avec la tubulure d'entrée 6 de il échangeur thermique ri, également au moyen d'une conduite. A cet effet, une vanne à trois voies 15 est placée à l'intérieur de la conduite reliée à la tubulure de sortie 5, vanne dont l'une des sorties, en tant que conduite de dérivation 15 est reliée à uns autre vanne à trois voies 17 qui est reliée à la conduite branchée sur la tubulure d entrée 6. Bes sorties libres des vannes à trois voies 16, 17 sont reliées par des conduites de raccordement 13, 14 à un échangeur thermique 10 qui peut être destiné, par exemple, au prëchauffage d'eau non potable.Pour permettre une circulation du liquide dans ce circuit 9 une pompe de circulation 23, qui est placée entre la vanne à trois voies t7 et la tubulure d'entrée 6, est prévue. Pour le réchauf- fage de l'eau de chauffage entrant dans l'échangeur thermique 4 par la tubulure d 'entrée 6 pour chauffer le gaz de fumée, un réchauffeur Il est prévu dans la dérivation 15. Ce réchauffeur 11 peut Outre conçu comme un registre de tirage électrique, un échangeur thermique alimenté par l'eau de la chaudière, ou encore comme un échangeur thermique placé dans le carneau de gaz de fumée 12 entre l'échangeur thermique 3 et le foyer. Comme les régimes des échangeurs thermiques 3 et 4 sont variables, étant donné qu'ils dépendent de la température d'entrée du gaz de fumée ainsi que de la teneur en vapeur d'eau du gaz de fumée et de la température de sortie du gaz de fumée à ltéchangeur thermique 4 nécessaire à un tirage naturel, un système de réglage est prévu pour obtenir le meilleur régime possible. Un régulateur 20 est relié par des lignes pilote aux vérins 18 et 19 des vannes à trois voies 16, 17. Un capteur 21, 22 est prévu du c8té de la sortie de chaque échangeur thermique 3 et 4, capteur relié au régulateur par une ligue de transmission des signaux 25. La mesure des régimes des échangeurs thermiques 3, 4 permet ainsi de procéder aux réglages nécessaires des vannes à trois voies 16, 17 à l'aide du régulateur. La figure 2 représente un dispositif la qui convient particulièrement aux gaz de fumée 2 entrant dans le premier échangeur thermique 3 en présentant des températures relativement basses. Dans le circuit 9a de ce dispositif la, la vanne à trois voies 16 est placée dans la conduite reliée à la tubulure d'entrée 7, la vanne à trois voies 17 est placée dans la conduite reliée à la tubulure de sortie 8. Entre les deux vannes à trois voies 16 et 17, une dérivation 15 est à nouveau prévue, tandis que les autres sorties des vannes sont reliées à un échangeur thermique 10 par des conduites de raccordement 13-et 14. Le réchauffeur 11 est placé dans la conduite 28 qui relie la tubulure de sortie 5 de l'échangeur thermique 3 à la tubulure d'entrée 6 de l'échangeur thermique 4. il est possible de concevoir cette conduite 28 de telle façon que le réchauf feur Il puisse être formé comme un échangeur thermique devant être placé dans le carneau de gaz de fumée 12. De plus, une vanne-papillon 11 qui permet de régler le débit, est prévue dans la conduite 28. Cette vanne-papillon est, de préférence, conçue comme une vanne magnétique. Les vannes à trois voies 16 et 17 peuvent également être conçues comme des vannes magnétiques. Le dispositif de réglage correspond à celui du dispositif 1. L'échangeur thermique 3 est avantageusement fabriqué en matière non-corrosive, afin que les acides se dégageant lors de l'évacuation de l'eau condensée ne provoquent pas de détérioration prématurée de l'échangeur thermique 3 et donc du dispositif 1. il est également possible de placer les échangeurs thermiques 3, 4 du dispositif 1, la, horizontalement dans la cheminée. Les échangeurs thermiques 3, 4 sont alors montés de préférence dans la zone du socle de la cheminée. Les échangeurs thermiques 3, 4 peuvent aussi Etre intégrés dans un élément, de préférence un élément du socle d'une cheminée en éléments de montage. Ceci diminue les dépenses de construction de la nouvelle chaufferie. REVEND I CÂT ION S 1.- Procédé pour le séchage du gaz de fumée et l'augmentation du tirage pour installation de chauffe, caractérisé en ce que le gaz de fumée s'échappant de l'installation de chauffe est refroidi dans un premier échangeur thermique à une température inférieure à celle du point de rosée, la vapeur d'eau se trouvant dans le gaz de fumée et les impuretés sont évacuées et le gaz de fumée ainsi purifié est réchauffé dans un second échangeur thermique suffisamment pour que le gaz de fumée a'échappant du second échangeur thermique forme par sa propre force de poussée un tirage naturel dans la cheminée, la totalité ou une partie de l'eau réfrigérante réchauffée sortant du pre- mier échangeur thermique circulant dans le second échangeur thermique et alimentant éventuellement un autre échangeur thermique pour le préchauffage d'eau non potahle ou équivalent. 2.- Procédé selon la revendication 1p caractérisé en ce que l'eau réfrigérante réchauffée sortant du premier échangeur thermique est réchauffée dans un r6chauffeur avant entrée dans le second échangeur thermique pour atteindre une température plus élevée que celle du gaz de fumée entrant dans le second échangeur thermique. 3.- Procédé selon liune des revendi'#tior#s 1 et 2, caractérisé en ce que l'échangeur thermique pour le n chauffage d'sau non potable ou équivalent est alimenté par l'eau de chauffage sortant du premier échangeur thermique ou par l'eau de chauffage sortant du second échangeur thermique. 4.- Dispositif pour l'application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caraotérisd par deux échangeurs thermiques (3, 4) montés en série, pouvant être traversés par du gaz de fumée (2), dont la tubulure de sortie (5) de la batterie d'échangeur thermique du premier échangeur thermique (3) dans le sens de l'écoulement du gaz de fumée (2) est reliée à la tubulure d'entrée (6) de la batterie d'échangeur thermique du second échangeur thermique (4), la tubulure de sortie (8);;de ce dernier étant reliée à la tubulure d'entrée (7) de la batterie d'échangeur thermique du premier échangeur thermique (3), un échangeur thermique (10) pour le préchauffage d'eau non potable ou équivalent étant placé dans le circuit (9, 9a) formé par les conduites de raccordement entre la tubulure de sortie (5) et la tubulure d'entrée (6). 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un réchauffeur (11) est placé entre la tubulure de sortie (5) du premier échangeur thermique (3) et la tubulure d'entrée (6) du second échangeur thermique (5). 6,, Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réchauffeur (i1) est formé comme un échangeur thermique pouvant être alimenté en eau de chauffage, eau non potable ou équivalent. 7.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réchauffeur (11) est formé comme un registre de tirage électrique. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réchauffeur (11) est conçu comme une thermopompe. 9.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réchauffeur (11) est conçu comme un échangeur thermique, placé dans le carneau de gaz de fumée (12) entre le foyer et le premier échangeur thermique (3). 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'une conduite de dérivation (15) est placée entre les conduites de raccordement (13, 14) de l'échangeur thermique (10) pour le préchauffage d'eau non potable ou équivalent parallèlement å 1' échangeur thermique (10), conduite de dérivation qui est reliée par des vannes à trois voies (16, 17) aux conduites de raccordement (13, 14). 11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les vannes à trois voies (16, 17) présentent des vérins (18, 19) reliés à un régulateur (20) qui est en relation active avec le capteur (21, 22) affecté relativement à chacun des échangeurs thermiques (3, 4). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 11 caractérisé en ce que le circuit (9, 9a) formé entre la tubulure de sortie (5) de l'échangeur thermique (3) et la tubulure d'entrée (6) de l'échangeur thermique (4) est formé comme un circuit fermé, dans lequel une pompe de circulation (23) est placée. 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 12, caractérisé en ce que les échangeurs thermiques (3, 4) sont placés horizontalement dans la cheminée affectée au foyer. 14.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les échangeurs thermiques (3, 4) sont intégrés dans un élément d'une cheminée en éléments0