Brevet FR2528558A1 — publié le 19831216

L'invention concerne un appareil destiné à réaliser une transmission de chaleur entre un liquide circulant dans des tubes et un gaz s'écoulant sur les tubes, et plus particulièrement un appareil destiné au réchauffage d'un gaz de carneau épuré, refroidi, chargé d'humidité venant d'être soumis à une épuration par voie humide dans un épurateur de gaz situé en amont. L'une des nombreuses sources de pollution de l'air est constituée par les gaz de carneau dégagés lors du brûlage de combustibles fossiles. Le traitement des gaz de carneau dégagés pendant la combustion de combustibles fossiles et visant à éliminer les diverses substances polluantes, en particulier les oxydes de soufre, contenues dans le gaz de carneau, est bien connu dans la technique. Au fil des ans, un certain nombre de procédés ont été développés ou proposés pour éliminer les oxydes de soufre, d'autres gaz polluants et des matières en particules telles que des cendres volantes, du gaz de carneau. L'un des procédés les plus courants actuellement utilisés industriellement est appelé lavage par voie humide et il consiste à mettre en contact le gaz de carneau avec un milieu aqueux contenant des agents chimiques qui réagissent avec les polluants présents dans le gaz de carneau et éliminant ainsi les polluants du gaz de carneau. Dans un laveur ou épurateur humide typique destiné à éliminer les oxydes de soufre, le gaz de carneau pénètre dans un module d'épuration tel qu'une tour à pulvérisation ou autre type d'absorbeur connu dans la technique, dans lequel les gaz de carneau sont mis au contact d'une pulvérisation d'un réactif aqueux. Les oxydes de soufre contenus dans le gaz de carneau réagissent avec l'additif d'absorption présent dans le mélange pour former du soufre contenant des sels de l'additif. Le mélange absorbant usé, riche en sels de soufre, peut s'écouler du module d'épuration et est recueilli pour être soumis à un traitement supplémentaire, puis rejeté. Cependant, l'utilisation de tels systèmes d'épura tion par voie humide pose des problèmes, car les gaz sortant de l'épurateur humide sont chargés d'humidité et contiennent souvent, en outre, une charge de liquide entraînée et de solides dissous. En l'absence d'un traitement supplémentaire, les gaz s'écoulant de l'épurateur risquent de produire un effet nuisible sur le ventilateur de tirage forcé généralement disposé dans le courant de gaz de carneau, entre l'épurateur et la cheminée. En admettant de tels gaz au ventilateur, le rendement de ce dernier diminue, ce qui accroît le coût de fonctionnement de l'installation.En outre, l'arrivée de tels qaz au ventilateur fait apparaître un risque de corrosion des éléments du ventilateur par précipitation, sur la surface des lames de ce dernier, du liquide entraîné et des solides dissous que les gaz transportent. De plus, il est souhaitable de procéder à un traitement supplémentaire du gaz de carneau refroidi et épuré sortant de l'épurateur humide pour la raison supplémentaire que, en l'absence d'un tel traitement, les gaz froids, chargés d'humidité, sortant de la cheminée forment un panache de vapeur d'eau visible. Il est donc courant de disposer des faisceaux de tubes d'échange de chaleur sur le passage des gaz, en aval de l'épurateur humide, afin de chauffer les gaz à siccité avant qu'ils atteignent le ventilateur de tirage forcé et avant leur ventilation à l'atmosphère. Généralement, un fluide chauffant tel que de la vapeur d'eau est mis en circulation dans le faisceau de tubes d'échange de chaleur afin de chauffer les gaz et, par conséquent, de réduire leur humidité et d'élever leur température. Bien qu'un tel réchauffage du gaz de carneau après l'épuration par voie humide résolve les problèmes indiqués ci-dessus, un autre problème se pose en raison du fait que les faisceaux de tubes d'échange de chaleur utilisés pour le chauffage des gaz sont sujets à l'entartrage et à la corrosion par suite de la précipitation des liquides entraînés et des solides dissous sur la surfaces des faisceaux de tubes d'échange de chaleur. Par conséquent, ces faisceaux doivent être constamment soumis à des opérations de maintenance et/ou de remplacement. Il est donc très souhaitable que les faisceaux de tubes de transmission de chaleur soient conçus et réalisés pour qu'il soit aisé d'y accéder. L'invention a pour objet un appareil perfectionné pour le réchauffage d'un courant de gaz de carneau après épuration par voie humide, cet appareil pouvant être aisément retiré du courant de gaz de carneau pour des opérations de maintenance et/ou de remplacement. Conformément à l'invention, il est prévu un appareil perfectionné de réchauffage d'un courant de gaz de carneau après épuration par voie humide dans un épurateur disposé en amont, l'appareil comprenant un corps qui présente une entrée de gaz et une sortie de gaz, un assemblage de faisceau de tubes disposé à l'intérieur du corps entre l'entrée et la sortie de gaz, des moyens destinés à faire passer un fluide chauffant dans l'assemblage de faisceau de tubes, en relation d'échange de chaleur avec le courant de gaz de carneau passant dans le corps, et des moyens de montage destinés à supporter l'assemblage de faisceau de tubes l'intérieur du corps, transversalement au courant de gaz de carneau le traversant, ces moyens de montage établissant un chemin le long duquel l'assemblage de faisceau de tubes peut être translaté vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps en passant par une ouverture d'accès ménagée dans le corps, entre l'entrée et la sortie de gaz. L'assemblage de faisceau de tubes peut être retiré totalement du courant de gaz de carneau jusqu'à un point situé à l'extérieur du corps pour être soumis à des opérations de maintenance, de réparation ou de remplacement, par simple dégagement de l'ouverture d'accès à l'intérieur du corps et translation de la totalité de l'ensemble du faisceau de tubes vers l'extérieur du corps, le long du chemin formé par les moyens de montage. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels - la figure 1 est une élévation, avec arrachement partiel, de l'appareil selon l'invention ; et - la figure 2 est une coupe de l'appareil selon l'invention, suivant la ligne 2-2 de la figure 1. Les figures représentent une forme préférée de réalisation de l'appareil 10 selon l'invention, désigné généralement par l'expression réchauffeur de gaz de cheminée, cet appareil étant destiné à réchauffer un courant de gaz de carneau après qu'il a été soumis à un lavage ou épuration par voie humide dans un épurateur disposé en amont (non représenté).Le réchauffeur 10 de gaz de cheminée comprend un corps 20, un assemblage 30 de tubes disposé à l'intérieur du corps pour faire passer un fluide chauffant en relation d'échange de chaleur avec le courant de gaz de carneau traversant le corps et des moyens 40 de montage destinés à supporter l'assemblage 30 du faisceau de tubes à l'intérieur du corps 20, en travers du courant de gaz de carneau passant dans ce dernier, et à établir un chemin le long duquel l'assemblage de faisceau de tubes 30 peut être translaté vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps 20. Le réchauffeur 10 de gaz de cheminée est généralement disposé immédiatement en aval d'un épurateur humide afin de réchauffer le gaz de carneau refroidi, chargé d'humidité, sortant de l'épurateur, de façon à sécher ce gaz avant qu'il atteigne le ventilateur de tirage forcé qui est généralement disposé en aval de l'épurateur, et avant que le gaz de carneau soit ventilé à l'atmosphère. En fonctionnement, le gaz 12 de carneau à réchauffer passe de l'épurateur humide dans le corps 20 du réchauffeur 10 par une entrée 22 de gaz et sort du réchauffeur 10 par une sortie 24 de gaz située en aval, de façon à constituer un gaz de carneau réchauffé et sec 14. Lorsque le gaz de carneau 12 passe à travers le corps 20 du réchauffeur 10, il traverse l'assemblage 30 du faisceau de tubes disposé l'intérieur du corps, entre l'entrée 22 de gaz et la sortie 24 de gaz. Un fluide chauffant, généralement de la vapeur d'eau, est mis en circulation dans les tubes 32 d'échange de chaleur de l'assemblage 30 afin qu'il échange de la chaleur avec le courant 12 de gaz de carneau traversant le corps 20.De la chaleur est ainsi transmise du fluide chauffant, passant dans les tubes 32 d'échange de chaleur, au gaz de carneau 12 passant sur les tubes 32 de façon à donner un gaz de carneau réchauffé et sec 14. On assure ainsi un fonctionnement plus efficace du ventilateur de tirage forcé, disposé en aval, et on minimise le risque de corrosion de ce ventilateur. Conformément à la présente invention, l'assemblage 30 du faisceau de tubes peut être translaté vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps 20 du réchauffeur 10 de gaz de cheminée, pour être soumis à des opérations de maintenance, de réparation ou de remplacement, en passant dans une ouverture 26 d'accès ménagée dans la paroi latérale du corps 20, entre une entrée 22 et la sortie 24 de gaz présentées par ce corps 20. Les moyens 40 de support, outre qu'ils supportent l'assemblage 30 du faisceau de tubes, forment également un chemin ou couloir 42 le long duquel l'assemblage 30 du faisceau de tubes peut être translaté vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps 20. De préférence, l'assemblage 30 du faisceau de tubes comprend plusieurs ensembles 30' de faisceaux de tubes individuels montés chacun indépendamment et pouvant être translatés indépendamment les uns des autres vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps 20. Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 2, les ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes formant l'assemblage 30 sont disposés à intervalles les uns des autres, de façon à former une rangée horizontale s'étendant sur la largeur du corps 20. De plus, une ou plusieurs rangées supplémentaires d'ensembles 30' de faisceaux de tubes peuvent être disposées en un ou plusieurs rangs horizontaux supplémentaires et en outre, en amont ou en aval, à l'intérieur du corps 20 du réchauffeur 10 de gaz de cheminée. Chacun des ensembles 30' de faisceaux de tubes comprend avantageusement plusieurs tubes 32 d'échange de chaleur en serpentin, dépassant vers l'extérieur en porte-à-faux d'un collecteur d'entrée 34 et d'un collecteur de sortie 36 et branchés entre ces collecteurs 34 et 36 afin de communiquer avec eux. Les parties en porte-à-faux des tubes 32 d'échange de chaleur sont logées et supportées en outre dans des bâtis 38. Ces bâtis 38 peuvent être translatés le long du chemin 42 vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps 20 pour que les ensembles 30' de faisceaux de tubes puissent être retirés pour être soumis à des opérations de maintenance, de réparation ou de remplacement. Les collecteurs d'entrée 34 et les collecteurs de sortie 36 des ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes sont reliés à des collecteurs principaux d'entrée 50 et de sortie 60 de fluide de chauffage, afin de communiquer avec eux, respectivement au moyen de colonnes montantes 52 et 62. Pour que les ensembles de faisceaux de tubes 30' puissent être retirés du corps 20, les collecteurs 34 et 36 peuvent être débranchés des collecteurs principaux 50 et 60.Par conséquent, des liaisons à brides boulonnées 54 et 64 sont prévues dans les colonnes montantes 52 et 62, respectivement, afin que le collecteur 34 d'entrée et le collecteur 36 de sortie associés à chacun des ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes puissent être débranchés des collecteurs principaux 50 et 60, permettant ainsi à la totalité de l'ensemble 30' de faisceaux de tubes d'être retirée du corps 20 par translation le long du chemin 42 et passage dans l'ouverture 26 d'accès ménagée dans la paroi latérale 28 du corps 20. Les ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes sont supportés par des moyens 40 de montage qui, comme représenté dans la forme préférée de réalisation de la figure 2, comprennent plusieurs poutres 44 de support sur lesquelles sont fixées des cornières 46 destinées à supporter les ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes. Deux poutres latérales 44 de support sont disposées horizontalement en travers du corps 20, le long de ses parois latérales 28, entre l'entrée de gaz 22 et la sortie de gaz 24 de façon à être adjacentes, latéralement, à l'ouverture d'accès 26. Plusieurs poutres intérieures 44b de support, dont le nombre est inférieur d'une unité à celui des ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes, sont disposées horizontalement en travers du corps 20, entre des ensembles adjacents 30' de faisceaux de tubes, parallèlement aux poutres latérales 44a de support. Les cornières 46 sont montées sur les poutres 44a, 44b de support et elles sont disposées à proximité immédiate et au-dessous des bords latéraux du bâti 38 de chaque faisceau individuel 30' de tubes. Les cornières 46 s'étendent en continu sur toute la largeur du corps 20, le long des poutres 44a et 44b de support, afin de constituer un support continu pour les ensembles de faisceaux de tubes sur la largeur du corps 20 et de former en outre un chemin continu 42 sur toute la largeur du corps 20, chemin le long duquel les ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes peuvent être translatés vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps 20. Les cornières 46 sont renforcdes structurellement, à intervalles, le long de la portée des poutres 44 de support, par des consoles 48 de support. Pour faciliter les mouvements des ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps 20, il est préférable que des glissires 70 soient disposées le long des cornières 46, sur la longueur du chemin 42, de façon à recevoir les bâtis 38 des ensembles de faisceaux de tubes. Les glissières 70 forment un chemin à faible frottement le long duquel les bâtis 38 peuvent être translatés vers l'intérieur et vers l'extdrieur du corps 20 en passant par ltouverture d'accès 26 ménagée dans la paroi latérale 28 pour permettre l'enlèvement des ensembles 30' de faisceaux de tubes.De plus, des oreilles 72 de levage sont prévues à intervalles le long des côtés du bord supérieur des bâtis 38 afin qu'un crochet de câble puisse être relié au bâti 38 pour faciliter la translation des ensembles 30' de faisceaux de tubes le long du chemin 42. Pour empêcher tout passage direct du gaz de carneau entre des ensembles individuels adjacents 30' de faisceaux de tubes, les poutres 44 de support et les cornières 46 s'étendent de façon continue sur toute la largeur du corps 20 du réchauffeur 10 de gaz de cheminée. De plus, la face extrême 45a d'amont de chaque poutre latérale 44a de support et la face extrême 45b d'amont de chaque poutre intérieure 44b de support sont inclinées vers l'intérieur pour former une surface d'écoulement plus aérodynamique, et diriger le courant 12 de gaz de carneau entrant dans le corps 20 à travers les ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes disposés entre les poutres 44 de support. Pour démonter chacun des ensembles individuels 30' de faisceaux de tubes pour des raisons de service, il suffit de déboulonner les raccords à brides 54 et 64 reliant l'ensemble de faisceaux de tubes à ses collecteurs d'alimentation en fluide chauffant, puis de déboulonner de la paroi latérale 28 du corps 20 la plaque tubulaire de recouvrement faisant partie du bâti 38. Des crochets de câble peuvent ensuite être passés dans les oreilles 72 de levage afin que le bâti 38 puisse être glissé le long du chemin 42 et sorti par l'ouverture d'accès 26 ménagée dans la paroi latérale 28 du corps 20. il ressort de la description précédente que le réchauffeur 10 de gaz de cheminée selon l'invention peut être aisément soumis à des opérations de service. Les ensembles individuels de faisceaux de tubes peuvent être translatés vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps du réchauffeur pour être remplacés ou entretenus en un emplacement situé à l'extérieur du courant de gaz de carneau. De plus, étant donné que chacun des ensembles individuels de faisceaux de tubes est monté de façon indépendante et peut être déplacé de façon indépendante vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps du réchauffeur, il est possible de retirer l'un quelconque des -ensembles individuels pour le soumettre à des opérations d'entretien, tout en maintenant le réchauffeur en service en mettant.simplement en place un couvercle provisoire sur l'ouverture d'accès après la dépose de l'ensemble de faisceau de tubes devant faire l'objet d'une opération d'entretien. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de chauffage d'un courant (12) de gaz de carneau, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (20) qui présente une entrée (22) de gaz située en amont et destinée à recevoir le courant de gaz de carneau à chauffer, une sortie (24) de gaz située en aval et destinée à la décharge du courant de gaz de carneau chauffé, et une ouverture d'accès (26) située entre l'entrée et la sortie de gaz, un assemblage (30) de faisceaux de tubes disposé à l'intérieur du corps, entre l'entrée et la sortie de gaz de ce corps, afin de faire circuler un fluide chauffant en relation d'échange de chaleur avec le courant-de gaz de carneau traversant le corps, l'assemblage de faisceaux de tubes pouvant être translaté vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps en passant par l'ouverture d'accès de ce dernier, et des moyens (40) de montage destinés à supporter l'assemblage de faisceaux de tubes à l'intérieur du corps, transversalement au courant de gaz de carneau passant dans le corps, lesdits moyens de montage formant en outre un chemin (42) le long duquel. l'assemblage de faisceaux de tubes peut être translaté vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'assemblage de faisceaux de tubes comprend plusieurs ensembles individuels (30') de faisceaux de tubes montés chacun indépendamment et pouvant être translatés chacun indépendamment vers l'intérieur. et vers l'extérieur du corps en passant par l'ouverture d'accès de ce dernier. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque ensemble de faisceaux de tubes comprend plusieurs tubes (32) d'échange de chaleur en serpentin, dépassant vers l'extérieur en porte-à-faux d'un collecteur (34) d'entrée et d'un collecteur (36) de sortie auxquels ils sont reliés de façon à communiquer avec eux, et un bâti 38 destiné à supporter la partie en porte-à-faux des tubes d'échange de chaleur, le bâti pouvant être translaté le long dudit chemin vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps en passant par l'ouverture d'accès de ce dernier. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de montage comprennent deux poutres latérales (44) de support disposées horizontalement en travers du corps, le long des parois latérales (28) de ce dernier, entre l'entrée et la sortie de gaz et à proximité immédiate, latéralement, de l'ouverture d'accès du corps, plusieurs poutres intérieures (44b) de support dont le nombre est inférieur d'une unité à celui des ensembles individuels de faisceaux de tubes, ces poutres intérieures étant disposées horizontalement en travers du corps, entre des ensembles adjacents de faisceaux de tubes parallèlement aux poutres latérales de support, des cornières (46) montées sur les poutres latérales et intérieures de support et disposées à proximité immédiate et au-dessous des bords latéraux de chaque ensemble de faisceau de tubes afin que lesdits ensembles soient supportés par lesdites poutres de support, et des glissières (70) disposées le long des cornières afin de recevoir les bâtis des ensembles de faisceaux de tubes et à former un chemin le long duquel lesdits bâtis peuvent être translatés vers l'intérieur et vers l'extérieur du corps en passant par l'ouverture d'accès de ce dernier.