Brevet FR2534363A1 — publié le 19840413

La présente invention est relative à des échan- geurs de chaleur à récupération, par exemple à des échan- geurs de chaleur à faisceaux de tubes ou à des échangeurs de chaleur à plaques comportant des plaques verticales ou obliques, dans lesquels circulent des milieux caloporteurs entre lesquels se produisent des échanges de chaleur. Lorsque les échangeur S de chaleur sont parcourus par des milieux gazeux, on ne peut généralement pas éviter l'encrassement des surfaces de transmission de la chaleur, C'est le cas, par exemple, pour l'air d'évacuation sortant des dessicateurs et des machines de traitement à chaud de l'industrie textile que l'on soumet à un refroidissement pour récupérer la chaleur dans des installations de récupé- ration de la chaleur Il se produit alors une condensation des produits auxiliaires textiles, des préparations et des produits analogues qui, mélangés aux poussières, se dépo- sent sur les surfaces de transmission de la chaler sous la forme d'une couche visqueuse, souvent huileuse, qui S 'in- cruste peu à peu, ce qui a pour effet de réduire le coef fi- cient de transmission de la chaleur et le débit de l'air évacué et peut aboutir finalement à un encrassement complet de l'échangeur de chaleur. On avait l'habitude, jusqu'à présent, pour netto- yer les échangeurs de chaleur, de les enlever de l'installa- tion à laquelle ils étaient incorporés Cette méthode pré- sente l'inconvénient d'exiger des manipulations pénibles pour le transport des échangeurs de chaleur encrassés jus- qu'à l'installation d'épuration Comme le verre est utilisé de plus en plus pour la construction des échangeurs de cha- leur, cet inconvénient se double du risque de bris de verre pendant le transport. Pour réaliser des conditions de nettoyage optima- les on utilise également des bains de nettoyage dont la ma- nipulation à la main exige impérieusement l'utilisation de gants de protection et le respect de mesure de sécurité stricte Dans cesconditions, on s'efforce d'espacer autant que possible les opérations de nettoyage, ce qui a pour effet de réduire le rensement de la récupération de la chaleur. Le brevet DE-OS 30 09 889 décrit un échangeur de chaleur constitué par plusieurs échangeurs de chaleur par- tiels montés en série ou en parallèle, ce qui permet de nettoyer l'un de ces échangeurs de chaleur partiels, pen- dant que les autres continuent à fonctionner et assurent dans leur ensemble l'échange de chaleur total Les diffé- rents échangeurs de chaleur partiels sont montés chacun dans un cadre que l'on peut déplacer, à l'intérieur d'un bâti fixe, entre deux positions, une position de fonction- nement et une position de nettoyage, Il est évidemment possible, dans ce dispositif, de nettoyer l'un après l'autre les différents échangeurs de température partiels pendant que l'échangeur de température global continue à fonctionner sans être obligé d'arrêter celui-ci; ce n'est cependant pas toujours indispensable car la machine dont l'échangeur de chaleur fait partie fonction- ne elle-même suivant certains cycles de nettoyage et doit être arrêtée par moment Ce n'est donc qu'un avantage ap- parent qui est compensé par l'inconvénient consistant en ce que l'échangeur de température global doit avoir une grande capacité et de très grandes dimensions pour pouvoir assurer un échange de chaleur permanent. Un autre procédé de nettoyage décrit par les bre- vets DD-WP 131 964, 147 407, 147 096, 147 097, 150 408, et consistant à nettoyer les échangeurs de chaleur au moyen de lances à vapeur ne donne pas toujours de bons résultats, car ces échangeurs de chaleur ont une trop grande profondeur dans le sens de l'écoulement, de sorte que le nettoyage ne peut pas se faire jusqu'à l'intérieur de l'installation de récupération de la chaleur. Le but de l'invention est de réduire au minimum, pour le nettoyage des échangeurs de chaleur, le travail et les temps d'arrêt de l'installation à laquelle les échan- geurs de chaleur sont incorporés. Le but de l'invention est donc de permettre la réalisation d'un échangeur de chaleur à récupération que l'on puisse débarrasser des dépôts qui se produisent sur ses surfaces de transmission de la chaleur et-qui limitent cette transmission sans avoir à enlever cet échangeur de chaleur de l'installation de récupération de la chaleur - Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que l'échangeur de chaleur comporte comme parties fixes au-dessus des surfaces de transmission de la chaleur des dispositifs permettant l'intervention d'un liquide de net- toyage et au-dessous des surfaces de transmission de la chaleur un récipient de réception de ce liquide de netto- yage. Dans un mode de réalisation avantageux de l'in- vention, le dispositif permettant l'intervention du liqui- de de nettoyage sur les surfaces de transmission de la chaleur et le récipient de réception de ce liquide sont reliés aussi bien l'un avec l'autre que, individuellement, avec un réservoir contenant le liquide de nettoyage Cette disposition permet de faire circuler le liquide de netto- yage, c'est-à-dire de l'utiliser plusieurs fois et, à la fin de l'opération de nettoyage, de le mettre en réserve jusqu'à la prochaine opération de nettoyage On peut donc munir pour cela d'une manière très simple le réservoir d'un robinet à trois voies qui le rattache à la conduite tubulaire reliant le réservoir de réception du liquide et le dispositif permettant de faire intervenir ce liquide sur les surfaces de transmission de la chaleur. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la conduite tubulaire qui relie le récipient de réception du liquide au dispositif permettant de faire intervenir ce liquide sur les surfaces de transmission de la chaleur comporte une pompe et un filtre pour le liquide de netto- yage Le récipient de réception du liquide de nettoyage peut également, suivant l'invention, être utilisé pendant la marche de l'échangeur de température comme récipient de réception des condensats provenant du milieu caloporteur à refroidir Pour cela, il est relié à un récipient à con- densats Le dispositif permettant de faire intervenir le liquide de nettoyage sur les surfaces de transmission de la chaleur peut être constitué, dans certains modes de réalisation de l'invention, par des tubes de pulvérisation munis d'ouverture de répartition ou comme dispositif de répartition ayant la forme d'un caisson comportant un cer- tain nombre d'orifices de répartition, Lorsque les surfaces de transmission de la cha- leur sont constituées par des faisceaux de tubes, les tu- bes de pulvérisation sont disposés suivant la même répar- tition géométrique et avec la même considération que les tubes qui constituent les surfaces de transmission de la chaleur et les ouvertures de répartition du caisson dis- tributeur sont situées au-dessus des axes des tubes qui servent de surface de transmission de la chaleur. L'invention présente l'avantage que le nettoyage de l'échangeur de chaleur puisse se faire sans changer de place, ce qui évite tout risque lors d'un transport ou d'un démontage. Le nettoyage peut s'effectuer très rapidement et avec un travail réduit, ce qui permet d'utiliser toutes les périodes d'arrêt un peu longues, nécessaires notamment à l'entretien de la machine-à laquelle l'échangeur de tem- pérature est incorporé. Dans ces conditions, les opérations de nettoyage peuvent se faire également à des intervalles rapprochés, de sorte que l'encrassement des surfaces de transmission de la chaleur reste modéré et que les opérations de netto- yage nécessaires ne demandent pas trop de temps. L'invention présente également l'avantage que le nettoyage de l'échangeur de chaleur peut s'effectuer sans que le personnel soit en contact direct avec le liquide de nettoyage On évite de cette manière tout risque d'ordre sanitaire et, par conséquent, toute mesure de protection compliquée. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée au moyen d'un exemple en se référant au dessin. La fig 1 représente un échangeur de chaleur à faisceaux de tubes suivant l'invention. La fig 2 est une coupe suivant la ligne II-Il de la fig 1. La fig 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig 1. La fig 4 est une représentation d'une variante dans des conditions analogues à celles de la fig 3. La fig 5 est une coupe analogue à celle de la fig 2 et représentant un échangeur de température à plaques. La fig 6-représente dans différentes positions la pièce désignée par la réf VI sur la fig 1 l L'échangeur de température 1 représenté par la fig 1 est un échangeur de température à faisceaux de tu- bes Il comporte essentiellement des surfaces de trans- mission de la chaleur constituées par des tubes 2 lisses ou à ailettes placés les uns au-dessus et à côté des au- tres Les cavités intérieures des tubes 2 constituent dans leur ensemble un premier espace d'écoulement, tandis qu'un deuxième espace d'écoulement est constitué par l'en- ceinte qui entoure les tubes 2 et est limitée par une en- veloppe 19 Le premier espace d'écoulement est parcouru par un milieu caloporteur qui doit être chauffé dans l'é- changeur de température 1 et qui est constitué par exem- ple par de l'air 5 qui doit être envoyé à un dessicateur d'industrie textile Un filtre 6 débarrasse cet air 5 des impuretés et évite de cette manière l'encrassement des surfaces intérieures des tubes 2, Dans le deuxième espace d'écoulement arrive un milieu caloporteur qui doit être refroidi dans l'échangeur de température et qui est constitué par exemple par de l'air chaud 3 évacué à partir du dessicateur d'industrie textile Les impuretés grossières contenues dans cet air d'évacuation 3, par exemple les particules de peluche,sont retenues par un filtre 4 Cependant, d'autres impuretés, comme les produits auxiliaires textiles, les préparations, etc se condensent, par suite du refroidissement de l'air d'évacuation 3, sur les tubes 2 de l'échangeur de chaleur 1 et, de ce fait, abaissent le coefficient de transmission de la chaleur. Il en est de même dans un échangeur de chaleur à plaquescomme celui qui est représenté par la fig 5 Dans ce cas les surfaces de transmission de la chaleur sont constituées par des plaques planes 20 Suivant l'inven- tion, l'échangeur de chaleur 1 comporte des parties fixes qui en font partie intégrante et sont constituées au-dessus des surfaces de transmission de la chaleur par un disposi- tif permettant au liquide de nettoyage d'agir sur ces sur- faces et constitué par un distributeur 12 comportant des ouvertures de répartition 16 et, au-dessous des surfaces de transmission de la chaleur, par un récipient 7 recevant le liquide de nettoyage (voir fig 1). Comme l'indique la fig 3, le distributeur 12 peut être constitué par un caisson comportant une grande quantité d'orifices de répartition 16 qui peuvent avoir la forme de trous ou de fentes L'utilisation d'un distribu- teur 12 de ce type est avantageux dans le cas d'un échan- geur de température à faisceaux de tubes Il est avanta- geux que les orifices de répartition 16 soient placés au- dessus des axes longitudinaux des tubes 2. Il est également possible, comme l'indique la fig 4, que le distributeur 12 soit constitué par des tubes de vaporisation 17 munis d'orifices de distribution 16 et reliés par un tube de distribution 18 Dans les échan- geurs de température à faisceaux de tubes, de préférence dans ceux dans lesquels le faisceau de tubesa une section -2534363 rectangulaire, on peut également utiliser comme tubes va- porisateurs 17 une série supplémentaire de tubes ayant la même géométrie et la même configuration que les tubes 2. Pour le nettoyage des surfaces de transmission de la chaleur, on envoie dans le distributeur 12 un liqui- de de nettoyage Il est avantageux que ce distributeur soit relié à un réservoir 10 contenant le liquide de net- toyage et installé à poste fixe Traversant les orifices 16 ménagés dans le distributeur 12, le liquide de netto- yage se répand sur les surfaces de transmission de la chaleur, c'est-àdire sur les tubes 2 ou les plaques 20 et, de là, il continue à circuler sous l'action de la pesan- teur Dans ces conditions, les impuretés déposées sur les surfaces de transmission de la chaleur sont entraînées par le liquide de nettoyage et évacuées par lui Ce liquide de nettoyage se rassemble dans le récipient de réception 7 situé au-dessous des surfaces de transmission de la cha- leur Il est particulièrement avantageux que le liquide de nettoyage circule et que, par conséquent, les surfaces de transmission de la chaleur soient lavées d'une manière continue Un dispositif particulièrement avantageux pour la réalisation de l'échangeur de chaleur 1, représenté sur la fig 1, est décrit ci-dessous. Du côté sortie, le récipient de réception 7 est relié, par une canalisation tubulaire 14, au distributeur 12 Cette canalisation tubulaire 14 comprend un filtre 21 pour le liquide de nettoyage, une pompe 13, une sortie conduisant à une soupape 15 et un robinet à trois voies 11. De plus, le récipient de réception 7 est relié, par l'in- termédiaire d'une soupape 8, à un récipient à condensais 9. Le robinet à trois voies 11 est également relié au réser- voir 10 L'opération de nettoyage s'effectue de la manière suivante. Lorsqu'il est dans la position "remplissage" distributeur 12 Lorsqu'une quantité suffisante de liqui- de de nettoyage a été introduite dans le circuit de cir- culation, le robinet à trois voies 11 est mis dans la position nettoyage" (fig 6 b)* La soupape 8 est enfer- née, le liquide de nettoyage qui, après avoir arrosé les surfaces de transmission de la chaleur, s'est rassemblé dans le récipient de réception 7, est renvoyé par la pom- pe 13 au distributeur 12 Il traverse donc le filtre 21 J et y est débarrassé des impuretés grossières. Lorsque le nettoyage des surfaces de transmis- sion de la chaleur est suffisamment avancé, le liquide de nettoyage dans la mesure o il est encore utilisable est renvoyé par la pompe 13 dans le réservoir 10. Pour cela le robinet à trois voies 11 est mis dans la position "pompage" (fig 6 c) Sinon, le liquide de nettoyage trop chargé en impuretés est évacué hors de l'échangeur de chaleur 1 par la soupape 15 que l'on ouvre. Il est particulièrement avantageux de n'envo- yer,-au début du nettoyage,qu'une quantité réduite de liquide de nettoyage au distributeur 12, ce liquide dé- barrassant d'abord les surfaces de transmission de la chaleur et le récipient de réception 7 des impuretés les plus grossières Cette portion du liquide de nettoyage peut ensuite être envoyée dans le récipient à condensats 9 en ouvrant la soupape 8 On évite de cette manière de salir prématurément tout le liquide de nettoyage. On peut accélérer les opérations de nettoyage en utilisant un liquide de nettoyage chauffé On peut y parvenir d'une manière simple en disposant le réservoir 10 de telle manière que la chaleur perdue de la machine dont l'installation de récupération de la chaleur qui contient l'échangeur de chaleur 1 fait partie-soit uti- lisée pour le chauffage du liquide de nettoyage Il est notamment possible de faire en sorte que le réservoir 10 soit baigné par l'air d'évacuation 3 qui est encore chaud et provient de l'échangeur de température 1. REVENDICATIONS 1 Echangeur de chaleur à récupération dont les surfaces de transmission de la chaleur sont consti- tuées par des faisceaux de tubesou des plaques verticales ou obliques, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur ( 1) comporte, comme partie fixe, au-dessus des surfaces de transmission de la chaleur ( 2, 20),un dispositif ( 12, 17, 18) permettant d'envoyer sur elles un liquide de net- toyage et, au-dessous de ces surfaces de transmission de la chaleur ( 2, 20), un récipient de réception ( 7) de ce liquide de nettoyage. 2 Echangeur de chaleur à récupération, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif ( 12, 17, 18) permettant le lavage des surfaces de trans- mission de la chaleur ( 2, 20) et le récipient de réception ( 7) sont reliés l'un à l'autre, chacun d'eux étant relié également à un réservoir ( 10) contenant le liquide de net- toyage. 3 Echangeur de chaleur à récupération selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le réservoir ( 10) est relié au moyen d'un robinet à trois voies ( 11) à la canalisation tubulaire qui relie le dis- positif ( 12, 17, 18) d'arrosage des surfaces de transmis- sion de la chaleur ( 2, 20) et le récipient de réception ( 7) du liquide de nettoyage. 4 Echangeur de chaleur à récupération selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la canalisation tubulaire ( 14) qui relie le récipient de ré- ception ( 7) et le dispositif ( 12, 17, 18) assurant l'ar- rosage des surfaces ( 2, 20) de transmission de la chaleur comporte une pompe ( 13). Echangeur de chaleur à récupération selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la canalisation tubulaire ( 14) qui relie le récipient de ré- ception ( 7) au dispositif ( 12, 17, 18) assurant l'arro- sage des surfaces ( 2, 20) de transmission de la chaleur comporte un filtre ( 21) pour le liquide de nettoyage. 6 Echangeur de chaleur à récupération selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient ( 7) de réception du liquide de nettoyage est utilisé, pendant le fonctionnement de l'échangeur de chaleur ( 1), comme récipient de réception des condensats provenant du milieu caloporteur à refroidir. 7 Echangeur de chaleur à récupération selon la revendication 6, caractérisé en ce que le récipient de réception ( 7) est relié à un récipient ( 9) pour condensats. 8 Echangeur de chaleur à récupération selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif assurant l'arrosage des surfaces de transmission de la chaleur ( 2, 20) par le liquide de nettoyage est constitué par des tubes de vaporisation ( 17) munis d'orifices de répartition ( 16). 9 Echangeur de chaleur à récupération selon la revendication 8, caractérisé en ce que lorsque les sur- faces de transmission de la chaleur sont constituées par un faisceau de tubes ( 2), les tubes de pulvérisation ( 17) sont disposés suivant la même géométrie et la même confi- guration que les tubes ( 2) servant de surfaces de trans- mission de la chaleur. Echangeur de chaleur à récupération selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif assurant l'arrosage des surfaces de transmission de la chaleur ( 2, 20) par le liquide de nettoyage est constitué par un distributeur ( 12) situé au-dessus de ces surfaces et ayant la forme d'un caisson comportant un grand nombre d'orifices de répartition ( 16). 11 Echangeur de chaleur à récupération selon la revendication 10, caractérisé en ce que, lorsque les surfaces de transmission de la chaleur sont constituées par un faisceau de tubes ( 2), les orifices de distribution ( 16) sont disposés au-dessus des axes des tubes.