Brevet FR2535837A1 — publié le 19840511

La présente invention concerne le domaine des fours industriels, en-particulier dtincinération de déchets, notamment d'ordures ménagères et a pour objet un échangeur de chaleur pour sortie de fumée de tels fours. Actuellement, il existe des échangeurs destinés à la récupération de la chaleur dégagée par les fumes de tels fours, qui sont généralement sous forme de tubes de fumée dans lesquels circulent -lesdites fumées, et qui transmettent, par convection, la chaleur à un fluide tel que de l'eau surchauffée ou de la vapeur. Il existe également des échangeurs sous forme d'une cheminée dont les parois sont constituées par des tubes de fluide caloporteur, et-qui est raccordée à une boîte de détente de fumée dans laquelle sont disposés un ou plusieurs serpentins relieras, d'une part à une conduite d'amenée de fluide, et, d'autre part, à ltentrée de fluide des tubes de la cheminée. Cependant, de tels échangeurs, pour être efficaces, c'est-à-dire pour assurer une récupération maximale de la chaleur dégagée par les fumées, présentent des dimensions importantes souvent incompatibles avec une fabrication en usine et un transport sur-place à l'état monté. En outre, le parcours des fumées entre les deux parties de l'échangeur s'effectue souvent suivant des passages préferentiels résultant d'une mauvaise jonction entre ces parties.. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un échangeur de chaleur pour sortie de fumée de fours industriels, en particulier de fours dtincinération de déchets, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'un élément modulaire essentiellement constitué par une partie de refroidissement des fumées par rayonnement réalisée par un ou plusieurs tubes d'acier enroulés en spirale de manière à former une cheminée à paroi refroidie par le fluide en circulation dans les tubes, et par une partie de refroidissement des fumées par convection juxtaposée à la première partie et formée par des serpentins de tubes d'acier disposés suivant un faisceau de tubes horizontaux espacés régulièrement, l'ensemble étant maintenu et enfermé dans une ossature métallique. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence au dessin schématique annexé, dans lequel la figure 1 est une vue en plan et en coupe d'un échangeur conforme à l'invention, et la figure 2 est une vue en élévation de l'échangeur suivant la figure l. Conformément à l'invention, et comme le montrent plus particulièrement, à titre d'exemple, les figures 1 et 2 du dessin annexé, l'échangeur de chaleur pour sortie de fumée de fours industriels, en particulier de fours d'incinération de déchets, se présente sous forme d'un élément modulaire, qui est constitué par une partie 1- de refroidissement des fumées par rayonnement, et par une partie 2 de refroidissement des fumées par conveCtion juxtaposée à la partie 1, l'ensemble étant maintenu et enfermé dans une ossature métallique 3. La partie 1 de refroidissement des fumées par rayonnement est constituée par un ou plusieurs tubes d'acier 4 enroulés en spirale pour former une cheminée dont la paroi est refroidie par le fluide circulant dans lesdits tubes 4. Dans cette partie 1, qui est raccordée par son extrémité supérieure (flèche figure 2) au foyer du four, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une gaine (cas de la figure ), les fumées sont refroidies par rayonnement de telle sorte que les cendres qu'elles véhiculent soient réduites à une température empêchant leur collage sur les tubes 4 ou sur les tubes 5 de la partie 2. La partie 2 de refroidissement des gaz par convecton est constituée par des serpentins de tubes d'acier 5 qui sont disposés suivant un faisceau de tubes horizontaux espacés régulièrement (figure 2). Dans cette partie 2, les fumées provenant de la partie 1 sont refroidies jusqu'à leur température de rejet en cédant leur chaleur au fluide circulant dans les tubes 5. Conformément à une caractéristique de l'invention, les faisceaux de tubes horizontaux 5 présentent des longueurs de tubes différentes de telle sorte que ces derniers s'ajustent intimement à la paroi externe des tubes 4 formant la partie 1, afin d'éliminer tout risque de subsistance d'un passage préférentiel pour les fumées. En effet, grâce à ce mode de réalisation, la section de passage des fumées est identique en tous points de la partie 2, de sorte que le passage des fumées entre les tubes 5 est un passage obligatoire au cours duqueli'é- change de chaleur est optimal. En outre, afin d'augmenter le parcours des fumées dans la partie 2 et d'obliger ces dernières à parcourir plusieurs fois les faisceaux de tubes 5, la partie 2 peut avantageusement être munie d'une ou de plusieurs chicanes 6 permettant d'améliorer ainsi l'échange de chaleur. A la base des parties 1 et 2 sont prévues, de manière connue, des trémies de décendrage 7 recueillant les cendres se déposant au cours de leur passage dans l'échangeur. Le circuit de fluide caloporteur formé par les tubes a et 5 des deux parties 1 et 2 est relié, d'une part, à une conduite d'amenée de fluide 8 alimentant les tubes 5 dont les sorties sont raccordées à une conduite 9 alimentant les tubes 4, -et, d'autre part, à une conduite 10 de départ de fluide raccordée à la sortie des tubes 4, les conduites 8 et 10 étant pourvues chacune d'une bride de fixation. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un élément modulaire standard permettant une adDtation aisée d'une taille d'échangeur à une puissance de four donnée par simple superposition de plusieurs éléments identiques, les trémies de décendrage 7 étant alors uniquement prévues sur l'élément inférieur qui est relié à la sortie de fumée, et l'élément supérieur étant relié au foyer du four. I1 est également possible de monter directement la partie 1 de l'échangeur au-dessus du foyer du four, la circulation des fumées s'effectue alors d'une manière inverse à celle représentée à la figure 2. Dans le cas d'une superposition de plusieurs échangeurs conformes à l'invention, les conduites 8 d'amenée de fluide peuvent être reliées à une conduite générale d'alimentation en parallèle dans le cas où le fluide caloporteur est de la vapeur, les conduites de départ 10 étant également branchées en parallèle sur une conduite de départ générale, et, dans le cas où le fluide caloporteur est de l'eau surchauffée, la conduite de départ 10 de l'élément inférieur peut être raccordée en série à la conduite d'amenée 8 de l'élément superposé, seules les conduites d'amenée 8 de l'élément inférieur et de départ 10 de l'élément supérieur étant reliées aux conduites générales d'alimentation et de départ. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté au dessin annexé. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur pour sortie de fumée de fours industriels, en particulier de fours d'incinération de déchets, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'un élément modulaire essentiellement constitué par une partie (1) de refroidissement des fumées par rayonnement réalisée parut ou plusieurs tubes d'acier (4) enroulés en spirale de manière à former une cheminée à paroi refroidie par le fluide en circulation dans les tubes, et par une partie (2) de refroidissement des fumées par conveCdon juxtaposée à la première partie (l) et formée par des serpentins de tubes d'acier (5) disposés suivant un faisceau de tubes horizontaux espacés régulièrement, l'en- semble étant maintenu et enfermé dans une ossature métallique (3). 2. Echangeur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les faisceaux de tubes horizontaux (5) présentent des longueurs de tubes différentes de telle sorte que ces derniers s'ajustent intimement à la paroi externe des tubes (4) formant la partie (1), afin d'éliminer tout risque de subsistance d'un passage préférentiel pour les fumées.