Brevet FR2538093A1 — publié le 19840622

PROCEDE POUR L'ALIMENTATION EN VAPEUR D'APPAREILS NECES SITANT UNE TELLE SOURCE D'ENERGIE THERMIQUE ET INSTALLA TION METTANT EN OEUVRE UN TEL PROCEDE. La présente invention a trait à un procédé perfectionné-permettant d'alimenter en vapeur saturée des appareils divers nécessitant une telle source d'énergie thermique pour leur mise en oeuvre. Elle concerne également une installation mettant en oeuvre ce procédé. Dans la suite de la description, l'invention sera décrite dans le cas d'une blanchisserie-dont les appareils (séchoirs, sécheuses-repasseuses, presses. nécessitent de la vapeur comme source d'énergie thermique, mais il est évident que cela n'est pas limitatif et qu'elle pourrait également être mise en oeuvre dans d'autres domaines techniques. D'une manière générale, les blanchisseries industrielles utilisent des appareils qui nécessitent pour leur fonctionnement l'utilisation de vapeur saturée. Parmi ces appareils, un certain nombre, tels que les séchoirs ou les secheuses-repasseuses sont équipés d'échangeurs thermiques qui entraînent donc la production de condensats qu'il convient d'éliminer. Ces condensats sont renvoyés dans la bâche d'eau alimentaire de la chaufferie par l'intermédiaire de purgeurs. La production de tels condensats pose de nombreux problèmes. En effet, il arrive très souvent que les purgeurs se dérèglent, ce qui se traduit par une surconsommation de vapeur au niveau de l'échangeur pouvant être tres importante. De plus, de telles installations nécessitent une surveillance constante étant donné que si l'eau s'accumule dans les échangeurs, cela peut entraîner un abaissement élevé du coefficient d'échange thermique et, également, une surconsommation d'énergie. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un procédé simple et efficace qui, non seulement, permet d'obtenir une économie d'énergie importante dans de telles installations faisant appel à la vapeur mais qui, par ailleurs, permet de simplifier les circuits permettant la distribution de vapeur tout en allégeant les charges d'entretien et de surveillance d'une telle installation. D'une manière générale, le procédé selon l'invention permettant la distribution de vapeur dans une ins talion compor#tant une pluralité d'appareils utilisant cette vapeur comme source d'énergie, se caractérise par le fait que chaque appareil fonctionnant sous la même pression que le générateur de vapeur est relié à celuici par un circuit individuel fermé comportant, d'une part, un tube d'amenée de vapeur s'étendant depuis la chaudière jusqu'à la partie haute de l'appareil (ou échangeur) et d'autre part, un tube de retour allgénérateur des condensats produits lors de l'échange thermique, ledit circuit étant tel que la circulation de vapeur soit réalisée à faible vitesse, de préférence inférieure à dix mètres par seconde et que la perte totale de charge dans le circuit soit la plus faible possible. Conformément à l'invention, le retour des condensats au générateur se fera de préférence directement, sans détente, par simple action de la gravité, cela étant obtenu en;disposant la chaudière à un niveau inférieur aux appareils utilisant la vapeur. Ce retour des condensats peut être réalisé soit en reliant l'appareil à la chaudière directement par le tube de retour, soit, éventuellement, en reliant le tube de retour au tube d'amenée de vapeur sur retour des condensats à la chaudière se faisant alors à contre courant de la vapeur. Avantageusement et en pratique - la hauteur en centimètres à respecter entre le niveau chaudière et les prises basses sur condensats sur les échangeurs doit être supérieure au total des pertes de charges exprimée grammes par centimètre carré : tube d'alimentation au générateur - échangeur + échangeur + collecteur éventuel d'entrée vapeur + collecteur éventuel sortie en biphasique vapeur condensats - le tube de retour des condensats au générateur ne comporte de préférence aucune contre pente et, si une telle contre-pente est nécessaire, il ne comporte aucun point supérieur avant celle-ci à la hauteur de sortie des condensats diminuée de la perte de charge totale définie précédemment - le tube de retour des condensats au générateur est équipé d'un clapet à très faible résistance à l'ouverture, clapet situé à proximité du générateur et qui évite tout renvoi accidentel d'eau chauffée par le tube de retour des condensats. Eventuellement, de tels clapets peuvent être disposés sur chaque tube reliant le point bas de chaque élément de l'échangeur au collecteur des condensats, notamment lorsque chaque élément présente des besoins instantanés d'énergie très différents des autres et si les sections utilisées sont impropres à de tels besoins accidentels ou si l'un des éléments est mis à la pression atmosphérique plus ou moins longtemps pour des besoins particuliers (par exemple vaporisation externe). Comme dit précédemment, afin que, conformément à l'invention, les pertes de charge soient réduites au maximum, on utilise des vitesses de-vapeur très faibles (le plus souvent inférieur à 5 m/s), cela étant obtenu en ayant, pour chaque appareil ou échangeur, un raccordement direct sur le générateur. De plus, étant donné que le générateur de vapeur est de#préférence situé à un niveau inférieur à celui des appareils d'utilisation, les tubes ainsi raccordés directement sur le générateur devront monter, sans contrepente, jusqu'à l'alimentation ou au collecteur d'alimentation de l'échangeur. Enfin, afin de favoriser cette vitesse très faible de la vapeur, les coudes de l'alimentation en vapeur devront de préférence avoir la plus grand rayon possible et ne pas présenter d'aspérités sur leur surface interne. Bien entendu, une vanne, par exemple une vanne à boule est disposée sur chaque tube près de l'appareil. La mise en ouvre du procédé selon l'invention sera cependant mieux comprise grâce à l'exemple de ré-alisation donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels - la figure 1 illustre schématiquement, en perspective, un circuit de vapeur d'un appareil alimenté conformément à l'invention - la figure 2 est une vue en plan d'un tel circu-it de vapeur, une variante dans la manière dont peut être réalisé le retour des condensats étant illustrée en pointillés sur cette figure. Dans l'exemple de mise en oeuvre illustré par les schémas annexés, la#chaudière (1), de type conventionnel, est destinée à alimenter en vapeur saturée une pluralité d'appareil-s dont au moins une partie sont équipés d'échangeurs (2), tels que par exemple des séchoirs, sécheuses-repasseuses, et qui fonctionnent à la même pression que le générateur (1).Ce générateur (1) peut également alimenter des appareils fonctionnant -sous pression réduite ou en injection directe (barbotage) Conformément à l'invention, l'alimentation de ces différents appareils en vapeur est réalisée au moyen de circuits individuels, chaque circuit comportant une prise d'admission de vapeur (3,435,6) débouchant à la partie supérieure de la chaudière (1) au-dessus du niveau d'eau (7), le retour des condensats à ladite chaudière (1) étant obtenu par des conduites individuelles débouchant en (3a-4a-5a-6a...) dans cette dernière. Dans le cas d#es appareils fonctionnant à pression réduite, des purgeurs classiques sont prévus sur le circuit et les condensats des appareils sont ramenés à la bâche alimentaire du générateur pour assurer le préchauffage de l'eau froide consommée par les appareils à chauffage par barbotage Conformément à l'snvention, en ce qui concerne les appareils (2) munis d'échangeurs et qui fonctionnent à même pression que le générateur tel);; le circuit de. vapeur est constitué uniquement par un tube d'amenée (8) de la vapeur s'étendant depuis. la chaudière (1) jusqu'à la partie haute (9) de l'appareil (2) et par un tube de retour (10) permettant de ramener les condensats produits lors de#l'échange thermique au générateur (1) Ce tube de retour (10) peut être constitué par un tube séparé, et est dans ce cas équipé d'un-système à clapet de retenue (11) éliminant tout renvoi accidentel d'eau surchauffée du générateur par ledit tube de retour (10). Des vannes conventionnelles (12-13) sont par ailleurs prévues sur chacun des conduits (8-10). Conformément à l'invention, le circuit de vapeur est réalisé de telle sorte que la circulation de la vapeur soit effectuée à faible vitesse, en général inférieure à 10m/s -et de préférence inférieure à 5M/s, ce circuit étant tel que. la parte totale de charge soit la plus faible possible et soit inférieure à la hauteur h entre la base de l'échangeur et le niveau d'eau (7) dans la chaudière. Dans le cas présent; ces conditions sont obtenues en disposant la chaudière (1) à environ trois mètres en-dessous du niveau (14) de l'usine, la différence de niveau entre la sortie des condensats et le plan d'eau (7) étant d'environ 1,6 mètres.Le circuit est réalisé de telle sorte que le tube (8) d'amenée de vapeur soit raccordé au générateur (2) sans présenter de contrepente et que l'inclinaison du tube (10) de retour soit telle que les condensats puissent s'écouler directement. Si le retour des condensats peut être effectué au moyen d'un tube indépendant (10), il peut également être envisagé, ainsi que cela est représenté à la figure 2, de raccorder ledit tube (10) au tube (8) d'amenée de vapeur. Dans ce cas, les condensats s'écouleront à contre courant du passage de la vapeur à l'intérieur du tube (8). Bien entendu, dans ce cas, le clapet de retenue (11)prévu dans le cas d'un retour par un tube séparé est supprimé. Grâce à un tel procédé, dans les deux cas precédents, il est donc possible de n'utiliser que de façon infime (perte de charge) le dynamisme de la vapeur qui travaille d'une manière similaire à un auto-cuiseur, à la limite du statique, en bi-phasique à pression presque identique en tous points. Ensuite, aucune dépense d'énergie n'est mise en oeuvre hormis la pesanteur, pour entraîner la "pluie" permanente, provoquée par le changement d'état dans l'échangeur vers le générateur, permettant ainsi le retour intégral des condensats au générateur pratiquement sans perte de température, soit une économie importante d'énergie primaire mise en oeuvre en permanence de l'ordre de 30-å 35 % au minimum dans la pratique. De plus, compte-tenu du fait que le circuit de vapeur ne comporte pas de purgeur, les inconvénients (pertes par rendement ou mauvais fonctionnement) de ces éléments sont éliminés. On élimine également le phénomène de revaporisation dans les bâches alimentaires qui restent froides ainsi que l'usure des pompes. Enfin, étant donné que les condensats sont ramenés au générateur à une température voisine de celle de la vapeur, il est possible, pour une installation donnée, de diminuer la capacité dudit générateur et, par suite, de diminuer le prix de ladite installation. En résumé, outre une économie de base de l'ordre de 25 % de l'énergie mise en oeuvre, un tel procédé élimine les pertes d'énergie annexes parfois élevées résultant du mauvais fonctionnement de l'état des purgeurs. Enfin, ce procédé simplifie et limite les problèmes de maintenance et de surveillance. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Ainsi un tel procédé peut être adapté, certes en conduisant à des économies moindres, dans le cas d'ainsi tallations importantes et étendues pour lesquelles les pertes de charge à prendre en considération pourraient entraîner des différences de niveau élevées-entre les échangeurs et les générateurs. Dans ces cas, il est possible, tout en conservant les mêmes caractéristiques générales que celles énoncées précédemment, de limiter la différ-ence de niveau en prévoyant, sur chaque réseau de pression, à un point bas. unique pour chacun d'eux, un petit réservoir de stockage des condensats, doté d'un électro-niveau (haut et bas) à la suite duquel, en partie basse, sera prévue sur le tube retour des condensats du générateur une petite pompe centrifuge permettant de relever lesdits condensats. Dans ce cas, les tubes de retour des condensats déboucheront dans le générateur, de préférence au-dessus du niveau dudit générateur. Les tubes seront dotés de clapets anti-retours et le même type de clapet devra isoler, côté retour condensat, chaque échangeur. I1 peut même être envisage, dans ce cas, de ramener sur un même généra= teur, destondensats provenant de réseaux de pression dif férentes. Cette variante de recyclage, indépendamment des cas où la chaufferie ne peut pas être implanté à un niveau suffisamment bas par rapport aux-appareils, peut également être utilsiée dans le cas d'installations classiques existantes, sans modification importante de plomberie, en supprimant les purgeurs et en les rempla çant par une ou plusieurs pompes précédées chacun de petits réservoirs à électro-niveau. Bien entendu, dans cette adaptation, les économies d'énergie thermique réalisées sont plus faibles que lorsque l'on travaille en rem plissant totalement les conditions conformes à l'invention mais on obtient cependant une économie notable par rapport à une installation traditionnelle à purgeurs de retour des condensats sur la bâche alimentaire du générateur. Par rapport aux installations classiques, dans lesquelles les échangeurs sont équipés de purgeurs traditionnels, outre les économies réalisées en fonctionnement normal, on obtient également une mise en chauffe beaucoup plus rapide ét un meilleur rendement de production de l'appareil. REVENDICATIONS 1/ Procédé permettant la distribution de vapeur dans une installation comportant une pluralité dlappa- rails (2) utilisant cette vapeur comme source d'énergie, caractérisé par le fait que chaque appareil fonctionnant à la même pression que le générateur de vapeur (1) est relié à celui-ci par un circuit individuel fermé comportant, d'une part, un tube d'amenée de vapeur (8) s'éden dant depuis la chaudière (1) jusqu'à la partie haute de l'appareil et, d'autre part, un tube de retour (10) au générateur (1) des condensats produits lors de l'échange thermique, ledit circuit étant tel que la circulation de vapeur soit réalisée à faible vitesse et que la perte totale de charge dans le circuit soit la plus faible possible. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la circulation de vapeur dans le circuit est réalisée à une vitesse inférieure à 10 m/s et de préférence inférieure à 5 m/s. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le retour des condensats au générateur (1) se fait directement, sans détente, par simple action de la gravité, la chaudière (1) étant disposée à un-niveau inférieur aux appareils (2) utilisant la vapeur. 4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le tube de retour des condensats (10) est indépendant et est relié directement à la chaudière (1). 5/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le tube de retour des condensats (l0) à la chaudière (1) est relié au tube d'amenée (8), le retour se faisant à contre courant de la vapeur. 6/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le tube de retour (10) est muni d'un clapet anti-retour (13).