Brevet FR2536146A1 — publié le 19840518

L'invention consiste en un dispositif permettant une dépressurisation graduelle lors de la détente notamment en ce qu concerne les gaz chauds à volumes fortement variables. Les usines chimiques et métallurgiques produisent généralement des gaz chauds à volumes d'écoulement fortement va- riables, devant être dirigés vers une autre installation (p e. une turbine) à niveau de pression plus bas ou rejetés dans l'at- mosphère Le système de dépressurisation à un ou plusieurs degré par éléments rigides d'étranglement utilisé jusqu'à présent est désavantageux à beaucoup d'égards - En effet, le système de dépressurisation à un degré peut engendrer des vitesses très considérables des gaz, pouvant même dépasser la vitesse du son, ce qui, outre un bruit très gênant, entraîne une usure mécanique très considérable de la tuyauterie; par ailleurs, les vitesses élevées des gaz susciter de gros dommages d'érosion et de corrosion notamment du fait des matières solides toujours contenus dans les gaz chauds. Avec le système de dépressurisation à plusieurs degrés au moyen d'éléments rigides d'étranglement, le risque de vitess E surélevées donc nuisibles des gaz persiste, dès lors que les volumes d'écoulement sont fortement variables. L'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients et de créer un dispositif de dépressurisation graduelle des gaz écartant avec certitude le risque d'une vitesse égale voire supérieure à la vitesse du son, même si les volumes d'écoulement sont fortement variables Ce but est atteint par le dispositif faisant l'objet de l'invention, moyennant la mise en place d'au moins deux coulisseaux réglables fixés l'un derrière l'autre, él entendu que: l'ouverture de passage sur chacun de ces coulisseaui est implantée excentriquement par rapport à l'axe longitudinal médian dudit coulisseau; les ouvertures de passage des coulisseaux qui se suivent sont situées à chaque fois du côté opposé par rapport à l'axe longitudinal médian commun à tous les coulisseaux;; et, le réglage des coulisseaux s'effectue en fonction du volume d'écoulement affluant A cet égard, il est particuliè rement utile de moduler le réglage de chacun des coulisseaux en fonction du rapport des pressionsexistant respectivement à l'avant et à l'arrière de celui-ci. Au moyen du dispositif objet de l'invention, on aboutit à réduire la vitesse d'écoulement du gaz à tous les degrés d'ex- pansion et de ce fait à une réduction sensible du volume sonore ainsi que des dommages d'érosion et de corrosion imputables à l'action des particules solides véhiculés dans tous les cas par le courant gazeux Grâce aux ouvertures de passage aménagées excen- triquement sur les coulisseaux et leur placement alternatif par rapport à l'axe longitudinal médian traversant tous les coulisseaux, de bonnes possibilités d'expansion sont offertes au courant gazeux après chaque degré de dépressurisation, de sorte que l'on obtient un fort tourbillonnement permettant une dépressurisation isotherme; par la création d'un tourbillon après chacun des coulisseaux, on obtient concomitamment une réduction de la vitesse du gaz, ce qui permet notamment un gain d'espace concernant les dimensions du dispositif objet de l'invention. Selon un développement supplémentaire de l'invention, il est avantageux de donner à l'ouverture de passage d'au moins un coulisseau, vue dans le sens de l'écoulement, une forme au moins partiellement trapézoïdale ou de diabolo. Une relation dépense/rendement particulièrement intéres- sante sur le plan économique est obtenue, au cas o une série de trois coulisseaux réglables est prévue, si le réglage du coulisseau médian s'opère d'un côté et celui des coulisseaux avant et arrière de l'autre côté de l'axe longitudinal médian. Un autre objet de l'invention consiste en l'aménagement d'un coulisseau règlable dont la caractéristique réside dans le fait que son ouverture de passage est excentrée par rapport à son axe longitudinal médian. Nous procédons à une description plus précise de l'in- vention à partir des croquis ci-joints: le croquis N'1 est un diagramme global illustrant les opérations effectuées sur la base de l'invention; le croquis N O 2 représente un exemple de fonctionnement du dispositif faisant l'objet de l'invention. Dans le croquis No 1, la flèche RG désigne les gaz de combustion provenant de l'installation chimique ou métallurgique. En l'occurrence, il s'agit de la détente de gaz de combustion émanant d'une installation de craquage catalytique Normalement, les gaz de combustion sont détendus à travers deux cheminements parallèles schématisés dans le croquis N'1 par les blocs W (ré- 2536 1 46 cupération de la chaleur) et R (arrêt de -la pression par organe régulateur) pour être ramenés à la pression atmosphérique (ATM)) Le fonctionnement régulier de l'installation de craquage requiert le maintien durant ce laps de temps d'une pression opérationnelle; le bloc R- sert à cette fin. De ce fait-, il faut ramener à la pression atmosphériqu par le système d'arrêt de pression du dispositif (bloc R) des masses de gaz de combustion très fortement variables en fonction du travail effectué, comme celà découle des exemples suivants ler exemple: l'énergie thermique du gaz de combusti est acheminée en très grande partie vers l'installation de récu- pération de chaleur (bloc W); le maintien de la pression néces- saire au fonctionnement du craquage n'en requiert qu'une petite partie Dans ce cas, le volume de gaz de combustion acheminé à travers l'organe régulateur (bloc R) est relativement faible, c'est-à-dire 10 à 30 % de la masse totale. 2 ème exemple En cas d'immobilisation pour travaux d'entretien ou défectuosité de l'installation de récupération de chaleur (bloc R), l'intégralité du flot de gaz de combustion du craquage est acheminée à travers l'organe régulateur (bloc R); aussi dans ce cas, la quantité de gaz de combustion acheminée à vers l'organe régulateur correspond-elle à 100 % de la masse toi Pour pouvoir maîtriser ces charges en volume très va- riables à l'intérieur de l'organe régulateur, sans que la vites du son y soit atteinte, celuici doit être conçu sur la base de l'invention selon le schéma du croquis N O 2. Le croquis N O 2 représente une suite de trois couliss 1,2 et 3 formant un dispositif de dépressurisation à trois étag, Les différents étages sont désignés dans le croquis N O 2 en partant du niveau de pression le plus élevé pour aboutir au niveau de pression le plus bas par 1 ST, 2 ST et 3 ST; RG dési toujours le gaz de combustion et ATM l'atmosphère Les ouvertur de passage 1 ', 2 ' et 3 ' des coulisseaux 1,2 et 3 sont toutes am gées excentriquement par rapport à l'axe longitudinal médian de cun des coulisseaux, s-e confondant en l'occurence avec l'axe lo dinal médian 4 commun de ces coulisseaux; en outre, pour les coulisseaux se suivant comme 1 et 2 puis 2 et 3, ces ouvertures de passage 1 ', 2 ' et 3 ' sont implantées à chaque fois de part e d'autre de l'axe longitudinal médian commun 4 Grâce à ces dis- positions, l'installation conforme à l'invention permet d'obte- nir un bon tourbillonnement et une bonne détente des gaz de com- bustion. Les clapets d'arrêt (obturateurs) 1 ", 2 " et 3 " fonction- nant en concomitance avec les ouvertures de passage 1 ', 2 ' et 3 ', sont portés dans le croquis N O 2 vu dans le sens du courant - devant les écrans dont sont munies les ouvertures de passage 1 ', 2 ' et 3 '; bien entendu, ils peuvent être adaptés à ces ouvertures par une conformation ad hoc du guidage. La commande des clapets d'arrêt 1 ", 2 " et 3 ", désignée au croquis N' 2 par des flêches doubles, peut être aménagée en fonction du flot ou du volume d'écoulement du gaz de combustion, soit automatiquement soit manuellement à l'aide d'appareils de sensorimétrie ou de mesure et de mécanismes d'entraînement mus électroniquement. Il est particulièrement avantageux de moduler la commande du clapet d'arrêt à chaque étage en fonction du rapport entre la pression en amont et la pression en aval de celui-ci. Il est utile de monter les commandes des clapets d'ar- rêt 1 ", 2 " et 3 " desservant les coulisseaux se suivant I et 2, puis 2 et 3, à chaque fois de part et d'autre de l'axe longitudi- nal médian, conformément à l'indication figurant au croquis N O 2. Cependant, on peut installer pour chacun des coulisseaux des cla- pets d'arrêt à action bilatérale avec les commandes correspondan- tes. Vu d'en haut, la forme des ouvertures de passage 1 ', 2 ' et 3 ' peut être carrée, rectangulaire ou multiangulaire, circulai- re, elliptique et aussi particulièrement en forme de diabolo. Sachant que la contre-pression dépend de la masse et qu'elle est d'autant plus basse que la masse du flo't de gaz de combustion est faible, on trouve dans ce cas la plus forte diffé- rence de pression à réduire; si un tel cas, critique, se présen- te, il y a lieu de prévoir une conformation spéciale, totale ou partielle, pour petites masses de cheminement des ouvertures de passage 1 ', 2 ' et 3 '. 2536 1 46 REVENDICATIONS 1 Dispositif pour dépressurisation graduelle lors de la détente notamment de gaz chauds avec des volumes d'écoulement très variables, caractérisé par l'aménagement d'au moins deux coulisseaux règlables ( 1,2,3) implantés l'un derrière l'autre, avec sur chacun des coulisseaux des ouvertures de passage ( 1 ', 2 ', 3 ') placées excentriquement par rapport à l'axe longitudinal médian commun ( 4) à tous les coulisseaux ( 1,2,'3), les ouvertures de passage ( 1 ',2 ',3 ') de deux coulisseaux se suivant étant impla tées à chaque fois de part et d'autre de l'axe longitudinal médi commun ( 4), et le règlage des coulisseaux ( 1,2,3) s'effectuant e fonction de l'importance du volume d'écoulement (RG) affluant. 2 Dispositif selon revendication 1, caractérisé par le règlage de chacun des coulisseaux ( 1,2,3) en fonction du rapport entre la pression en amont et la pression en aval de ctlui-ci. 3 Dispositif selon revendications 1 ou 2, caractérisé pa le fait que, vu dans le sens de l'écoulement, l'ouverture de passage ( 1 ',2 ',3 ') d'au moins un des coulisseaux ( 1,2,3) a, au moins partiellement, une conformation trapézoïdale ou de diabolo 4 Dispositif selon une des revendications 1 à 3, carac- térisé par une suite de trois coulisseaux réglables ( 1,2,3) fixé l'un derrière l'autre, le réglage du coulisseau médian ( 2) s'ef- fectuant d'un côté, et le règlage des coulisseaux avant ( 1) et arrière ( 3) s'effectuant de l'autre csté de l'axe longitudinal médian ( 4) des coulisseaux ( 1,2,3) comme indiqué au croquis N 2. 5 Dispositif selon une des revendications 1 à 4, carac- térisé par un coulisseau règlable dont l'ouverture de passage ( 1 ',2 ',3 ') est implantée excentriquement par rapport à l'axe lon gitudinal médian de ce coulisseau.