Brevet FR2549590A1 — publié le 19850125

La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un procédé de récupération de chaleur avec séparation ou collecte de poussière intégrée. Elle se rapporte aussi aux diverses applications et utilisations résultant de la mise en oeuvre, de ce procédé ainsi qu'aux systèmes, ensembles, dispositifs, appareils, équipements et installations pour l'exécution de celui-ci. Dans des locaux à usage d'ateliers où ont lieu des processus générateurs de poussières, il est très souvent nécessaire d'évacuer de grandes quantités d'air chauffé et, par cela, de grandes quantités d'énergie sont gaspillées ou perdues et le coût du chauffage est par conséquent élevé. On peut ici installer soit un échangeur de chaleur qui chauffe, avec un certain rendement, l'air frais qui doit être amené dans les locaux, ou bien un filtre pour nettoyer ou purifier l'air d'évacuation ou vicié jusqu'à un degré tel que la majeure partie de celui-ci puisse être ramenée dans les locaux. Cette dernière méthode cependant impose de grandes exigences à la filtration et nécessite un réglage relativement compliqué de la quantité de poussière dans l'air de retour.La première méthode signifie qu'un filtre doit généralement être installé avant l'échangeur de chaleur pour empêcher celui-ci d'être obstrué, bouche ou encrasse par des particules de poussière qui peuvent se trouver dans l'air évacué. Les deux procédés sont par conséquent relativement coûteux et compliqués, ce qui signifie que l'utilisation d'unités de récupération est souvent empêchée. Dans certains processus opératoires tels que le soudage, certaines combustions et autres, la quantité de poussière produite est relativement petite mais toujours si grande qu'elle affecte défavorablement le fonctionnement de l'échangeur de chaleur avec pour résultat un rendement ou une efficacité plus faible et des frais ou charges d'entretien plus élevés, ce qui se produit quand aucun filtre n'est placé avant l'échangeur de chaleur. Le procédé de récupération de chaleur à séparation ou collecte de poussière ou à nettoyage ou épuration de gaz intégré, conforme à l'invention, est du type dans lequel le gaz est alternativement conduit jusqu'à deux unités semblables contenant une masse d'échange de chaleur par regénération et est caractérisé en ce que la masse d'échange thermique de chaque unité est divisée et répartie en une ou plusieurs cassettes qui sont assemblées ou réunies verticaleeentpu latéralement, en ce que le nettoyage ou l'épuration du gaz est réalisé par le fait que les agents polluants ou contaminants sont adsorbés sur ou par la masse d'échange de chaleur par regénération, ou les agents polluants ou contaminants, refroidis par la masse d'échange de chaleur par regénération, sont condensés sur la masse, de sorte que la masse est nettoyée ou purifiée périodiquement et en ce que les masses d'échange de chaleur par regeneration dans les cassettes sont réalisées respectivement avec des fractions ou proportions de vide progressivement décroissantes et en ce que l'échange de gaz est accompli par un ou plusieurs échangeurs de gaz. Selon une autre caractéristique de l'invention, la masse échange de chaleur par régénération est faite en une matière fibreuse et filamenteuse. Selon encore une autre caracteristique de l'invention, les cassettes, contenant la masse d'échange de chaleur par reogénération, sont réalisées de façon à être assemblées ou empilées verticalement ou bien juxtaposées ou assemblées latéralement. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur à gaz précité est réalisé avec quatre ouvertures de valve dont deux sont reliées à un conduit pour l'évacuation du gaz et les deux autres sont reliées à un conduit pour l'amenée ou la fourniture de gaz, les deux premières ouvertures étant réalisées de façon à être ouvertes et fermées par la palette, lame ou plaquette d'une même première valve tandis que les deux autres ouvertures sont réalisées de façon à être ouvertes et fermées par la palette, lame ou plaquette d'une même seconde valve, les première et dernière ouvertures étant réalisées de façon à être fermées au cours d'un cycle tandis que les deuxième et troisième ouvertures sont réalisées de façon à se fermer au cours du cycle suivant. L'invention est par conséquent constituée par un procédé de récupération de chaleur et de nettoyage ou d'épuration de gaz combinés ainsi que par un dispositif pour l'exécution de celui-ci. La récupération de chaleur est basée sur un échange de chaleur par ce qui signifie que de la chaleur est transmise du gaz au gaz froid par le fait que les gaz chauffent et refroidissent alternativement des masses qui ont la faculté ou l'aptitude à emmagasiner de la chaleur et laissent les gaz pénétrer ces masses sans chute de pression trop élevée. Le procédé mentionné est antérieurement connu et l'invention concernée sert à le developper en le perfectionnant ou en l'améliorant. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus c 1 airement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif illustrant un mode de réalisation spécifique actuellement préféré de l'invention et dans lesquels - la figure 1 représente une vue de principe du procédé opératoire ou mode de fonctionnement du dispositif ; et - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'une partie selon le plan de section A-A de la figure 1. Sur la figure 1, les unités a et b constituent deux parties ou éléments auxquels du gaz est amené alternativement. Les parties 1, 2 et 3 sont des cassettes contenant une masse d'échange de chaleur par regeneration et les chiffres de référence 4 et 5 désignent deux échangeurs de gaz semblable ; le repère 6 désigne un conduit d'arrivée ou d'amenée de gaz froid non usé ; le chiffre de référence 7 désigne un conduit pour l1évacua- tion de gaz froid usé ; le repère 8 désigne un conduit pour l'évacuation de gaz chaud non usé ; le chiffre de référence 9 désigne un-conduit pour l'arrivée ou l'amenée de gaz chaud usé ; les chiffres de référence 11 et 13 désignent des orifices de vanne, soupape ou valve pour l'évacuation de-gaz chaud non usé ; les repères 12 et 14 désignent respectivement des orifices de valve, vanne ou soupape pour l'arrivee ou l'amenée de gaz chaud usé le chiffre de reférence 15 désigne une palette, lame ou plaquette de vanne pour les orifices de valve 11 et 12 ; le #repère 16 désigne une palettetlame ou plaquette de vanne pour les orifices de valve 13 et 14. Les chiffres de référence 11 à 16 se rapportent à l'échangeur de gaz 5 mais, comme l'échangeur de gaz 4 est le même, seul l'échangeur de gaz 5 sera décrit. Le processus d'échange de chaleur par - re#énération déjà connu peut être décrit comme suit. A partir du processus, par exemple d'une succion ou aspiration depuis une machine génératrice de poussières, d'un processus de combustion etc, le gaz chaud use est amené anar l'intermédiaire du conduit 9, par exemple à l'unité a à travers lworifice de valve 12. Le gaz traverse la masse d'échange de chaleur par régénération située dans les cassettes 1 à 3 où il cède ou dégage de la chaleur. Le gaz quitte ensuite le dispositif par l'intermédiaire de l'échangeur de gaz 4 et du conduit 7. En même temps, du gaz froid non usé est fourni à l'unité b par I'intermédiaire de- l'échangeur de gaz 4 etXu conduit 6 et absorbe de la chaleur dans la masse d'échange de chaleur par de l'unité b et quitte le dispositif par l'intermédiaire par l'échangeur de gaz 5, de l'orifice-de valve 13 et du conduit 8 pour gaz chaud non usé. Pour l'échangeur de gaz 5, l'échange de gaz a lieu par le fait que la lame de vanne 15 change de position en passant de l'orifice de valve 11 à l'orifice de valve 12 en même temps que la lame de vanne 16 change de position en passant de l'orifice de valve 14 à l'orifice de valve 13. Un processus opératoire correspondant est applicable à l'échangeur de gaz 4.Grâce à cela, la direction d'écoulement du gaz est inversée dans les unités a et b à la fois où la masse d'échange de chaleur par régénération dans l'unité b absorbe de la chaleur tandis que la masse dans l'unitéà cédé ou abandonne de la chaleur. En réalisant les masses d'échange de chaleur par reç#,enération en une matière fibreuse ou filamentaire avec des bords ou arêtes de fracture effilés ou pointus, telle que par exemple des tournures ou copeaux, un transfert de chaleur et une capacité calorifique favorables sont obtenus. En laissant les particules de poussière, dans d'évacuation, adhérer à la masse, une réduction de la transmission de chaleur à la masse d'origine ou initiale est réalisée mais la capacité calorifique croît par le fait que les particules de poussière sont incluses dans la masse d'échange de chaleur par régénération. L'effet en est que la capacité de l'échangeur de chaleur ne diminue pas, bien que le gaz soit pollué. Pour amener les particules à adhérer, il est possible d'introduire une quantité mesurée ou dosée d'air comprime mélangé d'huile dans le conduit de gaz menant à l'échangeur, où la masse d'échange de chaleur par regénération devient collante, gluante ou adhésive et absorbe facilement les particules de poussière. Lors du soudage, le gaz est souvent graisseux et l'addition dosée ou mesurée d'huile est par conséquent inutile. En outre, la masse d'échange de chaleur par xe--neration absorbera les particules de poussière uniformément dans la masse entière.Pour cette raison, la masse pourl nt-- divisée en un certain nombre d'étages ou de cassettes présentant chacune une densité progressivement réduite. Sur la figure 1, la masse d'échange de chaleur par rNgFneration est divisée en trois masses différentes consistant chacune en une cassett?. respective- ment avec des proportions ou fractions de vide V1,V2 et V3. Les cassettes sont construites de façon qu'elles puissent être empilées verticalement ou latéralement, ce qui les rend facile à échanger ou à remplacer. En choisissant les proportions ou fractions de vide de façon à avoir V1)sV2 > il il est possible de faire adhérer la poussière et d'autres agents contaminantsou polluants à la masse d'échange de chaleur par réaénération, de façon qu'une distribution régulière ou répartition uniforme soit réalisée dans toutes les cassettes et par conséquent une chute de pression égale soit obtenue. Autrement, il en résulterait une obstruction ou un colmatage ou encrassement, par accumulation, de la cassette 1 et le dispositif devrait par conséquent être mis hors service après une courte période de temps. Deux exemple de cela sont indiqués 10) Pendant l'évacuation de la fumée de soudage et spécialement lorsque la quantité de poussière est si élevée qu'il est difficile de réaliser économiquement une récupération de chaleur. Dans le dispositif décrit, la masse d'échange de chaleur par régénération est réalisée de façon à absorber de la poussière et à servir aussi de collecteur de poussière ou dépoussiéreur. En cas de besoin, les cassettes peuvent être enlevées ou démontées et nettoyées. 20) Lors de la combustion de combustible à base de bois , des hydrocarbures polyaromatiques. Ceux-ci, lorsqu'ils sont gazeux, sont difficiles à éliminer par des procédés classiques de filtration . En refroidissant les hydrocarbures, ils se condensent sur la masse d'échange de chaleur par regeneration sur laquelle une couche uniforme d'agents polluants ou contaminants se forme sur la masse. Comme dans le premier exemple précité, elle peut être enlevée et nettoyée si cela est nécessaire. L'échangeur de gaz 5 contient quatre orifices de valve 11, 12, 13 et 14. Les orifices de valve 11 et 13 sont reliés au conduit 8 pour l'évacuation du gaz et les orifices 12 et 14 sont reliés au conduit 9 pour l'arrivée ou la fourniture de gaz. Les orifices 11 et 12 sont ouverts et fermés par le même volet de vanne 15 et les orifices 13 et 14 sont ouverts et fermés par le même volet de vanne 16. Les volets de vanne ferment les orifices 11 et 14 au cours d'un cycle et les orifices 12 et 13 au cours du cycle suivant. il en résulte ce qui suit par la même direction d'écoulement dans les conduits 8 et 9. un sens d'écoulement de gaz inversé est réalisé dans les cassettes 1, 2 et 3 lorsque les volets de vanne 15 et 16 changent de position. L'échangeur de gaz 4 fonctionne de la même manière. L'invention n'est evidemment pas limitée à la structure décrite ci-dessus mais peut être modifiée dans les limites de l'idée de principe de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de récupération de chaleur à séparation ou collecte de poussière ou à nettoyage ou épuration de gaz intégré, du type dans lequel du gaz est alternativement amené à deux unités semblables (a) et (b) contenant respectivement une masse d'échange de chaleur par régénération, caractérisé en ce que la masse d'échange de chaleur de chaque unité ( a,b) est divisée et répartie dans une ou plusieurs cassettes (1, 2, 3) qui sont empilées outassemblees verticalement ou bien juxtaposées ou assemblées latéralement, en ce que le nettoyage ou l'épuration du gaz est réalisé par le fait que des agents contaminants ou polluants sont adsorbés sur ou par la masse d'échange de chaleur par régénération, ou bien les agents polluants ou contaminants, refroidis par la masse d'échange de chaleur par régénération, sont condensés sur ladite masse de sorte que ladite masse est nettoyée périodiquement et en ce que les masses d'échange de chaleur par régénération, dans lesdites cassettes (1, 2,3), sont réalisées respectivement avec des proportions ou fractions de vide (V1, V2, V3) progressivement décroissantes et en ce que l'échange degaz est#exécuté par un échangeur de gaz (5) ou par des échangeurs de gaz (4) et (5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse d'échange de chaleur par régénération précitée est faite en une matière fibreuse et filamentaire. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les cassettes précitées (1, 2,3), contenant la masse d'échange de chaleur par sont réalisées de façon à être assemblées ou empilées verticalement ou assemblées ou juxtaposées latéralement. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur de gaz (4) ou (5) est réalisé avec quatre orifices de valve (11,12, 13,14) dont deux orifices (11,13) sont reliés à un conduit (8) pour l'évacuation du gaz et les deux autres orifices (12, 14) sont reliés à un conduit (9) pour l'arrivée ou l'amenée de gaz, les deux premiers orifices (11, 12) étant réalisés de façon à être ouverts et fermés par le volet (15) d'une même vanne tandis que les deux autres orifices (13, 14) sont réalisés de façon à être ouverts et fermés par le volet (16) d'une même autre vanne, les premier et dernier orifices (11, 14) étant réalisés de façon à se fermer au cours d'un cycle tandis que les second et troisième orifices (12, 13) sont conçus pour se fermer au cours du cycle suivant.