Brevet FR2561123A3 — publié le 19850920

FR 2561123 A3 19850920 FR 8503704 A 19850313 La présente invention est relative à un évaporateur à cascade, comprenant deux plaques porte-tubes, l'une supérieure, l'autre inférieure, et des tubes montés dans ces plaques, à l'intérieur d'une chambre de chauffe qui est reliée, en haut, àune chambre d'amenée et de répartition des jus et, en bas, à une chambre 8 mélasse comportant un dispositif d'évacuation de la mélasse et des effluents, les dianwstresde l'enveloppe de la chambre à mélasse, de l'enveloppe de la chantre de chauffe et de la tête d'évaporateur étant les me- mes, la chambre à mélasse con# > renantun séparateur et l'enveloppe de la chambre mélasse comportant une tubulure d'évacuation de la mélasse. Les évaporateurs de ce type sont utilisés notamment dans l'industrie sucriere pour la concentration des jus dilués. Onconnaft dans ce but des évaporateurs à cascade(DE-GM-199g 031) dans lesquels la chambre à mélasse entoure la partie inférieure de la chambre de chauffe. Cette construction présente l'inconvénient qu'en raison du granddiaxnètre de la chambre à mélasse l'encontrement est considérable. Pour réduire l'encombrement, ilestconnu(DE-AS-ll 14784) de donner a l'évaporateur à cascade un dlame'tre constant sur toute la longueur de l'appareil. Dans ce type d'évaporateur, le jus qui doit entre concentré est introduit à l'état de jus détendu dans la tête d'évaporateur et réparti entre les tubes de l'évaporateur. Le séparateur monté à l'intérieur de la chambre à mélasse sépare les mélasses du jus concentré. Le jus qui, lors de la fabrication du sucre, provient de l'installation de production du jus, doit être détendu avant d'être introduit dans l'évaporateur à cascade. Cette détente s'effectue soit à l'extérieur de l'évaporateur à cascade, soit à l'intérieur de la tete d'évaporateur. Dans ce dernier cas, la tête d'évaporateur doit avoir un plus grand diamètre que la chambre de chauffe. Le but de l'invention est de permettre la réalisation d'un évaporateur à cascade du type initialement défini qui, avec un encombrement réduit, assure la détente du jus surchauffé dans la chambre à mélasse tout enassurant par des moyens très simples la séparation des mélasses et du jus concentré. Ce butestatteint, suivant l'invention, du fait que l'appareil uti lisécomprend, à l'intérieur de la chambre àmélasse,une bague de guidage definissant un espace annulaire et qui est fixée, par sa partie supérieure, audessous de la plaque porte-tubes inférieure, le diamètre interne supérieur de la bague de guidage étant au moins égalaudiamètredufaisceaudestubes de chauffage et le diamètre inférieur étant au plus égalaudiamètre d'un bac à effluentsde la chantre àmélasse, et que la distance entre le bordinférieur de la bague de guidage et le bord supérieur du bac à effluents est égal ou supé rieur au 1/4 du diamètre inférieur de la bague de guidage. Le jus quidoit être concentré est introduit, à l'extérieur du bac à effluents, dans la chambre à mélasse, où il peut se détendre, etilesten- suite envoyé dans la tette d'évaporateur. Le jus détendu introduit dans la tête d'évaporateur estconcentréà l'intérieur des tubes de chauffage, sort par l'ex- trénité inférieure des tubes de chauffage et il est amené, par la bague de guidage, sans mélange avec le jus qui se détend, au bac à effluents où les mélasses sont séparées et, en rKme temps que les mélasses, extraites du jus détendu. L'une des fonctions essentielles de la partie inférieure d'un évaporateur pour sucre est la séparation des mélasses et du sirop de sucre. Suivant l'invention, cette séparation est terminée avant que la mélasse ait atteint sa vitesse naxinale dans l'espace annulaire. Cette séparation est méme importante dans le domaine des vitesses relatives encore plus faibles entre la mélasse et le sirop, de sorte que l'effet d'aspiration gênant dil au détournement de la mélasse quiremonte ensuite d'une manière accélérée se trouve supprimé. La mélasse est détournée à l'extérieur de la section de la pluie de sirop qui coule entre le bord inférieur de la bague de guidage et le bord supérieur du lsc à effluents, ce qui linite largement l'entrafnement, en partic#ulier des petites gouttes. Pour capter également les particu-les de sirop les plus fines, on dispose à la partie inférieure de la bague de guidage, un séparateur de gouttes qui va jusqu'à l'enveloppe de la chambre àmélasse. En raison de la forme donnée à la bague de guidage intérieure, notamment du fait de sa forme en cone s'amincissant vers le bas, la mélasse est soumise, depuis le moment où elle quitte les tubes de chauffage jusqu'au moment où elle quitte l'évaporateur par la tubulure de sortie entourée par le bac à effluents, à une accélération uniforme dans le puisard de l'évaporateur, de sorte que les remous et la turbulence sont réduits au minimum. Du fait que l'espace de séparation des mélasses est reporté dans la zone située au-dessous de la chambre de chauffe pour la détente du jus et la séparation des mélasses, le diamètre des chambresà mélasse et de la tête d'évaporateur se réduit au diamètre des chambres de chauffe. De ce iait, on évite les difficultés croissantes rencontrées lors de l'installation de grands évaporateurs1 notamn#ntde leur installation dans des bâtimentsexis- tants.L'enveloppe double connue qui entoure la chambre de chauffe et forme les chambres à mélasse devient alors inutile coB partie d'enceinte amenant la pression et le diamètre de la tête d'évaporateur n'a pas besoind'êtreaugmen- t. Dans ces conditions, à une réduction de 11 encombrement s'ajoute la suppression des difficultés de construction etde réalisation en atelier et sur le chantier. il est plus facile de réaliser une enveloppe d'évaporateur lisse et s'étendant sur toute la hauteur de l'appareil qu'une enveloppe présentant des gradins. La détente du jus à concentrer et la séparation simultanée des mélasses et du jus concentré sont améliorées du fait que la chantre à mélasse comporte une tubulure d'amenée pour l'amenée d'un jus surchausefé et une tubulure d'évacuation d'un jus détendu et que la tête d'évaporateur comporte une conduite d'amenée du jus détendu. La tubulure d'évacuation des mélasses ménagée dans l'enveloppe de la chambre à mélasse se trouve alors située dans la zone de l'espace annulaire entre la plaqueporte-tubesinférieure et le piège à goutte s L'espace annulaire sans tube qui se trouve dans la zone extérieure de la chantre de chauffe donne des dimensions suffisantes à'espace annulaire formé par la bague de guidage à l'intérieur de la chambre à mélasse.Il permet d'installer, dans la zone de latubulured'amenée de lavapeur, une tôle protectrice perforée de forme cylindrique qui entoure les tubes de chauffage et dont le diantre correspond au diamètre supérieur de la bague de guidage. Lorsque cette tole arrive jusqu'à un point situé un peu au-dessus de la moitié de la hauteur de la chambre de chauffe, la répartition de la vapeur chaude devient excellente, de sorte que la conduite annulaire de répartition connue, qui est disposée à l'extérieur de l'enveloppe de la chambre de chauffe, peut être supprimée. L'encombrement s'en trouve encore diminué. Du fait de la présence, àl'inté- rieur de la chantre de chauffe, de la tôle protectrice spécialement perforée, la pénétration de la vapeur peut s'effectuer comme dans les évaporateurs à révolution. L'utilisation de la bague de guidage permet de guider d'une ml- fière aussi logique que possible les courants de vapeur chauffée, de mélasse et de sirop, de telle lanière que l'entrée de la vapeur et l'extraction de la mélasse s'effectuent dans des espaces annulaires concentriques, tandis que le concentré est extrait au centre. L'invention est décrite ci-après d'une manière plus détaillée, au moyen d'un exemple de réalisation, en se référant au dessin, sur lequel la Figure unique est une vue en coupe axiale longitudinale d'un évaporateur selon cette invention. La référence2 désigne l'enveloppe delachambrede chauffe qui forme la chambre de chauffe 1, dans laquelle sont montées une plaque portetubes supérieure 3 et une plaque porte-tubes inférieure 4, dans laquelle sont montés les tubes de chauffage 5. Lachambrede chauffage 1 comporte, àson extrémité supérieure, une tubulure 6 d'amenée de la vapeur et, à son extré mté inférieure, un passage 7 pour l'évacuation des condensats. Au-dessus de la chantre de chauffe 1, la tete d'enveloppe 8 comprend la chantre d'arrivée 9 du jus comportant un dispositif d'amenée 10 du jus détendu et un dispositif de répartition 11 du jus. Au-dessous de la chambre de chauffel, l'appareil comprend une chambre à mélasse 13formée parune enveloppe de chambre à mélasse. L'enveloppe2 de la chambre de chauffe, la tête 8 de l'enveloppe et l'enveloppe 12 de la chambre à mélasse ont le même dian#ttre. Au-dessous de la plaque porte-tubes inférieure 4, l'appareil comporte une bague de guidage 16 qui, dans l'exemple de réalisation represente, aune forme conique On peut également envisager de donner à cette bague de guidage une forme cylindrique. Auniveau de son diamètre supérieur, qui est au moins égal au diamètre du faisceau des tubes 5, la bague de guidage 16 est fixée àla surface inférieure de la plaque porte-tubes inférieure 4. Au niveau de son diamètre inférieur, la bague de guidage 16 comporte un séparateur de gouttes 15 qui s'étend jusqu'à la paroi intérieure de l'enveloppe 12 de la chambre à mélasse.Entre le séparateur de gouttes 15 et la plaque porte-tubes inférieure 4, une tubulure 14 pour l'évacuation des mélasses est disposée à l'intérieur de l'espace annulaire formé par la bague de guidage 16. Le puisard de la chambre à mélasse 13 comporte bac d'effluents 17 qui comprend une tubulure centrale 18 pour lgévacuation du concentras Le diar',e'treinférieur"D" de la bague de guidage 1 6 est âu plus égalaudiamètre du bac 17, la distance '1H" comprise entre le bord inférieur de la bague de guidage 16 et le bord supérieur du bac 17 étant égal ou supérieur au 1/4 du diamètre inférieur "D" de la bague de guidage 16.Le jus concentré sort, en même temps que les mélasses, de la partie inférieure des tubes de chauffage 5 Le mélange estamené depuis le cône de guidage 16 dans la chambre à mélasse 13, puis dans le bac d'effluents ou le jus et les mélasses se séparent. C'est également sur le trajet compris entre la bague de guidage 16 et le bac 17 que des parties des mélasses sont séparées. Danscesconditions, on est sûr que le sirop qui provient de la bague de guidage 16 arrive sans incident dans le bac d'effluents 17. En effet, en dehors du bac l 7 la chambre à mélasse î3corrporte une tubulure 22 pour l'amenée d'un jus à concentrer qui se détend à l'intérieur de la chambre à mélasse 13 dans la zone du diamètre extérieur de la chantre à mélasse Le jus détendu est aspiré par une tubulure 21 d'évacuation du jus et introduitS par une canalisation 23, dans le dispositif 10 d'amenée du jus. Les mélasses provenant du jus concentré pénètrent en même temps que les mélasses provenant du jus détendu par le séparateur 15, avec rétention de particules en formes de gouttes, dans l'espace annulaire 19 et y sont aspirées par la tubulure 14. REVENDICATIONS 1 - Evaporateur à cascade comprenant deux plaques porte-tubes, l'une supérieure, ltautreinférieure, etdestubes montés dans ces plaques à l'intérieur d'une chambre de chauffe qui est reliée, enhaut, à une chantre d'amenée et de répartition du juset,en bas, à une chambre àmélasse comportant un dispositif d'évacuation de la mélasse et des effluents, les diamètres de l'enveloppe de la chantre à mélasse, de l'enveloppe de la chambre de chauffe et de la tête d'évaporateur étant les memes, la chambre à mélasse coriprenant un séparateur et l'enveloppe de la chambre à mélasse comportant une tubulure d'évacuation de la mélasse, cet évaporateur étant caractérisé en ce qu'il cor prend, à l'intérieur de la chambre à mélasse (13), une bague de guidage (16) définissant un espace annulaire (1 9) et fixé par sa partie supérieure au-dessous de la plaque porte-tubes inférieure (4), le diamètre intérieur supérieur de la bague de guidage (16) étant au moins égal au diamètre du faisceau des tubes de chauffage (5) et le diamètre inférieur étant au plus égal au diamètre d'un bac d'effluents (17) placé dans le puisard de la chambre à mélasse (13), et en ce que la distance (H) comprise entre le bord inférieur de la bague de guidage (16) et le bord supérieur du bac d'effluents (17) est égal ou supérieur au 1/4 du diamètre inférieur (D) de la bague de guidage (16). 2 - Evaporateur à cascade selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure de la bague de guidage (16) comporte un séparateur de gouttes (15)qui s'étend jusqu'à l'enveloppe (12) de la chambre à mélasse. 3 - Evaporateur à cascade selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de guidage (16) s'amincit en forme de cône vers le bas. 4 - Evaporateur à cascade selon l'une quelconque des revendications là 3, caractérisé en ce que lachambreà mélasse (1 3) comporte une tubulure d'amenée (22) pour l'amenée dun jus à concentrer et une tubulure d'évacuation (21) pour l'évacuation d'un jus détendu et en ce qu'une conduite d'amenée (i 0) est introduite dans la tête d'évaporateur (8) pour l'amenée du jus détendu. 5 - Evaporateur à cascade selon l'une quelconque des revendications là 4, caractérisé en ce que la tubulure (14) d'évacuation des mélasses montée dans l'enveloppe(12) de la chambre àmélassesest située dans lazone de l'espace annulaire (19) entre la pl:queporte~tubesinférieure (*; et le séparateur de gouttes (15). 6 - Evaporateur à cascade selon l'une quelconque des reven dicationsl à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'intérieur de la partie supérieure de la chambre de chauffe (1), une plaque protectrice (20) cylindrique qui entoure les tubes de chauffage (5) et dont le diamètre correspond au diamètre supérieur de la bague de guidage (1 6) et en ce que, dans la zone de la tubulure (6) d'amenée de la vapeur, la tôle protectrice (20) n'estpas perforée. 7 - Evaporateur à cascade selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tôle protectrice (20) s'élève jusqu'à un peu plus de la moitié de la hauteur de la chambre de chauffage (1).