Brevet FR2648055A1 — publié le 19901214

AMELIORATION DU SECHAGE DES GAZ PAR PROCEDE FRIGORIFIQUE A POINT DE ROSEE VARIABLE La présente invention a pour objet l'amélioration du séchage des gaz par procédé frigorifique à point de rosée variable. Il est destiné en particulier à l'équipement des installations industrielles de productions d'air comprimé ou de gaz. Les dispositifs réalisés à ce jour pour le séchage des gaz et de l'air comprimé par voie frigorifique fonctionnent avec un systhème de régulation thermique imposant un point de rosée supérieur ou égal à +2 C, quelle que soit la température, le débit du gaz à traiter à l'entrée et les conditions extérieures. Dans les installations industrielles de production d'air comprimé, les tuyauteries de distribution passent fréquemment par des locaux non chauffés. En conséquence, une installation suffisante en été ne pourra pas sécher complétement le gaz en hiver, ce qui risque d'entraîner un bouchage des tuyauteries par le gel. II faut avoir recours à un système de séchage par absorption , solution onéreuse à l'achat et à l'utilisation et de plus, génératrice de fortes pertes de charge. Le dispositif suivant la présente invention supprime tous ces inconvénients. En effet, il permet de réaliser des installations de séchage de gaz par le froid ayant un point de rosée négatif en hiver tout en utilisant une installation dont les dimensions et la puissance correspondent à celles nécessaires en période estivale. En effet la température de l'air à l'entrée du sécheur est en général de +350 C ou plus en été, mais en hiver il est possible de baisser cette température aux environs de +20 C, ce qui réduit considérablement la puissance nécessaire, d'autre part la machine frigorifique qui condensait à +LO/L50 C peut condenser à +30 C, d'où augmentation de puissance frigorifique. Ces deux faits entraînent qu'une installation calculée en été pour un point de rosée de + 4 C peut atteindre en hiver un point. de rosée de -100 C. L'ensemble des appareils est apparemment classique, mais les surfaces d'échange sont conçues pour accepter un dépôt de glace. La régulation tout ou rien permet l ' arrêt du compresseur sur accumulation de glace. Ce dispositif permet dans tous les cas de figure de donner automatiquement le meilleur point de rosée réalisable. il est constitué par la combinaison d'abord, d'une machine frigorifique constituée d'un compresseur et d'un condenseur avec ventilateur, pouvant fonctionner avec une évaporation inférieure à 0 C et régulée par un simple pressostat situé sur circuit de retour de l'évaporateur arrêtant périodiquement le compresseur en période froide, ensuite, d'un évaporateur raccordé au générateur frigorifique, formé d'une batterie de tuyauteries à ailettes, et situé dans une enceinte close munie de chicanes et d'un séparateur de gouttelettes dans laquelle le gaz à traiter se refroidit au contact des ailettes, enfin, d'un économiseur que le gaz traverse avant et après son passage dans l'évaporateur et également composé d'une enceinte avec chicanes et séparateur de gouttelettes contenant une batterie de tubes ailettés. La description détaillée ci-a près se rapporte à un exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention et se réfère au dessin schématique annexé. Le dispositif est constitué d'un évaporateur I, d'un économiseur 2 et d'un groupe frigorifique comprenant essentiellement un compresseur 3, un condenseur 4 refroidi par un ventilateur 5, ou par de l'eau. L'évaporateur 1 est composé d'une batterie de tuyauteries pourvue d'ailettes 6 conçue pour supporter sans inconvénient un givrage périodique, dans laquelle se détend le fluide frigorigène venant du compresseur 3 après passage par un détendeur thermostatique 7, ladite batterie étant contenue dans une enceinte 8, équipée de chicanes 9 et d'un séparateur de gouttelettes 10, dans laquelle circule le gaz à traiter au contact des ailettes. La structure de l'économiseur est similaire. Il est constitué d'une enceinte 11, avec chicanes 12 et séparateur de gouttelettes 13. Des tuyaux ailettés 14 traversent ladite enceinte dans le sens de la longueur. ll est possible de placer à la sortie de l'écono- miseur un réchauffeur 15, car l'élévation de la température augmente la sécurité par temps froid et augmente également le volume d'air comprimé. Ce réchauffeur peut etre un pré-condenseur du groupe frigorifique ou une résistance électrique. II peut être incorporé à l'économiseur. Les deux enceintes 8 et 11 sont équipées de purgeurs de condensat 16 et 17. Le groupe frigorifique est complété par une vanne manuelle 18 sur le circuit de retour basse pression, et sur le circuit haute pression 24, d'une autre vanne manuelle 19, d'un thermostat de sécurité haute pression 20, d'un déshydrateur filtre 21 et d'un voyant liquide 28. L'air ou le gaz à sécher pénètre dans l'économiseur 2 suivant la flèche 25 et passe à l'extérieur des tubes 14 où il subit un pré-refroidissement, par exemple de 35 à 21 C en été, et de 20 à 5 C en hiver et trouve un séparateur de gouttelettes 13 en matelas tissé avant d'entrer dans l'évaporateur 1 selon la flèche 26 où il passe sur l'extérieur de la batterie ailettée 9. Là, il se refroidit jusqu'au point de rosée, soit, à titre indicatif de +21 à +3 C en été, et de +5 à -10" C en hiver. A la sortie de l'évaporateur 1, le gaz traverse à nouveau un séparateur de gouttelettes 10, avant de revenir à l'économiseur 2 par la tuyauterie 27, où il se réchauffera en passant à contre courant à l'intérieur des tubes 14. Les températures seront à la sortie de l'ordre de 230 C en été et 8 C en hiver. La régulation est assurée par un simple pressostat 22, situé sur le circuit basse pression 23 et agissant sur le compresseur 3. En période chaude, à débit normal, le compresseur 3 marche de manière continue, le refroidissement du gaz dans l'évaporateur 1 provoquant la condensation de la vapeur d'eau qu'il contient. En période froide, ou en cas de débit faible, le gaz traité ne parvient pas à maintenir les ailettes de l'évaporateur à une température suffisante pour éviter le givrage. Lorsque la glace se dépose sur l'évaporateur, l'évaporation diminue jusqu'à -15/-180 C, ce qui entrarne une réduction de la pression agissant sur le pressostat 22 qui arrête le compresseur 3. La température de l'évaporateur 1 remonte, la glace fond et à +20 C environ le compresseur se remet en route. Pendant quelques dizaines de secondes, le point de rosée remonte jusqu'à +L C, pouvant provoquer un léger dépôt de glace dans les tuyauteries, mais ce dépit est minime et est éliminé par sublimation ou par l'élévation de température (nuit jour). Grâce à la simplicité et à la fiabilité de son système de régulation, grâce à son excellent rendement en toutes saisons permettant une économie d'investissement, le dispositif qui vient d'Dtre décrit se prote particulièrement bien à la réalisation de déshydrateurs pour centrales industrielles de production d'air comprimé de moyenne ou de forte capacité. Le positionnement des divers éléments constitutifs donnent à ce dispositif un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été obtenus à ce jour par des dispositifs similaires; REVENDICATIONS 10 Amélioration du séchage des gaz par procédé frigorifique à point de rosée variable destiné en particulier à l'équipement des installations industrielles de productions d'air comprimé ou de gaz, caractérisé par la combinaison d'abord, d'une machine frigorifique constituée d'un compresseur (3) et d'un condenseur (4) avec ventilateur (5), pouvant fonctionner avec un point de rosée inférieur à O C et régulée par un simple pressostat (22) situé sur circuit de retour (23) de l'évaporateur et réglé pour arreter périodiquement le compresseur (3) en période froide ou en cas de faible débit, même en été, lorsque la glace s'est formée sur les ailettes de l'évaporateur (1) et que la température dans ce dernier est descendue au-dessous de moins 15 C de manière à laisser la glace fondre et la température remonter jusqu'à plus 2 o C environ, le pressostat (22) remettant alors le compresseur (3) en route, ensuite, d'un évaporateur (1) raccordé au générateur frigorifique, formé d'une batterie de tuyauteries à ailettes (6), et situé dans une enceinte close (g) munie de chicanes (9) et d'un séparateur de gouttelettes (10), dans laquelle le gaz à traiter se refroidit au contact des ailettes, enfin, d'un économiseur (2) également composé d'une enceinte (11) avec chicanes (12) et séparateur de gouttelettes (13) dans laquelle le gaz brut subit un premier refroidissement avant de traverser le condenseur, la susdite enceinte (il) contenant une batterie de tubes ailettés (14), que le gaz traverse après son passage dans le condenseur (1). 2 Dispositif suivant la revendication 1, se caractérisant par le fait qu'un réchauffeur (15) constitué d'une résistance électrique est placé à la sortie de l'économiseur (2). 3 Dispositif suivant la revendication 2, se caractérisant par le fait que le réchauffeur (15) est constitué d'un pré-condenseur de la machine frigorifique (3, A, 5). 40 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le réchauffeur (15) est incorporé à l'économiseur (2).