Brevet FR2647199A1 — publié le 19901123

L'invention a pour objet des perfectionnements à des installations destinées à chauffer toutes sortes de bains liquides, tels que des bains aqueux notamment utilisés en industrie mécanique (bains de traitement de surface, de phosphatation cristalline, etc..), en industrie agroalimentaire (jus de cuisson, eau de lavage, échaudage des porcs, etc..) ou encore d'autres bains notamment industriels tels que des bains de chauffage d'huiles de coupe, etc... Pour ces types d'applications, ont été mises au point diverses installations comportant des surfaces d'échange thermique (échangeurs) chauffées d'un côté par exemple par les fumées de combustion de gaz ou liquides combustibles, et mises en contact sur leur autre face avec les fluides à chauffer. De telles installations ont l'avantage d'une grande souplesse d'utilisation, sont relativement simples de conception et fonctionnent avec un rendement satisfaisant. A ce type d'installations, appartiennent notamment les installations du type à échangeur immergé à tôles gaufrées ou à chambre de combustion et tube échangeur immergés. Un inconvenient cependant de ces installations est que dans le temps, au fur et à mesure de leur usage les surfaces d'échange thermique uaS en contact avec les fluides à chauffer se recouvrent de carapaces de dépôts divers tels que calcaire, produits divers de décomposition des éléments en suspension dans les bains de chauffe, etc... formant couche d'isolation thermique réduisant considérablement le coefficient d'échange thermique des échangeurs. Dans ces conditions, s'il l'on ne procède pas à un nettoyage régulier de l'installation pour débarrasser ces surfaces d'échange ainsi recouvertes de carapaces isolantes de ces dépôts, il en résulte des surchauffes importantes de ces surfaces d'échange pouvant conduire en certains endroits plus critiques de l'installation à la détérioration et la destruction des échangeurs t et en outre le rendement de fonctionnement des installations décroît rapidement lorsque l'épaisseur des dépôts augmente. L'invention a pour objet de résoudre ces problemes. Dans ces conditions, elle concerne tout d'abord un procédé pour la protection contre les surchauffes des surfaces d'échange thermique mises en contact avec des fluides à chauffer générant au cours du temps sur ces surfaces des carapaces de dépôts divers réduisant le coefficient d'échange thermique, caractérisé en ce qu'on mesure la température de la paroi d'échange du côté du fluide à chauffer en au moins un endroit considéré comme critique, et on commande l'arrêt de l'installation de chauffage lorsque cette température mesurée dépasse un seuil déterminé. De cette façon on protège efficacement l'installation contre des surchauffes excessives pouvant conduire à sa détérioration, et parallèlement l'utilisateur est informé directement du degré d'encrassement de l'installation et de la nécessité ou pas de procéder à un désencrassage. L'invention concerne en outre une installation comportant des surfaces d'échange thermique mises en contact avec des fluides à chauffer générant au cours du temps sur ces surfaces des carapaces de dépôts divers réduisant le coefficient d'échange thermique, caractérisée en ce qu'en vue de sa protection contre des surchauffes dues à un excès- de dépôts elle comporte en au moins un endroit considéré comme critique, au moins un détecteur de température, tel qu'un thermocouple ou équivalent, en contact direct avec ladite paroi du côté ou tendent à se former lesdits dépôts. L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnant uniquement à titre d'exemple et de façon schématique un mode de mise en oeuvre de l'invention. Dans ces dessins - la figure 1 montre de façon schématique en vue perspective une installation à brûleur et tube d'échange immergés pour le chauffage d'un bain de liquide - la figure 2 montre en vue schématique comment est réalisée la prise de mesure de température sur une surface de l'installation susceptible de se recouvrir d'une carapace de dépôt isolant ; et cette même figure montre comment est mise en oeuvre cette mesure de température pour assurer la sécurité et également la maintenance de l'installation. En se reportant à la figure 1, on aperçoit de façon schématique une installation repérée dans son ensemble 1 pour le chauffage d'un bain de liquide, industriel, agroalimentaire ou autre repéré 2, lequel est chauffé au moyen d'un brûleur 3, dans l'exemple illustré supposé fonctionnant au gaz combustible avec chambre 4 de combustion immergée se prolongeant par un tube échangeur 5 de chaleur avec-sortie des fumées refroidies en 6. En cours d'utilisation, l'installation, et plus précisément la chambre de combustion 4 et le tube échangeur se recouvrent de dépôts divers isolant thermique, nuisant au bon fonctionnement de l'installation et pouvant même entraîner sa destruction localement,là où les dépôts sont trop épais et ou l'échange thermique se fait suffisamment mal pour entraîner des surchauffes insupportables des surfaces d'échange constituant la paroi de la chambre de combustion 4 ou la paroi du tube échangeur 5. L'utilisation de telles installations enseigne les endroits particulièrement critiques soumis à des risques de surchauffe. Par exemple dans l'installation -chématisée, un endroit de surchauffe relativement critique se situe sensiblement à mi-hauteur de la chambre de combustion 4. A cette hauteur, conformément à l'invention, on disposera donc contre la paroi de la chambre 4 en contact avec le bain 2 une sonde thermique 7, avantageusement un thermocouple dont l'information de température régnant en ce point pourra être relevée au moyen d'un fil de liaison 8.Dans ces conditions, et comme il apparaît plus clairement a la figure 2, lorsque la paroi 9 de la chambre de combustion 4 se recouvrira sur sa face 9a au contact du bain 2 d'une carapace 10 de dépôts divers, le couple thermoélectrique 7 sera peu a peu lui aussi recouvert et enrobé dans ce dépôt 10. Lors du fonctionnement de l'installation, au fur et à mesure que l'épaisseur du depôt 10 augmentera, la température relevée sur la paroi 9a s'élèvera, toutes conditions égales par ailleurs de fonctionnement de l'installation, notamment pour le maintien du bain 2 à une température déterminée d'utilisation. Dans ces conditions il suffira de prévoir, actionné par le signal de température relevée par la ligne 8, un dispositif 11 de mesure de cette température, tel qu'un thermomètre commandé par le couple thermoélectrique produit au niveau du thermocouple 7. Ce dispositif 11 pourra être avantageusement gradué comme illustré en degrés d'encrassement, l'aiguille du thermomètre se déplaçant au fur et à mesure de l'utilisation de l'installation dans le sens de la flèche 12 devant une échelle graduée. Par exemple, l'échelle sera graduée jusqu'au repère 13 en degrés d'encrassement normal acceptable de l'installation. Entre les repères 13 et 14 sera indiquée la plage dans laquelle une intervention de nettoyage/désencrassement est requise. Lorsque le repère 14 sera atteint, l'installation commandera par l'intermédiaire d'un dispositif 15 électronique, relié au dispositif 11 par la ligne 16, l'arrêt automatique de l'installation par extinction du brûleur 3 à partir de la ligne d'ordre 17 de mise en sécurité du brûleur. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation illustré et décrit. En particulier on peut prévoir pour plus de sécurité la multiplication des points de surveillance et de relevé de la température, le dépassement en l'un quelconque des points de la température critique fixée commandant la mise en sécurité automatique de l'installation. 5. - Installation selon la revendication 3 ou la revendication 4 caractérisée en ce qu'elle est du type à échangeur immergé (4, 5). 6. - Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'échangeur immergé (4, 5) est chauffé par les fumées d'une chambre de combustion d'un combustible liquide ou gazeux. REVENDICATIONS 1. - Procédé pour la protection contre des surchauffes de surfaces d'échange thermique mises en contact avec des fluides à chauffer générant au cours du temps sur ces surfaces des carapaces de dépôts divers réduisant le Coefficient d'échange thermique, caractérisé en ce qu'on mesure la température de la paroi d'échange (9) du côté du fluide à chauffer en au moins un endroit considéré comme critique et on commande l'arrêt de l'installation de chauffage lorsque cette température mesurée dépasse un seuil déterminé. 2. - Procédé pour la protection contre des surchauffes de surfaces d'échange thermique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on procède aux opérations de désencrassage des surfaces de chauffage de l'installation lorsque ladite température mesurée depasse un seuil déterminé inférieur au seuil critique pour lequel il se produirait une déterioration/destruction de l'installation. 3. - Installation comportant des surfaces d'échange thermique mises en contact avec des fluides à chauffer générant au cours du temps sur ses surfaces des carapaces de dépôts divers réduisant le coefficient d'echange thermique, caractérisée en ce qu'en vue de sa protection contre les surchauffes dues à un excès de dépôt (10) elle comporte en au moins un endroit considéré comme critique au moins un détecteur de température (7) tel qu'un thermocouple ou équivalent, en contact direct avec ladite paroi (9) du côté (9a) où tendent à se former lesdits dépôts. 4. - Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce'que plusieurs détecteurs sont prevus en plusieurs endroits de l'installation et sont reliés à un dispositif de mesure de température (ll) commandant à son tour une alarme ou un dispositif (15) de mise en sécurité de l'installation.