Brevet FR2650054A1 — publié le 19910125

La présente invention concerne la fourniture d'un gaz à un réseau d'utilisation, ce gaz provenant d'une source de gaz et passant dans un échangeur de chaleur avant de parvenir au réseau. Elle s'applique notamment au cas o le gaz est produit par un appareil cryogénique tel qu'une double colonne de distillation d'air, mais également à d'autres procédés produisant des gaz à une température très différente de la tempé- rature ambiante. Pour pouvoir alimenter le réseau de façon fiable, il est nécessaire de produire le gaz à une pression légèrement supérieure à la pression maximale du réseau, et donc d'effectuer une certaine détente du gaz dans une vanne de laminage. Or, la vanne de laminage est habituellement constituée par une vanne dite de production qui se trouve à la périphérie de l'installation, et la déten- te s'accompagne de bruit, qui rayonne dans les collec- teurs de distribution et se propage dans la veine /20 gazeuse. Pour réduire ce bruit, on peut placer un si- lencieux en aval de la vanne de production, mais un tel silencieux provoque lui-même une perte de charge qui rend- l'installation plus coûteuse en énergie, et il constitue un investissement supplémentaire et est encombrant. L'invention a pour but de réduire le bruit transmis dans le réseau sansfaire appel à un silen- cieux. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour fournir un gaz à un réseau d'utilisation, le gaz provenant d'une source de gaz et passant dans un échangeur de chaleur avant de parvenir au réseau, caractérisé en ce qu'on fait passer le gaz à travers une vanne de laminage régulée située en amont de 26S0054 l'échangeur de chaleur. Dans un mode de mise en oeuvre particuliè- rement simple, on régule ladite vanne sur un débit constant, et on dérive du réseau le gaz éventuellement excédentaire par rapport à la demande de ce réseau. L'invention a également pour objet une ins- tallation destinée à la mise en oeuvre d'un tel pro- cédé. Cette installation, du type comprenant une source de gaz, un échangeur de chaleur comportant des passages pour le gaz, une conduite de transport du gaz de la source à l'échangeur de chaleur, et une conduite de production qui relie la sortie de l'échangeur au réseau, est caractérisée en ce que ladite conduite de transport est équipée d'une vanne de laminage régulée. La solution proposée est particulièrement efficace lorsque l'échangeur de chaleur est du type à plaques. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, dont la Fig. unique représente schématiquement une installation conforme à l'invention. L'installation représentée au dessin est destinée à fournir un gaz de l'air, que l'on supposera être de l'azote pour la commodité de la description, à un réseau d'utilisation alimenté par une conduite de production 1. Le réseau est à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique; cette pres- sion varie quelque peu en fonction de la demande, tout en restant inférieure à une pression maximale déter- minée, que l'on supposera par exemple égale à 1,2 bar absolu. L'installation comprend une boite froide 2 thermiquement isolée contenant d'une part un appareil cryogénique 3 de séparation d'air, par exemple cons- 26S0054 titué par une double colonne de distillation d'air, et d'autre part un échangeur de chaleur 4 du type à plaques. Les échangeurs de chaleur du type à plaques sont classiques dans la technique de distillation d'air. Ils comprennent une multitude de plaques d'aluminium parallèles qui définissent entre elles des passages plats de grandes dimensions dans lesquels circulent les fluides mis en relation d'échange ther- mique, c'est-à-dire d'une part l'air en cours de re- froidissement, d'autre part les différents gaz pro- duits par l'installation, en cours de réchauffement. Chacun des passages plats contient des ondes en alumi- nium formant entretoises et ailettes et est délimité par des barrettes verticales et horizontales. L'en- semble de l'échangeur de chaleur est assemblé par bra- sage au four. Il possède une extrémité 5, appelée bout chaud, dont la température est voisine de la température ambiante, et une extrémité 6, appelée bout froid, dont la température est voisine du point de rosée de l'air comprimé à séparer. Pour les besoins de la présente description, on ne considérera que l'échange de chaleur, effectué à contre-courant, entre l'air à séparer et le gaz à fournir au réseau, c'est-à-dire l'azote. Ainsi, on n'a représenté au dessin que les passages 8 de refroi- dissement d'air et les passages 9 de réchauffement de l'azote. Une conduite 10 d'arrivée d'air comprimé à séparer, épuré en eau et en C02, est reliée au bout chaud des passages 8; une conduite 11 relie le bout froid de ces passages 8 à l'entrée d'air de l'appareil 3; une conduite 12 relie la sortie d'azote de l'appa- reil 'au bout froid des passages 9; et la conduite 1 est reliée au bout chaud de ces passages 9. 26S0054 L'installation comporte encore une vanne de laminage régulée 13 équipant la conduite 12, et, en dehors de la boite froide 2: - une vanne d'arrêt 14, dite vanne de pro- duction, équipant la conduite 1; - en amont de cette vanne, une conduite de mise à l'air 15 piquée sur la conduite 1 et équipée d'une vanne 16; cette dernière fonetionne en déver- seur, c'est-à-dire en régulateur de pression amont; - un débitmètre 17 mesurant le débit gazeux s'écoulant dans la partie de la conduite 1 située en amont de la conduite 15 et commandant la vanne 13; et - un analyseur 18 de l'azote produit, analy- sant par exemple la composition du gaz qui circule dans la conduite 1, cet analyseur commandant la vanne 14. La vanne 16 est réglée pour s'ouvrir dès que la pression dans la conduite 15 dépasse une valeur de consigne égale à la pression maximale du réseau, soit 1,2 bar. Le débitmètre 17 compare le débit mesuré à une valeur de consigne correspondant à la production de l'appareil 3 et commande la vanne 13 de façon à annuler l'écart. En fonctionnement normal de l'installation, l'échangeur 4 provoque une petite perte de charge, par exemple de 0,1 bar. L'azote est produit par l'appareil 3 à débit constant sous une pression légèrement supé- rieure à la pression maximale du réseau augmentée de cette perte de charge, donc légèrement supérieure.à 1,3 bar. Cet azote possède la pureté requise, et l'analyseur 18 maintient la vanne 14 ouverte. La vanne 13 est régulée en débit à partir du signal fourni par 26S0054 :: le débitmètre 17,- de façon que le débit traversant cette vanne soit constamment égal au débit de l'azote produit. La vanne 16 reste fermée et ne s'ouvre que si la pression du réseau atteint sa valeur maximale, pour mettre & l'air l'azote excédentaire. Dans cette situation, la détente d'azote ac- compagnant la régulation de débit s'effectue dans la vanne froide 13, c'est-à-dire à l'intérieur de l'iso- lation thermique de la boite froide. Ceci assure une première atténuation du bruit lié à la détente. De plus, la veine gazeuse détendue traverse l'échangeur 4, qui joue lui-même le rôle de silencieux du fait de la très grande surface des passages d'azote et de la perte de charge qu'il crée nécessairement pour favo- riser l'échange thermique. ainsi, un bruit très for- tement atténué parvient à l'extérieur de l'instal- lation et est transmis au réseau. En cas d'incident conduisant à une dégrada- tion de la pureté de l'azote, l'analyseur 18 provoque la fermeture de la vanne 14, de sorte que tout l'azote produit est mis à l'air par la conduite 15. Lorsque la pureté requise est atteinte (cas du démarrage) ou retrouvée, l'analyseur 18 ouvre de nouveau la vanne 14 ou, en variante, émet un signal d'autorisation d'ou- verture de cette vanne, l'ouverture étant effectuée manuellement par un opérateur. Ainsi, dans toutes les situations, l'instal- lation ne transmet au réseau qu'un bruit très atténué. On remarque que le bruit provoqué par les mises à l'air, qui est'de toute manière généralement peu gê- nant, est également très atténué puisque c'est du gaz déjà détendu qui parvient à la vanne 16. Si on le désire, la conduite 15 peut d'ailleurs être équipée d'un silencieux peu coûteux, peu encombrant et n'in- duisant aucune dépense d'énergie supplémentaire. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fournir un gaz à un réseau d'utilisation, le gaz provenant d'une source de gaz et passant dans un échangeur de chaleur (4) avant de parvenir au réseau, caractérisé en ce qu'on fait pas- ser le gaz & travers une vanne de laminage régulée (13) située en amont de l'échangeur de chaleur. 2. Procédé suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'on régule ladite vanne (13) sur un débit constant, et on dérive du réseau le gaz éven- tuellement excédentaire par rapport à la demande de ce réseau. 3. Installation poux fournir un gaz à un réseau d'utilisation, du type comprenant une source de gaz (3), un échangeur de chaleur *(4) comportant des passages (9) pour le gaz, une conduite (12) de trans- port du gaz de la source à l'échangeur de chaleur, et une conduite de production (1) qui relie la sortie (5) desdits passages de l'échangeur au réseau, caracté- risée en ce que ladite conduite de transport (12) est équipée d'une vanne de laminage régulée (13). 4. Installation suivant la revendication 3, comprenant en outre une vanne de mise à l'air (16), caractérisée en ce que la vanne de laminage (13) est régulée sur un débit constant, et en ce que la vanne de mise à l'air fonctionne en déverseur. 5. Installation suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la conduite de production (1) est équipée d'une vanne d'arrêt (14) commandée par un analyseur (18) de la qualité du gaz. 6. Installation suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que l'é- changeur de chaleur (4) est du type à plaques.