Brevet FR2666871A1 — publié le 19920320

La présente invention concerne une installation de production de chaleur à partir d'un combustible brûlé dans une chaudiére pourvue d'un brûleur et reliée, par une canalisation d'évacuation des gaz de combustion, à la base d'une cheminée industrielle. I1 est courant d'utiliser, dans l'industrie, la combustion d'un combustible solide, liquide ou gazeux pour produire de la chaleur elle-même utilisée, par exemple, pour le chauffage de locaux ou à d'autres fins industrielles. On connaît par exemple, à ce jour, des centrales thermiques fonctionnant généralement soit à partir de charbon soit à partir de fioul, des usines d'incinération d'ordures, des fours de traitement thermique etc... Dans toutes ces installations des gaz de combustion sont évacués dans l'atmosphère en passant à travers une cheminée verticale de hauteur suffisante pour pouvoir assurer une dilution appropriée de ces gaz. Les cheminées industrielles connues actuellement sont réalisées soit en maçonnerie, (empilage de briques), soit en métal. Parmi les cheminées métalliques on connaît déjà, ainsi qu'il est décrit dans le brevet FR-A-2 250 360, des cheminées à double paroi comportant une paroi tubulaire externe, formant un corps porteur, et une paroi tubulaire interne formant un conduit de gaz et supportée par la paroi tubulaire externe. Les deux parois interne et externe coaxiales délimitent ainsi entre elles un espace annulaire qui constitue une lame d'air isolante ou qui est rempli d'un matériau isolant. La présente invention concerne des perfectionnements apportés à une installation de production de chaleur utilisant une cheminée à double paroi dans le but d'augmenter le rendement d'une telle installation et la longévité de la cheminée. A cet effet cette installation de production de chaleur à partir d'un combustible brûlé dans une chaudière pourvue d'un brûleur et reliée, par une canalisation d'évacuation des gaz de combustion, à la base d'une cheminée industrielle du type à double paroi, c'est-à-dire comportant une paroi interne constituant un conduit tubulaire parcouru par les gaz de combustion dans le sens ascendant, et une paroi externe coaxiale avec la paroi interne et délimitant, avec celle-ci, un espace annulaire, est caractérisée en ce que l'espace annulaire de la cheminée, délimité entre ses deux parois coaxiales, est ouvert à son extrémité supérieure, pour constituer un orifice d'entrée de l'air ambiant et il est relié, à sa partie inférieure, au côté aspiration d'un ventilateur dont le côté refoulement communique avec l'intérieur du brûleur de la chaudière. L'installation de production de chaleur suivant l'invention offre ainsi l'avantage que la cheminée à double paroi est utilisée en quelque sorte, pratiquement sur la totalité de sa hauteur, en tant qu'échangeur de chaleur à contre-courant, du fait que, lorsque le ventilateur est mis en service, il aspire, dans l'espace annulaire de la cheminée, un courant d'air atmosphérique s'écoulant de haut en bas et s'échauffant par conséquent progressivement par suite de son contact avec la paroi tubulaire interne parcourue à l'intérieur par le courant ascendant des gaz de combustion. L'air qui est ainsi aspiré et réchauffé grâce à la récupération de la chaleur provenant des gaz de combustion, est utilisé dans le brûleur, comme air de combustion, et du fait qu'il se trouve être déjà préchauffé, on obtient une amélioration du rendement de la chaudière. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé qui est une vue en élévation schématique, partiellement en coupe verticale, d'une installation de production de chaleur suivant l'invention. L'installation de production de chaleur qui est représentée schématiquement sur le dessin comprend une chaudière 1 pourvue d'un brûleur 2 d'un combustible de tout type approprié. Cette chaudière 1 communique, par une canalisation 3 d'évacuation des gaz de combustion, avec la base d'une cheminée industrielle 4. Cette cheminée 4 est du type à double paroi métallique et elle comporte une paroi interne 5 et une paroi externe coaxiale 6. La paroi interne 5 forme un conduit tubulaire ouvert à son extrémité supérieure Sa, constituant un orifice supérieur de sortie des gaz de combustion, et fermé à son extrémité inférieure, par un fond 5b. Le conduit tubulaire interne est parcouru par les gaz de combustion dans le sens ascendant, ainsi qu'il est indiqué par les flèches f.La paroi externe coaxiale 6 délimite, avec la paroi interne 5, un espace annulaire 7 et cette paroi interne 5 est portée par la paroi externe 6, par l'intermédiaire d'entretoises radiales 8, permettant une dilatation différentielle entre les deux parois 5 et 6. Suivant l'invention la paroi externe 6 est ouverte à son extrémité supérieure 6a de manière à délimiter, à cette endroit, un orifice annulaire 9 avec la paroi interne 5 dont l'extrémité supérieure 5a se trouve à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure 6a de la paroi externe 6. Par ailleurs la partie inférieure de la paroi externe 6 présente une ouverture 11 qui est reliée, par un conduit 12, au côté aspiration d'un ventilateur 13. Ce ventilateur 13 peut être prévu à l'extérieur de la chaudière 1 ou bien encore il peut faire partie de la chaudière 1 elle-même. Le côté refoulement de ce ventilateur est relié, par un conduit 14, au brûleur 2. Par conséquent, lorsque l'installation de production de chaleur suivant l'invention est en service, créant un courant ascendant de gaz de combustion chauds à l'intérieur de la paroi interne tubulaire 5, comme il est indiqué par les flèches f, la mise en service du ventilateur 13 a pour effet de provoquer le passage, dans l'espace annulaire 7, d'un courant atmosphérique descendant, tel que représenté par les flèches fl. Ce courant est en effet aspiré vers le bas, à travers l'orifice annulaire supérieur 9, par suite de la dépression créée à la base de l'espace annulaire 7, par le ventilateur 13. Le courant d'air descendant lèche par conséquent la paroi interne 5, chauffée à l'intérieur par les gaz de combustion, et il s'échauffe progressivement lors de son parcours vers le bas. Cet air qui est ainsi préchauffé par suite de son passage à travers l'échangeur de chaleur à contre-courant que constitue la cheminée 4, est ensuite introduit, à travers le conduit 12, le ventilateur 13 et le conduit 14, dans le brûleur 2 où il est utilisé en tant qu'air de combustion préchauffé, ce qui améliore sensiblement le rendement de l'installation. Naturellement, comme il a été indiqué précédemment, l'extrémité supérieure 5a de la paroi interne 5 est située à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure 6a de la paroi externe 6, la différence de niveau étant suffisante pour éviter qu'une partie des gaz de combustion évacués dans l'atmosphère ne soit réaspirée vers le bas dans l'espace annulaire 7. REVENDICATIONS 1.- Installation de production de chaleur à partir d'un combustible brûlé dans une chaudière (1) pourvue d'un brûleur (2) et reliée, par une canalisation (3) d'évacuation des gaz de combustion, à la base d'une cheminée industrielle (4) du type à double paroi, c'est-à-dire comportant une paroi interne (5) constituant un conduit tubulaire parcouru par les gaz de combustion dans le sens ascendant, et une paroi externe (6) coaxiale avec la paroi interne (5) et délimitant, avec celle-ci, un espace annulaire (7), caractérisée en ce que l'espace annulaire (7) de la cheminée (4), délimité entre ses deux parois coaxiales (5,6), est ouvert à son extrémité supérieure, pour constituer un orifice (9) d'entrée de l'air ambiant et il est relié, à sa partie inférieure, au côté aspiration d'un ventilateur (13) dont le côté refoulement communique avec l'intérieur du brûleur (2) de la chaudière (1). 2.- Installation suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (5a) de la paroi interne (5) se trouve à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure (6a) de la paroi externe (6).