Brevet FR2720149A1 — publié le 19951124

Perfectionnements apportés à des échangeurs thermiques comprenant un circuit primaire de vapeur d'eau, en vue de limiter la pression de vapeur. La présente invention concerne des perfectionnements apportés à des échangeurs thermiques comprenant un circuit primaire de vapeur d'eau, en vue de limiter la pression de vapeur. Elle a plus particulièrement pour objet la limitation de la pression de vapeur dans le circuit d'un tel échangeur sans utilisation d'un détendeur. Sur des échangeurs de chaleur chauffés à la vapeur, il est fréquent, en effet, d'avoir à limiter la pression de vapeur chauffante et ceci se fait usuellement en montant un détendeur de vapeur sur le circuit d'alimentation de vapeur. Un tel détendeur est cependant coûteux, et la présente invention vise, par conséquent, à obtenir le même résultat, c'est-à-dire limiter la pression de vapeur, sans utiliser un détendeur. A cet effet, l'invention a pour objet un échangeur thermique comprenant un circuit primaire de vapeur d'eau, caractérisé en ce que la tuyauterie d'arrivée de vapeur d'eau est équipée d'un robinet automatique dont le débit maximal est réglé en tenant compte de la pression maximale d'alimentation en vapeur d'eau et de la pression à ne pas dépasser dans l'échangeur, tandis que la tuyauterie d'évacuation des condensats a des caractéristiques telles, avec les éventuels organes de robinetterie dont elle est équipée, que, pour un débit maximal de condensats correspondant au débit maximal d'alimentation de vapeur d'eau, elle provoque une perte de charge inférieure à la valeur de la pression à ne pas dépasser dans le condenseur. Si la mise à l'air libre des condensats s'effectue à une hauteur supérieure à celle de l'orifice de sortie de l'échangeur des condensats, la perte de charge de la tuyauterie d'évacuation des condensats devra naturellement inclure cette différence de hauteur. On devra naturellement éviter sur cette tuyauterie toute présence d'un organe de sectionnement s'opposant à un libre écoulement des condensats dans le sens normal de circulation de ceux-ci. Enfin, pour éviter à l'arrêt de l'échangeur une aspiration d'un volume d'eau exagéré dans le condenseur à partir de la tuyauterie d'évacuation des condensats, on prévoira avantageusement un clapet de non-retour sur cette tuyauterie, si le volume de celle-ci est supérieur à une fraction prédéterminée du volume du circuit primaire de l'échangeur, par exemple à un tiers de celui-ci. En vue de remédier à un éventuel défaut d'étanchéité de ce clapet de non-retour, qui pourrait se traduire, à l'arrêt de l'échangeur, par l'aspiration de condensats qui empêcheraient ensuite son fonctionnement normal, on pourra prévoir diverses dispositions connues dans la technique, par exemple prévoir un casse-vide sur la tuyauterie d'alimentation en vapeur de l'échangeur, en aval du robinet automatique, ou mieux sur la tuyauterie d'évacuation des condensats, en aval du clapet de non-retour. En effet, cette seconde variante ne fera entrer de l'air dans le circuit vapeur/condensats que si le clapet de non-retour n'est pas étanche. Or, il est naturellement souhaitable d'éviter les entrées d'air sur ce circuit. Les dessins schématiques annexés illustrent la mise en oeuvre de l'invention. Sur ces dessins La figure 1 illustre une première forme de réalisation de l'invention La figure 2 se rapporte à une seconde forme de mise en oeuvre. Sur les deux figures, des chiffres de références identiques désignent les mêmes organes. L'échangeur thermique 1 représenté sur les dessins comprend un circuit primaire 2 de vapeur d'eau, alimenté en vapeur par une ligne 3, tandis que les condensats sont évacués par une ligne 4. Un circuit secondaire, d'eau par exemple, comprend à contre-courant une ligne d'alimentation 5 et une ligne d'évacuation 6. Conformément à l'invention, un robinet automatique 7 est placé sur la ligne 3 d'alimentation en vapeur d'eau et son débit maximal est calculé en fonction de la pression maximale de la vapeur d'eau et de la pression à ne pas dépasser dans l'échangeur. Le conduit 4 d'évacuation des condensats est lui-même dimensionné de façon telle qu'avec les organes de robinetterie qu'il comporte, le débit maximal de condensats, correspondant au débit maximal d'alimentation en vapeur mentionné précédemment, provoque dans le conduit 4 une perte de charge inférieure à la valeur de la pression à ne pas dépasser. Comme indiqué ci-dessus, si l'orifice de mise à l'air libre de ce conduit 4 est à un niveau plus élevé que celui de l'orifice de sortie de l'échangeur, la différence de hauteur entre les deux niveaux devra être incorporée dans la perte de charge. Les condensats devront naturellement circuler librement dans le conduit 4 et l'on veillera à éviter la présence de tout organe de sectionnement. I1 est nécessaire d'éviter que le circuit 2 se remplisse accidentellement de condensats, qui empêcheraient la vapeur d'eau de se condenser correctement, en raison de la diminution de la surface d'échange libre avec le fluide secondaire, avec pour conséquence une augmentation anormale de la pression de vapeur d'eau dans l'échangeur. A l'arrêt, l'échangeur est en dépression et aspire donc les condensats présents dans le conduit 4 d'évacuation de ces condensats. Si le volume de ce conduit 4 est inférieur à celui du circuit primaire 2 et suffisamment faible, par exemple s'il ne représente qu'un tiers de ce dernier volume, ce circuit ne se remplira pas complètement de condensats et il subsistera une surface d'échange suffisante pour que la vapeur d'eau se condense, quand elle sera admise dans le condenseur. Dans le cas contraire, c'est-à-dire si le volume du conduit 4 d'évacuation des condensats a un volume supérieur à une fraction prédéterminée du volume du circuit primaire de l'échangeur, correspondant aux exigences de sécurité de fonctionnement de cet échangeur, un clapet de non-retour 8 sera prévu sur le conduit 4 d'évacuation. A l'arrêt de l'échangeur, un éventuel défaut d'étanchéité de ce clapet 8 peut cependant conduire à aspirer des condensats qui risquent de noyer l'échangeur. Pour éviter un tel incident, on pourra par exemple prévoir un casse-vide 9 sur le conduit 4 d'évacuation des condensats, en aval du clapet 8 de non-retour, comme représenté sur la figure 1, ou sur le conduit 7 d'alimentation en vapeur d'eau, en aval du robinet automatique 7, comme représenté sur la figure 2. I1 est clair qu'en fonctionnement normal, toute la vapeur admise dans l'échangeur se condense et que la pression dans le circuit primaire ne peut être supérieure à la perte de charge créée par les condensats dans le conduit 4. L'invention apporte donc un moyen simple pour limiter la pression de vapeur dans un échangeur de chaleur, sans utilisation d'un détendeur d'un coût important. REVENDICATIONS 1. Echangeur thermique comprenant un circuit primaire (2) de vapeur d'eau, caractérisé en ce que la tuyauterie (3) d'arrivée de vapeur d'eau est équipée d'un robinet automatique (7), dont le débit maximal est réglé en tenant compte de la pression maximale d'alimentation en vapeur d'eau et de la pression à ne pas dépasser dans l'échangeur, tandis que la tuyauterie (4) d'évacuation des condensats a des caractéristiques telles, avec les éventuels organes de robinetterie dont elle est équipée, que, pour un débit maximal de condensats correspondant au débit maximal d'alimentation de vapeur d'eau, elle provoque une perte de charge inférieure à la valeur de la pression à ne pas dépasser dans le condenseur. 2. Echangeur thermique selon la revendication 1, dont la conduite (4) d'évacuation des condensats présente un volume supérieure à une fraction du volume du circuit primaire (2) correspondant à la limite de sécurité du fonctionnement de l'échangeur, caractérisé en ce qu'il comprend, sur le conduit (4) d'évacuation des condensats, un clapet (8) de non-retour. 3. Echangeur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte, soit sur le conduit (3) d'alimentation en vapeur d'eau, en aval du robinet automatique (7), soit sur le conduit (4) d'évacuation des condensats, en aval du clapet de non-retour (8), un cassevide (7).