Brevet FR2745629A1 — publié le 19970905

La présente invention concerne un bloc thermique d'échange particulièrement adapté pour les installations de traitements biotechnologiques En effet ces installations nécessitent une capacité de chauffe et de brulage des gaz malodorants prodults par les procédés de transformations des matières organiques d'origine animales ou de toutes autres natures Pour bruler ces gaz malodorants et défaire les liaisons organiques moléculaires longues , il est nécessaire de réaliser ce brûlage à une température généralement élevée pour garantir l'effet pyrolise dans les chambres de chauffe spécialisées de ces installations Cette température de l'ordre de 800 degés centigrades à la sortie de la chambre est peu compatible avec la chauffe directe des cuves des bioréacteurs dont la température de la matière se situe plutot à un valeur de l'ordre de 100 à 150 degrés centigrades Selon les installations et les appareillages la température d'entrée des gaz dans les réacteurs doit se situer à une valeur de l'ordre de 300 à 500 degrés centigrades Pour assurer cette régulation de température à l'entrée des bloréacteurs il est nécessaire d'assurer un échange thermique de refroidissement conséquent L'lnvention concerne ce bloc thermique d'échange et de récupération d'énergie permettant ainsi de réguler et de controler d'une manière stable la température des gaz à l'entrée des bioréacteurs en ayant récupérer l'énergie utile pour le séchage des produits avant conditionnement par exemple L'isolement du bioréacteur par la fermeture de la vanne (4) permet le fonctlonnement en séchage seul et après récupération de énergie en évacuation des gaz en cheminée après refroidissement La figure 1 représente le bloc thermique d'échange et de récupération d'énergie Le corps de chauffe ( 1 ) produit les gaz d'échange après pyrolise à une température levée et de l'ordre de 800 degrés centigrades pour assurer la chauffe du réacteur ( 5 ) avec une température d'entrée de l'ordre de 400 degrés centigrades L'invention conceme - le bloc d'échange thermique ( 2 ) qui comporte un tube de circulation principal des gaz ( 22 ) comprenant à Sa partie centrale et périphérique des lumières ( 26 ) permettant la déviation des gaz en transverse Ces gaz passent au travers des échangeurs calorifiques ( 21 ) pour ressortir refroidis en partie haute et basse dans l'alvéole ( 27 ) pour transiter par les aubes de mébnge(28) au tlux axial pour sortir en ( 29 ) à la température souhaitée pour entrer dans le réacteur (5 ) - Le dispositif à lanteme (23) qui va permettre de réguler la température en ( 29 ) par le controle de la quantité de gaz déviée en transverse pour etre retroidie sur les échangeurs thermiques ( 21 ) - Cette lanterne ( 23 ) est constitué d' un tube cylindrique comportant des lumières périphériques ( 26 ) Le déplacement par translation de la lanterne ( 23 ) permet le positionnement relatIf des lumières (26 ) par rapport aux lumières du tube (22 ) et de régler ainsi le débit des gaz en transverse pour être refroidis sur les échangeurs ( 21 ) La régulation de la en ( 29 ) se fait par le mélange dun certaine quantité de gaz refroidis déterminée par le positionnement de la hnteme ( 23 ) avec le flux direct des gaz chauds (01} Une vanne ( 4 ) télécommandée par motoréducteur ( 42 ) permet de couper le flux des gaz en direction du réacteur ( 5 ) En cette situation les gaz sortant du corps de chauffe (1 ) passe intégralement en transverse par les lumières ( 26 ) et après refroidissement sur les échangeurs ( 21 ) sont évacués par le collecteur (30 ) vers la cheminée ( 6 ) dévacuation vers Extérieur .A la partie haute de l'enveloppe extérieure du bloc thermique ( 2 ) une capacité tampon (3) pour la réserve du fluide caloporteur assure la charge du circuit et comporte une indication de niveaux ( 33 ) une injection de sécurité ( 31 ) et une arrivée de pressurisation ( 31 ) . La tigure 2 représente la réalisation du dispositif de déviation du flux transverse des gaz Ce dispositif est constitué par le tube (22) d arrivée des gaz chauds venant du corps de chauffe ( 1 ) Ce tube comprend au centre des lumières périphériques ( 26 ) qui permettent la deviation transverse et périphérique des gaz dans le bloc d'échange thermique ( 2 ) Un dispositif lanterne est constitué par un tube ( 23 ) eveloppe du tube central d'arrivée des gaz ( 22 ) ce tube (23) comporte également des lumières périphériques ( 231 ) Le plein flux transverse est obtenu par le positionnement concordant des lumières (26 ) et des lumières ( 231 ) La translation du dispositif lanterne entraine la restriction du passage transverse des gaz chauds à retroldir et détermine la quantité de gaz refroidis à mélanger aux gaz chauds pour obtenir la régulation souhaitée de la température à diriger vers le réacteur Le tube enveloppe (23 ) est muni à chacune de ses extrémités d'une platine à roulettes ( 232 ) et ( 233 ) pour taciliter la translation du tube enveloppe (23 ) sur le tube central ( 22 ) - Le coulissement et la translation du tube enveloppe sont réalisés par l'action d'un motoréducteur ( 25 ) actionnant une vis sans fin ( 234 ) Sur celle vis de manoeuvre est fixé un détecteur de déplacement linéaire ( 235 ) qui permet de controler à tout moment le positionnement du dispositif lanterne pour étre renseigné sur la quantité de gaz refroidie en flux transverse sur les échangeurs thermiques ( 21 ).Cet ensemble du dispositif lanterne est fixé sur le bloc thermique ( 2 ) par une bride (2 21 ) L'ensemble du dispositif lanterne peut ètre sorti par translation après k démontage de cette bride (221). La fgure 3 représente le constnutif d'un échangeur thermique ( 21 ) - A l'extérieur des tubes circule la source chaude constituée par les gaz sortant du corps de chauffe et dévié en tlux transverse . A l'intérieur des tubes ( 224 ) circule le le fluide caloporteur d'échange calorifique I huile par exemple Les tubes (224 ) sont fixés rigidement sur deux plaques de tète ( 221 ) une plaque de tète est tixée sur l'enveloppe du bloc thermique ( 2 ) par boulonnage (226 ) . h plaque fixée sur ( 2 ) comporte une coquille d'arrivée du fluide caloporteur (222 ) et une coquille pour la sortie du tluide (223 ) . L'autre plaque de tète fixée rigidement au tubes (224 ) se déplace librement en dilatation et la coquille unique d'extrémité (225 ) peut coulisser par rapport à l'enveloppe du bloc thermique d un jeu (227 ) La figure 4 représente une vue d'ensemble du bloc d'échange thermique . Les échangeurs (21) sont fixés par boulonnage (226 ) sur l'enveloppe le circuit caloporteur anire en (222) dans l'échangeur (21) sort en (223 ) . le cheminement du circuit de bloc à bloc conduit à entrer en (230 ) dans h capité tampon (3 ) - Deux pompes (232) aspirent dans cette capacité en (231 ) et assurent la distribution du fluide caloporteur chaud en (233) pour alimenter les installations ayant besoin d'énergie pour le sèchage de la farine produite par exemple La figure 5 représente le controle commande du bloc thermique. le corps (1) peut être alimenté par deux circuits de mise en circulation des gaz à traiter Les gaz de déshydratation du réacteur sont mis en mouvement par le ventilateur (61) el les gaz de sèchage par le motoventilateur (60) Chaque circuit comporte une détection de débit q1 et q2 renseignant par ( 601) et (610) la prébgique(600) . La température de sortie corps de chauffe est détectée par la liaison (701) La sortie du bloc thermique par la liaison (705); le positionnement de la vanne (4 ) par (706); le positionnement de la lanterne par la liaison instrumentée (702 ). La prélogique (600) le régime débit sur la alogique de commande (700).En fonction de la consigne (704) la logique (700) commande la puissance de chauffe (707) et le positionnement de la lanterne (703) pour commander le flux transverse de refroidissement La figure 6 représente en vue de tace la plateforme thermique reposant sur un socle (00) et supportant tous les éléments constituants du controle thermique: - Le corps de chauffe (1) - Le ventilateur pour le brûlage des gaz de sèchage (60) - Le ventilateur d'extraction des gaz et de déshydratation des produits de la cuve du réacteur blotechnologique - Le bloc thermique d'échange ( 2 ) avec ses échangeurs (21) Cet ensemble préassemblé en usine est fixé par boulonnage à la platetorme du bioréacteur sur le chantier de montage . Revendications 1 ) dispositif constituant un bloc thermique d'échange et de récupération d'énergie particulièrement adapté aux installations et procédés biotechnologiques caractérisé en ce qu'il comporte un bloc d'échange thermique (2 ) permettant le refroidissement des gaz brulés avec effet pyrolise des corps de chauffe (1) à température trop élevée pour ètre utilisés directement dans les réacteurs (5) 2 ) Dispositif selon la revendication 1 en ce que le bloc d'échange thermique comporte un tube central (22) muni de lumières périphériques (26) et des échangeurs (21) pour refroidir les gaz et permettre le réglage de la température (29) par mélange des gaz chauds et gaz refroidis à l'entrée dans le réacteur (5) 3) dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 , caractérisé en ce qu' une lanterne constituée d'un tube enveloppe (23) et munie également de lumières periphériques (231) permet le réglage du débit tranverse des gaz par coulissement et translation longitudinale commandé par la tige de manoeuvre (234) actionnée par le motoréducteur (24) et (25) 4) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'échange thermique de refroidissement est réalisé sur les échangeurs (21) qui comporte deux plaques de tète (221) fixées rigidement aux tubes (224), la plaque comportant les coquilles d'arrivée (222) et les coquilles de sortie (223) est fixée par boulonnage (226) au bloc (2) , I'autre plaque de tète ne comportant qu'une coquille peut se dilater librement (227) 5) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce que les échangeurs thermiques (21) sont reliés au circuit caloporteur par les liaisons d'entrée (222), les sorties (223) et la liaison avec la capacité tampon (3) pour alimenter par (231) les pompes (232) qui distribue ltenergie par un circuit de distribution (233). 6) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu' un controle commande constitué d'une prélogique (600) renseignant sur les débits des ventilateurs de sèchage (60) et de déshydratation (61) par les liaisons (601) et (610) . alimente la logique de commande (700) recevant par ailleurs les informations de température sortie corps de chauffe (701), entrée réacteur (705) le positionnement lanterne (702), le positionnement de la vanne (4) ,la consigne (704) pour que cette logique (700) commande l'action sur la puissance de chauffe (707) et la commande lanterne (703).