Brevet FR2800440A1 — publié le 20010504

1i 2800440 L'invention porte sur un échangeur thermique destiné à être monté sur un mur écran vertical d'un foyer de chaudière de centrale de production d'énergie électrique, constitué de tubes s'étendant suivant ladite direction verticale entre une partie basse de l'échangeur et une partie haute de l'échangeur et dans lesquels de la vapeur d'eau est mise en circulation entre une entrée des tubes de l'échangeur et une sortie des tubes de l'échangeur pour être réchauffée. Un tel échangeur mural est plus particulièrement destiné à un foyer de chaudière fonctionnant en circulation naturelle ou contrôlée dans lequel les murs du foyer de la chaudière sont constitués par des tubes o circule une émulsion i eau-vapeur d'eau. Cet échangeur mural est destiné à récupérer l'énergie thermique disponible à haute température en haut du foyer pour réchauffer de la vapeur d'eau ce qui permet en aval de la chaudière de réduire la surface des échangeurs surchauffeurs et resurchauffeurs de vapeur d'eau. Jusqu'à présent, un échangeur mural de ce type est constitué de tubes verticaux quasi jointifs solidarisés ente eux par des soudures espacées suivant la direction verticale. L'entrée des tubes de l'échangeur est disposée en partie basse de celui-ci tandis que la sortie des tubes de l'échangeur est disposée en partie haute de celui-ci. En phase de fonctionnant du foyer de la chaudière, l'échangeur n'est pas à la même température que le mur écran adjacent sur lequel il est fixé et pour tenir compte des phénomènes de déformation des tubes de l'échangeur par dilatation ou contraction, la partie basse de l'échangeur est fixée rigidement au mur écran, au niveau des entrées de tubes notamment, tandis que la partie haute de l'échangeur est montée coulissante par rapport au mur suivant la direction verticale. La présence de ces collecteurs de sorties de tube en partie haute de l'échangeur ajoute des contraintes supplémentaires sur les tubes de l'échangeur et il peut en résulter à terme des déformations trop importantes de ces tubes. De plus, cette construction engendre des difficultés d'ordre mécanique au niveau de la traversée des tubes de l'échangeur avec le plafond de la chaudière. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient. A cet effet, I'invention a pour objet un échangeur thermique, destiné à être monté sur un mur écran vertical d'un foyer de chaudière de centrale de production d'énergie électrique, constitué de tubes s'étendant suivant ladite direction verticale entre une partie basse de l'échangeur et une partie haute de,5 l'échangeur et dans lesquels de la vapeur d'eau est mise en circulation entre une entrée-des tubes de l'échangeur et une sortie des tubes de l'échangeur pour être réchauffée, caractérisé en ce que chaque tube est coudé en demi-tour en partie haute de l'échangeur et en ce que l'entrée et la sortie des tubes de l'échangeur sont disposées en partie basse de l'échangeur. Selon l'invention, la partie basse de l'échangeur est fixée rigidement au mur écran du foyer et la partie haute de l'échangeur est fixée au mur écran de façon coulissante suivant ladite direction verticale. Avec cette disposition, la partie haute de l'échangeur montée coulissante par rapport au mur écran adjacent ne supporte plus le poids des collecteurs de sorties de tube de l'échangeur. De part cette disposition, I'échangeur est io facilement vidangeable et ne traverse plus le plafond de la chambre de combustion ce qui simplifie la construction de celui-ci Selon un mode de réalisation particulier du foyer selon l'invention, les tubes de l'échangeur sont alignés dans un plan et forment individuellement ou par petits groupes une alternance de circuits montants et de circuits descendants. Avec cette disposition, on évite les trop grands gradients de température entre tubes adjacents pour limiter la déformation de ceux-ci sous l'effet des contraintes thermiques. Cette disposition est particulièrement avantageuse quand les tubes sont assemblés pour former des panneaux de tubes imbriqués. Si l'échangeur est constitué de panneaux de tubes, il est possible d'augmenter la taille des ailettes entre les tubes verticaux formant le mur écran car ceux-ci sont moins soumis aux radiations du foyer et il résulte une simplification de la conception de la partie haute du foyer. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en détails et illustré sur les dessins. La figure 1 illustre très schématiquement une chaudière de centrale de production d'énergie électrique avec un foyer muni dans sa partie haute d'échangeurs muraux selon l'invention. La figure 2 montre de façon très schématique un échangeur mural monté sur un mur écran du foyer illustré sur la figure 1. -.) Les figures 3 et 4 illustrent l'alternance de circuits montants et descendants d'un échangeur selon l'invention. Sur la figure 1, le foyer 1 d'une chaudière génératrice de vapeur pour une - centrale de production d'énergie, qui peut être une chaudière à ballon en voûte ou à ballon conventionnel, est d'une conception classique à base de tubes dans lesquels circule une émulsion eau-vapeur d'eau. 3 2800440 Les murs écran verticaux du haut du foyer sont munis d'échangeurs thermiques tels que 5 et 6, chacun appelé par la suite échangeur mural. Figure 2, chaque échangeur mural tel que 5 est solidarisé à un mur écran adjacent M et est constitué de tubes tels que 7 s'étendant suivant la direction verticale entre une partie basse B de l'échangeur et une partie haute H de l'échangeur. De la vapeur d'eau est mise en circulation entre une entrée E des tubes de l'échangeur et une sortie S des tubes de l'échangeur pour être réchauffée. Comme visible sur la figure 2, chaque tube 7 est coudé en demi-tour en partie haute de l'échangeur et l'entrée E et la sortie S des tubes de io l'échangeur sont disposées en partie basse de l'échangeur. Le coudage des tubes 7 peut aussi s'effectuer en dehors du foyer auquel cas il faut prévoir un dispositif étanche permettant aux tubes 7 de se dilater par rapport au plafond P du foyer. Il peut aussi s'effectuer à l'intérieur du foyer comme illustré sur la figure 1 ce qui simplifie la conception du plafond du foyer. 1 5 La partie basse B de l'échangeur 5 est fixée rigidement au mur adjacent M par exemple par des points fixes 8, 9 entre les tubes du mur écran M et les tubes de l'échangeur 5. La partie haute H de l'échangeur est fixée au mur écran de façon coulissante suivant la direction verticale à l'aide d'au moins un collier tel que 10 plus visible sur la figure 5, fixé à au moins un tube vertical 7 de I'échangeur et dans lequel est engagé coulissant au moins un tube vertical 11 du mur écran. Plusieurs colliers tels que 10 peuvent être espacés le long des tubes 7 de l'échangeur suivant la direction verticale comme illustré sur la figure 2. Comme visible sur les figues 3 et 4, les tubes 7 de l'échangeur sont alignés dans un plan vertical et forment individuellement (figure 3) ou par petits groupes ou nappes (figure 4), une alternance de circuits montants et de circuits descendants illustrés par des flèches. Dans le cas de la figure 3 ou 4, les tubes 7 sont assemblés pour former des panneaux imbriqués de tubes tels que 12 et 13, l'assemblage des tubes jointifs constituant les panneaux de l'échangeur étant réalisé classiquement par des ailettes verticales (non illustrées sur les dessins).o soudées entre tubes jointifs. Avec cette construction, les tubes assemblés ne traversent pas le plafond P du foyer 1. La construction d'un échangeur mural selon l'invention contribue à renforcer la fiabilité de l'échangeur et sa tenue dans le temps et donc à diminuer les coûts de maintenance du foyer.35 4 2800440 REVENDICATIONS 1/ Un échangeur thermique, destiné à être monté sur un mur écran vertical d'un foyer(1) de chaudière de centrale de production d'énergie électrique, constitué de tubes (7) s'étendant suivant ladite direction verticale entre une partie basse (B) de l'échangeur et une partie haute (H) de l'échangeur et dans lesquels de la vapeur d'eau est mise en circulation entre une entrée (E) des tubes de l'échangeur et une sortie (S) de tubes de l'échangeur pour être réchauffée, caractérisé en ce que chaque tube est coudé en demi-tour en partie haute de Io l'échangeur et en ce que l'entrée (E) et la sortie (S) des tubes de l'échangeur sont disposées en partie basse de l'échangeur. 2/ L'échangeur selon la revendication 1, dans lequel les tubes (7) de l'échangeur sont alignés dans un plan et forment individuellement ou par petits i groupes une alternance de circuits montants et de circuits descendants. 3/ L'échangeur selon la revendication 2, dans lequel les tubes sont assemblés pour former des panneaux de tubes (12,13) imbriqués. 4/ Un foyer de chaudière de centrale de production d'énergie électrique comprenant au moins un mur écran vertical (M) sur lequel est solidarisé un échangeur (5,6) selon l'une des revendications 1 à 3 et dans lequel la partie basse (B) de l'échangeur est fixée rigidement au mur et la partie haute (H) de l'échangeur est fixée au mur de façon coulissante suivant ladite direction25 verticale. / Le foyer selon la revendication 4, dans lequel l'échangeur ne traverse pas le plafond (P) du foyer. )