EP0209463B1 - Installation de chauffage de liquides à des niveaux de température différents - Google Patents

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EP0209463B1
EP0209463B1 EP86401579A EP86401579A EP0209463B1 EP 0209463 B1 EP0209463 B1 EP 0209463B1 EP 86401579 A EP86401579 A EP 86401579A EP 86401579 A EP86401579 A EP 86401579A EP 0209463 B1 EP0209463 B1 EP 0209463B1
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vat
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Georges Austruy
François Cagnon
Denis Di Paola
André Vinchon
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Engie SA
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Gaz de France SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18Water-storage heaters
    • F24H1/20Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/107Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using fluid fuel

Definitions

  • the present invention essentially relates to an installation for heating industrial liquids at different temperature levels.
  • liquids are at a high temperature , for example greater than 60 ° C, or at an average temperature, for example less than or equal to 60 ° C, is very often necessary.
  • heating methods and installations comprising a tank containing a liquid heated by an exchanger or tube immersed in this liquid and connected to the outlet of a burner, and in which the outlet of the exchanger or tube is connected to a second enclosure containing a second liquid heated by bubbling the hot gases leaving the exchanger , in this second liquid.
  • the object of the present invention is to propose an installation which overcomes the above drawbacks and has a high efficiency, in particular with regard to the heating efficiency and that of bringing the heated liquids to the required temperature.
  • the subject of the invention is a heating installation comprising a first tank containing a first liquid, a second tank containing a second liquid, a partition separating the first liquid from the second liquid, an exchanger or tube immersed in the liquid of the first tank and connected to the outlet of a burner, this exchanger also being connected to a means for diffusing the hot gases leaving the exchanger, said diffusing means being immersed in the liquid, contained in the second tank, characterized in that the first and second tanks each comprise a supply and withdrawal line for the first liquid and the second liquid which is heated to a temperature lower than that of the first liquid, and in that a pump provided with a supply line inlet and outlet immersed in the two tanks allows the transfer of liquid from one tank to another to make the energy need topping up of the two tanks and thus regulate the temperature of the two x liquids in these tanks.
  • an installation in accordance with the principles of the invention essentially comprises two tanks 1 and 2, and immersed and connected heating means for heating the liquids L, and L respectively to different temperatures. 2 contained in tanks 1 and 2 respectively.
  • These tanks 1 and 2 can be constituted by two tanks separated from each other or else directly adjacent, or else formed from a single tank separated by a partition shown diagrammatically in 3.
  • This exchanger 5, which can be a simple submerged tube, is connected by a pipe portion 7 to a diffuser system shown diagrammatically at 8 and immersed in the liquid L 2 of the second tank 2.
  • a pump P provided with an inlet and outlet pipe 9 and 10 plunging into the tanks 1 and 2 allows the transfer of the liquid from one tank to the other.
  • This liquid transfer can be carried out without a pump, that is to say simply by overflowing the liquid from one tank into the other.
  • the combustion products from the burner 4 pass through the exchanger 5 and by heat exchange with the liquid L 1 , the latter is heated to a temperature level above 60 ° C. for example.
  • the fumes leaving at 7 from the exchanger 5 are diffused by bubbling into the tank 2 where the liquid L 2 is heated to a temperature level less than or equal to 60 ° C. for example.
  • the overall heating efficiency of the assembly is conditioned by the reference temperature of the tank 2.
  • the yield varies from 110 to 96% on the lower calorific value for temperatures ranging from 20 ° C to 60 ° C in the tank 2.
  • the dimensioning of the exchanger 5, the volume of the two tanks 1 and 2, and the quantities of liquid to be transferred are to be optimized as a function of the rise in temperature of the tanks and of the withdrawal methods.
  • An installation was therefore carried out according to the invention allowing the heating of liquids at two different temperature levels with a single heating equipment, the heating efficiency of this installation, based on the lower calorific value, being greater than 100% than that either in the case where it is desired to use a single liquid at a temperature above 60 ° C, or in the case where it is desired to use two liquids at respectively different temperatures, one being greater than 60 ° C and the other less than 60 ° C.

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Description

  • La présente invention a essentiellement pour objet une installation de chauffage de liquides industriels à des niveaux de température différents.
  • On a souvent besoin dans l'industrie d'utiliser des liquides se situant à deux niveaux de température différents.
  • C'est ainsi que, par exemple, dans des domaines tels que celui du traitement de surface, du textile, des industries chimiques et agro-alimentaires, ou de la production d'eau chaude, l'utilisation de liquides soit à une température élevée, par exemple supérieure à 60 °C, soit à une température moyenne, par exemple inférieure ou égale a 60 °C, est très souvent nécessaire.
  • Si l'on se réfère par exemple aux documents US-A-4.393.815 et US-A-2.981.250, on connaît déjà, d'une manière générale, des procédés et installations de chauffage comprenant une cuve contenant un liquide chauffé par un échangeur ou tube immergé dans ce liquide et raccordé à la sortie d'un brûleur, et dans lesquels la sortie de l'échangeur ou tube est reliée à une deuxième enceinte contenant un deuxième liquide chauffé par barbotage des gaz chauds sortant de l'échangeur, dans ce deuxième liquide.
  • Toutefois ces procédés et installations ne permettent pas d'effectuer un chauffage efficace et à température contrôlée ou régulée des deux liquides respectivement contenus dans les deux cuves.
  • Aussi, la présente invention a pour but de proposer une installation qui remédie aux inconvénients ci-dessus et présente une grande efficacité notamment sur le plan du rendement de chauffage et sur celui de la mise à la température requise, des liquides chauffés.
  • A cet effet, l'invention a pour objet une installation de chauffage comprenant une première cuve contenant un premier liquide, une deuxième cuve contenant un deuxième liquide, une cloison séparant le premier liquide du deuxième liquide, un échangeur ou tube immergé dans le liquide de la première cuve et raccordé à la sortie d'un brûleur, cet échangeur étant aussi raccordé à un moyen diffuseur des gaz chauds sortant de l'échangeur, ledit moyen diffuseur étant immergé dans le liquide, contenu dans la deuxième cuve, caractérisée en ce que la première et la deuxième cuves comportent chacune une conduite d'alimentation et de soutirage du premier liquide et du deuxième liquide qui est chauffé à une température inférieure à celle du premier liquide, et en ce qu'une pompe munie d'une conduite d'entrée et de sortie plongeant dans les deux cuves permet le transfert de liquide d'une cuve à l'autre pour réaliser l'appoint en besoin énergétique des deux cuves et ainsi réguler la température des deux liquides dans ces cuves.
  • On comprend donc que l'on peut produire simultanément un même liquide ou deux liquides différents à deux niveaux de température, différents et contrôlés, par le fait qu'on peut faire immédiatement l'appoint énergétique dans les deux cuves, étant entendu que les besoins énergétiques des deux cuves sont variables en fonction de l'utilisation des deux liquides que l'on veut faire.
  • Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère à la figure unique annexée, donnée uniquement à titre d'exemple, et qui est une vue très schématique d'une installation conforme aux principes de l'invention.
  • En se reportant à la figure 1, on voit qu'une installation conforme aux principes de l'invention comprend essentiellement deux cuves 1 et 2, et des moyens de chauffage immergés et raccordés pour chauffer respectivement à des températures différentes les liquides L, et L2 contenus respectivement dans les cuves 1 et 2.
  • Ces cuves 1 et 2 peuvent être constituées par deux cuves séparées l'une de l'autre ou bien directement adjacentes, ou bien encore formées à partir d'une seule et même cuve séparée par une cloison montrée schématiquement en 3.
  • Un échangeur 5, raccordé à la sortie 6 d'un brûleur 4, par exemple du type à contre-rotation, est immergé dans le liquide L, de la première cuve 1. Cet échangeur 5, qui peut être un simple tube immergé, est relié par une portion de conduite 7 à un système diffuseur montré schématiquement en 8 et immergé dans le liquide L2 de la deuxième cuve 2.
  • Une pompe P munie d'une conduite d'entrée et de sortie 9 et 10 plongeant dans les cuves 1 et 2 permet le transfert du liquide d'une cuve à l'autre.
  • Ce transfert de liquide peut être effectué sans pompe, c'est-à-dire tout simplement par débordement du liquide d'une cuve dans l'autre.
  • On a montré schématiquement en 11 des alimentations en liquide des cuves 1 et 2, et on a montré en 12 et 13 respectivement une conduite permettant le soutirage du liquide L, et L2 après chauffage, étant bien entendu que les liquides ainsi soutirés sont envoyés vers une utilisation quelconque.
  • Le fonctionnement de l'installation montrée sur la figure 1 est le suivant.
  • Les produits de combustion issus du brûleur 4 traversent l'échangeur 5 et par échange thermique avec le liquide Ll, ce dernier est chauffé à un niveau de température supérieur à 60 °C par exemple. Les fumées sortant en 7 de l'échangeur 5 sont diffusées par barbotage dans la cuve 2 où le liquide L2 est chauffé à un niveau de température inférieur ou égal à 60 °C par exemple.
  • Le transfert du liquide d'une cuve à l'autre par la pompe P permet de réaliser l'appoint en besoin énergétique des deux cuves 1 et 2.
  • On comprend donc qu'à l'aide d'un système de chauffage unique et compact, on obtient respectivement dans les deux cuves le chauffage de deux liquides à deux niveaux de température différents.
  • Les calculs effectués avec l'installation représentée sur la figure ont montré qu'avec des alimentations en 11 du liquide froid à 15°C, une température de liquide soutiré en 12 de 90 °C et une température de liquide soutiré en 13 de la cuve 2 s'élevant à 50 °C, on obtenait un rendement de chauffage, basé sur le pouvoir calorifique inférieur, de 102 %.
  • Bien entendu, le rendement global de chauffage de l'ensemble est conditionné par la température de référence de la cuve 2. Et on a pu constater que, d'une manière générale, quel que soit le niveau en température de la cuve 1, laquelle température est supérieure à 60 °C, le rendement varie de 110 à 96 % sur le pouvoir calorifique inférieur pour des températures allant de 20 °C à 60 °C dans la cuve 2.
  • Il faut encore noter que le dimensionnement de l'échangeur 5, le volume des deux cuves 1 et 2, et les quantités de liquide à transférer sont à optimiser en fonction de la montée en température des cuves et des modes de soutirage.
  • On ajoutera encore ici qu'on peut parfaitement, sans sortir du cadre de l'invention, disposer la cuve 2 à un niveau inférieur à celui de la cuve 1 de manière à éviter les remontées de liquide qui risqueraient de provoquer des chocs thermiques indésirables.
  • On a donc réalisé suivant l'invention une installation permettant le chauffage de liquides à deux niveaux de température différents avec un seul équipement de chauffe, le rendement de chauffage de cette installation, basé sur le pouvoir calorifique inférieur, étant supérieur à 100 % que ce soit dans le cas où l'on veut utiliser un seul liquide à une température supérieure à 60 °C, ou dans le cas où l'on veut utiliser deux liquides à des températures respectivement différentes, l'une étant supérieure à 60 °C et l'autre inférieure à 60 °C.

Claims (1)

  1. Installation de chauffage comprenant une première cuve (1) contenant un premier liquide (L,), une deuxième cuve (2) contenant un deuxième liquide (L2), une cloison (3) séparant le premier liquide du deuxième liquide, un échangeur ou tube (5) immergé dans le liquide (L1) de la première cuve (1) et raccordé à la sortie (6) d'un brûleur (4), cet échangeur étant aussi raccordé à un moyen diffuseur (8) des gaz chauds sortant de l'échangeur (5), ledit moyen diffuseur étant immergé dans le liquide (Lz), contenu dans la deuxième cuve (2), caractérisée en ce que la première et la deuxième cuves (1, 2) comportent chacune une conduite d'alimentation (11) et de soutirage (12, 13) du premier liquide (L1) et du deuxième liquide (L2) qui est chauffé à une température inférieure à celle du premier liquide (L1), et en ce qu'une pompe (P) munie d'une conduite d'entrée et de sortie (9, 10) plongeant dans les deux cuves (1, 2) permet le transfert de liquide d'une cuve à l'autre pour réaliser l'appoint en besoin énergétique des deux cuves (1, 2) et ainsi réguler la température des deux liquides (L1, L2) dans ces cuves.
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