FR2538093A1 - Method for supplying steam to apparatuses needing such a thermal energy source and installation for implementing such a method - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE POUR L'ALIMENTATION EN VAPEUR D'APPAREILS NECES
SITANT UNE TELLE SOURCE D'ENERGIE THERMIQUE ET INSTALLA
TION METTANT EN OEUVRE UN TEL PROCEDE.PROCESS FOR THE STEAM SUPPLY OF NEEDED DEVICES
LOCATING SUCH A SOURCE OF THERMAL ENERGY AND INSTALLA
TION IMPLEMENTING SUCH A PROCESS.
La présente invention a trait à un procédé perfectionné-permettant d'alimenter en vapeur saturée des appareils divers nécessitant une telle source d'énergie thermique pour leur mise en oeuvre. Elle concerne également une installation mettant en oeuvre ce procédé. The present invention relates to an improved process for supplying saturated steam to various devices requiring such a source of thermal energy for their implementation. It also relates to an installation implementing this method.
Dans la suite de la description, l'invention sera décrite dans le cas d'une blanchisserie-dont les appareils (séchoirs, sécheuses-repasseuses, presses. In the following description, the invention will be described in the case of a laundry-including appliances (dryers, dryers-ironers, presses.
nécessitent de la vapeur comme source d'énergie thermique, mais il est évident que cela n'est pas limitatif et qu'elle pourrait également être mise en oeuvre dans d'autres domaines techniques.require steam as a source of thermal energy, but it is obvious that this is not limiting and that it could also be used in other technical fields.
D'une manière générale, les blanchisseries industrielles utilisent des appareils qui nécessitent pour leur fonctionnement l'utilisation de vapeur saturée. In general, industrial laundries use devices that require the use of saturated steam for their operation.
Parmi ces appareils, un certain nombre, tels que les séchoirs ou les secheuses-repasseuses sont équipés d'échangeurs thermiques qui entraînent donc la production de condensats qu'il convient d'éliminer. Ces condensats sont renvoyés dans la bâche d'eau alimentaire de la chaufferie par l'intermédiaire de purgeurs. Among these devices, a certain number, such as dryers or ironer-dryers are equipped with heat exchangers which therefore cause the production of condensate which should be eliminated. These condensates are returned to the boiler water tank through traps.
La production de tels condensats pose de nombreux problèmes. En effet, il arrive très souvent que les purgeurs se dérèglent, ce qui se traduit par une surconsommation de vapeur au niveau de l'échangeur pouvant être tres importante. De plus, de telles installations nécessitent une surveillance constante étant donné que si l'eau s'accumule dans les échangeurs, cela peut entraîner un abaissement élevé du coefficient d'échange thermique et, également, une surconsommation d'énergie. The production of such condensates poses many problems. Indeed, it very often happens that the traps are out of adjustment, which results in an overconsumption of steam at the level of the exchanger which can be very significant. In addition, such installations require constant monitoring since if water accumulates in the exchangers, this can lead to a high reduction in the heat exchange coefficient and, also, an overconsumption of energy.
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un procédé simple et efficace qui, non seulement, permet d'obtenir une économie d'énergie importante dans de telles installations faisant appel à la vapeur mais qui, par ailleurs, permet de simplifier les circuits permettant la distribution de vapeur tout en allégeant les charges d'entretien et de surveillance d'une telle installation. However, we have found, and this is what is the subject of the present invention, a simple and effective process which not only makes it possible to obtain significant energy savings in such installations using steam but which, moreover, simplifies the circuits allowing the distribution of steam while reducing the maintenance and monitoring costs of such an installation.
D'une manière générale, le procédé selon l'invention permettant la distribution de vapeur dans une ins talion compor#tant une pluralité d'appareils utilisant cette vapeur comme source d'énergie, se caractérise par le fait que chaque appareil fonctionnant sous la même pression que le générateur de vapeur est relié à celuici par un circuit individuel fermé comportant, d'une part, un tube d'amenée de vapeur s'étendant depuis la chaudière jusqu'à la partie haute de l'appareil (ou échangeur) et d'autre part, un tube de retour allgénérateur des condensats produits lors de l'échange thermique, ledit circuit étant tel que la circulation de vapeur soit réalisée à faible vitesse, de préférence inférieure à dix mètres par seconde et que la perte totale de charge dans le circuit soit la plus faible possible. In general, the method according to the invention allowing the distribution of steam in a facility comprising a plurality of devices using this steam as a source of energy, is characterized in that each device operating under the same pressure that the steam generator is connected to this by an individual closed circuit comprising, on the one hand, a steam supply tube extending from the boiler to the upper part of the appliance (or exchanger) and on the other hand, a return tube which generates the condensates produced during the heat exchange, said circuit being such that the circulation of steam is carried out at low speed, preferably less than ten meters per second and that the total pressure drop in the circuit is as low as possible.
Conformément à l'invention, le retour des condensats au générateur se fera de préférence directement, sans détente, par simple action de la gravité, cela étant obtenu en;disposant la chaudière à un niveau inférieur aux appareils utilisant la vapeur. According to the invention, the return of condensate to the generator will preferably be done directly, without expansion, by simple action of gravity, this being obtained by placing the boiler at a level lower than appliances using steam.
Ce retour des condensats peut être réalisé soit en reliant l'appareil à la chaudière directement par le tube de retour, soit, éventuellement, en reliant le tube de retour au tube d'amenée de vapeur sur retour des condensats à la chaudière se faisant alors à contre courant de la vapeur. This condensate return can be achieved either by connecting the device to the boiler directly by the return tube, or, optionally, by connecting the return tube to the steam supply tube on return of condensate to the boiler then against the flow of steam.
Avantageusement et en pratique
- la hauteur en centimètres à respecter entre le niveau chaudière et les prises basses sur condensats sur les échangeurs doit être supérieure au total des pertes de charges exprimée grammes par centimètre carré : tube d'alimentation au générateur - échangeur + échangeur + collecteur éventuel d'entrée vapeur + collecteur éventuel sortie en biphasique vapeur condensats
- le tube de retour des condensats au générateur ne comporte de préférence aucune contre pente et, si une telle contre-pente est nécessaire, il ne comporte aucun point supérieur avant celle-ci à la hauteur de sortie des condensats diminuée de la perte de charge totale définie précédemment
- le tube de retour des condensats au générateur est équipé d'un clapet à très faible résistance à l'ouverture, clapet situé à proximité du générateur et qui évite tout renvoi accidentel d'eau chauffée par le tube de retour des condensats. Eventuellement, de tels clapets peuvent être disposés sur chaque tube reliant le point bas de chaque élément de l'échangeur au collecteur des condensats, notamment lorsque chaque élément présente des besoins instantanés d'énergie très différents des autres et si les sections utilisées sont impropres à de tels besoins accidentels ou si l'un des éléments est mis à la pression atmosphérique plus ou moins longtemps pour des besoins particuliers (par exemple vaporisation externe).Advantageously and in practice
- the height in centimeters to be respected between the boiler level and the low condensate outlets on the exchangers must be greater than the total pressure drop expressed in grams per square centimeter: supply tube to the generator - exchanger + exchanger + possible collector of steam inlet + possible collector biphasic steam condensate outlet
- the condensate return tube to the generator preferably has no counter-slope and, if such a counter-slope is necessary, it has no higher point before it than the condensate outlet height minus the pressure drop total defined previously
- the condensate return tube to the generator is fitted with a valve with very low resistance to opening, a valve located near the generator and which prevents any accidental return of water heated by the condensate return tube. Optionally, such valves can be arranged on each tube connecting the low point of each element of the exchanger to the condensate collector, especially when each element has instantaneous energy needs very different from the others and if the sections used are unsuitable for such accidental needs or if one of the elements is put at atmospheric pressure for more or less time for specific needs (for example external vaporization).
Comme dit précédemment, afin que, conformément à l'invention, les pertes de charge soient réduites au maximum, on utilise des vitesses de-vapeur très faibles (le plus souvent inférieur à 5 m/s), cela étant obtenu en ayant, pour chaque appareil ou échangeur, un raccordement direct sur le générateur. As said previously, in order that, in accordance with the invention, the pressure drops are reduced to the maximum, very low vapor velocities are used (usually less than 5 m / s), this being obtained by having, for each device or exchanger, a direct connection to the generator.
De plus, étant donné que le générateur de vapeur est de#préférence situé à un niveau inférieur à celui des appareils d'utilisation, les tubes ainsi raccordés directement sur le générateur devront monter, sans contrepente, jusqu'à l'alimentation ou au collecteur d'alimentation de l'échangeur. In addition, since the steam generator is preferably located at a level lower than that of the operating devices, the tubes thus connected directly to the generator will have to rise, without a counter-slope, to the supply or to the collector exchanger power supply.
Enfin, afin de favoriser cette vitesse très faible de la vapeur, les coudes de l'alimentation en vapeur devront de préférence avoir la plus grand rayon possible et ne pas présenter d'aspérités sur leur surface interne. Finally, in order to promote this very low speed of steam, the elbows of the steam supply should preferably have the largest possible radius and not have any roughness on their internal surface.
Bien entendu, une vanne, par exemple une vanne à boule est disposée sur chaque tube près de l'appareil.Of course, a valve, for example a ball valve is arranged on each tube near the device.
La mise en ouvre du procédé selon l'invention sera cependant mieux comprise grâce à l'exemple de ré-alisation donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels
- la figure 1 illustre schématiquement, en perspective, un circuit de vapeur d'un appareil alimenté conformément à l'invention
- la figure 2 est une vue en plan d'un tel circu-it de vapeur, une variante dans la manière dont peut être réalisé le retour des condensats étant illustrée en pointillés sur cette figure.The implementation of the method according to the invention will however be better understood thanks to the example of re-realization given below for information but not limitation and which is illustrated by the attached diagrams in which
- Figure 1 schematically illustrates, in perspective, a steam circuit of an appliance supplied in accordance with the invention
- Figure 2 is a plan view of such a circu-it of steam, a variant in the way in which the return of the condensates can be produced being illustrated in dotted lines in this figure.
Dans l'exemple de mise en oeuvre illustré par les schémas annexés, la#chaudière (1), de type conventionnel, est destinée à alimenter en vapeur saturée une pluralité d'appareil-s dont au moins une partie sont équipés d'échangeurs (2), tels que par exemple des séchoirs, sécheuses-repasseuses, et qui fonctionnent à la même pression que le générateur (1).Ce générateur (1) peut également alimenter des appareils fonctionnant -sous pression réduite ou en injection directe (barbotage)
Conformément à l'invention, l'alimentation de ces différents appareils en vapeur est réalisée au moyen de circuits individuels, chaque circuit comportant une prise d'admission de vapeur (3,435,6) débouchant à la partie supérieure de la chaudière (1) au-dessus du niveau d'eau (7), le retour des condensats à ladite chaudière (1) étant obtenu par des conduites individuelles débouchant en (3a-4a-5a-6a...) dans cette dernière.In the example of implementation illustrated by the appended diagrams, the # boiler (1), of conventional type, is intended to supply saturated steam to a plurality of devices, at least part of which are equipped with exchangers ( 2), such as for example dryers, dryers-ironers, and which operate at the same pressure as the generator (1). This generator (1) can also supply devices operating under reduced pressure or by direct injection (bubbling)
According to the invention, the supply of these various devices with steam is carried out by means of individual circuits, each circuit comprising a steam intake socket (3,435,6) opening at the upper part of the boiler (1) at the -above the water level (7), the return of condensate to said boiler (1) being obtained by individual pipes opening into (3a-4a-5a-6a ...) therein.
Dans le cas d#es appareils fonctionnant à pression réduite, des purgeurs classiques sont prévus sur le circuit et les condensats des appareils sont ramenés à la bâche alimentaire du générateur pour assurer le préchauffage de l'eau froide consommée par les appareils à chauffage par barbotage
Conformément à l'snvention, en ce qui concerne les appareils (2) munis d'échangeurs et qui fonctionnent à même pression que le générateur tel);; le circuit de. vapeur est constitué uniquement par un tube d'amenée (8) de la vapeur s'étendant depuis. la chaudière (1) jusqu'à la partie haute (9) de l'appareil (2) et par un tube de retour (10) permettant de ramener les condensats produits lors de#l'échange thermique au générateur (1) Ce tube de retour (10) peut être constitué par un tube séparé, et est dans ce cas équipé d'un-système à clapet de retenue (11) éliminant tout renvoi accidentel d'eau surchauffée du générateur par ledit tube de retour (10).In the case of devices operating at reduced pressure, conventional traps are provided on the circuit and the condensates of the devices are brought back to the food cover of the generator to ensure the preheating of the cold water consumed by the bubbling heating devices.
In accordance with the invention, with regard to the devices (2) provided with exchangers and which operate at the same pressure as the generator such); the circuit of. steam consists only of a steam supply tube (8) extending from there. the boiler (1) up to the upper part (9) of the appliance (2) and by a return tube (10) allowing the condensates produced during # heat exchange to be returned to the generator (1) This tube return (10) may be constituted by a separate tube, and is in this case equipped with a check valve system (11) eliminating any accidental return of superheated water from the generator by said return tube (10).
Des vannes conventionnelles (12-13) sont par ailleurs prévues sur chacun des conduits (8-10).Conventional valves (12-13) are also provided on each of the conduits (8-10).
Conformément à l'invention, le circuit de vapeur est réalisé de telle sorte que la circulation de la vapeur soit effectuée à faible vitesse, en général inférieure à 10m/s -et de préférence inférieure à 5M/s, ce circuit étant tel que. la parte totale de charge soit la plus faible possible et soit inférieure à la hauteur h entre la base de l'échangeur et le niveau d'eau (7) dans la chaudière. Dans le cas présent; ces conditions sont obtenues en disposant la chaudière (1) à environ trois mètres en-dessous du niveau (14) de l'usine, la différence de niveau entre la sortie des condensats et le plan d'eau (7) étant d'environ 1,6 mètres.Le circuit est réalisé de telle sorte que le tube (8) d'amenée de vapeur soit raccordé au générateur (2) sans présenter de contrepente et que l'inclinaison du tube (10) de retour soit telle que les condensats puissent s'écouler directement. According to the invention, the steam circuit is designed so that the circulation of the steam is carried out at low speed, in general less than 10 m / s - and preferably less than 5 M / s, this circuit being such that. the total load part is as low as possible and is less than the height h between the base of the exchanger and the water level (7) in the boiler. In the present case; these conditions are obtained by placing the boiler (1) approximately three meters below the level (14) of the factory, the difference in level between the condensate outlet and the water body (7) being approximately The circuit is constructed in such a way that the tube (8) for supplying steam is connected to the generator (2) without having a slope and the inclination of the tube (10) for return is such that the condensate can drain directly.
Si le retour des condensats peut être effectué au moyen d'un tube indépendant (10), il peut également être envisagé, ainsi que cela est représenté à la figure 2, de raccorder ledit tube (10) au tube (8) d'amenée de vapeur. Dans ce cas, les condensats s'écouleront à contre courant du passage de la vapeur à l'intérieur du tube (8). Bien entendu, dans ce cas, le clapet de retenue (11)prévu dans le cas d'un retour par un tube séparé est supprimé. If the condensate return can be carried out by means of an independent tube (10), it can also be envisaged, as shown in FIG. 2, to connect said tube (10) to the supply tube (8) steam. In this case, the condensates will flow against the flow of steam inside the tube (8). Of course, in this case, the check valve (11) provided in the case of a return by a separate tube is eliminated.
Grâce à un tel procédé, dans les deux cas precédents, il est donc possible de n'utiliser que de façon infime (perte de charge) le dynamisme de la vapeur qui travaille d'une manière similaire à un auto-cuiseur, à la limite du statique, en bi-phasique à pression presque identique en tous points. Ensuite, aucune dépense d'énergie n'est mise en oeuvre hormis la pesanteur, pour entraîner la "pluie" permanente, provoquée par le changement d'état dans l'échangeur vers le générateur, permettant ainsi le retour intégral des condensats au générateur pratiquement sans perte de température, soit une économie importante d'énergie primaire mise en oeuvre en permanence de l'ordre de 30-å 35 % au minimum dans la pratique. Thanks to such a process, in the two preceding cases, it is therefore possible to use only in a minute manner (pressure drop) the dynamism of the steam which works in a manner similar to a pressure cooker, at the limit static, in two-phase at almost identical pressure in all respects. Then, no energy expenditure is implemented except gravity, to bring about the permanent "rain", caused by the change of state in the exchanger towards the generator, thus allowing the complete return of the condensates to the generator practically without loss of temperature, a significant saving of primary energy implemented permanently of the order of 30 to 35% at least in practice.
De plus, compte-tenu du fait que le circuit de vapeur ne comporte pas de purgeur, les inconvénients (pertes par rendement ou mauvais fonctionnement) de ces éléments sont éliminés. On élimine également le phénomène de revaporisation dans les bâches alimentaires qui restent froides ainsi que l'usure des pompes. Enfin, étant donné que les condensats sont ramenés au générateur à une température voisine de celle de la vapeur, il est possible, pour une installation donnée, de diminuer la capacité dudit générateur et, par suite, de diminuer le prix de ladite installation. In addition, given the fact that the steam circuit does not include a trap, the drawbacks (losses by yield or malfunction) of these elements are eliminated. It also eliminates the phenomenon of re-vaporization in the food sheets which remain cold as well as the wear of the pumps. Finally, since the condensates are brought back to the generator at a temperature close to that of steam, it is possible, for a given installation, to reduce the capacity of said generator and, consequently, to reduce the price of said installation.
En résumé, outre une économie de base de l'ordre de 25 % de l'énergie mise en oeuvre, un tel procédé élimine les pertes d'énergie annexes parfois élevées résultant du mauvais fonctionnement de l'état des purgeurs. Enfin, ce procédé simplifie et limite les problèmes de maintenance et de surveillance. In summary, in addition to a basic saving of the order of 25% of the energy used, such a method eliminates the sometimes high additional energy losses resulting from the malfunction of the state of the traps. Finally, this process simplifies and limits maintenance and monitoring problems.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Ainsi un tel procédé peut être adapté, certes en conduisant à des économies moindres, dans le cas d'ainsi tallations importantes et étendues pour lesquelles les pertes de charge à prendre en considération pourraient entraîner des différences de niveau élevées-entre les échangeurs et les générateurs. Of course, the invention is not limited to the embodiment described above, but it covers all the variants produced in the same spirit. Thus such a process can be adapted, certainly leading to lower savings, in the case of large and extensive installations for which the pressure drops to be taken into account could cause high level differences-between the exchangers and the generators .
Dans ces cas, il est possible, tout en conservant les mêmes caractéristiques générales que celles énoncées précédemment, de limiter la différ-ence de niveau en prévoyant, sur chaque réseau de pression, à un point bas. In these cases, it is possible, while retaining the same general characteristics as those set out above, to limit the level difference by providing, on each pressure network, at a low point.
unique pour chacun d'eux, un petit réservoir de stockage des condensats, doté d'un électro-niveau (haut et bas) à la suite duquel, en partie basse, sera prévue sur le tube retour des condensats du générateur une petite pompe centrifuge permettant de relever lesdits condensats.unique for each of them, a small condensate storage tank, with an electro-level (top and bottom) after which, in the bottom part, a small centrifugal pump will be provided on the condensate return tube allowing the said condensates to be raised.
Dans ce cas, les tubes de retour des condensats déboucheront dans le générateur, de préférence au-dessus du niveau dudit générateur. Les tubes seront dotés de clapets anti-retours et le même type de clapet devra isoler, côté retour condensat, chaque échangeur. I1 peut même être envisage, dans ce cas, de ramener sur un même généra= teur, destondensats provenant de réseaux de pression dif férentes.In this case, the condensate return tubes will open into the generator, preferably above the level of said generator. The tubes will be fitted with non-return valves and the same type of valve must isolate, on the condensate return side, each exchanger. It can even be envisaged, in this case, to bring back to the same generator, condensates coming from different pressure networks.
Cette variante de recyclage, indépendamment des cas où la chaufferie ne peut pas être implanté à un niveau suffisamment bas par rapport aux-appareils, peut également être utilsiée dans le cas d'installations classiques existantes, sans modification importante de plomberie, en supprimant les purgeurs et en les rempla çant par une ou plusieurs pompes précédées chacun de petits réservoirs à électro-niveau. Bien entendu, dans cette adaptation, les économies d'énergie thermique réalisées sont plus faibles que lorsque l'on travaille en rem plissant totalement les conditions conformes à l'invention mais on obtient cependant une économie notable par rapport à une installation traditionnelle à purgeurs de retour des condensats sur la bâche alimentaire du générateur. This variant of recycling, independently of the cases where the boiler room cannot be installed at a sufficiently low level compared to the apparatus, can also be used in the case of existing conventional installations, without significant modification of plumbing, by eliminating the steam traps. and replacing them with one or more pumps each preceded by small electro-level tanks. Of course, in this adaptation, the thermal energy savings achieved are lower than when working by completely fulfilling the conditions according to the invention, but a significant saving is nevertheless obtained compared with a traditional installation with steam traps. condensate return on the generator food cover.
Par rapport aux installations classiques, dans lesquelles les échangeurs sont équipés de purgeurs traditionnels, outre les économies réalisées en fonctionnement normal, on obtient également une mise en chauffe beaucoup plus rapide ét un meilleur rendement de production de l'appareil. Compared to conventional installations, in which the exchangers are fitted with traditional steam traps, in addition to the savings made in normal operation, a much faster heating-up and a better production yield of the apparatus are also obtained.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
EP0890798A3 (en) * | 1997-07-10 | 2000-11-15 | Hecker, Monica | Heat distribution system filled with heat exchange medium |
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1982
- 1982-12-17 FR FR8221508A patent/FR2538093B1/en not_active Expired
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---|---|---|---|---|
EP0890798A3 (en) * | 1997-07-10 | 2000-11-15 | Hecker, Monica | Heat distribution system filled with heat exchange medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2538093B1 (en) | 1987-06-05 |
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