FR2547024A1 - Method and installation for producing hot water or other liquid continuously, in particular for industrial requirements - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un procédé et une installation pour la production d'eau chaude ou autre liquide, en continu, en particulier pour des besoins industriels. The subject of the invention is a process and an installation for the production of hot water or other liquid, continuously, in particular for industrial needs.
La fourniture d'eau chaude en continu dans le secteur industriel est réalisée très souvent à partir d'une chaudière à vapeur nécessitant un investissement important et travaillant avec des rendements qui ne dépassent guère 65%, du fait de l'emploi dans de telles installations d'échangeurs intermédiaires. The continuous supply of hot water in the industrial sector is very often carried out from a steam boiler requiring a significant investment and working with yields which hardly exceed 65%, due to the use in such installations. of intermediate exchangers.
Les températures demandées se situent usuellement dans une fourchette de 850 C à 1100C, en partant d'eau à une température voisine de 10 C. The temperatures required are usually in the range of 850 ° C. to 1100 ° C., starting with water at a temperature close to 10 ° C.
On a également proposé l'utilisation d'échangeurs immmergés dits "compacts " équipés de brûleurs à gaz à prémélange total et qui servent au chauffage de bains latents contenus dans des cuves. De telles installations qui s'utilisent en particulier dans l'industrie métallurgique pour le traitement de surface de divers produits sont intéressantes en ce que le rendement de chauffage peut atteindre fréquemment 90% sur pouvoir calorifique inférieur (PCI), tandis que l'ins tallation est peu encombrante et relativement simple donc peu coûteuse.Cependant, ces installations ne sont bien adaptées qu'à la préparation de bains latents, ne permettant pas notamment la production d'eau à une température supérieure à 1000C et étant mal adaptés à des demandes intermittentessauf à prévoir l'adjonction d'un ballon d'eall chaude tampon éventuellement prs srise ce qui entraine des surcoûts très notables d'installations et une chute du rendement thermique. It has also been proposed to use immersed heat exchangers known as "compact" equipped with gas burners with total premix and which are used for heating latent baths contained in tanks. Such installations which are used in particular in the metallurgical industry for the surface treatment of various products are advantageous in that the heating efficiency can frequently reach 90% on lower calorific value (PCI), while the installation is compact and relatively simple, therefore inexpensive. However, these installations are only well suited to the preparation of latent baths, in particular not allowing the production of water at a temperature above 1000C and being ill-suited to intermittent demands except provide for the addition of a hot buffer hot water tank which may be pressurized, which results in very significant additional installation costs and a drop in thermal efficiency.
L'invention a pour objet de résoudre les difficultés ci-dessus mentionnées en proposant une installation simple peu coûteuse présentant un très bon rendement thermique et une grande souplesse d'utilisation. The object of the invention is to solve the above-mentioned difficulties by proposing a simple inexpensive installation having very good thermal efficiency and great flexibility of use.
L'invention utilise une installation du type à bain latent chauffé par un échangeur de chaleur immergé. The invention uses an installation of the latent bath type heated by a submerged heat exchanger.
Conformément au procédé de conduite de l'installation conforme à l'invention, en vue de satisfaire à tout instant une demande tout en optimisant les conditions de fonctionnement de l'installation
- on mesure en permanence en au moins un point de la cuve voisin du conduit de soutirage du liquide chaud la température du liquide,
- on mesure en permanence le niveau du liquide dans le bain autour d'un niveau optimal de remplissage et/ou le débit du liquide chaud soutiré,
- on commande le chauffage de l'installation lorsque la température mesurée comme indiqué ci-dessus descend en dessous d'un premier seuil déterminé et on commande l'arrêt du chauffage lorsque cette température dépasse un second seuil déterminé supérieur au premier,
- on commande l'alimentation en eau froide du bain lorsqu'il y a débit de liquide chaud soutiré ou lorsque le niveau de liquide dans le bain descend en dessous d'une pre miere hauteur déterminée et on commande l'arrêt de l'alimentation en eau froide lorsque ledit niveau s'élève au dessus d'un seconde hauteur déterminée située à un niveau supérieur à ladite première hauteur.In accordance with the process for operating the installation in accordance with the invention, with a view to satisfying a request at all times while optimizing the operating conditions of the installation
the temperature of the liquid is continuously measured at at least one point in the tank near the hot liquid withdrawal pipe,
the liquid level in the bath is continuously measured around an optimal filling level and / or the flow rate of the hot liquid withdrawn,
the heating of the installation is controlled when the temperature measured as indicated above drops below a first determined threshold and the heating is stopped when this temperature exceeds a second determined threshold higher than the first,
- the supply of cold water to the bath is controlled when there is a flow of hot liquid drawn off or when the liquid level in the bath drops below a first determined height and the supply is stopped in cold water when said level rises above a second determined height situated at a level greater than said first height.
L'installation conforme à l'invention comporte ainsi essentiellement à l'intérieur d'unecuve thermiquement isolée au moins un générateur de chaleur immergé du type alimenté par un brûleur à prémélange air/gaz combustible et les divers organes de contrôle de fonctionnement de l'installation tels que sondes de températures, détecteurs de niveau et/ou de contrôle de débit de soutirage et d'alimentation du bain. The installation according to the invention thus essentially comprises inside a thermally insulated tank at least one submerged heat generator of the type supplied by a burner with a premix air / combustible gas and the various organs for controlling the operation of the installation such as temperature probes, level detectors and / or control of draw-off flow and bath supply.
L'invention, sa mise en oeuvre et ses avantages apparaetront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés illustrant schématiquement à titre d'exemple un mode de réalisation. The invention, its implementation and its advantages will appear more clearly with the aid of the description which follows, made with reference to the appended drawings illustrating schematically by way of example an embodiment.
Dans ces dessins
la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une installation conforme à l'invention;
la figure 2 est une vue en coupe faite sensiblement au niveau du plan II-II de la figure 1;
la figure 3 est un diagramme électrique relatif au contrôle de fonctionnement du brûleur.In these drawings
Figure 1 is a schematic sectional view of an installation according to the invention;
Figure 2 is a sectional view taken substantially at the plane II-II of Figure 1;
FIG. 3 is an electrical diagram relating to the control of the operation of the burner.
Se reportant tout d'abord aux figures 1 et 2, on aperçoit une installation repérée dans son ensemble 1 compor tant essentiellement une cuve 2 isolée thermiquement de l'extérieur par une paroi 3 contenant le bain 4 du liquide à chauffer, tell'eau par exemple.Le niveau du bain apparaît en 5 et au dessus le volume de vapeur 6 mis en liaison avec l'atmosphère par un évent7 se terminant éventuellement par une soupage d'arrêt 8 si le bain doit être chauffé à une température supérieur à 1000C. Referring first to Figures 1 and 2, we see an installation identified as a whole 1 essentially comprising a tank 2 thermally isolated from the outside by a wall 3 containing the bath 4 of the liquid to be heated, such as water example. The level of the bath appears at 5 and above the volume of vapor 6 connected to the atmosphere by a vent 7 possibly ending with a stop valve 8 if the bath must be heated to a temperature above 1000C.
Le bain 4 est chauffé par un générateur de chaleur repéré dans son ensemble 9 comportant essentiellement un brûleur 10 à prémélange total alimenté en mélanose air + gaz combustible comme indiqué par la flèche 11 par un conduit 12 une chambre de combustion 13 dans laquelle s'effectue la plus grande partie de la combustion un échangeur de chaleur à pla qu's 14 faisant suite à la chambre de combustion -13 et debou- chant dans un collecteur 15 relié au conduit d'évacuation des fumées 16. Dans la chambre de combustion 13 sont également prévus comme il apparaît plus clairement sur la figure 2 différents conduits 16 traversant de haut en bas la chambre et qui sont parcourus par des courants de convexion de l'eau à chauffer comme indiqué par les flèches 17.Dans la partie échangeur à plaques14,des courants de convexion 18 circulant entre les plaques assurent également le bon chauffage et l'homogénéisation de la température du bain. la figure 2 illustre simplement schématiquement l'installation, le nombre des conduits et des plaques étant généralement nettement plus important qu'illustré schématiquement. The bath 4 is heated by a heat generator identified as a whole 9 essentially comprising a burner 10 with total premix supplied with air + fuel gas melanosis as indicated by the arrow 11 by a duct 12 a combustion chamber 13 in which takes place most of the combustion is a plate heat exchanger 14 which follows the combustion chamber -13 and leads into a manifold 15 connected to the flue gas evacuation pipe 16. In the combustion chamber 13 are also provided as it appears more clearly in FIG. 2 different conduits 16 crossing from top to bottom the chamber and which are traversed by currents of convection of the water to be heated as indicated by the arrows 17. In the plate exchanger part 14, convection currents 18 circulating between the plates also ensure good heating and homogenization of the bath temperature. Figure 2 simply schematically illustrates the installation, the number of conduits and plates being generally significantly greater than illustrated schematically.
En 19 on a figuré la cellule de contrôle par rayonnement ultra-violet du bon fonctionnement du brûleur, laquelle "regarde" la plaque 20 sur laquelle s'accrochent les flammes du brûleur par l'intermédiaire d'un conduit 21 protégeant la cellule 19 de l'atmosphère chaude et humide. In 19, the ultraviolet radiation control cell for the correct functioning of the burner has been depicted, which "looks" at the plate 20 on which the flames of the burner are attached by means of a conduit 21 protecting the cell 19 from the hot and humid atmosphere.
L'installation comprend d'autre part une entrée 22 de liquide froid se faisant de préférence en partie basse vers l'extrémité de la cuve voisine du côté 15 de sortie du générateur de chaleur, et une sortie d'eau chaude 23 se faisant en partie haute du bain vers l'extrémité opposée au vosinage du brûleur 10. Ainsi la circulation d'eau froide se fait sensiblement dans le bain à contre-courant avec la circulation des fumées comme indiqué par la flèche 24. The installation further comprises an inlet 22 for cold liquid preferably at the bottom towards the end of the tank adjacent to the outlet side 15 of the heat generator, and a hot water outlet 23 at upper part of the bath towards the end opposite to the relief of the burner 10. Thus the circulation of cold water takes place substantially in the bath against the current with the circulation of the fumes as indicated by the arrow 24.
L'installation comprend en outre pour le contrôle de son fonctionnement une sonde 25 qui mesure en partie haute au voisinage du conduit de soutirage d'eau chaude la température du bain. Avantageusement une deuxième sonde du même type 26 est prévueà un niveau plus bas mais également vers l'extrémité de sortie d'eau chaude comme indiqué à la figure 1. The installation further comprises for controlling its operation a probe 25 which measures in the upper part in the vicinity of the hot water withdrawal duct the temperature of the bath. Advantageously, a second probe of the same type 26 is provided at a lower level but also towards the end of the hot water outlet as indicated in FIG. 1.
L'installation est complétée par des sondes 27,28,29 mesurant trois niveaux d'eau dans le bain. The installation is completed by probes 27,28,29 measuring three levels of water in the bath.
On décrira maintenant le fonctionnement de l'installation. The operation of the installation will now be described.
A la mise en route de l'installation les sondes 25 et 26 mesurent la température du bain dans les régions respectives 30 et 31. En supposant que le bain est à température trop basse, chacune de ces sondes commande un relais associé respectivement RTî T2 et RIZ1, T2 à la fermeture commandant la mise en route du programmateur 32 du brûleur de l'installation. A ce stade des opérations la cellule de contrôle 19 contrôle le bon allumage du brûleur, et en supposant le bain rempli à niveau convenable, le chauffage du bain s'effectue. When the installation is started up, the probes 25 and 26 measure the temperature of the bath in the respective regions 30 and 31. Assuming that the bath is at too low a temperature, each of these probes controls an associated relay respectively RTî T2 and RIZ1, T2 at closing controlling the start-up of the programmer 32 of the installation burner. At this stage of the operations, the control cell 19 checks the correct ignition of the burner, and assuming the bath is filled to a suitable level, the bath is heated.
Le chauffage persiste, tant que les deux sondes 30 et 31 ntont pas mesuré chacune le dépassement d'un seuil de température maximum T'2 et T2 respectivement. Par exemple le seuil T2 mesuré par la sonde 30 peut être de 95 0C, tandis que le seuil T'2 mesuré par la sonde T1 pourra être de 800C. Si ces deux températures sont dépassées, alors cela signifie que l'ensemble du bain est suffisamment chaud et les deux relais
et
Rut1, T2 RUT,1 T'2 ouvrant le circuit du programmateur 30 commandentl'arret du chauffage.The heating persists, as long as the two probes 30 and 31 have not each measured the exceeding of a maximum temperature threshold T'2 and T2 respectively. For example, the threshold T2 measured by the probe 30 can be 95 ° C., while the threshold T′2 measured by the probe T1 can be 800C. If these two temperatures are exceeded, then this means that the whole bath is sufficiently hot and the two relays
and
Rut1, T2 RUT, 1 T'2 opening the circuit of the programmer 30 control the heating off.
La sonde 29 quant à elle repère le niveau du bain dans la cuve. Elle commande une vanne asservie 33 assurant l'alimentation d'eau froide dans le bain si le niveau tend à baisser et fermant cette alimentation si le niveau tend à trop s'éléver. Ainsi sont automatiquement compensés les soutirages d'eau chaude en 23. As for the probe 29, it identifies the level of the bath in the tank. It controls a slave valve 33 ensuring the supply of cold water to the bath if the level tends to drop and closing this supply if the level tends to rise too high. This automatically compensates for hot water withdrawals at 23.
La sonde 27 est une sonde de -securité qui commandera l'arrêt de l'installation si le bain tend à atteindre ce niveau, ce qui peut être provoqué par exemple par un mauvais fonctionnement de l'électrovanne 33 ou de la sonde 29. De la même facon la sonde 28 détecte un manque d'eau dans l'installation si le niveau tend à baisser en dessous de cette sonde, commandant elle aussi l'arrêt de l'installation. De cette façon on est assuré que le niveau du bain 5 au dessus du générateur de chaleur 18 sera toujours maintenu sensiblement à la valeur h souhaitée mesurée par la sonde 29. The probe 27 is a safety sensor which will control the stopping of the installation if the bath tends to reach this level, which can be caused for example by a malfunction of the solenoid valve 33 or of the probe 29. the same way the probe 28 detects a lack of water in the installation if the level tends to drop below this probe, also ordering the shutdown of the installation. In this way it is ensured that the level of the bath 5 above the heat generator 18 will always be maintained substantially at the desired value h measured by the probe 29.
On notera qu'à la place de la sonde 29 mesurant le niveau du bain, on peut placer sur l'orifice de sortie 23 d'eau chaude un débitmètre mesurant le soutirage et commandant en corrélation l'admission d'eau froide à l'électrovanne 33. It will be noted that in place of the probe 29 measuring the level of the bath, it is possible to place on the outlet orifice 23 of hot water a flow meter measuring the withdrawal and controlling in correlation the admission of cold water to the solenoid valve 33.
De la description qui précède, il apparaît que la construction et la conception générale de l'invention sont très simples et en outre très avantageuses,en ce qu'ellespermettent de bénéficier des conditions particulièrement bonnes de rendement d'une installation du type décrit fonctionnant en combustion immergée. En outre dans une telle installation le volume de la cuve assure les soutirages instantanés d'eau chaude formant hydro-accumulation sans surcoût d'installation. From the above description, it appears that the construction and the general design of the invention are very simple and also very advantageous, in that they allow to benefit from the particularly good conditions of performance of an installation of the type described operating in submerged combustion. In addition, in such an installation, the volume of the tank ensures instant withdrawal of hot water forming hydro-accumulation without additional installation cost.
Les détections de températures au niveau bas T1, T'1 qui peuvent être par exemple choisies respectivement à 850C et 700C protègent également l'utilisateur contre un refroidissement excessif du bain par suite par exemple d'une longue période d'inutilisation. En effet si par suite d'une longue période d'inutilisation l'eau tend à se refroidir, d'abord dans les couches inférieures, la sonde 26 détectera une baisse de température par exemple en dessous de 700C commandant la mise en route du brûleur et par suite la remise en température de tout le bain du fait des mouvements de convexion que cette mise en route provoque. Bien entendu le réglage de la température du bain se fait au niveau souhaité en jouant sur le réglage des sondes 30 et 31. Enfin si l'on veut obtenir des bains d'eau chaude à une température supérieure à 1000C, par exemple pour la production de vapeur, il suffit de programmer en correspondance les sondes 30 et 31 et de tarer la soupape 8 de l'évent 7 à la pression correspondante. The temperature detections at the low level T1, T'1 which can for example be chosen respectively at 850C and 700C also protect the user against excessive cooling of the bath as a result for example of a long period of non-use. In fact, if after a long period of non-use the water tends to cool, first in the lower layers, the probe 26 will detect a drop in temperature, for example below 700C controlling the start-up of the burner and consequently the reheating of the entire bath due to the convection movements that this start-up causes. Of course the adjustment of the bath temperature is done at the desired level by playing on the setting of the probes 30 and 31. Finally if one wants to obtain hot water baths at a temperature above 1000C, for example for production of steam, it suffices to program the probes 30 and 31 in correspondence and to calibrate the valve 8 of the vent 7 to the corresponding pressure.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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CL | Concession to grant licences | ||
CL | Concession to grant licences | ||
TP | Transmission of property | ||
ST | Notification of lapse |