FR3053774A1 - Installation de refroidissement de gaz ou fumees dans un conduit de circulation a l'aide d'un dispositif de refroidissement - Google Patents
Installation de refroidissement de gaz ou fumees dans un conduit de circulation a l'aide d'un dispositif de refroidissement Download PDFInfo
- Publication number
- FR3053774A1 FR3053774A1 FR1656635A FR1656635A FR3053774A1 FR 3053774 A1 FR3053774 A1 FR 3053774A1 FR 1656635 A FR1656635 A FR 1656635A FR 1656635 A FR1656635 A FR 1656635A FR 3053774 A1 FR3053774 A1 FR 3053774A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- cooling
- flow
- installation
- column
- fumes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 126
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 title claims description 6
- 239000003517 fume Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 41
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 40
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009626 Hall-Héroult process Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
- F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B13/00—Furnaces with both stationary charge and progression of heating, e.g. of ring type, of type in which segmental kiln moves over stationary charge
- F27B13/06—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of this type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Installation (100) de refroidissement des gaz ou fumées issus notamment d'un procédé lié à la production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un conduit (101) de circulation des gaz ou fumées dans lequel les gaz ou fumées circulent selon une direction d'écoulement et comprenant au moins un dispositif (1) de refroidissement comportant : - au moins une première colonne (2) et une deuxième colonne (3) s'étendant selon une direction (Z) principale, - au moins un tube (6) d'écoulement s'étendant selon une direction (X) longitudinale entre les deux colonnes (2,3), le dispositif (1) de refroidissement étant installé à l'intérieur du conduit (101) de circulation des gaz ou fumées de sorte que la direction (X) longitudinale du tube (6) d'écoulement du dispositif (1) de refroidissement est parallèle à la direction d'écoulement, la première colonne (2) étant disposée en amont de la deuxième colonne (3) selon le sens d'écoulement du fluide chaud constitué des gaz ou fumées.
Description
© N° de publication : 3 053 774 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 56635 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © Int Cl8 : F27 D 17/00 (2017.01), C 25 C 3/22
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| ©) Date de dépôt : 11.07.16. | (© Demandeur(s) : FIVES SOLIOS Société par actions |
| (© Priorité : | simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : BOUHABILA EL HANI et FAUX ADE- | |
| LAIDE. | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 12.01.18 Bulletin 18/02. | |
| ©) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | Titulaire(s) : FIVES SOLIOS Société par actions sim- |
| apparentés : | plifiée. |
| ©) Demande(s) d’extension : | © Mandataire(s) : CABINET PLASSERAUD. |
INSTALLATION DE REFROIDISSEMENT DE GAZ OU FUMEES DANS UN CONDUIT DE CIRCULATION A L'AIDE D'UN DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT.
FR 3 053 774 - A1 (üp Installation (100) de refroidissement des gaz ou fumées issus notamment d'un procédé lié à la production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un conduit (101) de circulation des gaz ou fumées dans lequel les gaz ou fumées circulent selon une direction d'écoulement et comprenant au moins un dispositif (1) de refroidissement comportant:
- au moins une première colonne (2) et une deuxième colonne (3) s'étendant selon une direction (Z) principale,
- au moins un tube (6) d'écoulement s'étendant selon une direction (X) longitudinale entre les deux colonnes (2,3), le dispositif (1) de refroidissement étant installé à l'intérieur du conduit (101) de circulation des gaz ou fumées de sorte que la direction (X) longitudinale du tube (6) d'écoulement du dispositif (1) de refroidissement est parallèle à la direction d'écoulement, la première colonne (2) étant disposée en amont de la deuxième colonne (3) selon le sens d'écoulement du fluide chaud constitué des gaz ou fumées.
L'invention concerne le domaine de la production de l'aluminium par un procédé d'électrolyse ignée, et plus particulièrement l'invention concerne le traitement des gaz et fumées issus d'un tel procédé.
L'aluminium est produit en général à partir du procédé de Hall-Héroult. A cet effet, des cuves d'électrolyse sont disposées dans une halle, et sont traversées en série par un courant. Le minerai est placé dans des cuves remplies de sels fondus, typiquement de la cryolite. Des anodes en carbone sont introduites dans les cuves, en contact avec le bain électrolytique, pour réaliser l'électrolyse de l'aluminium.
Le procédé d'électrolyse génère des gaz et fumées chargés notamment en composés fluorés, toxiques pour l'environnement et pour les opérateurs circulant dans la halle d'électrolyse. Afin d'éviter que ces gaz et fumées ne s'échappent, les cuves sont fermées par des capots, et un système d'aspiration permet d'amener les gaz et fumées à un centre de traitement des gaz et fumées.
Toutefois, les gaz et fumées peuvent atteindre des températures de l'ordre de 180°C et allant jusqu'à 300°C, ce qui risque de détériorer les filtres du centre de traitement.
Afin de refroidir les gaz et fumées avant leur traitement, il est connu, entre autre, de mettre en œuvre des échangeurs de chaleur. Un intérêt supplémentaire des échangeurs de chaleur est qu'ils permettent de récupérer au moins en partie de la chaleur qui peut être réinjectée par exemple dans un autre procédé industriel, au contraire d'autres techniques comme le refroidissement par dilution qui injecte de l'air extérieur dans les gaz et fumées.
Un problème fréquemment rencontré avec les échangeurs de chaleur est que les gaz et fumées comprennent également des particules sous forme de poussières, qui forment des dépôts sur les surfaces des échangeurs et diminuent leur efficacité, voire provoquent des phénomènes de bouchage.
Le document W02008/113496 propose un dispositif pour refroidir les fumées issues de l'électrolyse de l'aluminium. Ce dispositif est formé d'une pluralité de tubes dans lesquels les fumées passent. Les tubes sont en contact par leur paroi extérieure avec un fluide refroidissant. L'entrée des tubes est en forme de cloche, de manière à accélérer les fumées entrant dans les tubes et limiter la formation des dépôts dans les tubes.
Cependant, la conception en tube n'apporte pas entière satisfaction. En effet, l'accélération des fumées peut être insuffisante pour empêcher tout dépôt de se former dans les tubes. En outre, le nettoyage des tubes est particulièrement fastidieux.
Le document W02015/049311 propose un échangeur de chaleur sous forme de plaque qui s'insère dans une fente sur une conduite du système d'aspiration. L'échangeur de chaleur est ainsi plus facilement enlevé de la conduite pour être nettoyé. Cependant, l'échangeur à plaque offre un rendement thermique inférieur à celui d'un échangeur à tubes.
Il existe donc un besoin pour un nouveau dispositif d'échange de chaleur surmontant notamment les inconvénients précités.
Un premier objet de l'invention est de proposer une solution pour refroidir un fluide, particulièrement adaptée aux gaz et fumées issues d'un procédé d'électrolyse de l'aluminium, en ce qu'il limite la formation de dépôt.
Un deuxième objet de l'invention est de proposer une solution pour refroidir un fluide en minimisant la perte de charge induite dans un système d'aspiration.
Un troisième objet de l'invention est de proposer une solution pour refroidir un fluide présentant une surface d'échange thermique importante.
Un quatrième objet de l'invention est de proposer une solution pour refroidir un fluide facile à nettoyer ou à remplacer.
A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose une installation de refroidissement des gaz ou fumées issus notamment d'un procédé lié à la production d'aluminium par électrolyse ignée. L'installation comprend un conduit de circulation des gaz ou fumées dans lequel les gaz ou fumées circulent selon une direction d'écoulement et comprend en outre au moins un dispositif de refroidissement comportant :
au moins une première colonne et une deuxième colonne s'étendant selon une direction principale, au moins une des deux colonnes comprenant une entrée destinée à être raccordée à une source d'un fluide de refroidissement et au moins une des deux colonnes comprenant une sortie destinée à être raccordée à un système d'évacuation du fluide de refroidissement, au moins un tube d'écoulement s'étendant selon une direction longitudinale entre les deux colonnes, chaque extrémité du tube étant fixée à une face proximale d'une des colonnes, de sorte que le fluide de refroidissement circule de l'entrée vers la sortie en passant par le tube d'écoulement.
Le dispositif de refroidissement est installé à l'intérieur du conduit de circulation des gaz ou fumées de sorte que la direction longitudinale du tube d'écoulement du dispositif de refroidissement est parallèle, ou sensiblement parallèle, à la direction d'écoulement, la première colonne étant disposée en amont de la deuxième colonne selon le sens d'écoulement du fluide chaud constitué des gaz ou fumées. Il est entendu qu'une tolérance est acceptée sur le parallélisme entre la direction d'écoulement du fluide chaud et la direction longitudinale.
Le fluide chaud s'écoule ainsi sensiblement parallèlement au tube d'écoulement dans lequel le fluide de refroidissement circule, garantissant un bon échange thermique pour refroidir le fluide chaud tout en limitant les pertes de charge induites par la présence du dispositif de refroidissement dans le conduit de circulation.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de refroidissement comprend de plus au moins un élément déflecteur présentant sur au moins une portion s'étendant selon l'axe principal un profil aérodynamique. Le profil aérodynamique comprend une face courbée convexe placée en amont du reste du dispositif de refroidissement selon le sens d'écoulement du fluide chaud, de sorte que le fluide chaud s'écoule dans le conduit de circulation à l'extérieur du dispositif de refroidissement en suivant le profil aérodynamique de l'élément déflecteur puis en suivant une direction d'écoulement parallèle à la direction longitudinale le long du tube d'écoulement.
L'élément déflecteur permet de réduire davantage les pertes de charge induites en guidant le fluide chaud le long du profil aérodynamique.
L'élément déflecteur peut être fixé rigidement à une des colonnes. Par exemple, l'élément déflecteur est monobloc avec la première colonne, la face courbée convexe de l'élément déflecteur étant confondue avec une face distale de la première colonne.
L'installation peut comprendre une pluralité de tubes d'écoulement, qui s'étendent alors selon une même direction longitudinale et disposés parallèlement les uns aux autres selon la direction principale, de manière à augmenter la surface d'échange thermique du fluide chaud sur le dispositif de refroidissement.
Un espace vide peut être prévu entre au moins deux tubes d'écoulement successifs. En variante, une plaque peut s'étendre selon la direction principale entre au moins deux tubes d'écoulement successifs adjacents. La plaque est alors fixée à au moins l'un des tubes d'écoulement.
Selon un mode de réalisation, les colonnes comprennent des parois intérieures formant compartiments dans les colonnes de sorte que le fluide de refroidissement circule en serpentin dans les tubes d'écoulement. Le transfert de chaleur par convection est ainsi amélioré.
Selon un mode de réalisation, au moins une ailette radiale est fixée sur au moins un tube d'écoulement, de manière à augmenter la surface d'échange thermique.
Selon un mode de réalisation, la deuxième colonne présente, sur au moins une portion longitudinale, un profil aérodynamique comprenant une face proximale courbée convexe, de sorte que le fluide chaud est guidé le long du profil aérodynamique de la deuxième colonne avant de continuer son écoulement toujours dans la direction d'écoulement.
Selon un exemple, la deuxième colonne comprend l'entrée pour le fluide de refroidissement, permettant une circulation à contre-courant du fluide chaud par rapport au fluide de refroidissement, améliorant là encore les échanges thermiques.
Avantageusement, l'entrée du fluide de refroidissement et la sortie du fluide de refroidissement peuvent être accessibles à l'extérieur du conduit de circulation, de manière à faciliter la connexion et la déconnexion avec une source du fluide de refroidissement et avec un système de récupération du fluide de refroidissement.
Avantageusement encore, le conduit de circulation comprend une ouverture par laquelle le dispositif de refroidissement est introduit dans le conduit de circulation et en est extrait. Le dispositif de refroidissement peut ainsi être installé dans et retiré hors du conduit de circulation aisément, par exemple pour le remplacer ou pour le nettoyer.
A cet effet, le dispositif de refroidissement peut comprendre une bride supérieure fixée à au moins une colonne et fermant l'ouverture lorsque le dispositif de refroidissement est installé dans le conduit de circulation.
Le dispositif de refroidissement peut comprendre en outre une bride inférieure fixée à au moins une des colonnes. La bride est munie d'au moins une tige filetée traversant un trou sur le conduit de circulation, la tige filetée étant accessible à l'extérieur du conduit de circulation pour coopérer avec un système de boulonnage.
Selon un mode de réalisation, plusieurs dispositifs de refroidissement sont placés dans le conduit de circulation parallèlement les uns aux autres selon la direction transversale. En variante ou en combinaison, plusieurs dispositifs de refroidissement sont placés dans le conduit de circulation les uns à la suite des autres selon la direction longitudinale. Le nombre de dispositifs de refroidissement, et donc l'efficacité des échanges thermiques, peuvent ainsi aisément être ajustés en fonction du besoin de refroidissement.
Selon un mode de réalisation, chaque dispositif de refroidissement est raccordé à une source de fluide de refroidissement et comprend un système d'isolement de la source.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose une aluminerie pour la production d'aluminium comprenant une installation de refroidissement telle que présentée ci-dessus, dans laquelle le conduit est connecté à un système d'aspiration des gaz ou fumées générés par des cuves d'électrolyse d'aluminium ou dans laquelle le conduit est connecté à un système d'aspiration des gaz ou fumées générées par un four de cuisson des anodes pour l'électrolyse de l'aluminium.
Selon un troisième aspect, l'invention propose un procédé de production d'aluminium dans une aluminerie comprenant une étape de récupération de gaz ou fumées et une étape de refroidissement des gaz ou fumées dans une installation de refroidissement telle que présentée ci-dessus.
D'autres objets et avantages apparaîtront à la lumière de la description de modes de réalisation de l'invention accompagnée des figures dans lesquelles :
La figure la est une représentation schématique en perspective d'un exemple de réalisation d'un dispositif de refroidissement conforme à l'invention comprenant deux colonnes longitudinales reliées par des tubes transversaux ;
La figure lb est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation d'un dispositif de refroidissement conforme à l'invention ;
Les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques représentant une colonne dite amont du dispositif de refroidissement de la figure la placé dans un flux d'un fluide à refroidir, selon deux modes de réalisation différents ;
La figure 4 est une représentation schématique représentant une colonne dite aval du dispositif de refroidissement de la figure la ou lb placé dans un flux d'un fluide à refroidir, selon un mode de réalisation ;
Les figures 5 à 7 sont des représentations schématiques d'une vue en coupe longitudinale du dispositif des figure la et lb au niveau de tubes transversaux selon trois modes de réalisation différents ;
La figure 8 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'une ou des colonnes du dispositif de refroidissement des figures la et lb ;
La figure 9 est une représentation similaire à celle de la figure 8 d'un autre mode de réalisation d'une ou des colonnes du dispositif de refroidissement des figures la et lb ;
La figure 10 est une représentation schématique en vue de dessus d'un exemple de réalisation d'une installation de refroidissement d'un fluide circulant dans un conduit de circulation au moyen de plusieurs dispositifs de refroidissement selon un mode de réalisation des figures précédentes ;
La figure 11 est un schéma représentant l'alimentation en fluide de refroidissement des dispositifs de l'installation de la figure 10 ;
La figure 12 représente une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif de refroidissement des figures 1 à 9.
La présente invention trouve une application particulière, mais non limitée, au refroidissement des gaz ou fumées issus de tout procédé lié à la production de l'aluminium par électrolyse ignée. En effet, les différents procédés impliqués dans la fabrication de l'aluminium génèrent des gaz ou fumées qu'il faut traiter avant de les rejeter dans l'atmosphère. Ces gaz ou fumées ont en général des températures élevées, parfois incompatibles avec les dispositifs traitants, tels que les filtres. Il est donc nécessaire de les refroidir avant de les traiter. Parmi ces procédés nécessitant un refroidissement des gaz ou fumées, on peut citer la fabrication de la pâte crue pour les anodes dans les tours à pâte, la cuisson des anodes dans les fours de cuisson, et l'électrolyse en elle-même de l'aluminium dans les cuves d'électrolyse.
Pour la suite de la description, il est défini un fluide Fc dit chaud, c'est-àdire les gaz ou fumées à refroidir, s'écoulant dans un conduit de circulation. Le fluide chaud est notamment les gaz ou fumées issus d'un procédé lié à la production d'aluminium par électrolyse. Il est en outre défini un fluide Fr dit de refroidissement, de température inférieure à celle du fluide chaud, destiné à récupérer la chaleur du fluide Fc chaud.
Sur les figures la et lb, il est représenté un dispositif 1 de refroidissement selon un exemple de réalisation de l'invention.
Le dispositif 1 de refroidissement comprend deux colonnes 2, 3, s'étendant selon une même direction principale.
Pour la suite de la description, il est défini un repère X, Y, Z, dans lequel l'axe X repère une direction dite longitudinale, l'axe Z repérant la direction principale des colonnes 2, 3 et l'axe Y repérant la direction transversale aux directions X et Z.
Pour des raisons de clarté, dans le reste de la description, une première colonne 2 est dite amont et la deuxième colonne 3 est dite aval, en référence au sens d'écoulement du fluide Fc chaud dans le conduit de circulation comme cela sera explicité plus loin.
Le dispositif 1 de refroidissement comprend une entrée 4 pour le fluide Fr de refroidissement formée sur une des deux colonnes 2, 3 et destinée à être connectée à une source pour le fluide Fr de refroidissement. La colonne sur laquelle l'entrée 4 du fluide Fr de refroidissement est formée correspond à ce qui est communément appelé un distributeur, l'autre colonne étant alors appelée un collecteur.
Une sortie 5 pour le fluide Fr de refroidissement est également formée sur une des deux colonnes 2, 3, et est destinée à être connectée à un système d'évacuation du fluide Fr de refroidissement.
Le dispositif 1 de refroidissement comprend de plus au moins un, en pratique une pluralité, de tubes 6 d'écoulement s'étendant selon une même direction X longitudinale et reliant les deux colonnes 2, 3. Les tubes 6 sont disposés parallèlement les uns aux autres selon la direction Z principale.
Sur les figures, on a représenté un dispositif 1 de refroidissement comprenant cinq tubes 6. Cependant, en pratique, le nombre de tubes 6 n'est pas limité. Il peut être compris entre dix et cent , et est par exemple égal à trente. Selon un exemple de réalisation, le dispositif 1 de refroidissement comprend trente tubes 6 d'écoulement, à une distance de 30 mm (millimètres) les uns des autres, et répartis selon la direction Z principale sur une hauteur de 2,6 m (mètres).
La section des tubes 6 d'écoulement peut être de forme quelconque. De préférence cependant, elle est circulaire. La section transversale des tubes 6 peut être constante sur leur longueur, mais non nécessairement.
L'utilisation de tubes 6 d'écoulement permet notamment d'augmenter la surface d'échange thermique avec le fluide Fc chaud. En effet, le fluide Fc chaud peut être en contact sur l'ensemble de la surface de chaque tube 6.
Plus précisément, chaque extrémité de chaque tube 6 d'écoulement est fixée sur une face, respectivement 7, 8, proximale d'une des colonnes, respectivement 2, 3.
L'adjectif proximal est ici pris en référence aux tubes 6 d'écoulement, par opposition à distal : la face 7, 8 proximale est plus proche des tubes 6 d'écoulement que la face 9, 10 distale des colonnes 2, 3.
Ainsi, le fluide Fr de refroidissement peut circuler depuis l'entrée 4 vers la sortie 5 du dispositif 1 de refroidissement en passant par les tubes 6 d'écoulement.
Par exemple, les tubes 6 d'écoulement peuvent être thermosoudés sur les colonnes 2, 3.
La longueur des tubes 6 d'écoulement peut varier par exemple entre 0,3 m et 15 m. Afin de limiter les phénomènes de déformation des tubes 6 par fléchissement sous leur propre poids ce qui supprimerait le parallélisme des tubes 6 et afin de limiter les vibrations, des cales selon la direction Z principale peuvent être prévues entre les tubes 6, par exemple tous les 1 m ou tous les 3 m, pour les maintenir parallèles selon la direction X longitudinale.
Selon un aspect de l'invention, les tubes 6 d'écoulement sont placés dans un conduit 101 de circulation d'une installation 100 de récupération d'énergie de sorte que la direction générale d'écoulement du fluide Fc chaud dans le conduit 101 soit sensiblement parallèle à la direction X longitudinale.
Dans le cadre de l'invention, il est entendu qu'une tolérance est acceptée sur le parallélisme entre la direction d'écoulement du fluide Fc chaud et la direction X longitudinale d'extension des tubes 6 d'écoulement. Cette tolérance est de +/- 15° environ.
La direction générale d'écoulement du fluide Fc chaud correspond à la direction d'extension du conduit 101 de circulation.
Afin de limiter la perte de charge dans le flux de fluide Fc chaud due à la présence des colonnes 2, 3, le dispositif 1 de refroidissement comporte de plus au moins un élément 2' déflecteur, présentant sur au moins une portion s'étendant selon l'axe Z principal un profil aérodynamique comprenant une face 9' courbée convexe.
L'élément 2' déflecteur est placé en amont du reste du dispositif 1 de refroidissement, et plus précisément en amont des colonnes 2, 3 par rapport au sens d'écoulement du fluide Fc chaud. En d'autres termes, l'élément 2' déflecteur est le premier élément du dispositif 1 de refroidissement atteint par le fluide Fc chaud dans le conduit 101 de circulation, de sorte que le fluide Fc chaud est d'abord dévié par la face 9' courbée convexe de l'élément 2' déflecteur.
L'adjectif « convexe » désigne ici qui est bombé dans la direction opposée à celle de l'écoulement du fluide Fc chaud.
Le profil désigne ici, selon la définition généralement admise, le contour extérieur de la section transversale de l'élément 2' déflecteur.
Plus précisément, la face 9' courbée convexe présente un contour lisse et continu, c'est-à-dire ne présentant pas d'aspérités ni de points singuliers pour le fluide Fc chaud, de manière à guider le fluide Fc chaud en direction des tubes 6 d'écoulement en limitant le décollement du fluide Fc chaud.
L'élément 2' déflecteur peut être distinct du reste du dispositif 1 de refroidissement (figure la), ou peut être lié, par exemple au moyen d'une fixation rigide, à la colonne 2 amont.
Selon un mode de réalisation, qui est celui du reste de la description, l'élément 2' déflecteur est monobloc avec une des colonnes, en l'occurrence avec la colonne 2 amont, de sorte que la face 9' courbée convexe du profil aérodynamique est confondue avec la face 9 distale de la colonne 2 amont (figure lb). En d'autres termes, la colonne 2 amont fait office de déflecteur.
La dimension des tubes 6 d'écoulement selon la direction Y transversale est telle qu'ils sont sensiblement dans la continuité de la face 9 distale de la colonne 2 amont.
Afin de favoriser l'écoulement sans turbulence le long du profil aérodynamique vers les tubes 6 d'écoulement, le contour de la face 9 distale de la colonne 2 amont peut se terminer, à la jonction avec la face 7 proximale, par une portion tangente ou parallèle à la direction X longitudinale, parallèle aux tubes 6. Ainsi, lorsque vu en coupe dans un plan X, Y, le contour des tubes 6 prolonge le contour de la face 9 distale.
Par exemple, comme illustré sur les figures, afin notamment de faciliter la fixation des tubes 6 d'écoulement sur la face 7 proximale de la colonne 2 amont, la face 7 proximale est sensiblement plane. La largeur de la face 7 proximale selon la direction Y transversale est alors sensiblement égale au diamètre des tubes 6 au niveau de leur jonction sur la colonne 2 amont.
Sur les figures 2 et 3, deux exemples de réalisation du profil aérodynamique de la colonne 2 amont sont illustrés :
en forme de demi-ellipse (figure 2), le grand axe de l'ellipse étant orienté selon la direction X longitudinale, la face 7 proximale coupant l'ellipse sur son petit axe ;
en forme d'ovoïde tronquée ou de bulbe (figure 3).
Comme cela sera explicité plus loin, le dispositif 1 de refroidissement est placé dans le flux de fluide Fc chaud de sorte que le fluide Fc chaud arrive de front sur la face 9 distale courbée convexe, c'est-à-dire que la surface 9 distale est la première surface du dispositif 1 de refroidissement qui est atteinte par le fluide Fc chaud. Le fluide Fc chaud est guidé longitudinalement selon X vers et le long des tubes 6 d'écoulement en favorisant les échanges thermiques et en diminuant l'encrassement.
En effet, lorsque le dispositif 1 de refroidissement est placé dans un flux de fluide Fc chaud circulant selon une direction d'écoulement sensiblement parallèle à la direction X longitudinale avec la colonne 2 amont placée frontalement au flux, les lignes de courant du fluide Fc chaud sont déviées le long de la face 9 distale de la direction X longitudinale par la colonne 2 amont et suivent le profil pour être ramenées sensiblement parallèles aux tubes 6 d'écoulement une fois que la colonne 2 amont est dépassée.
Le contact entre le fluide Fc chaud et la surface extérieure des tubes 6 d'écoulement est alors favorisé, c'est-à-dire que la surface de contact réelle est augmentée. Le transfert thermique entre les tubes 6 d'écoulement et le fluide Fc chaud est ainsi augmenté, améliorant le refroidissement du fluide Fc chaud par le fluide Fr de refroidissement.
En outre, la surface 9 distale courbée convexe, placée de front dans le flux de fluide Fc chaud, permet de réduire les forces aérodynamiques qui s'exercent dessus, en l'occurrence les forces de pression et les forces de cisaillement. Ainsi, lorsque l'écoulement du fluide Fc chaud est parallèle à la direction X longitudinale, ou sensiblement parallèle, il demeure parallèle à la direction X longitudinale autour des tubes 6 d'écoulement. En d'autres termes, malgré la présence du dispositif 1 de refroidissement dans le flux de fluide Fc chaud, les pertes de charge sont limitées, et l'encrassement des tubes 6 d'écoulement est également diminué.
Afin de conserver l'écoulement sensiblement parallèle à la direction X longitudinale également après la colonne 3 aval, celle-ci présente également, sur au moins une portion longitudinale, un profil aérodynamique, dans lequel c'est la face 8 proximale qui est courbée convexe. De même que précédemment, la face 8 proximale présente un contour lisse et continu, de sorte que le fluide Fc chaud peut s'écouler autour en limitant l'apparition de turbulences. Par exemple, la face 10 distale de la colonne 3 aval forme un angle, de sorte que le profil aérodynamique est sensiblement en forme de goutte ou d'œuf (figure 4). Les lignes de courant du fluide Fc chaud contournent alors la colonne 3 aval en suivant le profil aérodynamique tout en conservant un écoulement longitudinal, sensiblement parallèle aux tubes 6 d'écoulement. Ainsi, les pertes de charge occasionnées par la présence du dispositif 1 de refroidissement dans le flux du fluide Fc chaud sont réduites.
L'écoulement demeurant longitudinal sensiblement parallèle aux tubes 6 d'écoulement, un deuxième dispositif 1 de refroidissement peut être placé à la suite, en aval et refroidir encore le fluide Fc chaud en conservant les mêmes effets et avantages.
Un espace vide peut être formé entre deux tubes 6 d'écoulement adjacents successifs selon la direction Z principale, de sorte que le fluide Fc chaud peut être en contact sur l'ensemble de la surface de chaque tube 6. La surface d'échange thermique pour le fluide Fc chaud sur les tubes 6 est ainsi maximisée.
Cependant, la surface d'échange thermique pour le fluide Fc chaud peut être augmentée par exemple en fixant une plaque 11 reliant deux tubes 6 d'écoulement successifs adjacents.
Par plaque, on désigne ici un objet mince, c'est-à-dire dont l'épaisseur est très inférieure, par exemple au moins 50 fois inférieure, au diamètre des tubes 6. Typiquement, l'épaisseur de la plaque est de l'ordre de 0,5 à 5 mm. Ainsi, la plaque 11 ne masque sur les tubes 6 qu'une petite surface, négligeable comparée à l'augmentation de surface qu'elle offre, la plaque 11 étant réalisée dans un matériau thermiquement conducteur.
En variante, afin d'éviter tout phénomène de déformation des tubes à cause de la dilatation thermique de la plaque 11, celle-ci peut n'être fixée qu'à un seul des deux tubes 6 successifs adjacents.
En variante encore, chaque tube 6 d'écoulement peut être muni d'ailettes 12 radiales, c'est-à-dire s'étendant dans le plan Y, Z. De préférence, le nombre maximal d'ailettes 12 par tube 6 est de quatre, disposées deux à deux à 90°, par exemple selon la direction Y transversale et la direction Z principale, de manière à limiter l'introduction d'obstacle dans l'écoulement du fluide chaud qui pourrait augmenter la perte de charge et l'encrassement.
La section transversale de la colonne 2 amont peut être constante selon la direction Z principale. Afin de favoriser davantage le guidage par le profil de la colonne 2 amont du fluide Fc chaud, la colonne 2 amont peut présenter une section Sr transversale réduite au niveau de chaque tube 6 d'écoulement, de sorte que la dimension selon la direction Y transversale de la face 9 proximale de la colonne 2 amont correspond sensiblement à la dimension selon cette même direction des tubes 6, au niveau de leur jonction sur la colonne 2 amont. La section transversale de la colonne 2 amont est alors par exemple en forme de vague dont les creux sont situés au niveau de la jonction des tubes 6 sur la colonne 2 amont (figure 9).
Des dispositions similaires peuvent être appliquées à la colonne 3 aval.
Le dispositif 1 de refroidissement est destiné à être mis en place au sein d'une installation 100 de refroidissement de gaz ou fumées issus notamment d'un procédé lié à la production d'aluminium par électrolyse ignée. Les gaz ou fumées correspondant alors pour le dispositif 1 de refroidissement au fluide Fc chaud à refroidir.
L'installation 100 comprend un conduit 101 de circulation des gaz ou fumées connecté à un système d'aspiration des gaz ou fumées. La vitesse de circulation des gaz ou fumées dans un tel conduit 101 est typiquement comprise entre 10 et 30 m/s (mètres par seconde). Le fluide Fr de refroidissement est par exemple de l'eau.
Par exemple, le conduit 101 de circulation est connecté à une gaine d'aspiration des fumées dégagées par les cuves d'électrolyse, les fours de cuisson des anodes ou d'une tour à pâte crue. Le conduit 101 de circulation peut être de section sensiblement carrée, rectangulaire ou circulaire.
A titre d'exemple, lorsque les fumées sont issues des cellules d'électrolyse, leur température est de l'ordre de 170°C et elles doivent être refroidies jusqu'à 140°C environ avant d'être nettoyées. Les fumées circulent dans le conduit 101 de circulation à environ 25 m/s. Lorsque les fumées sont issues des fours de cuisson des anodes, leur température est de l'ordre de 200°C et elles doivent être refroidies jusqu'à environ 105°C. Les fumées circulent dans le conduit 101 de circulation à environ 26 m/s.
En pratique, une pluralité de dispositifs 1 de refroidissement selon l'invention est placée dans le conduit 101 de circulation, de sorte que la colonne 2 amont est placée en amont de la colonne 3 aval par rapport au sens de circulation des gaz ou fumées Fc dans le conduit 101 de circulation, la direction d'écoulement des gaz ou fumées Fc étant sensiblement parallèle à la direction X longitudinale. En d'autres termes, les dispositifs 1 de refroidissement sont disposés de sorte que la direction X longitudinale de chaque dispositif est parallèle, à la tolérance près, à la direction d'extension du conduit 101 de circulation.
Ainsi, la face 9 distale de la colonne 2 amont est le premier élément du dispositif 1 de refroidissement qui entre en contact avec les gaz ou fumées Fc dans le conduit 101 de circulation. Les gaz ou fumées Fc sont déviés par le profil aérodynamique pour reprendre une direction de circulation sensiblement parallèle à la direction X longitudinale, parallèle aux tubes 6, une fois que la colonne 2 amont est dépassée. De même, les gaz ou fumées Fc entrent ensuite en contact avec la face 8 proximale de la colonne 3 aval et sont déviés par le profil aérodynamique de la colonne 3 aval pour reprendre une direction de circulation sensiblement parallèle à la direction X longitudinale une fois la colonne 3 aval dépassée.
Ainsi, grâce notamment au profil aérodynamique de la colonne 2 amont, et éventuellement de la colonne 3 aval, l'écoulement des gaz et fumées est dévié le long des tubes 6 d'écoulement sans perturber la direction générale de l'écoulement, limitant les phénomènes de perte de charge dans le conduit 101 de circulation.
Les dispositifs 1 de refroidissement peuvent être placés parallèlement les uns aux autres selon la direction Y transversale. De même, les dispositifs 1 de refroidissement peuvent être placés les uns à la suite des autres dans l'écoulement des gaz ou fumées selon la direction X longitudinale. Les gaz ou fumées Fc peuvent ainsi circuler selon la direction X longitudinale entre deux dispositifs 1 de refroidissement adjacents. Le nombre de dispositifs 1 de refroidissement placés côte-à-côte peut être adapté en fonction des dimensions du conduit 101 de circulation. Lorsque la section du conduit 101 de circulation est carrée ou rectangulaire, les dispositifs 1 de refroidissement peuvent tous être de même dimension longitudinale. Lorsque la section du conduit 101 de circulation est sensiblement circulaire, la dimension longitudinale de chaque dispositif 1 de refroidissement peut être adaptée en fonction de sa position selon la direction Y transversale sur une section.
De manière immédiate, et de préférence en combinaison avec la disposition côte-à-côte, les dispositifs 1 de refroidissement peuvent également être placés parallèlement les uns aux autres selon la direction X longitudinale et selon la direction Z principale, les uns à la suite des autres selon la direction X longitudinale, de sorte que les gaz ou fumées Fc circulant dans le conduit 101 de circulation rencontrent sur leur trajet selon la direction d'écoulement sensiblement parallèle à la direction X longitudinale plusieurs dispositifs 1 de refroidissement.
Ainsi, grâce au dispositif 1 de refroidissement, il est possible et facile d'adapter le refroidissement que l'on souhaite obtenir en fonction des besoins en ajustant :
la longueur de refroidissement, c'est-à-dire la distance sur laquelle les gaz ou fumées sont en contact avec des tubes 6 d'écoulement, en ajustant la longueur des tubes 6 pour chaque dispositif 1 de refroidissement et/ou en ajustant le nombre de dispositifs 1 de refroidissement disposés les uns à la suite des autres selon la direction X longitudinale ;
le nombre de dispositifs 1 de refroidissement placés parallèlement les uns aux autres selon la direction Y transversale.
Chaque dispositif 1 de refroidissement est de préférence indépendant des autres dispositifs 1 de refroidissement, c'est-à-dire qu'il peut être retiré du conduit 101 de circulation sans impacter les autres dispositifs 1. A cet effet, l'entrée 4 de chaque dispositif 1 de refroidissement est connectée à une source 102 de fluide Fr de refroidissement, qui peut être commune ou individuelle à chaque dispositif 1, afin d'alimenter le dispositif 1 de refroidissement en fluide Fr de refroidissement. Des systèmes de coupure de l'alimentation en fluide Fr de refroidissement, tels que des vannes 103, sont alors prévus. Ainsi, lorsqu'un dispositif 1 de refroidissement doit être retiré du conduit 101 de circulation par exemple pour le nettoyer ou pour le remplacer, la vanne 103 correspondante est fermée, les autres dispositifs 1 de refroidissement étant toujours alimentés en fluide Fr de refroidissement pour refroidir les gaz ou fumées Fc dans le conduit 101.
De manière similaire, la sortie 5 de chaque dispositif 1 de refroidissement est connectée à un système d'évacuation du fluide Fr de refroidissement, des systèmes de coupure étant prévus pour déconnecter chaque dispositif du système d'évacuation. En variante, le fluide Fr de refroidissement circule en circuit fermé, c'est-à-dire que le système d'évacuation est relié à la source 102, de sorte que le fluide Fr de refroidissement est recyclé au moins en partie.
En variante encore, l'entrée 4 d'un dispositif 1 de refroidissement est connectée à la source 102, et la sortie 5 de ce dispositif 1 est connectée à un autre dispositif 1 de refroidissement, et ainsi de suite, de sorte que le fluide Fr de refroidissement passe d'un dispositif de refroidissement à un autre. La vitesse du fluide de refroidissement peut ainsi être augmentée, pour un même débit global, améliorant les échanges thermiques.
Afin de faciliter la mise en place et le retrait de chaque dispositif 1 de refroidissement dans le conduit 101 de circulation, il est prévu sur le conduit 101 de circulation au moins une ouverture 104 dont les dimensions correspondent sensiblement à celle d'un dispositif 1 de refroidissement, afin de pouvoir glisser par cette ouverture 104 le dispositif 1 de refroidissement hors et dans le conduit 101 de circulation, à la manière d'un tiroir.
Plus précisément, selon un mode de réalisation, chaque dispositif 1 de refroidissement comprend une bride 13 supérieure, fixée sur la colonne 2 amont et sur la colonne 3 aval au-dessus des tubes 6 d'écoulement, et une bride 14 inférieure, fixée sur la colonne 2 amont et sur la colonne 3 aval endessous des tubes 6.
Les dimensions de la bride 13 supérieure sont supérieures à celles de l'ouverture 104 sur le conduit 101 de circulation, de sorte que lorsque le dispositif 1 de refroidissement est glissé par l'ouverture 104 dans le conduit 101 de circulation, la bride 13 supérieure recouvre l'ouverture 104. Un système garantissant l'étanchéité entre la bride 13 supérieure et l'ouverture 104 peut être prévu. Un système de verrouillage peut ensuite être prévu pour fixer la bride 13 supérieure sur le conduit 101 de circulation. Ainsi, lors du retrait ou de la mise en place d'un dispositif 1 de refroidissement, par exemple lorsqu'un dispositif doit être changé ou nettoyé, il n'est pas nécessaire d'arrêter la circulation des gaz ou fumées dans le conduit 101 de refroidissement. En effet, lorsque l'ouverture 104 est découverte temporairement, la vitesse de circulation des gaz ou fumées à l'intérieur du conduit 101 de circulation assure que les échappements des gaz et fumées et/ou l'aspiration d'air extérieur par l'ouverture 104 sont négligeables. Il peut toutefois être prévu un capot temporaire, pour remplacer la bride 13 supérieure pendant le délai entre le retrait d'un dispositif 1 de refroidissement et la mise en place d'un autre ou le temps du nettoyage d'un dispositif 1.
La bride 14 inférieure comprend par ailleurs un système de fixation sur le conduit 101 de circulation. Par exemple, la bride 14 inférieure peut être munie de tiges filetées venant s'insérer dans des perçages correspondants du conduit 101 de circulation, les perçages étant traversants. Les tiges émergent alors hors du conduit 101 de circulation et peuvent coopérer avec un système de boulonnage pour assurer le maintien de la bride 14 inférieure sur le conduit 101 de circulation. Avantageusement, des dispositifs assurant l'étanchéité entre les perçages et les tiges sont prévus.
Lorsque le dispositif 1 de refroidissement est mis en place dans le conduit 101 de circulation, respectivement l'entrée 4 et la sortie 5 pour le fluide Fr de refroidissement demeurent accessibles à l'extérieur du conduit 101 de circulation pour être connecté respectivement à une source 102 et à un système d'évacuation.
Avantageusement, mais non limitativement, l'entrée 4 pour le fluide Fr de refroidissement est formée sur la colonne 3 aval, et la sortie 5 est formée sur la colonne 2 amont, de sorte que le fluide de refroidissement circule depuis la colonne 3 aval vers la colonne 2 amont dans les tubes 6 d'écoulement, à contre-courant des gaz ou fumées Fc, favorisant le refroidissement des gaz et fumées Fc. Cependant, dépendamment des applications, la circulation du fluide de refroidissement peut être co-courante à celle des gaz et fumées, c'est-àdire que l'entrée 4 est formée sur la colonne 2 amont et la sortie 5 est formée sur la colonne 3 aval.
Avantageusement encore, mais non limitativement, afin d'augmenter la vitesse de circulation du fluide Fr de refroidissement dans le dispositif 1 de refroidissement, la colonne 2 amont et la colonne 3 aval comprennent des parois 15 intérieures formant des compartiments afin de forcer la circulation du fluide Fr de refroidissement dans un sens pour un tube 6 d'écoulement ou un groupe de tube 6 et dans un autre sens pour le tube 6 ou le groupe de tubes 6 suivant selon la direction Z principale. Ainsi, au lieu d'avoir le fluide Fr de refroidissement qui passe respectivement de l'entrée 4 à la sortie 5, par exemple respectivement sur la colonne 3 aval et sur la colonne 2 amont, en traversant les tubes 6 en une seule fois, le fluide Fr de refroidissement est amené à circuler en serpentin, dans chaque tube 6 ou groupe de tubes 6, comme illustré par les flèches Fr sur la figure 12. La vitesse de circulation du fluide Fr de refroidissement étant augmentée, le transfert de chaleur par convection est amélioré, améliorant l'efficacité de l'échange thermique. L'entrée 4 et la sortie 5, dépendamment du nombre de tubes 6 ou de groupes de tubes 6 formés, peuvent alors être formées sur une même colonne 2,3.
Le dispositif 1 de refroidissement ainsi placé dans le conduit 101 de circulation apporte un refroidissement efficace des gaz et fumées, tout en limitant la formation de perturbations. Ainsi, les pertes de charge dues à la présence du dispositif 1 sont réduites, et les problèmes d'encrassement sont limités. Par ailleurs, le dispositif 1 de refroidissement peut être retiré hors du conduit 101 de circulation simplement, sans impacter le fonctionnement de l'installation 100, facilitant les opérations de maintenance par exemple pour nettoyer le dispositif 1 de refroidissement ou pour le remplacer.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Installation (100) de refroidissement des gaz ou fumées issus notamment d'un procédé lié à la production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un conduit (101) de circulation des gaz ou fumées dans lequel les gaz ou fumées circulent selon une direction d'écoulement et comprenant au moins un dispositif (1) de refroidissement comportant :au moins une première colonne (2) et une deuxième colonne (3) s'étendant selon une direction (Z) principale, au moins une des deux colonnes (2,3) comprenant une entrée (4) destinée à être raccordée à une source d’un fluide (Fr) de refroidissement et au moins une des deux colonnes (2,3) comprenant une sortie (5) destinée à être raccordée à un système d'évacuation du fluide de refroidissement, au moins un tube (6) d'écoulement s'étendant selon une direction (X) longitudinale entre les deux colonnes (2,3), chaque extrémité du tube (6) étant fixée à une face (7,8) proximale d'une des colonnes (2,3), de sorte que le fluide (Fr) de refroidissement circule de l'entrée (4) vers la sortie (5) en passant par le tube (6) d'écoulement, le dispositif (1) de refroidissement étant installé à l'intérieur du conduit (101) de circulation des gaz ou fumées de sorte que la direction (X) longitudinale du tube (6) d'écoulement du dispositif (1) de refroidissement est parallèle à la direction d'écoulement, la première colonne (2) étant disposée en amont de la deuxième colonne (3) selon le sens d'écoulement du fluide chaud (Fc) constitué des gaz ou fumées.
- 2. Installation (100) selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif (1) de refroidissement comprend de plus au moins un élément (2, 2') déflecteur présentant sur au moins une portion s'étendant selon l'axe (Z) principal un profil aérodynamique comprenant une face (9, 9') courbée convexe placée en amont du reste du dispositif (1) de refroidissement selon le sens d'écoulement du fluide (Fc) chaud, de sorte que le fluide (Fc) chaud s'écoule dans le conduit (101) de circulation à l'extérieur du dispositif (1) de refroidissement en suivant le profil aérodynamique de l'élément déflecteur puis en suivant une direction d'écoulement parallèle à la direction (X) longitudinale le long du tube (6) d'écoulement.
- 3. Installation (100) selon la revendication 2, dans laquelle l'élément (2') déflecteur est fixé rigidement à une des colonnes (2,3).
- 4. Installation (100) selon la revendication 3, dans laquelle, l'élément (2') déflecteur est monobloc avec la première colonne (2), la face courbée (9') convexe de l'élément (2') déflecteur étant confondue avec une face distale (9) de la première colonne (2).
- 5. Installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pluralité de tubes (6) d'écoulement s'étendant selon une même direction (X) longitudinale et disposés parallèlement les uns aux autres selon la direction (Z) principale.
- 6. Installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la deuxième colonne (3) présente, sur au moins une portion longitudinale, un profil aérodynamique comprenant une face (8) proximale courbée convexe.
- 7. Installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'entrée (4) du fluide de refroidissement et la sortie (5) du fluide (Fr) de refroidissement sont accessibles à l'extérieur du conduit (101) de circulation.
- 8. Installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le conduit (101) de circulation comprend une ouverture (104) par laquelle le dispositif (1) de refroidissement est introduit dans le conduit (101) de circulation et en est extrait.
- 9. Installation (100) selon la revendication 8, dans laquelle le dispositif (1) de refroidissement comprend une bride (13) supérieure fixée à au moins une colonne (2,3) et fermant l'ouverture (104) lorsque le dispositif (1) de refroidissement est installé dans le conduit (101) de circulation.
- 10. Installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant plusieurs dispositifs (1) de refroidissement placés dans le conduit (101) de circulation parallèlement les uns aux autres selon la direction (Y) transversale.
- 11. Installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant plusieurs dispositifs (1) de refroidissement placés dans le conduit (101) de circulation les uns à la suite des autres selon la direction (X) longitudinale.
- 12. Installation (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque dispositif (1) de refroidissement est raccordé à une source (102) de fluide de refroidissement et comprend un système (103) d'isolement de la source (102).
- 13. Aluminerie pour la production d'aluminium comprenant une installation (100) de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le conduit (101) est connecté à un système d'aspiration des gaz ou fumées générés par des cuves d'électrolyse d'aluminium.
- 14. Aluminerie pour la production d'aluminium comprenant une installation (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le conduit (101) est connecté à un système d'aspiration des gaz ou fumées générés par un four de cuisson des anodes pour l'électrolyse de l'aluminium.
- 15. Procédé de production d'aluminium dans une aluminerie comprenant une étape de récupération de gaz ou fumées et une étape de refroidissement des gaz ou fumées dans une installation (100) de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.1/7 σ>ESI «-ΙΟLO toU3 <Ο en
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1656635A FR3053774B1 (fr) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Installation de refroidissement de gaz ou fumees dans un conduit de circulation a l'aide d'un dispositif de refroidissement |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1656635 | 2016-07-11 | ||
| FR1656635A FR3053774B1 (fr) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Installation de refroidissement de gaz ou fumees dans un conduit de circulation a l'aide d'un dispositif de refroidissement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3053774A1 true FR3053774A1 (fr) | 2018-01-12 |
| FR3053774B1 FR3053774B1 (fr) | 2019-07-19 |
Family
ID=57190085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1656635A Active FR3053774B1 (fr) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Installation de refroidissement de gaz ou fumees dans un conduit de circulation a l'aide d'un dispositif de refroidissement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3053774B1 (fr) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2927096A1 (de) * | 1979-07-04 | 1981-01-15 | Hans Dipl Ing Schneider | Vorrichtung zur waermerueckgewinnung aus abgas aus zentralheizungs-kesselanlagen |
| EP0236607A1 (fr) * | 1986-03-11 | 1987-09-16 | Merrill K. Gordon | Récupérateur de chaleur et méthode pour récupérer la chaleur |
| EP0319392A1 (fr) * | 1987-12-02 | 1989-06-07 | Chaudieres Seccacier | Récupérateur de chaleur |
| EP2122013A1 (fr) * | 2007-03-22 | 2009-11-25 | ALSTOM Technology Ltd | Système d'épuration et de refroidissement des gaz de combustion |
| WO2011141670A1 (fr) * | 2010-05-12 | 2011-11-17 | Solios Environnement | Procede et dispositif de desencrassement d'echangeur de chaleur |
| WO2011144862A2 (fr) * | 2010-05-21 | 2011-11-24 | Solios Environnement | Procede et dispositif de desencrassement d'echangeur de chaleur |
-
2016
- 2016-07-11 FR FR1656635A patent/FR3053774B1/fr active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2927096A1 (de) * | 1979-07-04 | 1981-01-15 | Hans Dipl Ing Schneider | Vorrichtung zur waermerueckgewinnung aus abgas aus zentralheizungs-kesselanlagen |
| EP0236607A1 (fr) * | 1986-03-11 | 1987-09-16 | Merrill K. Gordon | Récupérateur de chaleur et méthode pour récupérer la chaleur |
| EP0319392A1 (fr) * | 1987-12-02 | 1989-06-07 | Chaudieres Seccacier | Récupérateur de chaleur |
| EP2122013A1 (fr) * | 2007-03-22 | 2009-11-25 | ALSTOM Technology Ltd | Système d'épuration et de refroidissement des gaz de combustion |
| WO2011141670A1 (fr) * | 2010-05-12 | 2011-11-17 | Solios Environnement | Procede et dispositif de desencrassement d'echangeur de chaleur |
| WO2011144862A2 (fr) * | 2010-05-21 | 2011-11-24 | Solios Environnement | Procede et dispositif de desencrassement d'echangeur de chaleur |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3053774B1 (fr) | 2019-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2649192A1 (fr) | Procede et dispositif de transfert simultane de matiere et de chaleur | |
| EP2513582B1 (fr) | Installation de préchauffage d'une bande d'acier en défilement continu | |
| FR3060725A1 (fr) | Echangeur de chaleur a plaques, dispositif de stockage d’energie et leur procede de fabrication | |
| FR2889298A1 (fr) | Echangeur thermique, ensemble propulseur, et aeronef comportant un tel ensemble propulseur | |
| FR2934906A1 (fr) | Calculateur embarque equipe d'un dispositif de refroidissement aeraulique autonome | |
| FR2907539A1 (fr) | Echangeur-condenseur pour chaudiere a condensation | |
| EP1070158B2 (fr) | Cuve d'electrolyse ignee pour la production d'aluminium par le procede hall-heroult comprenant des moyens de refroidissement | |
| FR2842215A1 (fr) | Procede et systeme de refroidissement d'une cuve d'electrolyse pour la production d'aluminium | |
| FR3054204A1 (fr) | Nacelle de turbomoteur comportant un dispositif de refroidissement | |
| FR3053774A1 (fr) | Installation de refroidissement de gaz ou fumees dans un conduit de circulation a l'aide d'un dispositif de refroidissement | |
| FR3028576A1 (fr) | Secteur d'aubage de stator d'une turbomachine comprenant des canaux de circulation de fluide chaud | |
| FR3054651A1 (fr) | Echangeur de chaleur a tubes verticaux et procede d'echange de chaleur | |
| EP3019807B1 (fr) | Dispositif d'échange thermique et procédé de fabrication d'un tel dispositif | |
| FR2918076A1 (fr) | Dispostif pour le traitement thermique de pieces d'usinage. | |
| FR3028018A1 (fr) | Element d'echange de chaleur adapte pour un echange de chaleur entre un premier et un deuxieme fluide, un faisceau d'echange comprenant l'element d'echange de chaleur et un echangeur de chaleur comprenant le faisceau d'echange | |
| EP1709370A1 (fr) | Capteur solaire thermique a air | |
| FR2566102A1 (fr) | Chaudiere a condensation | |
| JP2013007110A (ja) | 成膜装置 | |
| FR2927126A1 (fr) | Composant de ligne d'alimentation en air isole thermiquement et ligne d'alimentation en air d'un moteur thermique comportant un tel composant | |
| EP2878908B1 (fr) | Installation de traitement d'air comprenant un échangeur air/air à double flux | |
| FR2770625A1 (fr) | Element echangeur de chaleur a haut rendement destine a constituer le corps de chauffe d'une chaudiere sectionnable | |
| CA2798677C (fr) | Procede et dispositif de desencrassement d'echangeur de chaleur | |
| FR3112842A1 (fr) | Dispositif de refroidissement d’effluents gazeux provenant d’une installation pour la production d’aluminium par electrolyse ignee | |
| FR2960289A3 (fr) | Procede et dispositif de desencrassement d'echangeur de chaleur. | |
| FR2855593A1 (fr) | Element d'installation de combustion dont les raidisseurs sont des echangeurs de chaleur. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20180112 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |