LU86352A1 - GAS-GAS HEAT EXCHANGER - Google Patents

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LU86352A1
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Description

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\ V / ÉCHANGEUR DE CHALEUR GAZ-GAZ.\ V / GAS-GAS HEAT EXCHANGER.

La présente invention est relative à un échangeur de chaleur entre deux gaz, qui permet notamment de limiter un mélange des gaz à traiter.The present invention relates to a heat exchanger between two gases, which in particular makes it possible to limit a mixture of the gases to be treated.

Les prix sans cesse croissants des combustibles utilisés dans des processus industriels, tels que notamment la fabrication de verre et dans d'autres opérations grosses consommatrices d'énergie ont provoqué un dévelop-pement des recherches dans le domaine de la récupération de chaleur, notamment de la chaleur contenue dans des gaz résiduaires et fumées qui sont normalement évacués dans 1'atmosphère ambiante.The constantly increasing prices of fuels used in industrial processes, such as in particular the manufacture of glass and in other operations consuming large amounts of energy have led to a development of research in the field of heat recovery, in particular of the heat contained in waste gases and fumes which are normally discharged into the ambient atmosphere.

Dans certains cas d'application particuliers, les échangeurs de chaleur classiques ne peuvent cependant pas être utilisés à cause des risques élevés de corrosion des installations, dus à l'agressivité des gaz. Par ailleurs, les échangeurs classiques présentent des dimensions particulièrement importantes dans le cas de débits de gaz 20 élevés. De plus, il est fréquent de trouver des installations très rigides et difficilement réglables pour ce qui concerne les températures de fonctionnement optimales et les débits.In certain specific application cases, conventional heat exchangers cannot however be used because of the high risks of corrosion of the installations, due to the aggressiveness of the gases. Furthermore, conventional exchangers have particularly large dimensions in the case of high gas flow rates. In addition, it is common to find very rigid and difficult to adjust installations with regard to optimal operating temperatures and flow rates.

Un but de la présente invention vise à fournir 25 un échangeur de chaleur du type gaz-gaz qui peut trouver de nombreuses applications dans 1 ' échange thermique entre deux gaz dont l'un au moins peut être corrosif.An object of the present invention is to provide a gas-gas type heat exchanger which can find numerous applications in the heat exchange between two gases, at least one of which may be corrosive.

Un autre but de la présente invention vise à fournir un échangeur de chaleur du type gaz-gaz qui limite 20 le mélange des deux gaz qui sont soumis à l'échange thermique.Another object of the present invention is to provide a gas-gas type heat exchanger which limits the mixing of the two gases which are subjected to heat exchange.

Un autre but de la présente invention vise à fournir un échangeur de chaleur aisément réglable pour ce qui concerne les températures de fonctionnement et les 35 débits, dans des conditions optimales.Another object of the present invention is to provide an easily adjustable heat exchanger with regard to operating temperatures and flow rates, under optimal conditions.

Un autre but de la présente invention vise à fournir un échangeur de chaleur du type susmentionné de construction très simple et robuste.Another object of the present invention is to provide a heat exchanger of the aforementioned type of very simple and robust construction.

Un but complémentaire de la présente invention 1 l 2 vise à fournir un échangeur de chaleur qui met à profit le . principe des lits fluidisés communicants.A complementary object of the present invention 1 2 aims to provide a heat exchanger which takes advantage of. principle of communicating fluidized beds.

Selon la présente invention, l'échangeur du type gaz-gaz utilisant le principe des lits fluidisés intercon-5 nectés est caractérisé en ce qu'il consiste en un récipient tubulaire vertical cylindrique ou polygonal divisé verticalement et radialement en au moins quatre compartiments adjacents communiquant entre eux, dont au moins deux compartiments adjacents forment une partie dite froide et 10 comportant au moins une évacuation du gaz froid et au moins deux compartiments adjacents forment une partie dite chaude et comportant au moins une évacuation du gaz chaud; en ce que chaque compartiment contient un lit fluidisé qui comporte une matière solide mise en suspension par l'un 15 des gaz chauds ou froids intervenant dans l'échange thermique; en ce que, dans le sens de circulation des solides fluidisés, un lit fluidisé à haute vitesse est suivi par un lit fluidisé à basse vitesse et celui-ci est suivi par un lit fluidisé à haute vitesse, un lit fluidisé à haute 20 vitesse pouvant déborder par le haut dans le lit fluidisé à basse vitesse suivant et un lit fluidisé à basse vitesse communiquant par le bas avec le lit fluidisé à haute vitesse suivant; et en ce qu'il comporte au moins un circuit de dérivation à débit réglable qui permet de 25 recycler le gaz sortant dans la fluidisation d'un des lits fluidisés, vers au moins un des lits fluidisés.According to the present invention, the gas-gas type exchanger using the principle of interconnected fluidized intercon-5 beds is characterized in that it consists of a vertical cylindrical or polygonal tubular container divided vertically and radially into at least four adjacent compartments communicating between them, of which at least two adjacent compartments form a so-called cold part and comprising at least one outlet for cold gas and at least two adjacent compartments form a so-called hot part and comprising at least one outlet for hot gas; in that each compartment contains a fluidized bed which comprises a solid material suspended by one of the hot or cold gases involved in the heat exchange; in that, in the direction of flow of the fluidized solids, a high speed fluidized bed is followed by a low speed fluidized bed and this is followed by a high speed fluidized bed, a high speed fluidized bed being capable of overflow from the top into the next low speed fluidized bed and a low speed fluidized bed communicating from below with the next high speed fluidized bed; and in that it comprises at least one bypass circuit with adjustable flow rate which makes it possible to recycle the gas leaving in the fluidization of one of the fluidized beds, towards at least one of the fluidized beds.

On sait en effet que l'expansion d'une couche fluidisée augmente avec la vitesse de fluidisation et que d'autre part, la perte de charge dans une couche fluidisée 30 équilibre le poids de solide par unité de section. Par conséquent, si on réalise un vase communicant fluidisé, avec des vitesses de gaz différentes dans les deux branches, les hauteurs d'équilibre seront différentes. Dès lors, en prévoyant un débordement à la partie supérieure 35 du système, les deux niveaux s'équilibrent en provoquant une circulation du solide.It is known in fact that the expansion of a fluidized layer increases with the speed of fluidization and that, on the other hand, the pressure drop in a fluidized layer 30 balances the weight of solid per unit of section. Consequently, if a fluidized communicating vessel is produced, with different gas speeds in the two branches, the equilibrium heights will be different. Therefore, by providing an overflow at the upper part 35 of the system, the two levels are balanced, causing a circulation of the solid.

Selon une première forme d'exécution avantageuse de la présente invention, les compartiments présentent i 3 tous une section identique. En variante, on peut prévoir une section moindre pour les compartiments à lit fluidisé à basse vitesse.According to a first advantageous embodiment of the present invention, the compartments i 3 all have an identical section. Alternatively, a smaller section can be provided for the low-speed fluidized bed compartments.

De préférence, le dispositif de l'invention 5 comporte deux circuits de dérivation dont un premier recycle une partie des gaz chauds sortant dans le fond du compartiment chaud à lit fluidisé à haute vitesse ou dans le compartiment chaud à lit fluidisé à basse vitesse et le deuxième recycle une partie des gaz froids sortant dans le 10 fond du compartiment froid à lit fluidisé à haute vitesse ou dans le compartiment froid à lit fluidisé à basse vitesse.Preferably, the device of the invention 5 comprises two bypass circuits, a first of which recycles part of the hot gases leaving the bottom of the hot compartment with a high-speed fluidized bed or in the hot compartment with a low-speed fluidized bed and the second recycles part of the cold gases leaving the bottom of the cold compartment with a high-speed fluidized bed or in the cold compartment with a low-speed fluidized bed.

On peut également prévoir un circuit de dérivation qui amène une partie des gaz entrants chaud ou froid 15 à la sortie.It is also possible to provide a bypass circuit which brings part of the hot or cold incoming gases 15 to the outlet.

On constate aisément que l'échangeur selon la présente invention présente une construction particulièrement compacte et d'installation simple. Il suffit de prévoir des matériaux résistant à la corrosion pour les 20 éléments constitutifs tels que la paroi extérieure du réacteur et les cloisons de séparation. Ces éléments sont de construction très simple et, par conséquent, peu onéreuse.It can easily be seen that the exchanger according to the present invention has a particularly compact construction and simple installation. It suffices to provide corrosion-resistant materials for the constituent elements such as the external wall of the reactor and the partition walls. These elements are of very simple construction and, therefore, inexpensive.

L'agencement compact de 1'échangeur selon la 25 présente invention favorise également un bon échange thermique entre le gaz chaud et le gaz froid, l'échange pouvant s'effectuer, d'une part, à travers des cloisons de séparation de la partie chaude et de la partie froide et, d'autre part, à l'aide de la matière solide maintenue en 30 suspension par les gaz, qui circulent d'une partie à l'autre, en passant d'une partie dite chaude à une partie dite froide.The compact arrangement of the exchanger according to the present invention also promotes good heat exchange between the hot gas and the cold gas, the exchange being able to take place, on the one hand, through partitions separating the part hot and the cold part and, on the other hand, using the solid matter kept in suspension by the gases, which circulate from one part to the other, passing from a so-called hot part to a so-called cold part.

On choisit donc des matières solides appropriées telles que par exemple du sable et/ou de l'argile expan-35 sée, dont la granulométrie est judicieusement déterminée pour permettre une fluidisation convenable aux vitesses réalisées dans l'appareil.We therefore choose suitable solid materials such as for example sand and / or expanded clay-35 sée, the particle size is judiciously determined to allow proper fluidization at the speeds achieved in the device.

On conçoit aisément que les gaz sont séparés t 4 étant donné que la partie chaude est séparée de la partie froide par des cloisons qui ne comportent qu'une ouverture à leur partie inférieure pour la circulation des matières solides. En vue d'encore augmenter la séparation des gaz 5 et en vue d'empêcher un mélange de ceux-ci, à travers ces ouvertures, on peut agencer l'injection des gaz de fluidisation au-delà des dites ouvertures.It is easily understood that the gases are separated t 4 since the hot part is separated from the cold part by partitions which only have an opening at their lower part for the circulation of solid materials. In order to further increase the separation of the gases 5 and in order to prevent mixing of these, through these openings, the injection of the fluidization gases can be arranged beyond said openings.

Il est à noter que dans l'application du dispositif selon l'invention à l'échange thermique entre deux 10 gaz, l'utilisation d'au moins un circuit de dérivation pour le recyclage d'une partie des gaz s'est avérée particulièrement avantageuse pour ce qui concerne le réglage fin du fonctionnement en conditions optimales du disposi-, tif. Un tel circuit de dérivation permet notamment, par le 15 réglage du débit qui le traverse, de régler le niveau de température qui règne dans les lits fluidisés correspondants .It should be noted that in the application of the device according to the invention to the heat exchange between two gases, the use of at least one bypass circuit for the recycling of part of the gases has proven to be particularly advantageous with regard to the fine adjustment of the operation in optimal conditions of the device. Such a bypass circuit makes it possible in particular, by adjusting the flow rate which passes through it, to regulate the temperature level prevailing in the corresponding fluidized beds.

Selon une variante de la présente invention, les matières solides mises en suspension dans les gaz de 20 fluidisation peuvent au moins partiellement consister en , , . s , chimiquement ou. physiquement des matières pouvant interagir /avec les gaz qui les tiennent en suspension, en vue de les dépolluer par exemple. C'est ainsi que les matières solides peuvent consister en des réactifs chimiques, des substances catalytiquement actives 25 supportées sur des matières de support classiques adéquates ou des absorbants chimiques ou physiques, notamment des masses pulvérulentes permettant de fixer des aérosols, des gouttelettes et de fines particules éventuellement présentes dans les gaz à traiter.According to a variant of the present invention, the solids suspended in the fluidizing gases can at least partially consist of,,. s, chemically or. physically materials that can interact / with the gases that keep them in suspension, in order to clean them up, for example. Thus, the solid materials can consist of chemical reagents, catalytically active substances supported on suitable conventional support materials or chemical or physical absorbents, in particular pulverulent masses making it possible to fix aerosols, droplets and fines. particles possibly present in the gases to be treated.

30 D'autres détails apparaîtront à la lecture de la description d'une forme d'exécution particulière représentée dans les figures annexées, dans lesquelles: - la figure 1 est une coupe verticale schématique de = l'échangeur selon l'invention, 35 - la figure 2 représente une coupe schématique du disposi tif selon la figure 1, au niveau A-A, et - la figure 3 est un schéma des échanges de matières et des circulations de gaz.30 Other details will appear on reading the description of a particular embodiment represented in the appended figures, in which: - Figure 1 is a schematic vertical section of = the exchanger according to the invention, 35 - 2 shows a schematic section of the device according to Figure 1, at level AA, and - Figure 3 is a diagram of the exchange of materials and gas flows.

* i 5* i 5

Le principe de l'invention sera décrit ci-après. Si la vitesse de fluidisation du compartiment 1 est plus élevée que celle appliquée au compartiment 2, le niveau d'équilibre du lit sera plus élevé que celui du comparti-5 ment 2. Si on abaisse la cloison 4 séparant les deux compartiment de façon à permettre un débordement, les deux niveaux s'équilibrent et provoquent une circulation du solide suivant les flèches.The principle of the invention will be described below. If the fluidization speed of compartment 1 is higher than that applied to compartment 2, the equilibrium level of the bed will be higher than that of compartment 5. If the partition 4 separating the two compartments is lowered so as to allow an overflow, the two levels balance and cause a circulation of the solid according to the arrows.

Un mode particulièrement préféré de l'invention 10 est représenté dans les figures 1 et 2. L'échangeur comporte quatre compartiments 1, 2, 3, 4, dont deux (1, 2) forment la partie froide et les deux autres (3, 4) la partie chaude. Au sein de chaque partie, les compartiments sont portés à des vitesses de fluidisation différentes qui 15 provoquent la circulation suivante: les particules solides passent du compartiment 1 vers le compartiment 2 par débordement parce que la vitesse de fluidisation de 1 est supérieure à celle de 2; les particules solides passent du compartiment 2 vers 3 par le fond 5, de 3 vers 4 par 20 débordement puisque la vitesse de fluidisation de 3 est supérieure à celle de 4 et de 4 vers 1 par le fond 6.A particularly preferred embodiment of the invention 10 is represented in FIGS. 1 and 2. The exchanger comprises four compartments 1, 2, 3, 4, two of which (1, 2) form the cold part and the other two (3, 4) the hot part. Within each part, the compartments are brought to different fluidization speeds which cause the following circulation: the solid particles pass from compartment 1 to compartment 2 by overflow because the fluidization speed of 1 is greater than that of 2 ; the solid particles pass from compartment 2 to 3 through the bottom 5, from 3 to 4 by 20 overflow since the fluidization speed of 3 is greater than that of 4 and from 4 to 1 through the bottom 6.

Le gaz froid quitte l'échangeur, après avoir été chauffé par les gaz chauds, via la sortie 7 alors qu'il a été alimenté en 9 pour fluidiser les matières solides. Le 25 gaz chaud alimenté en 10 pour mettre en suspension les matières solides traverse les compartiments 3 et 4 en cédant une partie de son énergie calorifique au gaz froid et quitte l'échangeur en 8. Un circuit de dérivation 15 réglable moyennant une vanne 17 permet de recycler une 30 partie des gaz chauds dans le fond de l'un des compartiments chauds 3 ou 4, de préférence le compartiment 3 comportant le lit fluidisé à haute vitesse. Cet agencement permet de régler aisément le niveau de température du r système. La circulation est assurée par un ventilateur de 35 circulation 18.The cold gas leaves the exchanger, after having been heated by the hot gases, via outlet 7 while it has been supplied with 9 to fluidize the solid materials. The hot gas supplied at 10 to suspend the solid matter passes through the compartments 3 and 4, yielding part of its heat energy to the cold gas and leaves the exchanger at 8. A bypass circuit 15 adjustable by means of a valve 17 allows to recycle part of the hot gases at the bottom of one of the hot compartments 3 or 4, preferably compartment 3 comprising the high-speed fluidized bed. This arrangement allows the temperature level of the system to be easily adjusted. Circulation is ensured by a circulation fan 18.

Le gaz froid est évacué par le conduit 7 et le gaz chaud de fluidisation par le conduit 8 ce qui permet de les séparer.The cold gas is discharged through line 7 and the hot fluidizing gas through line 8 which allows them to be separated.

î 6 • Pour éviter totalement le mélange des gaz chauds et froids, on peut suivant ce mode particulièrement préféré de l'invention, fluidiser le fond 9 de la partie froide 1, 2 et injecter du gaz froid complémentaire à un niveau 5 11 situé au-dessus des orifices de communication 5, 6.î 6 • To completely avoid the mixing of hot and cold gases, it is possible, according to this particularly preferred mode of the invention, to fluidize the bottom 9 of the cold part 1, 2 and inject additional cold gas at a level 5 11 located at above the communication orifices 5, 6.

Dans ce cas, la section de 11 appareil doit augmenter avec la hauteur du dispositif. On peut procéder de manière analogue pour les compartiments chauds en utilisant l'in-jecteur 12.In this case, the section of the device must increase with the height of the device. One can proceed in a similar way for the hot compartments using the injector 12.

10 Comme il est de pratique courante, le dispositif de l'invention comporte avantageusement une alimentation 13 des matières solides dans la partie chaude ou froide par une trémie et une vis sans fin. Il est bien entendu que l'alimentation peut se faire par tout moyen connu en 15 soi, par exemple par une vanne papillon ou un lit fluidisé annexe.As is common practice, the device of the invention advantageously comprises a supply 13 of the solid materials in the hot or cold part by a hopper and a worm. It is understood that the supply can be done by any means known per se, for example by a butterfly valve or an annexed fluidized bed.

On peut également prévoir un soutirage de matières solides, éventuellement après réaction chimique, par le fond (non représenté). Celles-ci peuvent être tamisées 20 et réinjectées dans la partie chaude ou la partie froide afin de jouer le rôle de volant thermique.It is also possible to provide for withdrawal of solid materials, possibly after chemical reaction, from the bottom (not shown). These can be screened and reinjected into the hot part or the cold part in order to play the role of thermal flywheel.

Le dispositif de la présente invention peut également comporter un système de cyclones (non représenté sur les figures) ou tout autre système de filtrage des gaz 25 à haute température pour purifier le gaz et recycler les fines poussières emportées.The device of the present invention may also include a cyclone system (not shown in the figures) or any other system for filtering gases at high temperature to purify the gas and recycle the fine dust carried away.

Les distributeurs de gaz sont ceux utilisés couramment dans les lits fluidisés simples, comme par exemple des plaques perforées, des plaques à cloche, des 30 tubes perforés...etc.Gas distributors are those commonly used in simple fluidized beds, such as, for example, perforated plates, bell plates, perforated tubes, etc.

Afin d'encore améliorer le fonctionnement de l'installation, il peut être avantageux de charger dans le lit fluidisé des réactifs chimiques ou des particules cata-lytiquement actives ou encore des absorbants chimiques ou 35 physiques. Ceci permet de combiner à la fonction d'échange thermique, une fonction de réaction chimique ou physique telle qu'une dépollution par exemple.In order to further improve the operation of the installation, it may be advantageous to load chemical reagents or catalytically active particles or chemical or physical absorbents into the fluidized bed. This makes it possible to combine with the heat exchange function, a chemical or physical reaction function such as pollution control for example.

La régulation peut se réaliser de manièreRegulation can be done in a way

fr Jfr J

7 pratique comme indiqué à la figure 2 tout en assurant une circulation importante et régulière du débit de matières solides.7 practical as shown in Figure 2 while ensuring a large and regular flow of solids flow.

Le dispositif de régulation comporte la mesure des pertes de charge différentielles pour commander une 5 vanne motorisée pouvant être montée sur le conduit 11 et/ou le conduit 12 (seule la forme d'exécution d'une vanne motorisée sur le circuit 12 est représentée à la figure 2).The regulating device includes the measurement of differential pressure drops to control a motorized valve which can be mounted on the conduit 11 and / or the conduit 12 (only the embodiment of a motorized valve on the circuit 12 is shown in Figure 2).

Selon la figure 2, on peut réguler le débit de 10 solides circulant entre la partie chaude et la partie froide en montant un capteur de pression différentielle localisé (20 et 20') en au moins un orifice immergé (5) afin de codmmander par une vanne motorisée (24), les débits alimentant au moins un compartiment haute vitesse 15 (3).According to FIG. 2, it is possible to regulate the flow of 10 solids circulating between the hot part and the cold part by mounting a localized differential pressure sensor (20 and 20 ′) in at least one submerged orifice (5) in order to code by a motorized valve (24), the flows supplying at least one high-speed compartment 15 (3).

Dans la figure 3, on indique schématiquement par des traits continus les circulations gazeuses et par des les échanges de matière traits discontinus,/entre une partie froide 31 et une partie chaude 32. Le sens de circulation principal des gaz 20 est marqué par une simple flèche et les circuits de dérivation possibles des gaz sont indiqués par une double flèche. Les différentes vannes de régulation 24 pouvant être montées dans le circuit de dérivation sont également représentées.In FIG. 3, the gas circulation is schematically indicated by continuous lines and by the exchange of material with broken lines, / between a cold part 31 and a hot part 32. The main direction of gas flow 20 is marked by a simple arrow and the possible gas bypass circuits are indicated by a double arrow. The various control valves 24 that can be mounted in the bypass circuit are also shown.

25 On remarquera que le dispositif de l'invention bénéficie d'une plus grande compacité et d'un meilleur transfert calorifique; le transfert de chaleur s'effectue par la circulation de particules solides et par la paroi de séparation entre les parties chaudes et froides. 30 L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple illustratif d'une application pratique particulière .It will be noted that the device of the invention benefits from greater compactness and better heat transfer; heat transfer takes place through the circulation of solid particles and through the partition wall between the hot and cold parts. The invention will be described below by way of illustrative example of a particular practical application.

ExempleExample

Une application de l'échangeur selon l'invention 35 se trouve dans le domaine de la récupération de l'énergie calorifique contenue dans les gaz résiduaires des fours de verrerie. Un tel gaz quitte le four à 1400 °C, traverse un » 8 régénérateur connu qui en abaisse la température à 472 °C pour l'envoyer dans une cheminée, l'air frais à 20 °C étant ainsi porté à 1045 °C, avant d'être injecté dans le four. Si l'on monte en aval du régénérateur classique, un 5 échangeur selon l'invention, le gaz sortant du four à 1400 °C est amené à 535 °C dans le régénérateur classique et à 302 °C dans l'échangeur selon l'invention avant d'être évacué dans une cheminée. De l'air ambiant à 20 °C est chauffé à 251 °C dans l'échangeur selon l'invention et 10 porté à 1161 °C dans le régénérateur classique. On obtient ainsi une amélioration notable du bilan énergétique de l'installation. Le lit joue le rôle de masse permettant de fixer ou de capturer les aérosols, les gouttelettes et les très fines particules présentes dans le gaz.One application of the exchanger according to the invention is in the field of recovering the heat energy contained in the waste gases from glass furnaces. Such a gas leaves the oven at 1400 ° C., passes through a known regenerator which lowers the temperature to 472 ° C. to send it into a chimney, the fresh air at 20 ° C. being thus brought to 1045 ° C., before being injected into the oven. If mounted downstream of the conventional regenerator, an exchanger according to the invention, the gas leaving the oven at 1400 ° C is brought to 535 ° C in the conventional regenerator and to 302 ° C in the exchanger according to invention before being vented into a chimney. Ambient air at 20 ° C is heated to 251 ° C in the exchanger according to the invention and brought to 1161 ° C in the conventional regenerator. This results in a significant improvement in the energy balance of the installation. The bed plays the role of mass making it possible to fix or capture the aerosols, the droplets and the very fine particles present in the gas.

15 Dans le cas d'un gaz chaud contenant de l'acide chlorhydrique et provenant par exemple de 1'incinération de déchets, on peut traiter ledit gaz dans l'échangeur selon l'invention en récupérant une partie de son énergie calorifique et en utilisant, à titre de matière solide, 20 entre autres, de la chaux éteinte, qui neutralise chimiquement le gaz acide avant de l'évacuer dans l'atmosphère.In the case of a hot gas containing hydrochloric acid and originating, for example, from the incineration of waste, said gas can be treated in the exchanger according to the invention by recovering part of its heat energy and using , as a solid material, inter alia, slaked lime, which chemically neutralizes the acid gas before discharging it into the atmosphere.

Il est bien évident que la présente invention n'est pas limitée aux formes d'exécution décrites mais qu'elle s'étend au cadre défini par les revendications qui 25 comprennent aussi une série de modifications telles que par exemple l'utilisation de déflecteurs inclinés par rapport à la verticale, qui sont montés sur les cloisons de séparation, à l'endroit du débordement. Une telle disposition permet d'augmenter sensiblement le débit de passage. 30 Par ailleurs, on peut faire appel à toutes les techniques classiques à la portée de l'homme de l'art pour ce qui concerne le réglage du dispositif. L'addition de matières de garnissage de dimension adéquate permet de "gonfler" le lit fluidisé sans qu'il ne soit nécessaire de 35 faire varier la vitesse du gaz de fluidisation et accessoirement peut servir de support de réactif chimique ou physique ou d'absorbant chimique ou physique qui présente dans ce cas l'avantage de rester captif dans un * > 9 compartiment, c'est-à-dire de ne pas circuler comme le reste du lit fluidisé d'un compartiment dans l'autre.It is obvious that the present invention is not limited to the embodiments described but that it extends to the scope defined by the claims which also include a series of modifications such as for example the use of inclined deflectors with respect to the vertical, which are mounted on the partition walls, at the point of overflow. Such an arrangement makes it possible to significantly increase the flow rate. Furthermore, it is possible to use all the conventional techniques within the reach of those skilled in the art as regards the adjustment of the device. The addition of adequately sized packing materials makes it possible to "inflate" the fluidized bed without it being necessary to vary the speed of the fluidizing gas and incidentally can serve as a support for chemical or physical reagent or absorbent chemical or physical which in this case has the advantage of remaining captive in a *> 9 compartment, that is to say of not circulating like the rest of the fluidized bed from one compartment to the other.

5 10 15 20 25 30 355 10 15 20 25 30 35

Claims (14)

1. Echangeur de chaleur du type gaz-gaz utilisant le principe des lits fluidisés interconnectés, caractérisé en ce qu'il consiste en un récipient tubulaire 5 vertical cylindrique ou polygonal divisé verticalement et radialement en au moins quatre compartiments adjacents communiquant entre eux (1, 2, 3, 4), dont au moins deux compartiments adjacents forment une partie froide (1, 2) et comportant au moins une évacuation du gaz froid (7 ) et 1q au moins deux compartiments adjacents forment une partie chaude (3, 4) et comportant au moins une évacuation du gaz chaud (8) j en ce que chaque compartiment contient un lit fluidisé qui comporte une matière solide mise en suspension par l'un des gaz chauds ou froids intervenant dans .j,- l'échange thermique; en ce que, dans le sens de circulation des solides fluidisés, un lit fluidisé à haute vitesse (1, 3) est suivi par un lit fluidisé à basse vitesse (2, 4) et celui-ci est suivi par un lit fluidisé à haute vitesse, un lit fluidisé à haute vitesse (1, 3) pouvant déborder par le haut dans le lit fluidisé à basse vitesse suivant (2, 4) et un lit fluidisé à basse vitesse (2, 4) communiquant par le bas (5, 6) avec le lit fluidisé à haute vitesse suivant (1, 3); et en ce qu'il comporte au moins un circuit de dérivation (15) à débit réglable (17) -,ς qui permet de recycler le gaz sortant dans la fluidisation d'un des lits fluidisés ; vers l'un des lits fluidisés.1. Gas-gas type heat exchanger using the principle of interconnected fluidized beds, characterized in that it consists of a vertical cylindrical or polygonal tubular container 5 divided vertically and radially into at least four adjacent compartments communicating with each other (1, 2, 3, 4), of which at least two adjacent compartments form a cold part (1, 2) and comprising at least one outlet for cold gas (7) and 1q at least two adjacent compartments form a hot part (3, 4) and comprising at least one outlet for the hot gas (8) j in that each compartment contains a fluidized bed which comprises a solid material suspended by one of the hot or cold gases involved in .j, - the heat exchange; in that, in the direction of circulation of the fluidized solids, a high speed fluidized bed (1, 3) is followed by a low speed fluidized bed (2, 4) and this is followed by a high fluidized bed speed, a high-speed fluidized bed (1, 3) which can overflow from above into the next low-speed fluidized bed (2, 4) and a low-speed fluidized bed (2, 4) communicating from below (5, 6) with the following high-speed fluidized bed (1, 3); and in that it comprises at least one bypass circuit (15) with adjustable flow (17) -, ς which makes it possible to recycle the gas leaving in the fluidization of one of the fluidized beds; towards one of the fluidized beds. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que tous les compartiments (1, 2, 3, 4) présentent une section identique.2. Heat exchanger according to claim 1 characterized in that all the compartments (1, 2, 3, 4) have an identical section. 3(-j 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les compartiments à lit fluidisé à basse vitesse (2, 4) présentent une section moindre.3 (-j 3. Heat exchanger according to claim 1 characterized in that the low speed fluidized bed compartments (2, 4) have a smaller section. 4. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte deux circuits de dérivation dont un premier recycle une partie des gaz chauds sortants dans le fond de l'un des compartiments chauds et l'autre recycle une partie des gaz froids sortant dans le fond de l'un des * y 11 compartiments froids.4. Heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises two bypass circuits, one of which recycles part of the hot gases leaving in the bottom of one of the hot compartments and the other recycles a part of the cold gases leaving at the bottom of one of the * and 11 cold compartments. 5. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit de dérivation qui amène une 5 partie des gaz entrants chaud ou froid vers la sortie.5. Heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one bypass circuit which brings part of the incoming hot or cold gases towards the outlet. 6. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit de dérivation recycle une partie des gaz chauds sortant dans le fond du compartiment chaud à lit fluidisé 10. haute vitesse (3).6. Heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the bypass circuit recycles part of the hot gases leaving the bottom of the hot compartment with a high-speed fluidized bed 10. (3). 7. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière solide mise en suspension par les gaz chauds et froids est du sable ou de l'argile expansée.7. Heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the solid material suspended by the hot and cold gases is sand or expanded clay. 8. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière solide mise en suspension par les gaz chauds et froids contient des réactifs chimiques, des matières catalytiquement actives, ou des absorbants chimiques ou 20 physiques.8. Heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the solid material suspended by the hot and cold gases contains chemical reagents, catalytically active materials, or chemical or physical absorbents. 9. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une partie de l'alimentation en gaz de fluidisation s'effectue à un niveau supérieur au niveau des ouvertures (5, 6) 25 assurant la communication par le bas des compartiments adjacents.9. Heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that part of the fluidizing gas supply takes place at a level higher than the level of the openings (5, 6) ensuring communication by the bottom of adjacent compartments. 10. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les cloisons de séparation permettant un débordement par le 30 haut comportent des déflecteurs inclinés par rapport à la verticale.10. Heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the partition walls allowing an overflow from the top have deflectors inclined relative to the vertical. 11. Echangeur de chaleur caractérisé en ce qu'une vanne (24) commandée par la différence de pression entre le compartiment haute vitesse et le compartiment 35 basse vitesse d'une même partie chaude ou froide est montée dans le conduit d'injection de gaz de fluidisation, respectivement, chaud ou froid (11,12).11. Heat exchanger characterized in that a valve (24) controlled by the pressure difference between the high speed compartment and the low speed compartment of the same hot or cold part is mounted in the gas injection pipe. fluidization, hot or cold, respectively (11,12). 12. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque * « 12 des revendications précédentes caractérisé en ce que des matières de garnissage sont utilisées pour gonfler le lit fluidisé ce qui permet d'éviter de devoir faire varier la vitesse de fluidisation dans les différents compartiments 5 et accessoirement permet d'utiliser les matières de garnissage comme support de réactif chimique ou d'absorbant chimique ou physique.12. Heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that packing materials are used to inflate the fluidized bed, which avoids having to vary the fluidization speed in the various compartments. and incidentally allows the packing materials to be used as a support for a chemical reagent or a chemical or physical absorbent. 13. Procédé pour la récupération de l'énergie calorifique de gaz chauds caractérisé en ce qu'on injecte 10 le gaz chaud dans la partie chaude du dispositif selon les revendications précédentes en vue d'y fluidiser une matière solide et en ce qu'on injecte un gaz froid dans la partie froide du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes en vue d'y fluidiser la matière 15 solide qui circule d'un compartiment à l'autre.13. Method for recovering the heat energy from hot gases, characterized in that the hot gas is injected into the hot part of the device according to the preceding claims with a view to fluidizing a solid material therein and in that injects a cold gas into the cold part of the device according to any one of the preceding claims with a view to fluidizing the solid material which circulates from one compartment to the other. 14. Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'on utilise, à titre de matière solide, au moins partiellement des réactifs chimiques, des matières catalytiquement actives ou des masses absorbantes chimi- 20 ques ou physiques qui traitent les gaz chauds. 25 30 35 V14. The process as claimed in claim 13, characterized in that chemical reagents, catalytically active materials or chemical or physical absorbent masses which treat hot gases are used as solid material at least partially. 25 30 35 V
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1329338C (en) * 1987-12-21 1994-05-10 Michael Gerar Alliston Fluidized bed heat exchanger and method of operating same
FI96136C (en) * 1992-10-02 1996-05-10 Einco Oy Method for regenerative heat transfer
US8241583B2 (en) 2008-03-07 2012-08-14 Shell Oil Company Process for cracking a hydrocarbon feed
DE102009005053A1 (en) * 2009-01-19 2010-07-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and process for the surface treatment of particulate and powdery substrates in a fluidized bed

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3241520A (en) * 1964-10-19 1966-03-22 Wisconsin Alumni Res Found Particle coating apparatus
GB1562571A (en) * 1978-01-26 1980-03-12 Melik Akhnazarov Others regeneration of hydrocarbon cracking catalyst
US4333524A (en) * 1979-02-28 1982-06-08 Southern California Gas Company High efficiency furnace
US4257478A (en) * 1979-06-27 1981-03-24 Stal-Laval Apparat Ab Gaseous media heat exchanger
GB2074302B (en) * 1980-04-18 1984-04-26 Exxon Research Engineering Co Method and apparatus for countercurrent fluidised bed heat exchange between fluids
US4441435A (en) * 1981-10-21 1984-04-10 Hitachi, Ltd. Fluidizing gas control system in fluidized-bed incinerator
LU84251A1 (en) * 1982-07-01 1984-03-22 Cockerill Sambre Sa FLUIDIZED GASOGENIC WITH MULTIPLE COMPARTMENTS

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