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PROCEDE DE ,CHAUFFAGE
Cette invention est relative à des procédés de chauffage, et a plus particulièrement trait à un procédé perfectionné pour effectuer une transmission de chaleur d'une source de chaleur à des dispositifs à chauffer.
De nombreux processus industriels nécessitent l'utilisation de chaleur, et là où il est impossible d'exposer directement au feu ou à la cha- leur d'un four les matériaux à chauffer, on a généralement employé dans le pas- sé pour ce chauffage l'un ou l'autre parmi trois procédés.
Le premier de ces trois procédés consistait 9 faire circuler de l'eau chaude provenant habituellement d'une chaudière à vapeur, à travers les matériaux à chauffer,dans un dispositif similaire à un échangeur de chaleur.
Ce procédé a pour inconvénient de nécessiter la circulation d'une quantité exceptionnellement grande d'eau chaude à travers le dispositif absorbant la chaleur proportionnellement à la quantité de chaleur aux matériaux, et ceci, naturellement; implique l'emploi de-pompes d'une plus grande puissance pour manipuler de si grandes quantités d'eau. En plus, la température de l'eau de la chaudière est abaissée à un degré qui dépend de la quantité de chaleur absorbée par les matériaux en traitement et requiert ordinairement un réchauf- fage considérable avant de pouvoir être renvoyée au système de la chaudière.
Un second procédé qui n'a rencontré que peu de succès pour le chauffage de divers matériaux dans les processus industriels, consistait à soumettre les matériaux à chauffer à de la vapeur sous pression élevée, éga- lement dans un dispositif similaire à un échangeur. Si de la vapeur produite à une pression élevée dans une installation de chaudière doit se condenser dans la section fournissant la chaleur du dispositif contenant les matériaux à chauffer, il doit être prévu un dispositif d'enlèvement des condensais.
Puisqu'un tel dispositif d'enlèvement des condensats qui doit fonctionner dans des conditions de pression.élevée, tout en présentant toute sécurité, n'a ja- mais été mis au point, ce procédé ne donne non plus satisfaction.
Un troisième procédé qui a été proposé et qui, comme on a pu le constater en pratique, ne donne pas satisfaction, fait usage d'un chauffage
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au moyen de liquides spéciaux ayant une courbe appropriée de saturation.
Ces liquides sont souvent organiques et doivent être choisis avec un soin extrême si l'on veut éviter la décomposition à des pressions élevées et des températures correspondantes, laquelle pourrait provoquer la formation de dépôts sur les conduits dans lesquels les liquides circulent. En outre, ces liquides ne doivent pas être vénéneux, lorsqu'ils ont la forme gazeuse.
Si l'on considère les objections que présentent ces procédés de chauffage antérieurs, la présente invention a pour objet de fournir un procédé perfectionné pour chauffer divers matériaux, au moyen duquel il est remédié à tous les inconvénients susdits.
Suivant le procédé qui fait l'objet de cette invention, une émul- sion eau-vapeur est produite dans les tubes d'une installation de chaudière à une pression très élevée et à la température correspondante, et cette émul- sion eau-vapeur forme le milieu qui fournit la chaleur pour le chauffage de matériaux, tels que des produits chimiques, dans des dispositifs analogues à des échangeurs de chaleur.
Le procédé suivant cette invention prévoit encore la circulation de cette émulsion eau-vapeur à travers les échangeurs de cha- leur ou les dispositifs d'absorption de la chaleur, à une vitesse qui ne per- met qu'une condensation partielle à la teneur en vapeur de l'émulsion, de ma- nière à effectuer la transmission de chaleur entre l'émulsion et les matériaux à chauffer, sans abaisser la température de l'émulsion.
L'un des plus grands avantages qu'offre ce mode de chauffage, est le fait que l'émulsion eau-vapeur, quittant le dispositif d'absorption de la chaleur, après qu'a eu lieu la transmission d'une partie de sa chaleur aux matériaux qui s'y trouvent, peut être délivrée au dôme de vapeur du système de chaudière, à la température à laquelle elle sort des tubes producteurs de vapeur de l'installation, ainsi que dans le fait que la vapeur séparée de l'eau dans le dôme est rendue disponible pour tout usage désiré. Avec les ob- jets précités ainsi que d'autres qui apparaîtront dans le courant de la des- cription, cette invention réside dans le procédé nouveau et la séquence d'opé- rations pratiquement comme décrit ci-après et défini plus particulièrement par les revendications annexées.
Le dessin annexé illustre un exemple complet du procédé faisant l'objet de cette invention, exposé suivant la meilleure méthode conçue jus- qu'à présent pour l'application pratique des principes de celle-ci, et l'uni- que figure illustre schématiquement la manière dont l'émulsion eau-vapeur produite dans le tube d'une installation de chaudière peut être utilisée dans un processus de chauffage d'une manière très avantageuse, pour fournir toute la chaleur nécessaire au processus et fournir en outre de la vapeur pour plusieurs autres usages.
Si l'on se réfère à présent plus particulièrement au dessin an- nexé, le numéro 1 indique de façon générale une batterie de dispositif d'ab- sorption de chaleur ou d'échangeurs de chaleur 2, qui peuvent avoir la forme de récipients dans lesquels les matériaux à chauffer sont placés. Un conduit du genre serpentin 3 est disposé à l'intérieur de chacun des récipients et est agencé pour conduire une émulsion eau-vapeur à travers le récipient afin de chauffer les matériaux qui s'y trouvent. Les entrées de tous les serpen- tins 3 conduisent à un conduit d'alimentation commun 4 après avoir traversé les valves 5 qui peuvent être employées à la fois pour couper et pour étran- gler le courant de l'émulsion eau-vapeur à travers les serpentins.
Le conduit d'alimentation 4 est relié au collecteur de sortie des tubes de chaudière 6 d'une installation productrice de vapeur désignée généralement par 7, et l'eau de chaudière contenue dans le dôme de vapeur 8 de l'installation est extraite du dôme de vapeur par l'intermédiaire d'un conduit 9 et mise par force en circulation à travers les tubes de chaudière 6 par une pompe 10, un conduit 11 reliant la sortie de la pompe au collec- teur d'entrée des tubes de chaudière.
La sortie de chacun des serpentins-3 est reliée à un conduit d'é- vacuation commun 12 par l'intermédiaire d'une valve 13, et le conduit 12 mène à la partie supérieure du dôme de vapeur 8 pour conduire l'émulsion eau-sapeur
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dans celui-ci après qu'elle est passée à travers le dispositif d'absorption de chaleur 2.
Suivant le procède qui fait l'objet de cette invention., le sys- tème de chaudière fonctionne à une pression suffisamment élevée pour produire dans le système une température allant de 170 à 320 C, et la pompe 10 fait circuler l'eau de la chaudière à travers les tubes de chaudière 6 à une vi- tesse telle qu'il est produit une émulsion eau-vapeur dans les tubes de chau- dière à la pression et à la température désirées, la teneur en vapeur de l'émulsion étant suffisamment grande pour permettre seulement une condensa- tion partielle de la vapeur pendant son passage à travers les serpentins 3 des dispositifs d'absorption de chaleur.
De cette manière, la chaleur de condensation de la vapeur ainsi condensée est transférée aux matériaux qui sont chauffés dans les récipients 2 sans produire aucune chute de température dans l'émulsion eau-vapeur, et la teneur en vapeur de l'émulsion évacuée des dispositifs d'absorption de cha- leur 2 est séparée de l'eau lorsque l'émulsion est déchargée dans le dôme de vapeur 8 ou la vapeur est retenue sous pression pour l'usage désiré. Comme montré au schéma, cette vapeur peut être retirée du dôme de vapeur par l'in- termédiaire d'un conduit 15 sous la commande d'une valve 16.
La commande de la vitesse de l'écoulement de l'émulsion eau-va- peur à travers les serpentins des dispositifs d'absorption de chaleur 2 en vue de permettre seulement une condensation partielle de la vapeur dans ces serpentins, est facilitée par les valves à étranglement 5 adjacentes aux en- trées des serpentins. Si on le désire, des indicateurs 18 peuvent être reliés aux sorties des serpentins 3 pour indiquer la température de l'émulsion eau- vapeur avant que cette dernière ne soit déchargée dans le conduit d'évacua tion 12 menant au dôme de vapeur.
Si ces indicateurs indiquent une chute de température aux sorties des serpentins 3, ceci signifie que toute la teneur en vapeur de l'émulsion eau-vapeur est condensée dans les serpentins parce que l'émulsion parcourt les serpentins à une vitesse moins grande qu'il n'est souhaitée,, état de chose qui peut être corrigé par le réglage des valves 5.
L'appareil est de préférence également pourvu d'une paire de con- duits de dérivation 20 et 21, reliés entre les conduits 4 et 12 en avant de la batterie des dispositifs d'absorption de chaleur. Une valve 22 de régula- tion de la pression dans le conduit 20 a pour fonction de dériver l'émulsion eau-vapeur de la batterie de dispositifs d'absorption de chaleur dans le cas où se produirait un accroissement de pression dans le conduit d'alimentation 4 pour une raison quelconque,par exemple si l'un ou plusieurs des dispositifs sont coupés par leurs valves 5.
Une valve réductrice 23 est de préférence incorporée dans le con- duit de dérivation 21 pour permettre à une partie de l'émulsion eau-vapeur produite dans les tubes de chaudière 6 de contourner à tout moment le groupe de dispositifs d'absorption de chaleur. La valve 23 coopère avec la valve ré- gulatrice 22 pour commander la pression dans le conduit 4, et ces valves coopè- rent avec les valves 5 pour régler le courant d'émulsion eau-vapeur à travers les dispositifs 2.
Grâce à la valve régulatrice 22 il apparaîtra que, lorsque la ca- pacité de l'installation de chaudière à vapeur est supérieure à celle qui est requise pour le chauffage de matériaux dans les dispositifs 2, une partie seulement de l'émulsion eau-vapeur est mise en circulation à travers les ser- pentins des dispositifs d'absorption de chaleur, le reste étant directement dérivé vers le dôme de vapeur 8.
Bien qu'il soit préférable de produire l'émulsion eau-vapeur re- quise pour le processus de chauffage, dans les tubes de chaudière 6, on com- prendra, aisément qu'on peut produire l'émulsion eau-vapeur en retirant de l'eau chaude d'une partie du système et en y mélangeant de la vapeur provenant d'une autre partie du système afin d'obtenir l'émulsion désirée.
Il apparaîtra à l'examen de la description ci-dessus ainsi que du dessin annexé, que cette invention fournit un procédé de chauffage qui im-
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plique l'emploi d'une installation de chaudière à vapeur d'une manière excep- tionnellement avantageuse.
REVENDICATIONS.