BE505197A

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Publication number: BE505197A
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Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA RECUPERATION DE LA CHALEUR DE FLUIDES, -OU
DE'SOLIDES -EN REACTION EXOTHERMIQUE.

La présente invention est relative à un procédé et à un dispo- sitif pour la récupération de la chaleur de fluides, ou de solides en réac- tion exothermique.

Dans beaucoup de dispositifs de récupération de chaleur utili- sés en métallurgie ou chimie industrielle:, on se heurte à des difficultés dues au danger de corrosion, et par suite d'explosions des capacités conte- nant de l'eau bouillante sous pression; et aussi à la difficulté de régler à volonté par un moyen simple la quantité de chaleur que l'on désire à cha- que instant soustraire du milieu en réaction.

L'invention consiste en un procédé et dispositif pour la récu- pératiôn de la chaleur de fluides et/ou solides en réaction exothermique au moyen d'un fluide en circulation., caractérisés en ce que ce dernier circule dans des tuyaux ou analogues immergés dans un bain de substance fondue conduc- trice de chaleur qui sépare ainsi les fluides et/ou solides en réaction exo- thermique mentionnés en premier lieu des tuyaux ou analogues contenant le fluide en circulation.

La substance fondue, qui peut être un métal est de préférence non-corrosive du métal dont sont faites les tuyauteries ou analogues con- tenant ledit fluide en circulation; cette substance pourra par exemple être du plomba cadmium, étain., bismuth.. ou des alliages de ces métaux ayant le point de fusion désiré'.

Une exécution avantageuse du dispositif suivant l'invention consiste en un récipient de section sensiblement rectangulaire.. de faible hauteurcontenant du métal fondu dans lequel sont immergés des tuyaux bouil- leurs dans lesquels circule, grâce à une pompe ad-hoc, de l'eau en ébullition.

Les dessins ci-joints montrent schématiquement et à titre d'ex- emple divers modes de réalisation de l'invention.

Dans ces dessins :
Fig. 1 est une coupe en élévation,
Fig. 2 est une vue en projection horizontale et
Fig. 3 une coupe de profil d'un mode de réalisation de l'invention.

Figs. 4 et 5 représentent des variantes de,réalisation, En se reportant aux dessins, A représente l'entrée, B repré- sente la sortie du fluide chaud que l'on désire refroidir dans une encein- te M limitée sur 5 faces par les murs C-C- et par le bac D-D sur la face supérieure horizontale; ce bac D-D est construit en un matériau bon conduc- teur de la chaleur généralement en fonte ou en tôle d'acier, et est rempli d'un métal fusible dans lequel sont immergés un certain nombre de tuyaux T-T-T alimentés en eau par le collecteur E et dont le débit est contrôlé et au besoin interrompu par les vannes V-V-V. Une pompe à eau bouillante P et un barillet séparateur d'eau et de vapeur F complète le circuit. Q est un tuyau de départ de la vapeur produite vers le lieu d'utilisation.

Le bac sera normalement fermé par un couvercle et sera soigneusement calori- fugé (couvercle et calorifuge non figurés). Le fluide chaud qui entre par A cède ses calories au fond du bac D. Le métal contenu;dans ce bac fond et s'échauffe. On peut régler la température du métal fondu et par suite la quantité de chaleur soustraite par unité de temps du fluide de l'enceinte M, par exemple en : a- réglant la vitesse de circulation de l'eau dans les tuyaux T en faisant varier le dépit de la pompe P; b- réglant la pression de service du barillet F et par suite la température d'ébullition de l'eau; c- réglant au moyen des vannes V le nombre de tuyaux refroidisseurs en service.

Dans le cas où l'on désire soutirer les calories de préféren- ce à la partie inférieure R (fig. 4) d'une enceinte M dans laquelle se pas- se une réaction exothermique entre solides et/ou fluides dont on'veut limi- ter la température, on dispose tout autour d'une partie ou de la totalité de l'espace R des capacités D-D construites à peu près comme des water-jac- kets en acier rivé ou soudé, qu'on remplit de métal fondu jusqu'au niveau N- N. Des tuyaux T-T à circulation d'eau en ébullition plongent dans ce métal fondu en en soustraient une quantité de calories que l'on peut régler par les moyens exposés ci-dessuso Dans cette application particulière, un régla- ge supplémentaire est possible en faisant varier le niveau N-N.

Le dispositif pourra être modifié à volonté pour s'adapter aux besoins de chaque cas particulier.

Les avantages du procédé et dispositif suivant la présente in- vention sont:
1. La paroi (D) au contact du fluide chaud contenu dans l'en- ceinte M n'est soumise sur l'autre face à aucune pression autre que le poids du métal fondu. Elle peut donc être construite dans une vaste gamme de ma- tériaux et, même si elle se corrode, ne peut donner lieu à aucun accident par explosion.

2. On règle aisément la température de cette paroi au contact du fluide contenu dans l'enceinte à haute température et, par suite, la quantité de calories soutirées par m2 et par heure, en réglant la tempéra- ture du métal fondu.

3. Les tuyaux ou autres organes refroidis par le fluide re- ±raidisseur sont immergés dans un métal non corrosif et très bon conducteur de chaleur. Ils sont donc à l'abri de la corrosion et des explosions qui

pourraient en résulter et leur surface peut être fortement'réduite, contrai- rement à ce qui se passeramt si elle devait soutirer directement les calcries hors d'un gaz chaud par exemple.

4. On peut régler aisément la température du bain en supprimant la circulation dans un ou plusieurs tuyaux refroidisseurs sans qu'il y.ait' de danger pour eux car les autres tuyaux refroidisseurs maintiendront le bain de métal à la température désirée dont on doit évidemment fixer le maximum quelque peu en-dessous de. la température maximum que le métal des tuyaux peut supporter sans que sa résistance soit dangereusement diminuée.

5. Si l'enceinte à laquelle on soustrait des calories est à température élevée, on peut refroidir le métal fondu lui-même en le faisant passer par un serpentin refroidisseur lequel fait bouillir l'eau d'une chau- dière extérieureo Il y a des alliages bismuth, plomb, étain, cadmium, qui fondent entre 100 C et 200 C, qui se prêtent bien à cette application figu- rée par la fig. 5. On y voit en effet que le métal fondu qui remplit jusqu'au niveau N-N la ou les capacités D-D- qui soutirent des calories de l'enceinte R circule dans le serpentin extérieur S par effet de thermosyphon et cède sa chaleur à l'eau de la chaudière F-F-, dont le niveau est figuré en 0-0.

Si la circulation doit être intense, on peut insérer en X une pompe du genre pompe à plomb fondu qui imprimera à la circulation la vitesse requise.

La disposition de la figure 1 est très avantageusement appliquée en liaison avec notre brevet N 456.263 pour un four à zinc avec condenseur unique et notre demande de brevet de perfectionnement N 493.434. Dans ce condenseur unique pour four à zinc., la chaleur latente de vaporisation de va- peurs de zinc qui se condensent est en grande partie convertie en vapeur d' eau, grâce à une petite chaudière à vapeur limitant le condenseur à sa partie supérieure.

Lorsque cette vapeur doit, pour une utilisation déterminée,, être produite à une pression élevée, telle que par exemple 15 à 20 kgs./cm2.. la face supérieure du condenseur unique au lieu d'être constituée par une chau- dière plate sera constituée'comme figuré dans les figures 1 et 3 par un bac contenant du métal fondu dans lequel sont immergés des tubes bouilleurs.

Grâce à ce dispositif, les tubes bouilleurs qui, avec leur bac à métal fondu, sont substitués à la petite chaudière décrite dans ledit brevet, ne courent,, contrairement à ce qui se passerait dans le cas de la paroi de la chaudière en contact direct avec les vapeurs de zinc.!! aucun risque de corrosion par-des condensations de zinc liquide; de plus, ils peuvent être enlevés pour inspec- tion et remplacés éventuellement en un temps très court et sans perturbation pour la marche normale du four à zinc, l'opération se faisant pendant l'arrêt quotidien du four consacré à sa vidange et à son rechargement.

Claims

REVENDICATIONS ET RESUME, 1. Procédé pour la récupération de la chaleur de fluides et/ou solides en réaction exothermique au moyen d'un fluide en circulation, carac- térisé en ce que ce dernier circule dans des tuyaux ou analogues immergés dans un bain de substance fondue, conductrice de la chaleur qui sépare ainsi les fluides et/ou solides en réaction exothermique mentionnés en premier lieu des tuyaux ou analogues contenant le fluide en circulation.

2. Procédé selon 1 , caractérisé en ce que la substance dudit bain est une substance non corrosive du métal dont sont faits les tuyaux ou analogues traversés par ledit fluide en circulation.

3. Procédé selon 1 ou 2 , caractérisé en ce que ladite subs- tance fondue est du plomb, ou du cadmium, ou de l'était ou du bismuth ou des alliages de ces métaux fondant à basse température.

4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide refroidissant utilisé est de l'eau circulant dans les tuyaux.

5. Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chaleur sensible du fluide refroidissant est utilisée pour élever la température de l'eau d'une chaudière. <Desc/Clms Page number 4>

6. Procédé selon les revendications 1 à 5, appliqué à la ré- cupération de la chaleur latente de vaporisation des vapeurs de zinc pro- duites par un four à zinc,, caractérisé par l'interposition d'un bain de - métal fondu entre l'enceinte sur les parois de laquelle se condensent les- dites vapeurs et les tuyauteries dans lesquelles.circule le fluide à ré- chauffer ou à faire bouillir.

7. Procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les vapeurs de zinc venant de plusieurs cornues sont collectées dans une enceinte commune., à la partie supérieure de laquelle se trouve placé un bac renfermant du métal fondu lequel est traversé par des tuyaux à circula- tion d'eau sous pression portée à l'ébullition par la chaleur du métal fondu, elle-même soutirée à l'enceinte.

8. Procédé pour la récupération de la chaleur de fluides et/ou solides en réaction exothermique, substantiellement comme décret.

9. Dispositif pour la récupération de la chaleur de fluides, et/ou solides en réaction exothermique, substantiellement comme décrit, en se reportant aux dessins ci-joints.