Economiseur – Tubes Acier Frettés Fonte
L’échangeur est composé de rangées de tubes en acier protégés par des manchons ailetés en fonte.
Grâce à ses excellentes caractéristiques de résistance à l’abrasion et à la corrosion, ces tubes à ailettes peuvent être utilisés à des températures inférieures au point de condensation acide. En effet, les tubes en acier ne sont pas en contact avec les fumées et sont ainsi protégés du risque de corrosion par les manchons en fonte.
Cette technologie est éprouvée dans de nombreuses applications sévères (unité d’acide sulfurique, biomasse, sucrerie, etc.) et particulièrement pour les usines d’incinération d’ordures ménagères.
Son bilan carbone de conception est faible de par la conception de la fonte et la durabilité de l’échangeur.
Economiseur à tubes ailettes spiralées
L’échangeur est composé de rangées de de tubes avec ailettes segmentées/pleines enroulées et soudées en spirale autour du tube. Le pied de l’ailette est soudé, par hyperfréquence en continu, sur le tube assurant ainsi une conduction thermique parfaite entre l’ailette et le tube.
Economiseur Bi-Tubes
L’échangeur est composé de rangées de tubes assemblés 2 à 2 avec des ailettes parallèles soudées, formant ainsi des bitubes. La soudure assure une conduction thermique excellente entre l’ailette et le tube.
Ce type de design est recommandé pour les appareils sur des gaz chargés en poussières. En effet, l’espace entre les ailettes ainsi que leur alignement crée des « canaux » ce qui facilite leur nettoyage, que soit manuellement ou par un système de nettoyage automatique. De plus l’espace important entre les ailettes limite les risques des colmatages.
Récupérateur a rayonnement de type spiral
Le récupérateur à rayonnement proposé est de type à double enveloppe, également appelé « spiral ».
Dans un échangeur à rayonnement, l’échange thermique s’effectue principalement par le rayonnement gazeux (principalement H2O et CO2) des fumées sur la surface d’échange. Dans ce type d’échangeur, les fumées circulent verticalement à l’intérieur de la virole interne et l’air à réchauffer circule dans la double enveloppe (entre la virole interne et la virole externe).
La surface d’échange en contact avec les fumées (virole interne) est composée d’une paroi lisse.
Les échangeurs de type double enveloppe sont également appelés « spiral » car des ailettes sont soudés sur la virole intérieure, côté air, et forment une spirale qui entraine l’air en rotation. Ce système augmente l’échange thermique et réduit la température de peau de la virole intérieure, tout en permettant de la raidir.
La virole extérieure est équipée d’un compensateur de dilatation qui absorbe la dilatation différentielle entre la virole extérieure et la virole intérieure.
La dilatation thermique du récupérateur est compensée par un système de balanciers munis de contre-poids d’équilibrage.
Le récupérateur n’est pas conçu pour fonctionner sans circulation d’air. En cas d’arrêt de la circulation d’air, la circulation des fumées doit être immédiatement stoppée. Si ce n’est pas possible un système de secours est à prévoir pour assurer l’alimentation en air frais.
Récupérateur tubes air
Le récupérateur est composé d’une passe coté fumées et de quatre passes coté air de combustion à réchauffer. Les fumées circulent horizontalement dans le récupérateur à l’extérieur des tubes. L’air de combustion circule dans les faisceaux verticaux à contre-courant par rapport aux fumées.
Afin de faciliter le transport et la manutention de l’appareil, le récupérateur est divisé en 4 faisceaux identiques.
L’appareil est dimensionné pour :
- Eviter la corrosion des tubes, notamment pour le premier bloc (chaud),
- Eviter la condensation acide dans le récupérateur, notamment dans le deuxième bloc (entrée d’air froid dans le fonctionnement au fuel)
a) Faisceaux
Les faisceaux de chaque blocs sont constitués de tubes lisses verticaux.
Du fait des hautes températures en entrée, les tubes du premier bloc (chaud) sont cintrés.
Les tubes sont soudés sur les plaques tubulaires.
Récupérateur tubes de fumées
En partie supérieure de l’échangeur, une bride horizontale servira au raccordement entre le carneau issu du four et l’entrée des fumées dans l’échangeur.
Batterie KLM demi-coquilles
1.1.1. Descriptif technique
Chaque préchauffeur d’air est constitué de tubes verticaux en acier carbone munis d’ailettes. Les ailettes sont formées à partir d’un ruban d’aluminium, enroulé sous tension, de type « KLM », autour du tube. Cette configuration garantit un contact parfait de l’ailette avec le tube. On obtient ainsi un transfert thermique optimum.
1.1.2. Descriptif technique
a) Faisceau
La circulation des gaz est verticale descendante à l’extérieur des tubes et la circulation de l’eau est à l’intérieur des tubes et à contre-courant des gaz.
L’échangeur est composé de rangées de tubes assemblés 2 à 2 avec des ailettes parallèles soudées, formant ainsi des bitubes. La soudure assure une conduction thermique excellente entre l’ailette et le tube.
Ce type de design est recommandé pour les appareils sur des gaz chargé en poussières. En effet, l’espace entre les ailettes ainsi que leur alignement crée des « canaux » ce qui facilite leur nettoyage, que soit manuellement ou par un système de nettoyage automatique. De plus l’espace important entre les ailettes limite les risques des colmatages.
Les tubes sont soudés sur les collecteurs entrée / sortie d’eau et sont reliés entre eux par des coudes soudés/cintrés, ce principe permet une libre dilatation des tubes dans les deux directions. Les coffres sont étanches et protègent l’ensemble collecteur et coudes hors de la gaine des fumées
L’échangeur est constitué de plusieurs blocs faisceaux reliés entre eux par des tuyauteries de raccordement.
La taille des faisceaux est définie en fonction du caractère encrassant des fumées et des éventuelles contraintes de transport.
a) Casing
Du fait des hautes températures, le casing est isolé intérieurement avec une couche de béton réfractaire.
Le caisson de l’économiseur est constitué de parois métalliques avec renforts soudés de qualité adaptée aux conditions de marche de l’appareil (pression / température).
Un espace est prévu entre chaque blocs, avec porte de visite, afin de permettre l’accès pour inspection et maintenance de l’appareil.
Echangeur de conception demi coquille
Réchauffeur d’air sur une conception en demi-coquille (représentation schématique de la conception ci-dessous).
L’appellation « Demi-coquille » (voir détail A sur le schéma ci-dessous) fait référence à la forme en semi-cylindre du collecteur d’admission de la vapeur dans les tubes composant l’échangeur. Les tubes sont soudés à leurs extrémités à une plaque tubulaire, cet ensemble (tubes plus plaques tubulaire) forme un faisceau.
La circulation de la vapeur dans un bloc se fait en une seule passe.
