FR2483065A1 - Recovery of heat from mixt. of waste steam and air - which is drawn by suction fan through condenser to obtain hot water usable in mfg. processes or for heating - Google Patents

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Abstract

A mixt. of atmos. pressure, contg. steam and air, is released by an industrial appts. into the environment. The outlet chimney of the appts. is provided with shutter valves and a by-pass duct leading to a condenser fitted with a suction fan, so part or all of the mixt. can be drawn through the condenser. The amt. of the mixt. fed through the condenser is controlled by adjusting the valves to control the pressure in the chimney or the temp. of the mixt. In the pref. plant, the suction fan is located in an air outlet duct near the exit end of the condenser; and another shutter valve is used to control the vol. of air drawn through the by-pass and the condenser. Used for esp. on baking or cooking plants which produce substantial amts. of steam released by the materials or prods. being cooked, where the steam is condensed to obtain hot water used in mfg. processes or to heat buildings. Virtually all the heat in the steam can be recovered without interfering with the cooking or baking plant, which normally uses natural draft.

Description

La présente invention concerne un procédé de récupération de chaleur par condensation sur des appareils industriels rejetant vers l'atmosphère un mélange de vapeur d'eau et d'air. The present invention relates to a process for recovering heat by condensation on industrial devices discharging a mixture of water vapor and air to the atmosphere.

Certains appareils industriels et en particulier les appareils de cuisson rejettent à l'atmosphère une quantité de vapeur d'eau extraite des produits à cuire. La majeure partie de ces appareils etant ouverts à l'atmosphere, le rejet vers l'exterieur est constitue d'un mélange de vapeur d'eau et d'air aspire par le tirage naturel de la cheminee d'évacuation. Certain industrial appliances and in particular cooking appliances release a quantity of water vapor extracted from the products to be cooked into the atmosphere. Most of these devices are open to the atmosphere, the discharge to the outside consists of a mixture of water vapor and air sucked in by the natural draft of the exhaust chimney.

De nombreux procédés existent pour récupérer la chaleur de vaporisation de cette vapeur d'eau. Les plus connus consistent à implanter un échangeur tubulaire dans la cheminée d'évacuation et de faire circuler l'eau à réchauffer dans l'échangeur. Afin de maintenir un tirage naturel, la récupération de chaleur ne porte pas sur la totalité de la vapeur. De plus, l'implantation de l'échangeur dans la cheminée entraîne des modifications souvent très importantes de l'installation existante et perturbe tres souvent son fonctionnement. Many methods exist for recovering the heat of vaporization of this water vapor. The best known are to install a tubular exchanger in the evacuation chimney and to circulate the water to be heated in the exchanger. In order to maintain a natural draft, heat recovery does not cover all of the steam. In addition, the installation of the exchanger in the chimney often results in very significant modifications to the existing installation and very often disrupts its operation.

Le procédé et l'installation, objets de la présente invention ont notamment pour but de récupérer la quasi-totalite de la chaleur de vaporisation de la vapeur d'eau, sans perturbation du fonctionnement et sans modification importante des installations existantes. Il est caractérise en ce que l'aspiration du melange vapeur d'eau-air est assuree par un extracteur d'air d'une part et la condensation de la vapeur d'autre part. The method and installation, objects of the present invention are particularly intended to recover almost all of the heat of vaporization of water vapor, without disturbing the operation and without significant modification of existing installations. It is characterized in that the suction of the water-air vapor mixture is ensured by an air extractor on the one hand and the condensation of the steam on the other hand.

Le procédé de récupération consiste en une captation du mélange sur la cheminée d'évacuation ou sous la hotte de l'appareil de cuisson, de la canalisatipn de ce mélange vers un ou plusieurs condenseurs munis d'extracteur d'air afin de produire de l'eau chaude pouvant être utilisee soit en fabrication, soit en chauffage de bâtiments. The recovery process consists of capturing the mixture on the evacuation chimney or under the hood of the cooking appliance, from the channeling of this mixture to one or more condensers fitted with air extractors in order to produce l hot water can be used either in manufacturing or in building heating.

Le ou les condenseurs seront constitués par des échangeurs multitubulaires dans lesquels le melange extrait est à l'extérieur des tubes et l'eau de condensation à l'intérieur des tubes. L'extraction de l'air sera généralement assure par un ventilateur dont la pression sera supérieure à la dépression due à la condensation. Les condensats provenant de la vapeur seront évacues gravitairement par le biais d'une garde hydraulique de hauteur suffisante pour eviter les entraînements d'air. La surface de l'échangeur devra être définie de facon à permettre d'une part la condensation de-la vapeur, d'autre part le refroidissement de l'air à une temperature inférieure à celle de la condensation. The condenser (s) will consist of multitubular exchangers in which the extracted mixture is outside the tubes and the water of condensation inside the tubes. The extraction of air will generally be ensured by a fan whose pressure will be higher than the vacuum due to condensation. The condensates from the steam will be evacuated by gravity through a hydraulic guard of sufficient height to avoid entrainment of air. The surface of the exchanger must be defined so as to allow on the one hand the condensation of the vapor, on the other hand the cooling of the air to a temperature lower than that of the condensation.

L'aspiration du mélange doit être telle qu'elle ne perturbe ni la cuisson des produits, ni la récupération. Une augmentation du tirage aurait pour effet d'abaisser la température du mélange et de rendre difficile la récupération. Une diminution du tirage aurait pour effet de créer une surpression au niveau de
l'appareil de cuisson gênant ainsi son fonctionnement et creant des échappements de vapeurs dans les locaux.The suction of the mixture must be such that it does not disturb the cooking of the products, nor the recovery. Increasing the draft would lower the temperature of the mixture and make recovery difficult. A reduction in the draft would have the effect of creating an overpressure at the level of
the cooking appliance thus interfering with its operation and creating vapor escapements in the premises.

L'invention a également pour objet une installation de récupération pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cette installation comprend essentiellement une prise de mélange vapeur-air disposée sur la cheminée d'évacuation de l'appareil de cuisson, un conduit de transfert reliant ladite prise à un ou plusieurs condenseurs et un ou plusieurs groupes d'extraction d'air refoulant cet air à l'exterieur. Chaque condenseur étant équipé d'une garde hydraulique sur l'évacuation des condensats. The invention also relates to a recovery installation for the implementation of the method according to the invention. This installation essentially comprises a steam-air mixture intake disposed on the evacuation chimney of the cooking appliance, a transfer duct connecting said intake to one or more condensers and one or more air extraction groups discharging this outside air. Each condenser is fitted with a hydraulic guard on the condensate drain.

La regulation de dosage du mélange est effectuée par un jeu de registres installé sur la cheminée d'évacuation et sur la prise de mélange. Le réglage peut se faire soit manuellement soit automatiquement par le contrôle de la temperature du mélange ou par le contrôle de la dépression en un point donné de la hotte ou de la cheminée. The dosage regulation of the mixture is carried out by a set of registers installed on the evacuation chimney and on the mixture intake. The adjustment can be done either manually or automatically by controlling the temperature of the mixture or by controlling the vacuum at a given point in the hood or the chimney.

La régulation de la temperature d'eau chaude produite peut être effectuée manuellement ou automatiquement par l'un des moyens suivants
a) Un registre mobile installe à l'entrée du mélange sur le condenseur regle le débit de ce mélange.The regulation of the temperature of hot water produced can be carried out manually or automatically by one of the following means
a) A mobile damper installed at the entry of the mixture on the condenser regulates the flow of this mixture.

b) Un registre mobile installé à la sortie du ventilateur d'extraction règle le débit d'air extrait et limite donc la capacité de condensation de l'é-- changeur. b) A mobile damper installed at the outlet of the exhaust fan regulates the exhaust air flow and therefore limits the condensing capacity of the exchanger.

c) Un registre mobile ouvre une entrée d'air placée en amont du condenseur. c) A mobile damper opens an air inlet placed upstream of the condenser.

La quantité d'air admise refroidit le mélange et en augmente son pourcentage d'air.The quantity of air admitted cools the mixture and increases its percentage of air.

d) Une vanne de réglage est installée sur l'évacuation des condensats limitant le débit de ceux-ci. De ce fait la puissance du condenseur se trouve diminuée par l'immersion d'une partie du faisceau tubulaire. d) An adjustment valve is installed on the condensate drain limiting the flow rate of the latter. As a result, the power of the condenser is reduced by the immersion of part of the tube bundle.

L'installation représentée schématiquement sur la figure 1 comprend un appareil de cuisson 1 avec sa cheminée 2 d'évacuation des vapeurs munie d'un volet 3, sur cette cheminée 2 un piquage d'aspiration du mélange 4 muni d'un volet mobile 5 une gaine de transfert 6, un condenseur à surface 7, un extracteur d'air8 un conduit d'évacuation de l'air 10 muni d'un volet mobile o, une évacuation des condensats munie d'une garde hydraulique 11, une arrivée d'eau froide 12 et un départ d'eau chaude 13. The installation shown diagrammatically in FIG. 1 comprises a cooking appliance 1 with its chimney 2 for discharging vapors provided with a flap 3, on this chimney 2 a suction nozzle for the mixture 4 provided with a movable flap 5 a transfer sheath 6, a surface condenser 7, an air extractor 8 an air evacuation duct 10 provided with a movable flap o, a condensate evacuation provided with a hydraulic guard 11, an inlet d cold water 12 and a hot water flow 13.

Le fonctionnement de cette installation est le suivant. Après ouverture du volet mobile 5, la mise en route du groupe moto ventilateur 8 crée dans le condenseur une dépression permettant d'aspirer une quantité de mélange égale au débit du groupe. La vapeur se condensant dans l'échangeur, le débit du mélange augmente jusqu'à ce que le débit d'air contenu dans le mélange corresponde à la capacité d'évacuation du groupe moto ventilateur. Simultanément le volet mobile 3 se ferme. Le volet 5 module ensuite afin de maintenir un pourcentage d'air correct dans le mélange. Le volet mobile 9 règle le débit d'air extrait en fonction de la température d'eau chaude demandée. The operation of this installation is as follows. After opening the movable flap 5, the start-up of the fan motor group 8 creates a vacuum in the condenser making it possible to suck in an amount of mixture equal to the flow rate of the group. As the steam condenses in the exchanger, the flow rate of the mixture increases until the air flow rate contained in the mixture corresponds to the evacuation capacity of the motor fan unit. Simultaneously the movable flap 3 closes. The flap 5 then modulates in order to maintain a correct percentage of air in the mixture. The movable flap 9 regulates the flow of extracted air as a function of the hot water temperature requested.

L'installation représentée sur la figure 2 est une variante de la figure 1 où la température de l'eau produite est réglée par un volet mobile 14 réglant le débit de mélange. The installation shown in Figure 2 is a variant of Figure 1 where the temperature of the water produced is regulated by a movable flap 14 regulating the mixing flow.

L'installation représentée sur la figure 3 est une variante où la température de l'eau produite est réglée par un volet mobile 15 admettant de l'air à l'amont du condenseur et diminuant ainsi la température du mélange. The installation shown in FIG. 3 is a variant in which the temperature of the water produced is regulated by a movable flap 15 admitting air upstream of the condenser and thus reducing the temperature of the mixture.

L'installation représentée sur la figure 4 est une variante où la température de l'eau produite est réglée par un volet mobile 16 installé sur l'évasua- tion des condensats et réglant la puissance du condenseur par immersion d'une partie du faisceau tubulaire. The installation shown in FIG. 4 is a variant where the temperature of the water produced is regulated by a movable flap 16 installed on the condensate drain and regulating the power of the condenser by immersion of part of the tube bundle .

Bien que l'invention ait été illustrée dans le cas de récupération de chaleur sur la vapeur produite par un appareil de cuisson, elle s'applique également à la récupération sur de nombreux autres appareils produisant un mélange vapeur-air tels que bains de trempes, etc.. Although the invention has been illustrated in the case of heat recovery from the steam produced by a cooking appliance, it also applies to recovery from numerous other appliances producing a steam-air mixture such as quench baths, etc.

Claims (5)

RevendicationsClaims 1) Procédé de récupération de chaleur par condensation sur des appareils industriels rejetant vers l'extérieur un mélange à pression atmosphérique de vapeur d'eau et d'air, ce procédé étant caractérisé en ce que l'aspiration partielle ou totale du mélange vapeur-air dans le condenseur est assuré par un extracteur d'air d'une part et la condensation de la vapeur d'autre part et en ce que le dosage vapeur air est assuré par des registres réglant soit la -tempéra- ture du mélange, soit la pression dans la cheminée d'évacuation. 1) Process for recovering heat by condensation on industrial devices discharging to the outside a mixture at atmospheric pressure of water vapor and air, this process being characterized in that the partial or total aspiration of the vapor mixture- air in the condenser is ensured by an air extractor on the one hand and the condensation of the vapor on the other hand and in that the steam-air dosage is ensured by registers regulating either the temperature of the mixture, or the pressure in the exhaust stack. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température d'eau chaude sortant du condenseur est réglée par la quantité d'air extrait. 2) Method according to claim 1 characterized in that the hot water temperature leaving the condenser is regulated by the amount of extracted air. 3) Procédé selon la revendication 1 carectérisé en ce que la température d'eau chaude sortant du condenseur est réglée par le débit de mélange admis sur le condenseur. 3) Method according to claim 1 characterized in that the hot water temperature leaving the condenser is regulated by the flow of mixture admitted to the condenser. 4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température d'eau chaude sortant du condenseur est réglée par la quantité d'air admise sur le condenseur. 4) Method according to claim 1 characterized in that the hot water temperature leaving the condenser is adjusted by the amount of air admitted to the condenser. 5) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température d'eau chaude sortant du condenseur est réglée par la quantité de condensats évacuée. 5) Method according to claim 1 characterized in that the hot water temperature leaving the condenser is adjusted by the amount of condensate discharged. 6) Installation pour la récupération de la chaleur sur le mélange vapeur air produit par un appareil de cuisson industriel ou sur tout autre appareil produisant un mélange à pression atmosphérique de vapeur d'eau et d'air. Ce procédé étant caractérisé en ce que la vapeur air dans le condenseur est assurée par un extracteur d'air d'une part et la condensation de la vapeur d'autre part et en ce que le dosage vapeur air est assuré par des registres réglant soit la température du mélange, soit la pression dans la cheminée d'évacuation. 6) Installation for the recovery of heat on the air vapor mixture produced by an industrial cooking appliance or on any other appliance producing a mixture at atmospheric pressure of water vapor and air. This process being characterized in that the air vapor in the condenser is ensured by an air extractor on the one hand and the condensation of the vapor on the other hand and in that the steam air dosage is ensured by registers regulating either the temperature of the mixture, i.e. the pressure in the exhaust stack. 73 installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce que le réglage de la température d'eau sortant du condenseur est réglée par un registre mobile installé au refoulement du ventilateur d'extraction d'air, 73 installation according to claim 6 characterized in that the regulation of the temperature of water leaving the condenser is regulated by a mobile register installed at the discharge of the air extraction fan, 8) Installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce que le réglage de la température d'eau sortant du condenseur est réglée par un volet mobile installé sur l'admission du mélange vapeur air sur le condenseur. 8) Installation according to claim 6 characterized in that the adjustment of the temperature of water leaving the condenser is adjusted by a movable flap installed on the intake of the air vapor mixture on the condenser. 93 Installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce que le réglage de la température d'eau sortant du condenseur est réglée par un volet mobile admettant de l'air dans le mélange vapeur-air à l'amont du condenssur, modifiant ainsi les caractéristiques du mélange. 93 Installation according to claim 6 characterized in that the adjustment of the temperature of water leaving the condenser is regulated by a movable flap admitting air into the vapor-air mixture upstream of the condensate, thus modifying the characteristics of the mixed. 103 installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce que le réglage de la température d'eau sortant du condenseur est réglée par une vanne installée sur l'évacuation des condensats modifiant ainsi le débit de condensats évacué et permettant l'immersion d'une partie du faisceau de condensation.  103 installation according to claim 6 characterized in that the adjustment of the temperature of water leaving the condenser is regulated by a valve installed on the condensate drain thus modifying the condensate drain rate and allowing the immersion of a part of the beam of condensation.
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