Brevet FR2059608A1 — publié le 19710604

Dans la production d'énergie à partir de combustibles fossiles, on désire vivement construire les générateurs de vapeur près de la source de combustible. Gs type d'installation a pour effet de rendre utilisables de nombreux types de combustibles 5 fossiles tels que divers types de lignite, qui n'étaient pas pratiques antérieurement. lorsqu'on brûle des combustibles tels q.ue le lignite qui ont une haute teneur en métaux alcalins, il en résulte un inconvénient important qui est lié aux dépôts abondants de scories qui 10 se forment sur la surface d'absorption de chaleur de la section de foyer pendant le fonctionnement du générateur de vapeur. Par exemple, on a trouvé qu'il se produit un. important dépôt de scories sur la surface de transfert de chaleur de la paroi du foyer quand la teneur totale en sodium et en potassium du combustible 15 dépasse 2 fa de la cendre, la présence de calcium dans le combus--tible peut aussi aggraver le problème. Antérieurement, on évitait principalement l'encrassement des surfaces de chaudière par d'importants dépôts de scories en limitant la quantité de lignite, en mélangeant celui-ci et en uti-20 lisant des additifs comme le kaolin. Même avec cet usage restreint du lignite, le problème de l'encrassement des surfaces de transfert de chaleur du four persiste encore dans une large mesure ce qui oblige à utiliser un grand nombre de souffleurs de suie à vapeur. 25 Dans la demaide de brevet anérjeaine N°759 184 du 11.9.1968 on dirige sur la surface d'absorption de chaleur de la section de foyer plusieurs buses dont chacune présente un seul dispositif d'orifice afin d'appliquer à la fois un choc thermique et une force mécanique pour nettoyer en continu les dépôts formés sur cette 30 surface. Cela élimine efficacement la scorie dans une mesure telle que l'on puisse faire fonctionner le générateur de vapeur en continu au voisinage de sa capacité nominale mais même lorsqu'on brûle un combustible comme le lignite qui a une forte teneur en métaux alcalins, cette structure nécessite une action de va-et-35 vient et de rotation de chaque buse dans uns direction, un avan- 70 30720 2 2059608 cernent à la fin du cycle de translation vers l'avant, une rotation en sens inverse et une rétraction et un retour au début du cycle® Ge processus nécessite au minimum quatre minutes pour chaque dé-crasseur et un temps total de plusieurs heures pour terminer le 5 décrassage complet de toutes les parois d'une seule chaudière. On comprend que ce temps accru est coûteux aussi du point de vue i économique. Aussi, l'un des buts de l'invention est de fournir un appareil et un procédé permettant d'éliminer les dépôts de scories 10 sur la surface d'absorption de chaleur de la section de foyer d'un générateur de vapeur et permettant de diminuer notablement le temps total nécessaire pour terminer le décrassage complet de toutes les parois d'une seule chaudière sans réduire le choc thermique ni la force mécanique qui ont pour effet de séparer les 15 dépôts de scorie de la surface d'absorption de chaleur. Pour atteindre ce but, l'invention propose de pulvériser simultanément au moins deux courants de fluide de nettoyage vers la section de foyer d'un générateur de vapeur au moyen d'une buse présentant au moins deux dispositifs d'orifice portés par son 20 corps et alignés sur celui-ci, ces dispositifs d'orifice faisant un angle avec un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du corpso Selon un mode d'exécution préférentiel, deux dispositifs d'orifice font des angles différents avec le plan et sont espacés l'un de l'autre d'environ 180°. 25 On comprendra mieux la brève description ci-dessus ainsi' que d2autres butss caractéristiques et avantages de l'invention grâce à la description détaillée ci-après qui porte sur des modes d5 exécution actuellement préférentiels mais servant cependant d8exemples et se réfère aux dessins annexés sur lesquels s 30 « la figure 1 est une coupe par les parois antérieure et postérieure d'un type de générateur à vapeur montrant plus clairement l'emplacement de la buse de l'invention ; « la figure 2 est une élévation latérale de la buse selon 1'invention ; 35 « la figure 3 est une coupe fragmentaire agrandie suivant 70 3072Ô 3 2059608 la ligne 3-3 de la figure 2 montrant une portion de la surface d'absorption de chaleur de'la paroi postérieure, les spirales indiquant les configurations de pulvérisation réalisées par la buse pendant l'élimination des scories ; 5 - la figure 4 est une œupe montrant une portion de la paroi d'un générateur de vapeur, la buse étant représentée en position rétractée hors de la section de four, et - la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 4, la buse étant représentée en trait plein et en tireté, 10 en deux positions différentes de déploiemarfc à l'intérieur de la-section de four, pendant l'opération d'élimination des scories» On considérera les dessins en détail ; la figure 1 montre schématiquement un générateur de vapeur 10 muni d'un système d'injection d'eau ou autre fluide de nettoyage qui comprend une buse 15 désignée par la référence générale 12. Le générateur de vapeur 10 'comprend une section de foyer 14 pouvant être chauffée au moyen de combustibles .fossiles à haute teneur en métal alcalin et formant des gaz de combustion qui sont envoyés à travers un passage vertical de gaz 16 à un passage horizontal de gaz 18 et à travers 20 un passage vertical de gaz 20 à la cheminée, comme l'indiquent les flèches de direction. Le générateur de vapeur 10 est formé de plusieurs parois de tubes à ailettes indiquées par la référence générale 22 sur la figure 3, qui définissent une surface d'absorption de chaleur dans 25 la section de foyer 14. Cette dernière section 14 comproad une paroi antérieure 26, une paroi postérieure 28 et deux parois latérales 30 dont une seule est représentée sur la figure 1. Une zone de dépôt important de scories 32 part de la portion inférieure de la section de foyer 14 et monte jusqu'à environ 75 fo de la hau-30 teur de la section de foyer 14, comme l'indique l'accolade sur la figure 1. On a trouvé que lorsqu'on chauffe la section de foyer 14 avec des combustibles à haute teneur en métaux alcalins, les dépôts de scories se concentrent sur les parois de la zone 32 (Il est entendu qu'aux fins de la description, lorsqu'on parle dé 35 dépôts de scories il s'agit de l'accumulation de matière sur la 70 30720 4 2059608 surface «^absorption de chaleur des tubes à ailettes 22 des parois quand on chauffe la section de foyer avec des combustibles à haute teneur en métaux alcalins comme le lignite, la teneur en sodium et/ou en potassium étant supérieure à 2 $ de la cendre. Ces dépôts 5 forment sur la surface d'absorption de"chaleur un dépôt qui résulte de la fusion de la cendre à des.températures relativement éle-vées. Chaque paroi de la section de fbyer 14 est munie-de plusieurs buses 12 conç.ues selon l'invention. On n'a représenté 10 qu'une seule buse passant à travers chaque paroi sur la figuie 1, pour plus de commodité dans la représentation, mais il est entendu que plusieurs buses passent à travers chaque paroi. Comme on le voit plus précisément sur la figure 2, chaque buse"12 est formée d*un corps cylindrique 40 qui est aligné sur une lance (non 15 représentée) que l'on décrira en détail plus loin. La portion terminale libre du corps 40 est élargie et conçue pour recevoir deux dispositifs d'orifice 42 et 44. Ces dispositifs d'orifice font un angle de 180° entre eux et sont disposés le long de la portion terminale élargie du corps 40 et chacun fait un angle ai-20 Ainsi, quand on applique de l'eau sous pression au corps 40 et que 1' on fait tourner ce dernier en cercle de façon continue comme il sera expliqué en détail ci-après, deux parcours de pulvérisation sont dirigés vers l'arrière et vers la paroi dans laquelle les 25 buses sont montées de manière à réaliser deux configurations de -pulvérisation formant des spirales s'élargissant continuellement, comme le montre la figure 3, l'une des configurations de pulvérisation étant indiquée en trait plein et l'autre en trait interrompu. 30 Comme exemple du nombre et de l'emplacement des buses, neuf buses peuvent être adjointes à la paroi antérieure 26, la paroi postérieure 28 et chacune des parois latérales 30 étant respectivement munies de deux buses. La quantité relativement grande de buses prévues sur la paroi antérieure est dûe au fait 35 qu'il se forme la plus grande quantité de dépôts de scories sur 70 30720 5 2059608 cette paroi car dans la pratique normale, plusieurs brûleurs (non représentés) sont placés sur la paroi postérieure 28 et dirigent ainsi leur chaleur vers la paroi antérieure 26« Etant donné que les dépôts de scories se forment de façon 5 continue sur les surfaces d'absorption de chaleur des parois 26, 28 et 30, il est nécessaire d'actionner périodiquement et successivement les buses 12 pour maintenir le fonctionnement du générateur de vapeur 10 à sà pleine capacité. A cet effet, on a représenté un système d8injection des-10 tiné à une buse et coopérant sur les figures 4 et 5 avec une paroi postérieure 28 j il est entendu que la disposition et le fonctionnement sont identiques pour les autres parois. Plus précisément, le système d'injection comprend un chariot 50 conçu pour se déplacer sur deux rails 52 dans une direction transversale à 1 * axe 15 longitudinal de la section de foyer 14. Sur le chariot 50 sait 'montés un entraînement de chariot 54 servant à communiquer au chariot un moyvement dirigé transversalement et un entraînement de buse 56 servant à communiquer un mouvement de rotation à la buse 12 par l'intermédiaire d'une lance 58 qui relie fonctionnellement 20 lfentraînement à la buse. Une source d'eau ou autre fluide de nettoyage est indiquée par la référence 60 et est placée en communication avec la buse 12 grâce à un ensemble de tuyau flexible 62 relié à la lance 58. la lance 58 pénètre dans la section de foyer 14 à travers une ouverture 64 prévue dans la paroi 28. 25 Un système de commande 66 est relié fonctiohnellement à 1'entraînement de chariot 54 et à 1!entraînement de buse 56 afin d'imprimer périodiquement un mouvement transversal et rotatif à la lance 58, comme indiqué dans le brevet cita plus haut, les liai= sons entre le système de commande 66 et lèntraînement de chariot 30 54, l'entraînement de buse 56 et la aocrce d'eau 60 sont indiquées schématiqueaent par la référence 68. Bien entendu, lssau est mis© sous une" pression prédéterminée par tous moyens connus. et une soupape ou un organe similaire peut être associé à chaque buse pour régler l'.écoulement d*eau à travers celle-oi, de façon connue. 35 Conformément au fonctionnement du système d-injection des BAD ORM3JNAL 70 30720 6 2059608 figures 4 et 5, le système de commande 66 est pugrammé de maaière à actionner périodiquement et successivement l'entraînement de chariot 54, l'entraînement de buse 56 et un circuit continu cPéoou-lement également décrit dans le brevet cité plus haut. De cette 5 manière, le chariot 50 se meut vers 18avant et vers 1*arrière relativement à l'ouverture passaite 64 et la Imce 58 passe ainsi 0*0.116 position rétractée indiquée en trait plein à une série de portions déployées indiquées en tir été, la buse 12 tournant; de façon continue dans un sens comme l'indiquent les flèches de di~ 10 rection sur la figure 1. Par suite, les deux pulvérisations d'eau venant des ensembles d'orifice 42 et 44 de la buse forment deux spirales s'élargissant continuellement'et de configurations diverses ot appliquent aux dépôts de scories un choc thermique et une force mécanique qui les séparent de la surface d'absorption 15 de chaleur définie par les tubes à ailettes 22. Il est entendu que le mode d'exécution du système d'injecs'. tion qui est représenté par.les figures 4 et 5 est décrit seulement à titre d'exemple d'une manière de faire avancer les buses 12 à lfintérieur de la section de foyer 14 et de les en faire sortir. 20 En conséquence5 il serait possible d'appliquer divers moyens mé- • coniques pour faire avancer et rétracter les buses, par exemple un moteur et un solénoïde combinés, etc. Par ce qui précède, on peut comprendre que l'invention fournit un appareil et un procédé permettant d'éliminer les dépôts 25 de scories de la surface d'absorption de chaleur à une vitesse • accrue et avec une efficacité accrue. En fait, on a déterminé que 1© temps total de décrassage du foyer ici décrit est rédiit environ d© moitié relativement aux systèmes utilisant des buses à un seul orifice o 30 l'invention comporte des possibilités de modifications, changements et substitutions et dans certains cas, on utilisera eertair..es caractéristiques de lsii5rention sans utiliser d© feçon correspondante d'autres caractéristiques. BAD ORIGINAL 3072Ô 7 2059608 REVENDICATIONS 1» Buse de soufflage comportant un corps et des agencements permettant d'appliquer un fluide de nettoyage au corps et caractérisée par le fait que le corps porte au moins deux dispositifs d*orifice alignés sur celui-ci et faisant un angle avec unpLan perpendicualire à l'are longitudinal du corps. 2* Buse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le corps est cylindrique et que les dispositifs d'orifice sont dirigés radialement par rapport à celui-ci. 3» Buse selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux dispositifs d'orifice espacés d'environ 180° l'un de Ikutre. 4. Buse selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux dispositifs d'orifice faisant des angles différents avec le plan mentionné. 5» Appareil d'élimination de dépôts de scories servant à nettoyer la surface d'absorption de chaleur de la section de foyer d'un générateur de vapeur et caractérisé par le fait quil comprend au moins une buse de laquelle partent au moins deux dispositifs d'orifice, des agencements permettant- d'amener un.fluide de nettoyage à la buse et des agencements permettant d'imprimer à la buse un mouvement de translation et de rotation relativement à une paroi de la section de foyer. 6* Buse selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend un corps portant les dispositifs d'orifice, ceux- 7. Procédé d'alimination des dépôts de scories sur la surface d'absorption de chaleur de la section de foyer d'un générateur de vapeur, caractérisé par le fait que l'on pulvérise simultanément au moins deux jets de fluide de nettoyage sur la surface au moyen dJune seule buse, les jets formant deux 70 30720 s 2059608 spirales s*élargissant continuellement et de diverses configurations. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'on règle la pulvérisation du fluide de façon qu'elle soit 5 mise en action périodiquement- et successivement en fonction de l'accumulation de scories.