Brevet FR2377017A1 — publié le 19780804

La présente invention a pour objet des procédés pour nettoyer les faces externes des parois d'échange thermique situées à l'intérieur d'un foyer et notamment l'extérieur des tubes échangeurs ou des tubes écran situés à l'intérieur d'un four ou d'une chaudière. Le secteur technique de l'invention est celui du nettoyage périodique des surfaces d'échange thermique, notamment des surfaces externes des faisceaux tubulaires d'échangeurs exposées aux flammes et aux fumées d'un foyer. On sait que les parois d'échange thermique,notamment les faisceaux tubulaires placés à l'intérieur d'un foyer,sont recouverts progressivement de dépôts et de scories et doivent être nettoyés périodiquement pour les débarrasser de cet encrassement. Les procédés de nettoyage utilisés à ce jour se rattachent aux principales catégories suivantes. Une première catégorie consiste à nettoyer les parois mécaniquement, en détachant les dépôts au moyen de marteaux, de grattoirs, de brosses et de divers outils mécaniques ou bien par sablage ou grenaillage. Ces procédés mécaniques nécessitent une main d'oeuvre habile et importante et la mise en place d'échafaudages permettant à la main d'oeuvre d'accéder aux parties hautes. Le montage et le démontage des échafaudages à l'intérieur d'un foyer est une opération longueur et coûteuse. Une deuxieme catégorie consiste à nettoyer les parois par voie humide en projetant sur elles des jets d'eau ou de vapeur à haute pression. Ces méthodes par voie humide présentent l'inconvénient que les briques réfractaires qui revêtent les parois du foyer s'imprègnent d'humidité ce qui risque d'entrainer la fissuration de ces briques lors de la remise en route. D'autre part, les combustibles contiennent- fréquemment du soufre qui donne naissance à des anhydrides sulfureux et sulfurique et ceux-ci se combinent à l'eau pour donner naissance à de l'acide sulfurique qui corrode les tubes. Une troisième catégorie consiste à nettoyer les tubes en introduisant dans le foyer de l'ammoniaque ou un mélange de vapeur d'eau et d'ammoniaque ou d'une autre base. L'ammoniaque neutralise l'acidité des dépôts et produit des sels d'ammonium. Cette réaction facilite l'éclatement et la fragmentation des dépôts enrobant les tubes. Cette méthode présente, comme la précédente, l'inconvénient d'introduire de la vapeur d'eau dans le foyer lorsqu'on utilise un mélange de vapeur d'eau et d'une base. L'objectif de la présente invention est de procurer des procédés de nettoyage des faces externes des parois d'échange thermique, notamment des parois externes des faisceaux tubulaires placés à l'intérieur d'un foyer, qui remédient aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Cet objectif est atteint par un procédé de nettoyage suivant lequel on porte les faces externes à nettoyer à basse température en les mettant en contact avec la phase liquide ou vapeur d'un gaz liquéfié. Selon un premier mode opératoire, on projette sur les parois à nettoyer des jets de liquide cryogénique. De préférence, ces jets sont projetés sous une pression comprise entre I et 35 bars. Selon un autre mode opératoire, lorsque les parois à nettoyer sont placées à l'intérieur d'une enceinte, par exemple à l'intérieur de l'enceinte d'un foyer, on vaporise à l'intérieur de cette enceinte un gaz liquéfié de façon à remplir l'enceinte de vapeur froide et à laisser lesdites parois au contact de ces vapeurs pendant un temps déterminé. Dans le cas fréquent où les parois à nettoyer sont les parois externes d'un faisceau tubulaire, on fait circuler à l'intérieur des tubes un liquide chaud pendant que les faces extérieures des tubes sont en contact avec les vapeurs froides afin de détacher les dépôts par choc thermique. De préférence, on utilise de l'azote liquide en équilibre avec sa vapeur à une température inférieure à - 148 qui correspond à une pression comprise entre I et 35 bars. Dans le cas où il n'est pas nécessaire de porter les faces à nettoyer à une température aussi basse pour en détacher les dépôts, on peut utiliser du gaz carbonique en équilibre avec la phase liquide à une température inférieure à Oc qui correspond à une pression comprise entre I et 35 bars. La présente invention a pour résultat le nettoyage des faces externes des parois d'échange thermique, c'est-à-dire des faces qui sont placées au contact des flammes et des fumées et qui se recouvrent de dépôts tels que suies, goudrons, scories, etc.... Les gaz liquéfiés tels que l'azote ou le gaz carbonique liquéfiés sont des produits que l'on peut se procurer en grande quantité dans le commerce à des prix relativement modérés si l'on choisit les qualités de pureté inférieure qui conviennent parfaitement à la mise en oeuvre des procédés de nettoyage selon l'invention. Apres avoir fissuré les dépôts et les avoir décollés des tubes en remplissant le foyer de vapeur d'azote ou de gaz carbonique à basse température, pendant que l'on fait circuler un liquide chaud ou tiède dans les tubes, il est facile de parachever le nettoyage à l'aide de jets d'air comprimé qui sont projetés sous pression au moyen de lances de formes diverses permettant d'accéder à toutes les parties du générateurs. Ce procédé est particulièrement avantageux pour nettoyer les faisceaux de tubes jointifs ou presque jointifs qui peuvent être difficilement nettoyés par des procédés mécaniques ou par des jets d'eau. Un autre avantage des procédés selon l'invention utilisant des vapeurs d'azote ou de gaz carbonique réside dans le fait qu'il s'agit de gaz neutres et que les vapeurs restant dans le foyer ne présentent aucun risque d'explosion ni de corrosion des parois d'échange thermique. Un autre avantage réside dans le fait que l'on n'introduit pas d'eau dans le foyer d'où pas de formation d'acide sulfurique, ni de risque de dégradation des revêtements réfractaires due à la transformation en vapeur de l'eau absorbée par ceux-ci lorsqu'on met le foyer en route. Un autre avantage réside dans le fait que l'on n'utilise pas de jets à très forte pression, de l'ordre de 80 à 100 bars, comme dans le cas des nettoyages par jets d'eau ou de vapeur d'eau. En effet, le détachement des dépôts est du principalement à l'effet de choc thermique et même lorsque l'on projette des jets d'azote liquide ou de gaz carbonique liquide,des pressions maxima de l'ordre de 35 bars sont suffisantes pour détacher les dépôts. A titre d'exemple, sans aucun caractère limitatif, on peut utiliser les procédés selon l'invention pour nettoyer les surfaces externes des faisceaux de tubes d'une chaudière, d'un four de distillation, d'un aéroréfrigérant, d'un incinérateur d'ordures ménagères etc.... Pour effectuer le nettoyage par projection d'azote liquide par exemple, celui-ci est pulvérisé ou projeté sur les surfaces à nettoyer sous une pression comprise entre 1 et 35 bars. Pour obtenir cette pression, on peut utiliser une pompe à azote ou bien la mise en pression du liquide par la pression de la phase vapeur en équilibre avec le liquide. L'opérateur qui projette l'azote utilise un pistolet muni de différentes buses et il est équipé de vêtements protecteurs contre-le froid et contre les projections d'azote et d'un appareil respiratoire. Dans le cas où l'on nettoye en utilisant, par exemple, de la vapeur d'azote à basse température, on ferme d'abord toutes les portes et les registres du foyer et on dispose dans celui-ci des rampes perforées par lesquelles on envoie de l'azote liquide qui se vaporise aussitôt. Le temps de contact avec les vapeurs d'azote dépend de la nature des dépôts et peut durer plusieurs heures. On continue à envoyer de l'azote liquide pour maintenir une température de vapeur assez basse. Dans le cas de dépôts particulièrement tenaces, on peut alterner des phases de nettoyage par les procédés utilisant un liquide ou une vapeur syo- génique à basse température avec des phases de nettoyage utilisant le procédé connu suivant lequel on envoie dans l'enceinte du foyer un mélange chaud d'ammoniaque et de vapeur d'eau. REVENDICATIONS 1 - Procédé de nettoyage des faces externes des parois d'échange thermique, caractérisé en ce que l'on porte lesdites faces externes à basse tempé rature en les mettant en contact avec la phase liquide ou vapeur d'un gaz liquéfié. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on projette sur les parois à nettoyer des jets de liquide cryogénique. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits jets sont projetés sous une pression comprise entre 1 et 35 bars. 4 - Procédé selon la revendication 1 pour nettoyer les. faces externes de parois d'échange thermique situées à l'intérieur d'une enceinte, caracté risé en ce que l'on vaporise, à l'intérieur de ladite enceinte, un gaz liquéfié de façon à remplir l'enceinte de vapeurs froides et on laisse lesdites parois au contact de ces vapeurs froides pendant un temps déterminé. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 4 pour nettoyer 11 extérieur de faisceaux tubulaires, caractérisé en ce que l'on fait circuler à l'intérieur des tubes un liquide chaud pendant que les faces extérieures des tubes sont en contact avec les vapeurs froides afin de détacher les dépôts par choc thermique. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit gaz liquéfié est de l'azote en équilibre avec sa vapeur à une température inférieure à - 1500. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que ledit gaz liquéfié est du gaz carbonique en équilibre avec la phase liquide à une température inférieure à 00. 8 - Procédé de nettoyage des faces externes des parois d'échange thermique, caractérisé en ce que l'on alterne des phases de nettoyage par un procé dé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, et des phases de nettoyage par un mélange chaud d'ammoniaque et de vapeur d'eau.