Brevet FR2432041A1 — publié le 19800222

La présente invention concerne le ramonagé chimique des fours et chaudières de tous types et des conduits de fumée. I1 est bien connu que la combustion des combustibles, solides, liquides et gazeux laisse un dépôt de carbone imbrûlé ou suie sur les surfaces intérieures des fours, chaudières et conduits de fumée et que cette suie constitue un revêtement calorifuge nuisible au bon transfert thermique et accroissant, par conséquent, la consommation d'énergie, d'oû la nécessité des ramonages à la vapeur d'eau ou des soufflages à l'air comprimé. Or, ces procédés ont l'inconvénient évident de polluer l'atmosphère et ils sont donc néfastes. On a déjà proposé des agents de ramonage chimiques, destinés à éviter la pollution atmosphérique. On a utilisé, par exemple, des produits à base de chlorures, qui abaissent le point d'ignition du carbone, mais qui présentent des risques d'incendie et surtout des risques de corrosion par l'acide chlorhydrique qui est libéré, par suite de la réaction des chlorures avec l'anhydride sulfurique retenu dans la suie et provenant du soufre que contiennent la plupart des combustibles. Un autre agent chimique de ramonage connu est un mélange,sous forme de poudre, de nitrate de potassium en forte proportion et de soufre et de charbon de bois en faibles proportions. On injecte à l'air comprimé et fait brûler le mélange pulvérulent dans la flamme du brûleur du four ou de la chaudière à une température supérieure à 4500C, la combustion de ce mélange engendrant, avec un dégagement de chaleur important la formation d'un gaz complexe, contenant notamment de 1 'anhy- dride carbonique et de l'anhydride sulfurique, et de particules solides très fines, constituées essentiellement de carbonate de potassium, mais aussi de sulfate de potassium et d'oxyde de potassium, entre autres.Le carbonate de potassium a un effet d'abaissement du point d'inition du carbone/suie.et un effet d'oxydation de ce carbone, qui est détruit par transformation en gaz carbonique (il s'agit d'une combustion lente catalytique), tandis que l'oxyde de potassium neutralise partiellernent les dérivés acides du soufre retenus dans la suie. Les ramonages et les soufflages deviennent inutiles et il suffit d'éliminer périodiquement par aspiration les dépôts, qui ne sont plus constitués que de cendres pulvérulentes et peu-adhérentes, contenant notamment des sulfates de fer et les oxydes des métaux provenant du combustible.Cependant, l'utilisation convenable de cet agent chimique de ramonage présente plusieurs difficultés en effet, la poudre dudit mélange fond à 1400C et il faut parvenir à l'injecter dans la flamme du brûleur sans gu'elle fonde, sinon, par suite du bouchage du tube d'injection, il peut se produire une explosion ; il faut donc déterminer, dans chaque cas particulier, la vitesse d'injection appropriée avitant la fusion de la poudre et il faut, dans ce but, étudier la combinaison de mouvements, à laquelle est soumise la poudre injectée (mouvement linéaire de l'injection initiale et mouvement de rotation de l'air comprimé chargé de la poudre dans la flamme du brûleur). De plus, la nécessité, en fait, d'une température de combustion de la poudre d'au moins 4500C peut limiter l'efficacité dans les foyers n'atteignant pas cette température. La presente invention a pour but de remédier à la grande difficulté d'application, en pratique, de cet agent chimique de ramonage. A cet effet, elle a pour objet un nouvel agent chimique de ramonage, qui n'est pas sous forme de poudre. Il s'agit d'une solution aqueuse d'acétate de potassium,CH3CO2K, et de nitrate de magnésium,(NO3)2Mg. Dans la solution, les proportions molaires relatives des deux constituants varient de préférence de 40 à 60 % de l'un pour 60 à 40 % de L'autre. A titre d'exemple, ladite solution peut renfermer 56 moles % d'acétate de potassium et 44 moles % de nitrate de magnésium. La proportion d'eau est variable, la dilution la plus convenable pouvant être déterminée facilement expérimentalement dans chaque cas particulier d'utilisation. I1 est possible de remplacer l'acétate de potassium par un équivalent chimique sous forme d'un sel d'un autre métal alcalin ou d'un métal alcalino-terreux de l'acide acétique ou d'un autre acide organique qui soit, comme l'acide acétique, usuel et peu coûteux, tel que l'acide formique et l'acide butyrique. On peut éventuellement ajouter à l'agent liquide considéré des silicates alcalins et/ou alcalino-terreux. L'agent liquide de ramonage chimique suivant l'invention est facile à pulvériser dans la flamme du brûleur d'un four ou d'une chaudière au moyen d'air comprimé, ou mieux encore au moyen d'un vibreur électrique. I1 ne se produit aucune réaction exothermique susceptible de provoquer une explosion ; l'eau s'évapore dès que la solution atteint 100 OC, température qu'il est inutile de dépasser, et les ions libres potassium et magnésium engendrent, dans l'atmosphère oxydante de la flamme et en présence du gaz carbonique des gaz de combustion, du carbonate de potassium (CO3K2) et de l'oxyde de magnésium (MgO) à l'état pulvérulent.Le carbonate de potassium assure, de la manière susindiquée, la combustion lente des suies et l-'oxyde de magnésium neutralise les produits d'oxydation du soufre retenus par les suies ainsi que l'acide sulfurique condensé dans les zones froides du four ou de la chaudière, alors qu'avec les agents de ramonage chimiques antérieurs, il était généralement nécessaire d'effectuer un traitement complémentaire, consistant à pulvériser dans ces zones froides de l'oxyde de magnésium très fin, en particules d'une taille inférieure à 10 microns, ce qui n'était pas une opération facile ; avec le nouvel agent de ramonage chimique, MgO est formé in situ. Ce nouvel agent est donc applicable sans danger ni difficultés particulières et il est d'une grande efficacité. L'invention a aussi pour objet un procédé d'application dudit agent consistant à le pulvériser dans la flamme au moyen d'un vibreur électrique, qui permet, beaucoup mieux que l'air comprimé, de contrôler l'injection.On peut alors plus aisément programmer les injections en fonction du temps et les asservir au débit du combustible. Ce dernier peut être indifféremment un combustible solide (charbon, bois, schiste, lignite, par exemple), liquide (mazout), ou gazeux. On analyse habituellement la teneur en anhydride sulfurique (SO3) des dépôts de suie, lorsqu'on fait du ramonage chimique ; cet anhydride devant être présentement neutralisé par l'oxyde de magnésium, on tient compte des résultats de ladite analyse pour introduire du nitrate de magnésium en plus ou moins grande proportion dans l'agent de ramonage chimique considéré, et le débit d'injection de l'agent ou la fréquence de son injection sont également déterminés par cette analyse ainsi que, bien entendu, par l'importance des dépôts de suie. Alors qu'avec l'agent antérieur à base de nitrate de potassium sous forme de poudre, les injections étaient périodiques; avec le nouvel agent liquide, la pulvérisation dans la flamme peut être effectuée en continu et elle a en continu un effet antipollution de l'atmosphère et anti-corrosion de llappareillage. Un autre objet de l'invention est le procédé de préparation du nouvel agent de ramonage chimique considéré. Ce procédé consiste à préparer une solution concentrée, à la limite de solubilité, d'acétate de potassium, à partir d'acide acétique et de carbonate de potassium en proportions stoechiométriques, puis à préparer une solution concentrée, à la limite de solubilité, de nitrate de magnésium, à partir d'acide nitrique et de carbonate- de magnésium en proportions stoechiométriques,~ces deux préparations étant effectuées isole- ment sous refroidissement, après quoi on mélange les deux solutions concentrées et on dilue avec de l'eau le mélange intermédiaire obtenu.On mélange les deux solutions concentrées de façon que l'acétate de potassium et le nitrate de magnésium soient présents dans le mélange intermediaire dans les propor tions relatives de 40 à 60 % en moles du premier pour 60 à 40 % en moles du second et l'on dilue à l'eau d'une façon variable le mélange intermédiaire, la dilution la plus favorable étant déterminée expérimentalement dans chaque cas d'utilisation de la solution finale. On peut éventuellement ajouter des silicates à la solution. On a vu précédemment que l'acétate de potassium pouvait être remplacé par un acétate d'un autre métal alcalin ou d'un métal alcalino-terreux, auquel cas la matière premiere carbonate de potassium est remplacée par le carbonate correspondant, et que l'anion acétate pouvait être remplacé par un autre anion,auquel cas on substitue à la matière première acide acétique un autre acide organique facile à se procurer et bon marche. - REVENDICATIONS 1. Agent liquide de destruction chimique de la suie, sous forme d'une solution aqueuse d'un composé de métal alcalin et -d'un composé de magnésium, caractérisé en ce que le composé de métal alcalin est l'acétate de potassium, CH3C02KRet en ce que le composé de magnésium est le nitrate de magnésium, (N03)2Mg, et en ce que les proportions relatives du potassium et du magnésium dans l'agent sont de 40 à 60 atomes du premier pour 60 à 40 atomes du second. 2. Agent suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les proportions relatives du potassium du magnésium dans l'agent sont de 56 atomes du premier pour 44 atomes du second. 3. Agent suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acétate de potassium est remplacé par un équivalent chimique sous forme d'un sel soluble dans l'eau d'un métal alcalino-terreux à la-place du potassium et/ou d'un acide organique autre que l'acide acétique, mais comme ce dernier usuel et peu coûteux. 4. Agent suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il contient en outre des silicates alcalins et/ou alcalino-terreux. 5. Procédé d'application de l'agent suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on le pulvérise dans la flamme d'un brûleur de four ou de chaudière au moyen d'un vibreur électrique. 6. Procédé de préparation de l'agent suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à préparer une solution concentrée, à la limite de solubilité, d'acétate de potassium, à partir d'acide acétique et de carbonate de potassium en proportions stoechiométriques, puis à préparer une solution concentrée, à la limite de solubilité, de nitrate de magnésium, à partir d'acide nitrique et de carbonate de magnésium en proportions stoechiométriques, ces deux préparations étant effectuées isolément sous refroidissement, après quoi on mélange les deux solutions concentrées et on dilue avec de l'eau le mélange intermédiaire obtenu, 7.Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'on mélange les deux solutions concentrées de façon que l'acétate de potassium et le nitrate de magnésium soient présents dans le mélange intermédiaire dans les proportions relatives de 40 à 60 % en moles du premier pour 60 à 40 % en moles du second et l'on dilue à l'eau d'une façon variable le mélange intermédiaire, la dilution la plus favorable étant déterminée expérimentalement dans chaque cas d'utilisation de la solution finale. 8. Procédé suivant la revendication 6 ou 7, carac térisé en ce que l'on ajoute des silicates à la solution finale. 9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'on remplace l'acétate de potassium par un acétate d'un métal alcalino-terreux, auquel cas la matière première carbonate de potassium est remplacée par le carbonate correspondant et/ou l'on remplace l'anion acétate par un autre anion, auquel cas on substitue a la matière première acide acétique un autre acide organique facile à se procurer et bon marché.