Brevet FR2432698A1 — publié le 19800229

La présente invention est relative à un procédé et un dispositif pour enlever les dépôts formés sur des surfaces d'échangeurs de chaleur, prévus en particulier pour-la mise en oeuvre dans des fours dans lesquels on brule les liquides résiduaires provenant de procédés de fabrication de pâte àpapier, afin de récupérer de la chaleur et des produits chimiques. I1 est bien connu que, dans les cas où des liquides usagés, contenant de grandes quantités de sels minéraux qui fondent à la température de combustion, sont brulés dans un four de récupération, il est difficile de garder les surfaces d'échange propres. Les dépôts sont tenaces, et difficiles à enlever des surfaces d'échange. En outre, comme la température des gaz de carneau s'approche selon une asymptote de la température de solidification de la matière fondue2 toutes les surfaces pour le transfert de chaleur situées vers la sortie du four se couvrent d'une couche de masse fondue sous laquelle il se forme une couche épaisse et solide de crasse . L'épaisseur de la couche dépend des propriétés de transfert de chaleur de la matière formant le dépôt en question et de la densité du flux de chaleur.Etant donné que la différence de température T - T tend vers zéro, l'épaisseur de la couche solide gaz fusion peut être considérable, et peut meme bloquer entièrement le carneau. Pour ces raisons, on a utilisé jusqu' présent des souffleurs de suie à gaz, à vapeur ou à liquide, et des appareils pour l'enlèvement de la suie par voie mécanique. Une caractéristique commune à tous ces appareils est que leur effet nettoyant est directement basé sur les forces de cisaillement qu'ils provoquent dans les dépôts sur les surfaces de transfert de chaleur. L'utilisation de gaz sous pression, de vapeur ou de liquide, entraîne une consommation d'énergie élevée et des problèmes d'érosion. De plus, les appareils mécaniques travaillant par chocs soumettent les éléments de structure du four à l'épreuve, et sont relativement peu efficaces dans le cas de dépôts ayant été fondus. On a maintenant trouvé qu'il est possible d'enlever les dépôts formés sur les surfaces de transfert de chaleur en refroidissant ces dépots,defaçon qu'ils soient détruits par des contraintes thermiques internes ainsi créées et qu'ils s'écaillent. Le refroidissement peut etre effectué avec de l'air froid, réparti de façon à obtenir un effet de refroidissement qui s'étend en travers de la surface de transfert de chaleur. L'enlèvement des dépôts détachés par le refroidissement peut être encore facilité par l'utilisation de dispositifs mécaniques, pour l'enlèvement de la suie. A la place de l'air, on peut aussi utiliser d'autres gaz ou des liquides2 par exemple de l'eau. La présente invention permet d'obtenir les avantages suivants par rapport aux moyens connus - les surfaces sont bien nettoyées - le nettoyage n'entraîne pas d'érosion - l'énergie requise est faible - les frais d'investissement sont faibles, en raison du fait qu'il est possible d'utiliser de l'air provenant de la soufflerie d'air de combustion. L'invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins joints, dans lesquels - la Figure 1 représente schématiquement, sous la forme d'une vue en coupe, un four de récupération réalisé selon la présente invention, l'échan- geur étant représenté en élévation; - la Figure 2 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue en coupe d'un four de récupération selon une autre réalisation de l'invention, l'échangeur étant représenté en élévation ; et, - la Figure 4 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la Figure 3. Les Figures 1 et 2 montrent une chambre de combustion 1, à laquelle on amène de l'air de combustion et de la matière à brûler à travers un orifice 11. Au moyen d'un séparateur 2, les gaz de carneau sont séparés de la matière fondue, et celle-ci s'écoule la long de la paroi 3 vers l'orifice 4, d'où on la retire. Afin de récupérer de la chaleur, le four est muni de surfaces verticales 5 pour le transfert de chaleur, disposées à une certaine distance et formées par des tuyaux parallèles entre lesquels les gaz de carneau s'écoulent vers la cheminée 6.Bien que la majeure partie des composants fondus des gaz de carneau ait été enlevée avant que les gaz n'entrent en contact avec les surfaces pour le transfert de chaleur de l'appareil de récupération, ces gaz contiennent encore une quantité considérable de sels à ltétat fondu qui se déposent sur les surfaces de l'échangeur. Afin de nettoyer les surfaces, des tuyaux 7 pour l'avec née de l'air sont disposés transversalement, au niveau des extrémités inférieures des surfaces 5 ; ils présentent une série de buses ou d'orifices 8 à travers lesquels l'air de refroidissement peut être introduit dans les espaces 9, entre les surfaces 5. Les buses ou orifices sont disposés de manière à ce que le refroidissement de l'air s'étende à toute la surface de l'échangeur.La quan tité d'air doit etre assez grande pour refroidir toute la surface et pour solidifier toutes les parties fondues des dépotes. Dans la réalisation représentée aux Figures 3 et 4, un tuyau d'alimentation d'air 10, muni de buses ou d'orifices 8 aménagés entre les surfaces de transfert de chaleur 5, est disposé de façon à former un angle droit avec les surfaces 5. En faisant tourner le tuyau d'amenée d'air alternativement dans des directions opposées, on obtient un refroidissement qui couvre entièrement la surface prévue pour l'échange de chaleur. On conçoit facilement qu'un mouvement de va-et-vient peut être donné aux tuyaux d'amenée d'air 7. Une pluralité de tuyaux 7 peut etre aménagée dans chacun des espaces 9, entre les surfaces 5. Le procédé et le dispositif de la présente invention sont utilisés de préférence dans des fours de récupération équipés de surfaces verticales pour l'échange de chaleur2 mais ils peuvent aussi etre mis en oeuvre dans d'autres installations. L'invention sera décrite plus en détail dans l'exemple non limitatif ci-après. Des dépôts, formés sur les surfaces chauffantes d'une unité de récupération du type illustré par les Figures 1 et 2, comprenant une chaudière et un four dans lequel est brillée de la liqueur noire provenant d'un procédé pour la préparation de pâte au sulfate, sont enlevés selon le présent procédé. La capacité du four est de 0,3 g/sec. (1,1 t/h), et la capacité génératrice de vapeur de la chaudière est de 1 kg/sec. (3,6 t/h). La vapeur produite est saturée et disponible sous une pression de 11 bars. La température des gaz de carneau après le séparateur, avant d'atteindre les surfaces de transfert de-chaleur, suspendues comme des rideaux, est comprise entre 1120 et 11400K, et le débit est de 1,8 kg/sec. La température de fusion du poussier est de 1070"K. Le carneau, ayant une surface de section de 1000 x 1200 mm, et une hauteur de 4 m, est divisé par les surfaces d'échange verticales en six canaux d'écoulement,de meme section transversale. La distance entre deux surfaces d'échange est de 200 mm. La température de l'air de refroidissement, distribué par six tuyaux à un débit de 30 g/sec. pendant 30 sec. chaque heure, est de 300 K. On a constaté qu'à l'aide du présent procédé, on pouvait enlever les dépôts de crasse sur les surfaces d'échange de chaleur de la chaudière en faisant fonctionner l'unité de récupération en continu. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour enlever les dépôts formés sur les surfaces de transfert de chaleur d'un four de récupération, caractérisé en ce que l'on refroidit les dépôts de manière à engendrer des contraintes thermiques, qui font éclater et tomber les dépôts. 2 - Procédé selon la revendication 1, 2 caractérisé en ce que l'on refroidit les dépôts au moyen d'un gaz. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on refroidit les dépôts avec de l'air à basse pression provenant de la soufflerie d'air de combustion. 4 - Procédé selon la revendication 1, 2 caractérisé en ce que l'on refroidit les dépôts avec un liquide. 5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des buses ou orifices (8) disposés près des surfaces de transfert de chaleur (5) d'une installation pour la récupération de chaleur, afin de créer une source d'agent refroidissant, ces buses ou orifices étant aménagés de manière à ce que le refroidissement s'exerce à l'égard de toute la surface de transfert de chaleur. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qutune série de buses (8) est montée sur des tuyaux d'amenée d'air (7) qui s'étendent en travers des surfaces de transfert de chaleur (5). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les tuyaux (7) obéissent à un mouvement de va-et-vient. 8 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les buses (8) sont montées sur un tuyau d'amenée d'air (18) formant un angle droit avec les surfaces de transfert de chaleur (5). 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tuyau d'amenée d'air (10) peut tourner en alternant dans des directions opposées.