Brevet FR2463801A1 — publié le 19810227

La présente invention concerne un dispositif pour le traitement du gaz de synthèse obtenu par la gazéification du charbon, à l'aide d'une enceinte de passage de gaz reliée au réacteur, soumise à la pression interne, et qui comporte des tubes d'échangeurs de chaleur, juxtaposés, prévus sur sa paroi cylindrique interne. Le document DE-OS 26 50 512 décrit un dispositif de ce type pour nettoyer le gaz de synthèse obtenu par la gazéification chimique du charbon. Dans un tel disposi- tif, les composants volatils se déposent sur les tubes de l'é- changeur de chaleur sous les formes de suie et de poussière limitant l'échange de chaleur entre le flux de gaz chaud et le fluide dans les tubes de l'échangeur de chaleur. On connaît de nombreux procédés et dispositifs pour nettoyer les parois des tubes, toutefois ces diverses solutions ont l'inconvénient d'être soit onéreuses au plan de la construction, soit de nécessiter une interruption de fonctionnement, soit de ne pas résister aux températures relativement élevées, de fonction- nement de dispositif, et qui se situent à environ 14000C dans le cas d'un réacteur de gaz de1synthèse. Il faut en outre tenir compte de ce que, dans le volume de passage de gaz relié au réacteur, la pression interne est de l'ordre de 50 bars. La présente invention a pour but de créer un dispositif du type ci-dessus, qui pendant le fonction- nement à la température et à la pression indiquées, dans l'enceinte de passage de gaz, permet de nettoyer les tubes de l'échangeur de chaleur, sans réduire l'échange de chaleur par comparaison avec les dispositifs connus. A cet effet, l'invension concerne un dispositif caractérisé en ce que les tubes d'échange qui forment l'enveloppe cylindrique, il y a des chambres longitudi- nales, radialement en saillie vers l'intérieur, et qui partent également des tubes d'échange de chaleur, ces chambres s'étendant principalement sur la longuer des tubes d'échange de chaleur, pout guider un fluide de nettoyage, gazeux ou liquide, à pression plus élevée que la pression interne, dans l'enceinte de passage de gaz, ce fluide étant dirigé tangen- tiellement ou pratiquement tangentiellement sur les segments voisins des tubes d'échange. 2 2463801 Suivant une autre caractéristique de l'invention, on a entre 2 et 6 chambres longitudinales à section thromboédrique ou semi-circulaire, et les 2 parois latérales des chambres longitudinales portent des orifices de passage pour le fluide de nettoyage. Les chambres longitudinales sont de préférence reliées à la partie interne de l'enceinte de passage de gaz et sont délimitées de tous cités par les tubes d'échange et leurs parois latérales ont des tubes longitudinaux qui ser- vent au passage du fluide de nettoyage. De cette façon, il règne à l'intérieur des chambres longitudinales, la même pres- sion que celle régnant dans l'enceinte de passage de gaz, et la température y est plus faible. Suivant une autre caractéristique de l'invention, une ou plusieurs conduites annulaires communes débouchent dans les tubes du fluide de nettoyage. Lorsque le dispositif comporte une ou plusieurs conduites de passage de gaz, latérales, comme cela est décrit au document DE-OS 26 50 512, il est prévu de préférence qu'une partie des tubes d'échange qui forment la paroi tubulaire cylindrique, soient recourbés radialement vers l'intérieur dans leur partie inférieure, pour former un volume d'extraction de gaz, de forme annulaire, a la hauteur des conduites d'évcuation de gaz, et que les segments de tube recourbés, ainsi que les tubes d'échange, situés dans la partie frontale, pour les chambres longitudinales, constituent un anneau tubulaire dans lequel débouche la conduite d'évacua- tion. De cette façon, l'extrémité inférieure des chambres longitudinales et la chambre annulaire d'extraction de gaz peuvent communiquer avec la partie intérieure de l'enceinte de passage de gaz. Suivant une autre caractéristique avan- tageuse de l'invention, les tubes formant la paroi intérieure cylindrique et les chambres longitudinales, peuvent être des tubes à ailettes ou des ensembles tubes-entretoises-tubes, et les passages dans les parois d'échange peuvent être réalisés par des orifices dans les ailettes ou les entretoises des tubes. L'avantage du dispositif de l'invention est qu'il permet avec des moyens simples et en conservant les dimensions des surfaces d'échange de chaleur, de permettre de nettoyer les tubes pendant le fonctionnement du dispositif. On connaît de façon isolée des dispositifs de soufflage pour enlever la suie et les poussières. Le dispositif selon l'in- vention offre toutefois l'avantage en ce que le fluide de net- toyage ne refroidit pratiquement pas ou pas de façon notable la veine de gaz chaud, si bien que ce gaz chaud peut utilement échanger sa chaleur sur les tubes d'échange. En outre, les éléments d'alimentation du fluide de nettoyage ne demandent aucun dispositif d'isolation pour les protéger de la tempé- rature de 14000C régnant dans l'enceinte de passage de gaz et toute la longueur des tubes d'échange peut se nettoyer de façon régulière et simultanée. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale, verticale, du dispositif de l'invention. - la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II.de la figure 1. - la figure 3 est une soupe selon la ligne III-III de la figure 1. Le dispositif 1 qui sert à traiter le gaz de synthèse obtenu par la gazéification du charbon, se compose d'une enveloppe extérieure cylindrique 2 dont la section supérieure 3, rétrécie, comporte une conduite de passage 4 vers la partie 5 du réacteur. L'enveloppe extérieure 2 entoure une enceinte de passage de gaz 6 dans laquelle il règne une température de 1400aC comme dans la partie de réacteur , ainsi qu'une pression d'environ 50 bars. Le segment infé- rieur de l'enceinte de passage de gaz est occupé par un bain de fluide réfrigérant 7 ayant un niveau 8. Toutes les parti- cules qui se séparent de la veine de gaz au niveau de l'en- ceinte de passage de gaz, tombent dans ce bain et se solidifient pour y être évacuées. La veine de gaz qui sort de la partie 5 du réacteur et pénètre par la conduite 4 dans l'enceinte de passage de gaz 6, descend dans la direction de la flèche 9 et est dirigée suivant les flèches 10 et 11 vers les conduites d'évacuation de gaz 12 (figures 1, 3); dans le chemin parcouru par la veine de gaz, on a des éléments de refroidissement 13, dans la direction des flèches 10. Séparées d'un intervalle angulaire, de préférence de 120 , se trouvent des chambres longitudinales verticales 19, 20, 21, formées par des tubes 14 à ailettes ou à entretoises; ces chambres 19, 20, 21 sont dirigées radiale- ment vers l'intérieur, comme le montre la figure 2, et présen- tent une section romboédrique ou en forme de losange. Ces chambres sont délimitées par les tubes 14 ainsi que par les parois latérales 22, 23 et la paroi frontale 24; l'extrémité inférieure des tubes débouche dans une conduite annulaire 15 et la partie supérieure des tubes arrive dans les conduites annulaires supérieures 16, 17. Les parois 22, 23, 24 qui sont également formées par des tubes à ailettes ou à entretoises, comportent de petite orifices, non représentés, ces orifices étant réa- lisés de préférence dans les ailettes ou les entretoises de façon qu'il règne dans les chambres longitudinales 19 - 21 une pression égale ou voisine de la pression dans l'enceinte de passage de gaz 6. Toutefois, la température qui règne dans les chambres longitudinales est celle de la vapeur saturée, c'est-à-dire que cette température est inférieure à 1400c, température de ilenceinte de passage de gaz. Au voisinage des parois latérales 22, 23, les chambres longitudinales 19, 21 comportent les tubes longitudinaux 25, 26 qui sont munis de buses dirigées tangen- tiellement ou pratiquement tangentiellement vers les segments voisins 14a des tubes 14; ces buses sont situées à la hauteur d'une partie des petits orifices dans les parois latérales. Un fluide de nettoyage, par exemple sous la forme de vapeur à haute pression, d'eau à haute pression ou d'azote ou encore d'un gaz inerte, passe par la conduite 29 pour alimenter les tubes 25, 26. Le fluide de nettoyage qui sort sous une pression supérieure à 50 bars, par exemple une pression de 80 à 120 bars des buses des tubes 25, 26, nettoie les tubes 14 sur toute leur longueur, puisque les buses des tubes 25, 26 sont réparties régulièrement sur toute la longueur des tubes 14. Selon la figure 3, les chambres longi- tudinales 19 à 21 sont montées symétriquement entre les con- duites d'évacuation de gaz 12. Dans la zone comprise entre les parois latérales 24 des chambres 19, 21, une partie des tubes 14 est déformée radialement dans la partie inférieure de l'enceinte de passage de gaz, pour former des segments de tubes 14b arrivant jusqu'à la hauteur des tubes constituant la paroi frontale 24; les segments de tubes ainsi recourbés forment la zone de paroi 310 Peu au-dessus du niveau 8 du bain de liquide, on a supprimé les ailettes ou les entretoises des segments de tubes 14b pour que la veine de gaz puisse pénétrer dans les volumes 32 en passant entre les segments de tubes 14b dans la zone 31 en sortant de l'enceinte de passage de gaz 6; les conduites d'évacuation 12 débouchent dans les volumes 32, si bien que la veine de gaz arrive dans les conduites d'éva- cuation suivant les flèches 10, 11. Selon la figure 3, les zones 31 et les parois frontales 24 des chambres 19 - 21 forment une surface annulaire pratiquement fermée. Les chambres 19 - 21 ont une forme permettant à une personne d'y monter ou d'y descendre. En plus des tubes 25, 26 de passage du fluide de nettoyage, on peut également prévoir des tubes 33, notamment à la hauteur du segments 31, et dont les buses dirigent un fluide de nettoyage suivant la flèche 34 sur la zone voisine 31. 6 2463801 REVENDICATIONS 1 ) Dispositif pour traiter du gaz de synthèse obtenu par gazéification de charbon, dispositif comportant une enceinte de passage de gaz communiquant avec le récepteur et dans laquelle règne une pression intérieure, cette enceinte ayant des tubes d'échange de chaleur, juxtaposés suivant sa paroi intérieure cylindrique, dispositif caractérisé en ce que partant des tubes d'échange(14) formant une enveloppe cylindrique, il y a des chambres longitudinales (19 -21) radialement en saillie vers l'intérieur, et qui partent également des tubes d'échange de chaleur, ces chambres s'étendant principalement sur la longueur de l'échangeur de chaleur, et elles servent à guider un fluide de nettoyage, gazeux, ou liquide, soumis à une pression plus élevée que la pression intérieure régnant dans l'enceinte de passage de gaz (6), ce fluide étant dirigé tangentiellement ou pratique- ment ingentiellement sur les segments voisins (14a) des tubes d'échange (14). ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte 2 à 6 chambres longitudi- nales (19 - 21) à section romboédrique ou semi-circulaire, et les 2 parois latérales 22, 23 des chambres longitudinales (19 - 21) ont des orifices de passage pour le fluide de netto- yage. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les chambres longitudinales(19 - 21)sont reliées à la partie intérieure de l'enceinte de passage de gaz(6)et sont délimitées de tous côtés par les tubes d'échange de chaleur, et leurs parois frontales (22, 23) comportent des tubes longitudinaux (27, 28) pour le fluide de nettoyage.. 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que les tubes (25, 26) de passage du fluide de nettoyage débouchent dans une ou plusieurs conduites annulaires communes (29). - 50) Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, comportent une ou plusieurs con- duites latérales d'évacuation de gaz, dispositif caractérisé en ce qu'une partie -des tubes d'échange de chaleur(14) qui 4O forment la paroi tubulaire cylindrique, sont recourbés radia- lement vers l'intérieur (au point 30) dans leurs zones infé- rieures, et forment la hauteur des conduites d'évacuation de gaz, un ou plusieurs volumes d'extraction de gaz (32), les segments de tube, recourbés, et les tubes d'échange, de la paroi frontale, les chambres longitudinales (19 - 21) forment un anneau tubulaire. ) Dispositif selon la revendication , caractérisé en ce que l'extrémité inférieure d'au moins un vulume d'extraction de gaz communique avec l'enceinte de passage de gaz (6). 7 ) Dispositif selon la revendication 1, et de l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les tubes (14) de la paroi intérieure cylindrique et les chambres longitudinales (19 - 21) sont des tubes à ailettes ou à entretoises et les passages dans les parois d'échange sont constitués par des passages réalisés dans des ailettes ou les entretoises des tubes. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les volumes d'extraction de gaz (32) sont disposés symétriquement entre les chambres longitudinales (19 - 21).