Brevet FR2494417A1 — publié le 19820521

L'utilisation de la présente invention facilite l'enlèvement desdépôts qui se forment sur les parois et les surfaces d'échange de chaleur dans un four industriel ou dans une chaudière à charbon. Cela est accompli en injectant de la vermiculite non calcinée dans le courant de gaz de carneau o le courant a une température de l'ordre 1650 à 6500C, à raison de 0,025 à 5 kilogrammes de vermiculite (de préférence 0,5-1,5 kg) par tonne de charbon brûlé. La vermiculite augmente la friabilité des dépôts, les rendant plus faciles à retirer par des souffleurs de suie traditionnels (comme des sondes placées dans la chaudièrey soufflant de l'air ou de la vapeur à environ 13,8 bars). La matière minérale (cendre) dans le charbon conduit à des dépôts dans les régions de la chaudière qui absorbent la chaleur, en particulier le surchauffeur et les passages de convexion. Ces dépôts de cendres volantes agglomérées peuvent être plus forts que le potentiel d'un équipement traditionnel de nettoyage. On a découvert que l'injection de vermiculite pouvait réduire la force des dépôts afin de maintenir à l'état propre les surfaces d'échange de chaleur et d'empêcher le blocage éventuel de ces passages. La vermiculite, minérale se présentant naturelle- ment, se dilate à 15-20 fois son volume d'origine quand elle est exposée à des températures supérieures à environ 6500C. Cela réduit fortement la force des dépôts aggloméré (collés) o la vermiculite est présente. Dans le passé, les propriétés chimiques et physiques des matériaux tels que l'oxyde de magnésium, l'alumine et autres, ont été employées pour interférer avec les dépôts agglomérés. La vermiculite est supérieure à ces additifs. La vermiculite, silicate de magnésium-aluminium- fer hydraté, se compose de 14 minéraux micacés en très proche rapport. Quand de la vermiculite non-exfoliée est appliquée de façon à être incorporée dans le dépôt de cendres et est soumis à des températures dans les gammes rencontrées dans les surchauffeurs et les régions de convexion, une réduction dramatique de la force du dépôt collé est évidente. Les propriétés uniques permettant cette activité comprennent l'exfoliation induite thermique- ment (expansion) et la présence d'une structure de plaquettes naturelles (f euilles de silice) qui agit comme un plan de clivage. Les dépôts peuvent être retirés plus facilement par suite de ce traitement. Exemple I La chaudière avait une capacité nominale de 347 mégawatts. Elle était à cyclone et brûlait du charbon bitumineux Eastern ou de l'est. Elle était équipée de souffleurs de suie. De la vermiculite non dilatée a été soufflée dans le four à 14270C à raison de 0,3-0,4 kg/tonne de charbon. L'additif rendit les dépôts en ligne relative- ment friables pour être facilement enlevés par les souffleurs de suie à 13,8 bars. Au contraire, dans un essai comparable mais en omettant la vermiculite, les dépôts étaient durs, agglomé- rés et collés, les rendant difficiles à détacher et à déloger au moyen des sondes de vapeur. On préfère que la vermiculite soit relativement finement subdivisée, c'est-à-dire qu'elle corresponde de préférence à une maille 3 à 325 pour tamis Tyler, et mieux de 28 à 200, pour tamis Tyler. Le produit dans l'exemple ci-dessus et aux tableaux correspondait principalement à un tamis de maille Tyler ayant environ 80-150 mailles. Dispositif d'addition des solides Dans l'exemple ci-dessus, on a utilisé une sonde refroidie à l'eau pour injecter la vermiculite dans le four. La sonde avait environ 1,524 mètres de long et se composait de 3 tubes concentriques faits d'acier inoxydable de 4,8 mm. Le tube externe avait 63,5 mm de diamètre externe, le tube moyen avait50,8 mm et le tube central 25,4 mm. L'eau s'écoulait vers le bas, par l'anneau formé par les tubes externe et moyen et remontait par l'anneau formé par les tubes moyen et central. Il y avait un jeu d'environ 7,036 mm entre l'extrémité du tube externe et l'extrémité du tube moyen pour permettre le retour de l'eau. L'eau était introduite à l'extrémité avant du tube externe, en dehors de la chaudière. L'écoulement entrant était latéral, afin que l'eau tourne tangentiellement lors de sa descente dans le tube. La vermiculite était prélevée d'une trémie ayant un moyen d'alimentation à vis do- sant la vermiculite dans un système convoyeur à air, amenant la vermiculite au tube central de la sonde. L'écoulement d'air aidait à refroidir le tube central et peut également contribuer à refroidir les zones chemisées d'eau de la sonde. L'essai d'agglomération développé par Babcock et Wilcox a été employé pour déterminer la tendance à l'encrassement (formation de dépôts collés) de diverses cendres et l'effet des additifs. On peut se référer à " The Sintering Test, An Index to Ash-Fouling Tendency " de D. H. Barnhart et P. C. Williams, Transactions of the ASME, Août 1956, page 1229. En bref, le test consiste à former des cendres en boulettes, à chauffer à diverses températures élevées pendant 15 heures et à mesurer la force requise pour broyer les échantillons agglomérés résultants. Le Tableau 1 résume les résultats obtenus sans additif, avec divers niveaux de vermiculite et avec de l'oxyde de magnésium. L'oxyde de magnésium s'est révélé avoir le plus grand effet sur les travaux faits par Babcock et Wilcox, et il est incorporé pour la comparaison. Le tableau 2 donne le pourcentage correspondant de réduction de la force d'agglomération pour les échantillons examinés. Les résultats montrent leffet important que la vermiculite a sur les modifications desdépôts. TABLEAU 1 Force d'agglomération des boulettes, 105 Pa 982 C 1093 C Vierge - 746,28 1050 926 1769 (Sans traitement) 898 1002 536 1548 774 1057 1720 1334 Vierge en moyenne 921 1306 Vermiculite, 0,5% 454 678 884 974 690 712 843 988 529 598 Moyenne 0,5% 612 858 Vermiculite, 1,0% 448 497 424 423,5 359 366 421 471 453 691 404 479 Moyenne 1,0% 469 437 Vermiculite, 1,5% 343 312 337 310 345 273 342 269 383 261 290 295 Moyenne 1,5% 319 307 Oxyde de magnésium, 1,5% 574 560 891 933 464 447 712 726 587 357 1002 Moyenne 1,5% MgO 498 853 TABLEAU 2 Réduction moyenne de la force d'agglomération, 982 C 1093 C Vierge -- -- Vermiculite, 0,5% 33,5 34,3 Vermiculite 1,06 49,1 66,5 Vermiculite 1,5% 65,4 76,5 Oxyde de magnésium 1,5% 45,9 34,7 R E V E N D I C A T I 0 NS 1.- Procédé pour rendre plus friables des dépôts de cendres volantes dans un four à charbon, pour faciliter ainsi leur enlèvement par une sonde à vapeur ou à air, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter de la vermiculite non calcinée dans le four à 1650-650 C. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vermiculite précitée est injectée à raison d'environ 0,5-1,5 kg/tonne de charbon. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vermiculite correspond à une maille de 80 à sur un tamis Tyler. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la température de l'injection est de l'ordre de 1427 C.