Brevet FR2516643A1 — publié le 19830520

La présente invention concerne les dispositifs prévus pour assurer le nettoyage des tubes de fumée d'un échangeur de chaleur, par exemple une chaudière, un économiseur, etc. Ce nettoyage est une condition impérative du bon fonctionnement d'un tel échangeur de chaleur car il convient d'éliminer les dépôts de suies et autres impuretés qui tendent à se former sur les parois des tubes de fumée. De plus, ceci est absolument indispensable dans le cas de chaudières utilisées pour récupérer les calories résultant de la combustion d'effluents chimiques ou similaires. En effet, dans ce cas, il risque de se produire très rapidement une obstruction partielle, ou meme complète, des tubes de fumée par les dépôts se formant sur leurs parois. Pour éliminer ces dépôts, il a déjà été proposé d'assurer le nettoyage de tels tubes par projection d'air ou de vapeur sous pression au moyen d'un tube mobile disposé en regard des tubes à nettoyer. Ce tube est alors animé d'un mouvement continu d'oscillation de façon que l'air ou la vapeur projeté par celui-ci soit dirigé successivement vers les différents tubes. Cependant, un tel dispositif présente peu d'efficacité car seule une très faible quantité d'air ou de vapeur sous pression atteint directement les tubes de fumée pour autant qu'au cours de son mouvement continu d'oscillation le tube de projection passe effectivement en regard de ces différents tubes.Mais de toute façon, il s'agit là d'un passage fugitif et la majeure partie de l'air ou de la vapeur projeté se diffuse dans l'espace et rencontre l'extremité correspondante de la chaudière avant de passer dans les tubes de fumée. I1 en résulte donc une perte de charge extrêmement importante qui réduit l'efficacité de l'opération réalisée. En effet, l'air ou la vapeur traversant les tubes possède une pression insuffisante pour decoller les dépôts existant dans ceux-ci. Par ailleurs, les dispositifs de ce genre ont l'inconvénient de consommer une grande quantité d'air ou de vapeur sous pression. Pour assurer le nettoyage des tubes de fumée d'une chaux il a également été proposé de placer, à l'intérieur de d'eux, un petit tube d'insufflation d'air ou de vapeur d: dans l'axe du tube de fumée correspondant. Ces-divers p tubes de projection sont alors alimentés, à intervalles temps réguliers, en air cu en vapeur sous pression de f à provoquer le décollement des suies et autres dépôts e tant sur les parois internes des tubes de fumée. Les di sitifs de ce genre ont l'avantage de posséder une effic plus grande que ceux du type mentionné précédemment, ca l'air ou la vapeur projeté est envoyé directement à l'i rieur de chaque tube de fumée.Cependant, ces dispositi présentent un inconvénient majeur à savoir le fait que petits tubes d'insufflation d'air ou de vapeur obstruer permanence une partie de la section de l'ensemble des i de fumee, ce qui nuit au bon fonctionnement de l'chant Par ailleurs, ces dispositifs consomment une très grand quantite d'air ou de vapeur à chaque fois qu'ils sont service puisque de l'air ou de la vapeur sous pression alors projeté dans la totalité des tubes de fumée. I1 donc nécessaire de prévoir une installation capable de duire, à intervalles déterminés, de grandes quantités ou de vapeur sous pression. La présente invention a pour but de réalise dispositif de nettoyage par insufflation d'air ou de s sous pression, mais qui est conçu de façon à éviter 1 convénients des dispositifs rappelés ci-dessus. A cet ce dispositif est caractérisé en ce que les tubes de à nettoyer étant disposés selon des cercles concentre il comporte, en face de ceux-ci, un jeu de tubes d'in tion portés par un support monté rotatif autour d'un coïncidant avec celui de l'échangeur de chaleur et do cun est disposé en regard d'un cercle déterminé de tu fumée, un moteur "pas à pas" entraînant ce support en tion d'un angle déterminé de façon que l'extremité de es tubes d'insufflation vienne se placer successivement en regard de l'ouverture des différentes tubes de fumée du cercle correspondant. Selon une autre caractéristique du présent dispositif, l'alimentation de chaque tube d'insufflation est contrôlée par une vanne distincte et il est prévu un programmE teur commandant - la rotation pas à pas du support rotatif de façc que chacun des tubes vienne successivement en regard des différents tubes de fumée du cercle respectif avec un temps d'arret, de durée reglable,dans chacune des positions correspondantes - l'ouverture de la vanne d'alimentation de l'un des tubes d'insufflation durant chaque temps d'arret du support rotatif - puis, lorsque tous les tubes de fumée du cercle correspondant ont été ainsi nettoyés, l'ouverture de la vanne d'alimentation d'un autre des tubes d'insufflation, et ainsi de suite. Cependant d'autres particularités et avantages du dispositif selon l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un exemple de réalisation de celui-ci. Cette description est donnée en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel La figure 1 est une vue schématique en coupe-élévation du dispositif selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe partielle d'un détail de ce dispositif. Le dispositif représenté est destiné à assurer le nettoyage des tubes de fumée la, lb et lc d'une chaudière 2, ces tubes étant répartis suivant des cercles concentriques autour de l'axe XX' de la chaudière, en l'occur rence selon trois cercles concentriques dans l'exemple repré senté. Le dispositif selon l'invention comporte un jeu de tubes d'insufflation d'air ou de vapeur sous pression en nombre égal à celui des cercles concentriques de tubes de fumée à nettoyer,donc trois tubes 3a, 3b, 3c dans le présent exemple. L'extrémité libre de chacun de ces tubes se trouve disposée en regard de l'un des cercles de tubes fumée. A ce sujet il faut observer qu'à cette extra té, chacun des tubes d'insufflation comporte une partie terminale rectiligne 4 qui s'étend parallèlement aux axes des tubes de fumée. L'extrémité opposée des tubes d'insufj tion est branchée sur un boîtier 5 qui sert de support à semble de ces tubes et à l'intérieur duquel débouche une conduite 6 a alimentation en air ou en vapeur sous pressiez Chaque tube d'insufflation la, lb et lc coml une électro-vanne de contrôle 7 commandant le passage du fluide à l'intérieur de ce tube.L'ensemble de ces vannes ainsi que le boîtier 5 sont logés à l'intérieur d'une enct te 8 distincte de la chambre 9 à l'intérieur de laquelle débouchent les tubes de fumée la, lb et lc et dont les pa: sont calorifugées. L'enceinte 8 est fixée sur le dessus de la chambre 9 par 1' intermédiaire d'un raccord de branchement pouvant comporter des chicanes ou un système d'isolation thermique afin de protéger les mécanismes du présent disp tif à l'encontre de la chaleur régnant à l'intérieur de la chambre 9. Le boîtier 5, servant de support aux tubes d'insufflation 3a, 3b et 3c, est monté rotatif autour de l'axe XX'. A cet effet, ce boîtier est fixé sur l'extremi d'un manchon 10 traversant la paroi supérieure de l'encei 8 et qui est monté rotatif dans un roulement 17. La condui 6 d'alimentation est placée à l'intérieur de ce manchon p déboucher dans le boîtier 5. L'extrémité opposée de cette conduite est raccordée,par l'intermédiaire d'une bride 12 la canalisation d'alimentation 13. En plus des tubes d'insufflation 3a, 3b et le boîte 5 porte un arbre creux 14 dont l'axe coïncide avec l'axe XX' et qui s'étend à la fois à l'intérieur de l'enceinte 8 et dans la chambre 9, son extrémité inférieure étant montée rotative sur un support axial 15 fixé dans le fond de cette chambre. A l'intérieur de la chambre 9, cet arbre porte un bras radial 16 sur lequel sont fixées les extrémités inférieures des différents tubes d'insufflation, ce qui assure un parfait maintien en place de ces tubes. Ceux-ci constituent donc un ensemble rotatif avec l'arbre 14 et le boltier 5. Cet ensemble est entraîné en rotation par un moteur électrique 17 du type "pas à pas". L'arbre de sortie de ce moteur porte un pignon 18 engrenant avec un plateau denté 19 porté par le boîtier 5. Le moteur 17 ainsi que les électro-vannes 7 de contrôle des tubes d'insufflation sont commandés par un programmateur comportant un programme déterminant successivement les opérations suivantes 1 - Rotation pas à pas de l'ensemble mobile constitué par le support 5 et les tubes d'insufflation, de façon que l'un des tubes d'insufflation 3a, 3b, 3c, vienne se placer successivement en regard des différents tubes de fumée la, lb, îc du cercle respectif Le programmateur détermine alors un temps d'arrêt de durée réglable de l'ensemble mobile dans chacune de ses positions correspondantes. 2 - Durant chacun de ces temps d'arrêt, l'ouverture de la vanne d'alimentation 7du tube d'insufflation alors en se par exemple le tube 3a. Pendant chacun de ces temps d'arrêt, un seul des tubes la reçoit de l'air ou de la vapeur sous pression, tous les autres tubes la n'étant pas affectés, de même que l'ensembl des tubes lb et îc. Bien entendu , le temps d'arrêt de l'ensemble mobile dans chacune de ses positions peut être réglé en fonction des cas et applications, et notamment de l'importance des dépôts de suies et autres impuretes à décoller, de façon à obtenir un nettoyage satisfaisant. 3 - Après achèvement d'un tour de rotation de l'ensemble mobile la totalise des tubes de fumée la du cer extérieur ont ainsi recu de l'air ou de la vapeur sous pression. Le programmateur commande alors le fonctionnemen du moteur 17 en sens inverse de façon que celui-ci ramène l'ensemble mobile dans sa position initiale. 4 - Dès que l'ensemble mobile est revenu dans sa position initiale, le programluateur commande une nouvel rotation "pas à pas" de cet ensemble de la même façon que précédemment. Cependant durant chaque temps d'arrêt, le progr teur commande maintenant l'ouverture de la vanne d'aliment d'un autre tube d'insufflation, par exemple le tube 3b,pou nettoyer chacun des tubes de fumee du cercle respectif. Après quoi, le programmateur recommence un proc me iaentique pour le tube 1c, et ainsi de suite. Le présent dispositif fonctionne donc de maniez continue pendant toute la durée d'utilisation de la chaud: Cependant, à tout moment déterminé, un seul des tubes de reçoit de la vapeur sous pression ou de l'air. En conséqui la présence du dispositif de nettoyage selon l'invention pas de nature à perturber le bon fonctionnement de la chai puisque la totalité des autres tubes de celle-ci se ne tr pas affectée. Le retour en arrière de l'ensemble mobile dans position initiale, après accomplissement d'un tour.comple nécessaire pour éviter la torsion des conducteurs électri flexibles des circuits de commande des vannes 7. Du reste réduire encore cette torsion, il est possible de ne faire effectuer à l'ensemble mobile qu'un demi-tour dans un sen un demi-tour dans l'autre, pour le nettoyage des tubes de d'un même cercle. Cependant il serait également possible prévoir une rotation continue de l'ensemble mobile toujov le même sens, en prévoyant une liaison électrique des dir circuits de commande des vannes 7 par l'intermédiaire de fixes en appui sur des bagues rotatives de connexion. Le present dispositif a pour avantage de permettre une économie substantielle d'air ou de vapeur sous pression puisque la vanne des tubes d'insufflation en service est fermée pendant le déplacement de l'ensemble mobile d'une position de travail à la suivante. Ainsi la totalite de l'air ou de la vapeur projetée est envoyée à l'intérieur de chacun des tubes de fumée. De plus, il s'agit d'une alimentation régulière qui ne nécessite pas une installation particulière. Un autre avantage essentiel du dispositif selon l'invention réside dans l'efficacité du nettoyage réalisé. Bien entendu, cette efficacité provient du fait que le tube de projection en service se trouve amené exactement en regard de chaque tube de fumée à nettoyer et qu'il y est maintenu le temps nécessaire pour assurer le nettoyage désiré. Cependan un autre facteur de l'efficacité du nettoyage réalisé réside dans le fait que la projection d'air ou de vapeur s'effectue exactement dans l'axe de chacun des tubes de fumée à nettoyer et ce, grace à la présence d'une partie terminale rectiligne 4 à l'extrémité libre des différents tubes d'insufflation. En raison de ses avantages, le présent dispositif est donc en mesure d'assurer le nettoyage des tubes de fumée d'une chaudière alimentée avec des fumées particulièrement chargées en impuretés, par exemple des fumées résultant de la combustion d'effluents chimiques. Ceci permet de prévoir la récupération des calories contenues dans les fumées résultant d'une telle combustion, et pour lesquelles cela n'aurait pas été possible jusqu'ici. Cependant, le dispositif selon l'invention peut également être utilisé pour le nettoyage des tubes de fumée d'échangeurs de chaleur de types différents. Bien entendu ce dispositif n'est pas limité au seul exemple décrit. Ainsi en face de chaque cercle de tube de fumée à nettoyer, il pourrait être prévu deux tubes d'insufflation susceptibles d'être simultanément en service pour nettoyer deux tubes de fumée distincts. Ces deux sont tubes d'insufflation/dlsposes de façon diamétralement opposée, ou de toute autre manière. De plus ils pourraient alors être contrôlés par une seule vanne de commande ou deux. Mais de nombreuses autres variantes peuvent etre envisagées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de nettoyage des tubes de fumée d'un échangeur de chaleur par insufflation d'air ou de vapeur sous pression à l'intérieur de ces derniers, caractérisé en ce que, ces tubes (la, lb et lc) tant disposés selon des cercles concentriques, il comporte, en face de ceux-ci , un jeu de tubes d'insufflation (3a, 3b et 3c) portés par un support (5 - 14) monté rotatif autour d'un axe coïncidant avec celui de l'échangeur de chaleur et dont chacun est dispos en regard d'un cercle déterminé de tubes de fumée, un moteur "pas à pas" (17) entraînant ce support (5 - 14) en rotation d'un angle déterminé de façon que l'extrémité de chacun des tubes d' insufflation vienne se placer successivement en regard de l'ouverture des différents tubes de fumée (la, lb, lc) du cercle correspondant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tube d'insufflation (3a, 3b, 3c) comporte, à son extrémité libre, une partie terminale rectiligne (4) s'étendant parallèlement aux axes des tubes de fumée (la, lb, 1c) à nettoyer. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractéri sé en ce que l'alimentation de chaque tube d'insufflation (3a, 3b et 3c) est contrôlée par une vanne distincte (7) et il est prévu un programmateur commandant - la rotation pas à pas du support rotatif (5 - 14) de façon que l'un des tubes d'insufflation (3a, 3b ou 3c) vienne successivement en regard des différents tubes de fumée (la ou lb ou lc) du cercle respectif, avec un temps d'arrêt, de durée réglable, dans chacune des positions correspondantes;; - l'ouverture de la vanne d'alimentation du tube d'insufflation en service et ce, durant chaque temps d'arrêt du support rotatif - puis, lorsque tous les tubes de fumée du cercle correspondant ont été ainsi nettoyés, l'ouverture de la vanne d'alimenta tion d'un autre des tubes d'insufflation, et ainsi de suite. 4 - Dispositif selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que le support rotatif des tubes d'insufflation (3a, 3b et 3c) est constitué par un boitier (c dans lequel débouchent d'une part une conduite (6) d'alimentation en air ou vapeur sous pression, et d'autre pari ces différents tubes d'insufflation (3a, 3b et 3c), ce boitier portant un arbre rotatif (14) dont l'extrêmité opposée est pourvue d'un bras radial (16) sur lequel sonfixées les extrémités correspondantes des tubes d'insuf f tion. 5 - Dispositif selon la revendication 4 carac risé en ce que le boitier rotatif (5) servant de support aux tubes d'insufflation (3a, 3b, 3c) ainsi que les vann de contrôle (7) de ceux-ci sont logés dans une enceinte distincte delta chambre (9) à l'intérieur de laquelle dé bouchent les tubes de fumée.