Brevet FR2578315A1 — publié le 19860905

Z578315 "Dispositif de nettoyage d'échangeurs thermiques à plaques pour la récupération de la chaleur d'un air d'échappement" L'invention concerne un dispositif de nettoyage d'échangeurs à plaques pour la récupération de la chaleur d'un air d'échappement pollué, comportant, dans l'enveloppe de l'échangeur, des plaques d'échange, placées en série les unes à côté des autres en formant des intervalles étroits, l'air d'échappement étant conduit entre ces plaques. Pour la récupération de la chaleur d'installations de séchage par pulvérisation par exemple, il est connu d'utiliser des échangeurs thermiques à plaques. Dans de pareils échangeurs, les plaques sont montées verticalement les unes à côté des autres, à une distance de 10 à 12 mm. L'air d'échappement est amené par en haut entre les plaques et il abandonne sa chaleur à un fluide caloporteur - normalement de l'eau - qui circule à l'intérieur des plaques. L'eau de circulation échauffée est pompée par l'intermédiaire d'une tuyauterie, par exemple vers un échangeur thermique à lamelles et à tubes, o elle échauffe l'air d'aspiration de l'installation de séchage par pulvérisation. Comme on emploie régulièrement, pour la récupération de la chaleur, de l'air d'échappement pollué, qu'il provienne d'installations de séchage par pulvérisation ou d'autres installations industrielles, l'échangeur thermique à plaques doit être muni d'un dispositif de nettoyage. Le nettoyage de la surface des plaques se fait régulièrement par admission de vapeur surchauffée, d'eau (d'autres liquides sont possibles) ou d'air comprimé. Pour cela, au-dessus des plaques d'échangeur, qui forment une sorte de batterie, on suspend un châssis de buses en forme de parallélogramme, qui est déplaçable au-dessus des plaques d'échangeur et dont les buses de pulvérisation envoient le liquide de nettoyage entre les plaques afin de rincer les dépôts de saleté provenant de l'air d'échappement, ces dépôts étant retenus dans un bac placé au-dessous des plaques et évacués. Mais un pareil dispositif de nettoyage est désavantageux pour plusieurs raisons. C'est ainsi que le chassis de buses est, même en position de repos, disposé au-dessus des plaques ou des batteries de plaques d'échangeur. Il est donc toujours attaqué et sali lui- même par l'air pollué, de sorte qu'il demande un nettoyage particulier. De plus la suspension en parallélogramme du châssis de buses est vulnérable et ses paliers à rotules réclament un entretien fréquent en raison des dépôts inévitables de saleté. Le but de l'invention est de créer un dispositif de nettoyage d'échangeurs thermiques à plaques pour la récupération d'air d'échappement pollué, du type de celui décrit plus haut et qui s'en distingue par une fiabilité élevée ainsi que par un nettoyage d'une excellente efficacité, même si les plaques sont attaquées par un air d'échappement extrêmement pollué. De plus l'entretien et le nettoyage spécifique sont réduits au minimum. Ce but est atteint avec un dispositif de nettoyage du type indiqué plus haut, en ce que les plaques d'échangeur thermique présentent des traversées alignées pour un souffleur de suie, logé dans la paroi d'enveloppe de l'échangeur thermique et en ce que la lance du souffleur présente au moins dans la zone de sa pointe deux buses de soufflage diamétralement opposées, la lance pouvant tourner et avancer dans son logement. La paroi d'enveloppe de l'échangeur peut être aussi, selon l'invention, une des deux plaques extérieures d'un échangeur à plaques. Les souffleurs de suie sont connus, mais ils servent normalement à la solution de problèmes d'encrassement, tels qu'ils se rencontrent dans le fonctionnement de chaudières et de fours industriels. Les problèmes du nettoyage d'échangeurs thermiques à plaques pour la récupération de la chaleur provenant d'un air d'échappement pollué n'ont été ni résolus ni influencés par de pareils souffleurs de suie. L'invention part pourtant de l'enseignement qu'un pareil souffleur de suie convient aussi pour le nettoyage des plaques d'un échangeur thermique à plaques, qui est soumis, pour la récupération de la chaleur, à un air d'échappement extrêmement pollué et avec lequel le dépôt de particules de saleté qui se forme à la surface des plaques d'échangeur adhère donc d'une manière spécialement tenace. Or, ce façon surprenante, quand on emploie un souffleur de suie de la façon revendiquée, il ne se produit que des pertes de charge Faibles sur la hauteur et la largeur des plaques, quoique l'intervalle entre elles ne s'étende normalement pas sur plus de 10 à 12 mm. Pourtant, on obtient un excellent décrassage du dépêt de saleté, mame dans la zone du bord des plaques. Cela est vraisemblablement dé justement à la faiblesse relative de l'intervalle entre les plaques et à la faiblesse de la perte de charge dans le fluide de nettoyage qui sort des buses de soufflage. Ce fluide peut être, sans changement, de la vapeur surchauffée, de l'eau, de l'air comprimé ou des liquides spéciaux de nettoyage. Un nettoyage avec des substances solides abrasives ou d'autres substances pulvérulentes est aussi possible. Le nettoyage peut se réaliser suivant un processus programmé à l'avance et d'après lequel les fluides sortant des buses peuvent être de natures identiques ou différentes. Là o ils sont différents, il peut se produire par exemple une humidification des saletés, suivie d'un ramollissement, d'un rinçage ou d'un soufflage. Comme la lance du souffleur de suie peut être tournée et avancée, elle est commandée au cours du processus de nettoyage de manière que les buses tournantes de soufflage circulent au moins une fois - mais de préférence plusieurs fois - en avant et en arrière entre les plaques à nettoyer, de sorte que ces plaques sont soumises des deux côtés et d'une manière répétée au fluide de nettoyage, dans les intervalles. On obtient ainsi un excellent nettoyage des plaques, même quand elles sont soumises à de l'air d'échappement provenant de centrales énergétiques, en vue de la récupération des calories. D'autres caractéristiques essentielles de l'invention sont indiquées cidessous. C'est ainsi que l'invention enseigne que les traversées présentent une section transversale plus grande -que celle de la lance du souffleur de suie, que cette lance est logée en porte-à- faux et qu'elle peut être avancée sans support à travers les plaques. De cette façon, la rotation de la lance n'est pas gênée. Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, les traversées sont centrées dans les plaques d'échangeur, le souffleur de suie étant disposé dans un logement central dans la paroi de l'enveloppe de l'échangeur. D'une manière étonnante, on obtient pourtant un excellent nettoyage des plaques, même sur leurs coins éloignés. De toute façon, on a aussi, par définition, la possibilité de placer plusieurs souffleurs de suie les uns à côté des autres et/ou les uns au-dessus des autres. De plus, la lance du souffleur peut avoir chaque fois plusieurs buses de soufflage, réparties sur sa longueur et son pourtour. Suivant une autre forme d'exécution préférée de l'invention, le souffleur de suie s'emploie avec un échangeur thermique à plaques, dont les plaques sont en tôles thermiques. De pareilles tôles thermiques sont composées de deux ou trois tôles en acier inoxydable, qui sont soudées ensemble en des points précis. Ces tôles sont expansées après soudage, ce qui crée un espace intermédiaire en forme de coussin entre les tôles soudées et/ou les points de soudage. Dans cet espace intermédiaire circule par exemple l'eau à échauffer ou un autre fluide caloporteur. A ce sujet, il est important que, suivant l'invention, les traversées pour la lance du souffleur de suie soient parfaitement étanches pour empêcher la sortie du fluide caloporteur. Par exemple, les tôles qui sont dans la zone des traversées peuvent être soudées entre elles sur le pourtour, de sorte qu'on obtienne, dans cette zone aussi, une sorte de soudure par points qui ne gêne pas la circulation du fluide caloporteur. Les avantages obtenus par l'invention consistent essentiellement en ce qu'on réalise un dispositif de nettoyage d'échangeurs thermiques à plaques pour la récupéraiton de la chaleur d'un air d'échappement pollué, qui se distingue par un meilleur fonctionnement et par une efficacité optimale, justement pour des échangeurs à plaques dont les plaques sont formées de tôles thermiques. En tout cas le souffleur de suie et/ou sa lance, qui traversent les plaques assurent un excellent nettoyage de la surface de celles-ci et détachent en peu de temps même les particules de poussière en provenance de l'air d'échappement qui se sont fixées dans les zones d'angles. Comme la lance du souffleur peut être reculée de l'échangeur une fois que le processus de nettoyage est achevé, elle n'est pas attaquée elle-même par de l'air d'échappement pollué, n'exige, donc pas de nettoyage particulier et est relativement sans entretien. Au total, le dispositif de nettoyage suivant l'invention se distingue par un effet intensif de nettoyage et par un fonctionnement sans dérangements. L'invention va être expliquée plus en détail à l'aide d'un seul exemple d'exécution représenté sur les dessins annexés; sur ces dessins: La figure 1 représente une vue perspective et schématique d'un dispositif de nettoyage conforme à l'invention, avec un échangeur thermique à plaques représenté; La figure 2 représente une vue en détail d'une plaque d'échangeur thermique, constituée par une tôle thermique. Les figures montrent un dispositif de nettoyage d'échangeurs thermiques à plaques pour la récupération de la chaleur d'un air d'échappement pollué, de pareils échangeurs comportant, dans leur enveloppe, des plaques d'échangeur 1, placées en série les unes à côté des autres, formant des intervalles étroits. L'air d'échappement est conduit entre ces plaques. Dans celles- ci circule un fluide caloporteur, qui est amené par des tuyauteries 2, simplement esquissées, et qui en est évacué après échauffement. Les plaques 1 de l'échangeur thermique présentent des traversées alignées 3 pour un souffleur de suie 5, logé dans la paroi 4 de l'enveloppe. La lance 6 du souffleur de suie présente dans la zone de sa pointe au moins deux buses de soufflage 7 diamétralement opposées et est par ailleurs logée de manière à pouvoir être tournée et avancée. Pour cela, on prévoit un logement à presse- étoupe 8. L'entraînement en rotation et en avance peut être réalisé au moyen d'un moteur électrique, avec engrenage, vis de manoeuvre et temporisateur, de sorte que le nettoyage des plaques d'échangeur 1 se fasse automatiquement à des intervalles de temps fixés à l'avance. Le système d'entraînement n'est pas représenté. Les traversées 3 ont une section transversale plus grande que celle de la lance 6. Cette lance est logée en porte-à- faux et peut être avancée sans support à travers les plaques 1; de cette façon, sa rotation n'est pas gênée. Par ailleurs les traversées 3 sont centrées dans les 2578 3 1 5 plaques 1. Pour le souffleur de suie 5, on a prévu en conséquence un logement central dans la paroi de l'enveloppe. Les plaques d'échangeur 1 sont faites de préférence de deux ou trois tôles thermiques. On a représenté sur la figure 2, une forme d'exécution faite de deux tôles 9, qui sont soudées ensemble en des points précis 10 et qui ont été ensuite expansées, ce qui crée, pour la circulation du fluide caloporteur, des espaces intermédiaires 11 en forme de coussins entre les.tôles soudées 9. Les traversées 3 pour la lance 5 du souffleur de suie peuvent aussi être intégrées dans un tel point de soudage: c'est-à-dire que les deux tôles 9 sont soudées sur le pourtour des traversées 3, de sorte qu'une sortie du fluide caloporteur soit exclue dans la zone des traversées 3, sans que la circulation de ce fluide soit gênée; ce fluide peut être aussi de la vapeur surchauffée, de l'eau, un autre liquide ou encore de l'air comprimé. Au-dessous des plaques 1, la saleté enlevée par le negtoyage est retenue et évacuée. Le fluide de nettoyage peut être, sans changement, de la vapeur surchauffée, de l'eau, de l'air comprimé ou des liquides spéciaux de nettoyage. Un nettoyage avec des particules solides abrasives ou d'autres poudres fines est aussi possible. Le nettoyage peut se réaliser suivant un processus programmé à l'avance et d'après lequel les fluides sortant des buses peuvent être de natures identiques ou différentes. Là o ils sont différents, il peut se produire par exemple une humidification des impuretés, suivie d'un ramollissement, d'un rinçage ou d'un soufflage. Comme la lance du souffleur de suie peut être tournée et avancée, elle est commandée au cours du processus de nettoyage de manière que les buses tournantes de soufflage circulent au moins une fois - mais de préférence plusieurs fois - en avant et en arrière entre les plaques à nettoyer, de sorte que ces plaques soient soumises des deux côtés et d'une manière répétée au fluide de nettoyage dans les intervalles. On obtient ainsi un excellent nettoyage des plaques, même quand elles sont soumises à de l'air d'échappement provenant de centrales énergétiques, pour la récupération de chaleur. Comme l'air échappement d'/ de ces centrales tend à la formation d'acide sulfurique si le nettoyage se fait avec de l'eau, on préfère travailler dans ce cas avec de l'air comprimé. Indépendamment de cela, le nettoyage à l'air comprimé est toujours recommandé si l'air d'échappement contient des produits formant, avec de l'eau, un acide. REVENDICATIONS 1. Dispositif de nettoyage d'échangeurs thermiques à plaques pour la récupération de la chaleur d'un air d'échappement, comportant, dans l'enveloppe de l'échangeur, des plaques d'échange, placées en série les unes à côté des autres en formant des intervalles étroits, l'air d'échappement étant conduit entre ces plaques, caractérisé en ce que les plaques (1) d'échangeur thermique présentent des traversées alignées (3) pour un -de souffleur de suie (5), logé dans la paroi (4)/l'enveloppe et en ce que la lance (6) du souffleur de suie présente, au moins dans la zone de la pointe, deux buses (7)_ de soufflage diamétralement opposées, la lance pouvant tourner et avancer dans son logement. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les traversées (3) présentent une section transversale plus grande que celle de la lance (6) du souffleur de suie, cette lance logée en porte-à-faux pouvant être avancée sans support à travers les plaques (1). 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les traversées (3) sont centrées dans les plaques (1) d'échangeur,le souffleur de suie (5) étant disposé dans un logement central dans la paroi (4) de l'enveloppe. 4. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que plusieurs souffleurs de suie (5) sont placés les uns à côté des autres et/ou les uns au- dessus des autres. 5. Dispositif suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la et/ou les lances (6) du souffleur de suie présentent plusieurs buses de soufflage (7), réparties sur leur longueur et leur pourtour. 6. Dispositif suivant une des revendications 1 à , caractérisé en ce que les plaques (1) d'échangeur sont, d'une manière connue, formées de tôles thermiques (9, 10).