Brevet FR2586290A1 — publié le 19870220

Dispositif de protection d'échangeurs placés dans un conduit de fumées chargées en fines particules de cendres La présente invention concerne un dispositif de protection d'échangeurs placés dans un conduit de fumées chargées en fines parti- cules de cendres. Les grandes chaudières à charbon pulvérisé, chaudières pour cen- trales thermiques ou chaudières industrielles, sont équipées d'un conduit de fumées garni d'échangeurs tubulaires parcourus extérieurement par les fumées chargées en fines particules de cendres. Ces échangeurs horizontaux ou verticaux sont constitués par des réseaux parallèles entre eux comprenant une zone principale équipée de tubes droits perpendiculaires à l'écoulement des fumées et deux zones d'extrémité de dimension réduite équipées de coudes et de tronçons de tubes parallèles à l'écoulement des fumées. La vitesse moyenne de circulation des fumées au niveau des échangeurs est limitée en général entre 10 et 15 m/s pour éviter l'érosion des tubes par les cendres de charbon dont l'abrasivité, fonction de la nature du charbon, peut être importante. Cependant, du fait de leur géométrie particulière et du jeu inévitable entre les parois du conduit et les tubes parallèles à l'écoulement les plus proches de ces parois, les zones d'extrémité ont un coefficient de perte de charge inférieur à celui de la zone princi- pale. Il en résulte qu'elles sont généralement le siège de survitesses locales importantes, pouvant atteindre par exemple deux fois la vitesse moyenne de circulation due au dimensionnement, provoquant des érosions locales des tubes. Ceci entraîne d'importants travaux de remise en état qui sont onéreux et qui affectent la disponibilité de la chaudière. Les dispositifs de l'art antérieur sont en général des obstacles disposés en amont des échangeurs et ayant essentiellement un effet de chicane. Ces dispositifs protègent uniquement l'entrée des échangeurs et n'assurent donc pas une protection totale de ceux-ci. De plus, au droit de l'extrémité de ces obstacles peut se former une zone de survitesse importante pouvant s'accompagner de concentrations importantes de cendres, sources d'érosion locale. - 2 - La présente invention a pour but d'assurer une protection complète des échangeurs, en évitant toute zone de survitesses locales et toute zone de concentrations de cendres. La présente invention a pour objet un dispositif de protection d'échangeurs placés dans un conduit de fumées chargées en fines particu- les de cendres, ces échangeurs étant constitués par des réseaux paral- lèles entre eux comprenant une zone principale équipée de tronçons de tubes droits perpendiculaires à l'écoulement des fumées et deux zones d'extrémité équipées de coudes et de tronçons de tubes droits parallèles à l'écoulement, caractérisé en ce qu'il est constitué de panneaux paral- lèles entre eux et parallèles aux réseaux detubes, chaque panneau étant placé entre deux réseaux et à chaque zone d'extrémité. Ce dispositif est conçu de manière à reconstituer dans la zone considérée un coefficient de perte de charge au moins équivalent à celui existant dans la zone principale des réseaux. Avantageusement, chaque panneau est constitué d'un assemblage dont la partie active représente, vis-à-vis des fumées, un obstacle sensi- blement équivalent à l'obstacle que représente la zone principale constituée de tronçons de tubes droits perpendiculaires à l'écoulement. Selon un premier mode de réalisation, chaque panneau a la forme générale d'un triangle recouvrant les tronçons de tubes droits parallèles à l'écoulement. Selon un deuxième mode de réalisation, chaque panneau a la forme générale d'un rectangle recouvrant toute une zone d'extrémité. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, des dispositifs selon l'invention. La figure 1 représente, en vue de face, un réseau de tubes placé à l'intérieur d'un conduit de fumées vertical. La figure 2 représente le conduit en coupe selon II de la figure 1. La figure 3 représente un exemple du premier mode de réalisation du dispositif. La figure 4 est une vue de dessus partielle de la figure 3. La figure 5 représente un autre exemple du premier mode de réalisa- tion. -3- La figure 6 représente un exemple du deuxième mode de réalisation du dispositif. Dans la figure 1, on a représenté le conduit 1 et un seul réseau 10 constitué de tubes, la flèche F représentant le sens de l'écoulement des fumées. Chaque tube comporte plusieurs tronçons 11 droits perpendiculaires à l'écoulement de fumées, plusieurs coudes 12 et plusieurs tronçons 13 droits parallèles à l'écoulement. Tous les tronçons 11 droits perpendi- culaires à l'écoulement représentent une zone principale A. Tous les coudes 12 et tous les tronçons 13 droits parallèles à l'écoulement représentent deux zones d'extrémité B o se situent les risques d'érosion. La figure 2 montre la section du conduit I et la position de tous les réseaux 10 de tubes placés parallèlement entre eux.- La présente invention consiste done à placer des dispositifs de protection à chaque extrémité B et entre tous les espaces laissés libres entre deux réseaux 10. La figure 3 montre une extrémité d'un réseau 10 de tubes recouverte par un dispositif selon l'invention. Ce dispositif 20 est constitué de tubes 21 parallèles entre eux et reliés à leur extrémité à une plaque support 22 fixée à la paroi du conduit 1, les différentes liaisons étant effectuées par tous moyens connus. D'une manière avanta- geuse, chaque tube 21 est arrêté au niveau d'un coude 12 pour reconsti- tuer au mieux le coefficient de pertes de charge des tronçons 11. La figure 4 montre bien la position d'un dispositif 20 entre deux réseaux 10. La figure 5 montre un dispositif 20 de forme triangulaire, constitué d'une plaque 25 de métal déployé, la plaque présentant des orifices 26. La figure 6 montre un dispositif de forme rectangulaire constitué de lames 23 superposées et fixées à une de leur extrémité sur la plaque support 22 par tous moyens connus. Ces lames sont reliées entre elles par des liaisons verticales 24 telles que, par exemple des lames ou des fils torsadés réalisant un assemblage du type caillebotis. Bien entendu tous ces dispositifs sont réalisés dans un matériau - 4 approprié à la température ambiante, et sont en outre conçus de manière à ne pas être le siège d'accumulation de cendres. -5 - REVENDICATIONS 1/ Dispositif de protection d'échangeurs placés dans un conduit (1) de fumées chargées en fines particules de cendres, ces échangeurs étant constitués par des réseaux (10) parallèles entre eux comprenant une zone principale (A) équipée de tronçons (11) de tubes droits perpen- diculaires à l'écoulement des fumées et deux zones d'extrémités (B) équipées de coudes (12) et de tronçons (13) de tubes droits parallèles à l'écoulement, caractérisé en ce qu'il est constitué de panneaux (20) parallèles entre eux et parallèles aux réseaux (10) de tubes, chaque panneau (20) étant placé entre deux réseaux (10) et à chaque zone d'extrémité (B). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque panneau (20) est constitué d'un assemblage dont la partie active représente, vis-à-vis des fumées, un obstacle sensiblement équivalent à l'obstacle que représente la zone principale (A) constituée de tronçons (11) de tubes droits perpendiculaires à l'écoulement. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1-ou 2, caractérisé en ce que chaque panneau (20) a la forme générale d'un triangle recouvrant les tronçons (13) de tubes droits parallèles àl'écoulement. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque panneau (20) a la forme générale d'un rectangle recouvrant toute une zone d'extrémité (B).