Brevet FR2632548A1 — publié le 19891215

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE DEBOURBAGE D'INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE CENTRAL La présente invention concerne -le débourbage d'installations dans lesquelles circule de lilial, et notamment des installations de chauffage central. Les procédés connus de débourbage consistent actuellement à vidanger l'ensemble des canalisations de l'installation, et à y faire circuler une quantité suffisante d'eau à haute pression et à grande vitesse. On tente de réaliser ainsi un decollement des particules de boue. La vitesse de l'eau est de l'ordre de 6 a' 8 mètres par seconde, et cela conduit à utiliser des pressions dynamiques de 6 a' 12 Bars. Il en résulte que, selon les procédés connus, on soumet les installations à des pressions dynamiques proches de la pression d'épreuve.Les risques sont importants de produire des ruptures, de sorte que l'on est conduit le plus souvent à réduire les pressions et les vitesses, et a' se satisfaire d'un nettoyage moins efficace La présente invention a notamment pour objet d'éviter les inconvénients des procédées connus, en proposant un nouveau procédé dans lequel un débourbage très efficace peut être obtenu sans recourir à des pressions et des vitesses très importantes de fluide dans les canalisa tions. Un autre avantage du procédé selon l'invention est, par l'emploi d'un gaz inerte et par son effet de passivation des mentaux composant les canalisations, d'éviter leur oxydation pendant le débourbage. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé, dispositif pouvant vitre déplacé et amené sur le site. Pour atteinre ces objets ainsi que d'autres, le procédé selon l'invention comprend la succession de deux étapes a) une première étape au cours de laquelle on injecte dans -la canalisation un mélange de produits chimiques assurant la décohésion chimique des boues ; un tel mélange peut comprendre des orthophosphates tamponnés à réaction acide, mélanges a' des tensioactifs et des inhibiteurs de corrosion b) cette étape chimique est suivie d'une étape de rinçage mécanique dans laquelle on cherche à augs'enter le plus possible le nombre de Reynolds du fluide passant dans la canalisation, assurant des turbulences importantes et un entratnement très sur des boues ; cet effet est obtenu en faisant passer dans la canalisation un fluide biphasique non homogène, constitué d'un mélange sous pression d'un liquide cn phase liquide et d'un gaz en phase gazeuse, le mélange de gaz et de liquide présentant la propriété dtaugmenter sensiblement les turbulences et l'efficacité de l'action d'entrainement mécanique des boues. On utilise avantageusement de l'eau et un gaz inerte tel que 1 'azote. On a pu constater qu'un simple barbotage d'azote dans de l'eau, produisant une injection d'azote en permanence, entratne des inconvénients tels qu'une accumulation d'azote en haut des colonnes de l'installation. Cet inconvénient est largement atténué en injectant, à l'entres de la canalisation, des trains successifs de gaz et de liquide, de telle sorte qu'on obtienne en permanence, en sortie du réseau, un mélange de liquide et de gaz. De préférence, le mélange de liquide et de gaz obtenu en sortie du réseau est tel que les gouttes de liquide ont une dimension de l'ordre de 1 à 10 cm . Ce résultat est obtenu au moyen d'une étape de réglage préalable, au cours de laquelle on détermine par essais la durée des trains d'impulsion de gaz et de liquide qu'il faut injecter pour obtenir un effet satisfaisant. Le dispositif selon l'invention comprend des moyens pour mettre en oeuvre ce procédé, et notamment une réserve de gaz, et des moyens de réglage et de commande des injections de liquide et de gaz dans les canalisations. Pour les applications dans lesquelles le réseau d'alimen- tation en eau de l'installation est insuffisant, le dispositif peut avantageusement comprendre une réserve de liquide, ainsi que des moyens de pompage. Les moyens de pompage sont structurés de telle saunière qu'ils peuvent produire un débit important lorsque la hauteur de colonne d'eau est faible, et qu'ils peuvent 'adapter a' des colonnes d'eau plus élevées tout cn fournissant un débit qui est alors plus faible. D'autre, objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisa- tion particulier, faite en relation avec la figure annexée, illustrant schématiquement la constitution d'un dispositif de débourbage selon la présente invention. Le procédé de débourbage selon la présente invention comprend de préférence une première étape de décohésion chimique des boues. Une telle étape peut être exécutée au moyen de produits habituellement utilisés pour le traitement des canalisations dtinstallations de chauffage. On peut toutefois préférer une étape de décohésion au cours de laquelle on fait circuler dans le réseau de canalisations de l'installation une solution aqueuse tamponnée d'orthophosphates à réaction acide additionnés de tensioactifs et d'inhibiteurs de corrosion. Au cours de cette phase, il peut être avantageux de contrôler l'acidité du liquide contenu dans la canalisation. Ce liquide doit de préférence avoir un pH compris entre 4,5 et 5,3. L'étape principale du procédé selon l'invention consiste dans un rinçage hydropneumatique sous gaz inerte assurant un entratnement mécanique et une évacuation très efficace des boues. Au cours de cette -étape, on fait passer dans le réseau de chauffage central un mélange sous pression d'un liquide en phase liquide et d'un gaz en phase gazeuse,- le mélange de gaz et de liquide présentant la propriété d'augmenter sensiblement le nombre de Reynolds, qui quantifie le régime turbulent de la circulation dans le réseau, augmentant ainsi les turbulences et l'efficacité de l'action d'entralnenent mécanique des boues. Le liquide peut avantageusement être de l'eau. Le gaz est un gaz inerte, et peut avantageusement etre de l'azote Le mélange de gaz et d'eau est obtenu en injectant à l'entrée de la canalisation des trains successifs de gaz et de liquide de telle sorte qu'on obtienne en permanence, à la sortie de la canalisation, un mélange biphasique sensiblement constant de liquide et de gaz. De préférence, le mélange de liquide et de gaz obtenu en sortie de la canalisation est tel que les gouttes de liquide produites lorsque l'on ouvre la canalisation de sortie ont une dimension de lwordre de 1 à 10 cm3. On a pu constater que cette caractéristique permet d'obtenir de bons résultats de débourbage. L'obtention d'un tel mélange biphasique en sortie de canalisation, lorsque le mélange a totalement parcouru l'ensemble du réseau, nécessite une étape de réglage préalable, de façon à adapter les injections de liquide et de gaz en fonction des caractéristiques particulières de l'installation de chauffage central à débourber. Au cours de cette étape de réglage préalable, on injecte tout d'abord une quantité de gaz pendant quelques secondes entre deux injections de liquide, à l'entrée de la canalisation. On mesure le temps de propagation T du train de gaz dans le réseau, c'est à dire le temps que met le gaz pour ressortir de la canalisation.On règle ensuite les trains successifs de gaz et de liquide de manière que les périodes d'injection de liquide aient une durée comprise entre T et T/4, les périodes d'injection de gaz ayant une durée telle que le mélange de liquide et de gaz en sortie présente un état de turbulence sensiblement continu, avec des gouttes de liquide de l'ordre de 1 à à 10 cm . Le liquide doit être injecté à l'entrée de la canalisation de l'installation sous une pression sensiblement égale à la hauteur manométrique du réseau augmentée de 0,5 à 1 Bar ; le gaz tel que 1azote doit être injecté dans la canalisation sous une pression sensiblement égale à la pression d'injection de liquide augmentée de 0,5 à 1 Bar. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure, le dispositif de débourbage selon la présente invention comprend une canalisation d'amenée d'eau 1, permettant d'introduire de l'eau dans un 3 réservoir 2. Un réservoir 2 de capacité voisine de 1 m3 peut avantageusement être utilisé. Le dispositif comprend une centrale hydraulique biétagée pompant dans le réservoir 2 et refoulant dans un collecteur de distribution 3. Le collecteur de distribution 3 est équipé d'une vanne électropneumatique 4. La vanne 4 est de préférence d'un type à vitesse de manoeuvre réglable, permettant d'éviter les coups de bélier. La centrale hydraulique biétagée comprend une première pompe 5, munie d'un clapet anti.retour 6, dont la canalisation d'entrée 7 est raccordée au réservoir 2, et dont la canalisation de sortie 8 communique avec le collecteur de distribution 3 par l'intermédiaire d'une vanne 9. Une vanne 10 est également prévue à l'entrée de la canalisation d'arrivée 7. De même, une deuxième pompe 11 communique, par sa canalisation d'entrée 12, avec le réservoir 2, une vanne 13 étant interposée en entrée de la canalisation d'entrée 12. La canalisation de sortie 23 de la deuxième pompe 11 communique avec le collecteur de distribution 3 avec interposition d'une vanne 14. Un clapet anti-retour 15 est également prévu en sortie de la seconde pompe 11. Une canalisation intermédiaire 16, munie d'une vanne intermédiaire 17, relie la sortie du clapet anti-retour 15 de deuxième pompe avec l'entrée de la première pompe 5. Le dispositif comprend en outre un ensemble d'alimentation en gaz inerte tel que l'azote, comportant une réserve constituée par exemple de quatre bouteilles de 9,3 m3 chacune. L'azote est introduit par une canalisation d'entrée d'azote 18 jusqu'a' une électrovanne de gaz 19 dont la sortie est raccordée à la sortie de la vanne électropneumatique 4 de liquide. La sortie de la vanne électropneumatique 4 et de l'électrovanne 19 sont racçordées l'une a' l'autre et forment la canalisation de sortie 20 du dispositif, canalisation destinée à être raccordée à l'entrée de l'installation à débourber. Les deux étages de la centrale hydraulique peuvent fonctionner en série ou en parallèle : par fermeture de la vanne 17 et ouverture des vannes 9 et 14, les deux pompes 5 et li sont en parallèles et débitent toutes deux dans le collecteur de distributipn 3. Par contre, en ouvrant la vanne 17, et la vanne 9, les deux pompes 5 et il se retrouvent en série. Le fonctionnement en série permet d'augmenter la pression dans la canalisation de sortie 20. Le fonctionnement en parallèle permet d'augmenter le débit de fluide sortant de la canalisation de sortie 20. Une canalisation de dérivation 21 relie la canalisationd'amenée d'azote 18 et la vanne électropneumatique 4. Cette canalisation de dérivation 21 a pour fonction de fournir la pression pneumatique de manoeuvrement de la vanne électropneumatique 4 dont la commande est assurée par un système électrique intégré. La vanne électropneumatique 4 et l'électrovanne 19 sont gérées -par un automate, non représenté sur la figure, qui génère l'alternance automatique de l'eau et du gaz inerte. L'automate peut être d'un type habituellement utilisé pour la commande automatique d'installations industrielles. Le choix de la vlsne électropneumatique 4 est particulièrement important. On peut avantageuseaent utiliser une vanne électropneumatique munie d'un actionneur pneumatique de s'arque HYTORK, de type DA, à double effet, avec un régulateur d'échappement Il est en effet nécessaire de produire des commandes progressives du circuit dfeau, évitant l'appari- tion de coups de bélier susceptibles de produire des pressions trop importantes dans l'installation. Des manomètres, répartis dans les canalisations comme le représente la figure, permettent les mesures de pression nécessaires lors des réglages de l'étape préalable. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendica- tions ci-après. REVENDICATIONS 1 - Procédé de débourbage pour installations comprenant des canalisations de fluide telles que des installations de chauffage central, caractérisé en ce qu'il comprend a) une étape de décohésion chimique des boues, b) une étape d'entrainement et d'évacuation mécanique des boues traitées, comprenant au moins une étape au cours de laquelle on fait passer dans le réseau de canalisation un mélange sous pression d'un liquide en phase liquide et d'un gaz en phase gazeuse, le mélange de gaz et de liquide présentant la propriété d'augmenter sensiblement les turbulences et l'efficacité de l'action mécanique des boues. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide est de l'eau.~ 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz est un gaz interte. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz est de l'azote. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mélange est obtenu en injectant des trains successifs de gaz et de liquide, de telle sorte qu'on obtienne en permanence, en sortie du réseau, un mélange biphasique de liquide et de gaz. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les trains successifs de liquide et de gaz ont une durée telle que le mélange de liquide et de gaz obtenu en sortie du réseau est sous forme de gouttes de liquide ayant une dimension de l'ordre de-l à 10 cm3. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, au cours d'une étape de réglage préalable, on injecte une quantité de gaz pendant quelques secondes entre deux injections de liquide, et on mesure le temps de propagation -(T). du train de gaz dans le réseau, et on règle ensuite les trins successifs de gaz et de liquide de manière que les périodes d'injection de liquide aient une durée comprise entre le quart et le total du temps de propagation, les périodes d'injection de gaz ayant une durée telle que le mélange de liquide et de gaz en sortie présente un état de turbulence sensiblement continu. 8 - Procédé selon I'une quelconquedes revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le liquide est injecté dans l'installation sous une pression sensiblement égale à la hauteur manométrique du réseau augmentée de 0,5 à 1 Bar, le gaz étant injecté sous une pression sensiblement égale à la pression de liquide augmentée de 0,5 à 1 Bar. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, au cours de l'étape de décohésion chimique, on fait circuler dans le réseau une solution aqueuse tamponnée d'orthophos- phates à réaction acide additionnés de tensioactifs et d'inhibiteurs de corrosion. 10 - Dispositif pour la mise en oeuvre dtun procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend - une canalisation d'amenée de liquide (1), - une canalisation d'amenée de gaz (18), - un collecteur de distribution (3), relié à la canalisation d'amenée de liquide (1), muni d'une vanne électropneumatique (4) conduisant à la canalisation de sortie (20), - une électrovanne (19) reliant la canalisation d'amenée de gaz (18) à la canalisation de sortie (20), - une source de production de gaz, reliée à la canalisation d'amenée de gaz (18), - des moyens de commande automatiques pour actionner la vanne électropneumatique (4) et l'électrovanne (19) de manière cyclique, produisant alternativement une phase de fermeture de la vanne électropneumatique (4) de liquide et d'ouverture de l'électrovanne de gaz (19), et une phase de fermeture de l'électrovanne de gaz (19) et d'ouverture de la vanne électropneumatique de liquide (4). 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la vanne électropneumatique (4) est une vanne de type à ouverture et fermeture progressives. 12 - Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'lu comprend en outre un réservoir de liquide (2), alimenté par la canalisation d'amenée de liquide (1), et alimentant une centrale de pompage conduisant le liquide contenu dans le réservoir 2 jusqu'au collecteur de distribution (3). 13 - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la centrale de pompage est une centrale à deux étages, avec une première pompe (5) et une seconde pompe (li), et avec des canalisations reliant les pompes au réservoir (2) ct au collecteur de distribution (3) pour connecter les pompes soit en aérie soit en parallèle au moyen de vannes appropriées. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 a' 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mesure et de réglage de pression de liquide et de gaz.