Brevet FR2660060A1 — publié le 19910927

La présente invention concerne une enceinte thermique destinée à fonctionner à température élevée, et elle est notamment applicable à tous les équipements de production de chaleur fonctionnant à haute température, comme des fours, des échangeurs de chaleur ou des conduits de fumée, quels que soient leur construction et leur mode d'exploitation, les fours pouvant être par exemple fixes ou mobiles, verticaux, horizontaux ou inclinés, à grille ou à lit fluide et suivis ou non d'une chambre de post-combustion. Une application particulièrement intéressante est constituée par les équipements dans lesquels on brûle ou pyrolyse des déchets ou des produits chimiques corrosifs, c'est-à-dire par les incinérateurs qui peuvent également être suivis ou non par une chambre de post-combustion. On sait que de tels équipements sont revêtus intérieurement de garnissages réfractaires qui font l'objet d'interventions fréquentes destinées à remédier à l'érosion, aux fissurations, aux éboulements et aux autres dommages qu'ils subissent, lesquels sont dûs en particulier à des contraintes mécaniques résultant de points chauds et à l'effet corrosif des matières traitées. Ces réparations obligent à arrêter l'installation pendant plusieurs jours, d'une part afin de lui laisser le temps de se refroidir suffisamment pour que le personnel puisse y pénétrer, et, d'autre part, en vue de permettre ensuite aux réfractaires d'être amenés très progressivement à la température normale de fonctionnement, ce qui se traduit bien évidemment par une perte importante pour l'exploitant. Aussi, un but de la présente invention est de fournir une enceinte du genre spécifié ci-avant qui pallie cet inconvénient, les interventions sur ses réfractaires ne nécessitant pas son refroidissement. Selon 1' invention, cette enceinte est caractérisée par le fait qu'une partie importante de sa surface est constituée par des panneaux modulaires, amovibles et non jointifs, comprenant chacun une plaque métallique extérieure qui est munie d'un système réfractaire sur sa face tournée vers l'intérieur de l'enceinte, l'intervalle entre deux panneaux adjacents étant rempli par un garnissage réfractaire lors du fonctionnement de l'enceinte. Ainsi donc, lorsque l'on veut réparer ou remplacer des réfractaires, il suffit de démonter les panneaux concernés et de les remplacer par des panneaux neufs ou réparés que l'on tient en réserve, ce qui se fait, après avoir arrêté les brûleurs de l'installation, sans qu'il soit nécessaire d'attendre le refroidissement de celle-ci. Il en résulte un gain de temps de trois à quatre jours, selon les conditions générales du chantier, ce qui constitue une économie importante pour l'exploitant. On notera qu'une surface importante de l'enceinte selon l'invention peut être remplacée de cette manière, sans refroidissement de l'installation, cette surface pouvant être de l'ordre de 80%, comme on le verra plus loin, ce qui est à comparer à la surface d'une porte de four, également amovible, qui représente à peine 1% de la surface. De préférence, les panneaux de l'enceinte selon l'invention sont montés sur des gonds solidaires de la structure de L'enceinte, ce qui permet de les enlever et de les mettre en place très simplement et très rapidement au moyen d'un engin de levage classique. Avantageusement, les panneaux précités sont munis d'une membrane anti-acides résistant aux hautes températures qui est constituée par un élastomère de bitume et de polymère et qui est interposée entre la plaque métallique de chaque panneau et son système réfractaire. En ce qui concerne ce système réfractaire, il peut comprendre au moins une couche de béton résistant aux acides ê liant silicaté, au moins une couche isolante fibreuse et/ou au moins une couche de béton réfractaire alumineux à faible teneur en ciment renforcé par des fibres. Pour assurer la cohésion d'un tel système réfractaire et son accrochage sur la plaque métallique du panneau correspondant, il peut être traversé par des tiges de maintien obliques rendues solidaires de la plaque métallique précitée, par exemple par soudage. Comme on l'a dit plus haut, les panneaux amovibles selon l'invention sont assemblés de manière non jointive, et, de préférence, l'intervalle ménagé entre deux panneaux adjacents s'étend obliquement par rapport à leurs plaques métalliques et en forme de coin se rétrécissant vers l'intérieur de l'enceinte, ce qui facilite le démontage des panneaux. Si un bourrelet compressible est en outre logé dans cet intervalle- au voisinage de son extrémité opposée aux plaques métalliques des panneaux, il devient facile d'injecter une mousse réfractaire dans de tels joints, depuis l'extérieur, la mousse étant empêchée de sortir de l'intervalle vers l'intérieur de l'enceinte gracie à la présence du bourrelet spécifié plus haut. Si cela est estimé nécessaire ou avantageux, les panneaux de l'enceinte selon l'invention peuvent être munis de dispositifs permettant de modifier les conditions d'exploitation, comme des brûleurs ou des lances d'injec- tion, et/ou d'appareils de mesure. Selon une forme particulièrement avantageuse des panneaux amovibles de l'enceinte selon l'invention, chacun de ceux-ci comprend, superposées depuis sa plaque métallique dans la direction de l'intérieur de l'enceinte : une membrane anti-acides résistant aux hautes températures et constituée par un élastomère de bitume et de polymère, d'une épaisseur comprise entre 0,5 et 2 mm, une ou plusieurs couches de béton résistant aux acides à liant silicaté d'une épaisseur totale de l'ordre de 30 ma, une ou plusieurs couches isolantes fibreuses d'une épaisseur totale de l'ordre de 100 mm, et une ou plusieurs couches de béton réfractaire alumineux à faible teneur en ciment renforcé par des fibres d'une épaisseur totale de l'ordre de 150 mm. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard du dessin annexé dont la figure unique montre une vue en coupe schématique de deux panneaux adjacents selon l'invention dans la région de leur joint. L'exemple bien particulier que l'on décrit ici est celui d'une chambre de post-combustion d'un four qui est destiné à l'incinération de déchets industriels et qui permet de traiter environ 120 tonnes de déchets par jour, avec un débit thermique de l'ordre de 15.000 thermies/heure, une température maximale de 1.200 C Selon l'invention, cette enceinte comprend une structure en acier, par exemple en acier spécial, qui est munie de gonds sur lesquels on vient placer au moyen de charnières des panneaux dont les dimensions peuvent etreDde l'ordre de 1,5 m x 1,5 m. Deux de ces panneaux 1 et 1' sont représentés sur la figure qui est limitée à la région de leur joint 2. Chaque panneau, 1 par exemple, comprend une plaque d'acier 3 dont l'épaisseur peut être de 0,5 cm et qui porte les charnières spécifiées ci-avant par l'intermédiaire de profilés représentés schématiquement en 4. Cette plaque 3 constitue la structure porteuse d'un système réfractaire qui s'étend vers l'intérieur de l'enceinte et qui va être décrit maintenant. Tout d'abord, une membrane anti-acide 5 résistant aux hautes températures est appliquée sur la face intérieure de la plaque en acier 3. Il s'agit là d'une membrane réalisée en un composé élastomère de bitume et de polymères qui peut être celui vendu sous le nom commercial "Castrolux Sauereisen n 187". L'épaisseur de cette membrane 5 peut être comprise entre 0,5 et 2 ma, et elle est de préférence voisine de 1 mm. On trouve ensuite une couche 6 d'un béton à liant silicaté résistant aux acides dont l'épaisseur peut être voisine de 30 ma. Un produit convenant pour la réalisation de cette couche 6 est celui dénommé "Sauereisen n 54". Sur la couche de béton 6 sont posées deux couches de panneaux isolants fibreux 7, 7' qui sont par exemple des panneaux vendus dans le commerce sous la marque "Cerablox", l'épaisseur de chaque couche pouvant être de 50 mm environ. Enfin, la dernière couche 8, qui est donc en contact avec l'intérieur de l'enceinte, est constituée par du béton réfractaire alumineux à aiguilles, c'est-à-dire renforcé par des fibres, et à faible teneur en ciment. Des exemples d'un tel béton sont ceux commercialisés par la Société Lafarge sous les dénominations "Phlox 1400 D" et "Phlox 160011. Il est d'ailleurs possible de prévoir plusieurs couches différentes, l'épaisseur de l'ensemble pouvant être de l'ordre de 30 cm. Ce système réfractaire est maintenu en place au moyen de tiges en acier inoxydable 9 qui sont fixées à la plaque en acier 3, par exemple par soudage, et qui s'étendent obliquement vers l'intérieur de l'enceinte. L'angle formé par les tiges 9 avec la plaque 3 est avantageusement de 45 environ. Comme on le voit sur la figure, les bords des panneaux 1, 1' sont perpendiculaires à leurs plaques en acier respectives 3, 3' au niveau de la couche 6, puis ils deviennent obliques avec des angles légèrement différents, de façon à ménager entre eux un intervalle 10 en forme de coin qui se rétrécit vers son extrémité opposée aux plaques 3, 3'. Cette disposition facilite l'ouverture des panneaux autour de leur gonds et, d'autre part, l'intervalle 10 s'ouvre à l'intérieur de l'enceinte, ce qui veut dire, en d'autres termes, que les panneaux 1, 1' ne sont pas jointifs. Un bourrelet compressible 11 est posé dans cet intervalle 10, non loin de son extrémité située à l'inté rieur de l'enceinte, de sorte que l'on peut injecter un garnissage 12 dans l'intervalle en question, depuis l'extérieur, sans que celui-ci ne s'échappe vers l'intérieur de l'enceinte. Ce garnissage 12 est de préférence constitué par le produit que l'on trouve dans le commerce sous la marque "Fraxfil" et qui est une mousse réfractaire. La présence de cette mousse coopère avec le fait que les panneaux 1, 1' ne sont pas jointifs pour absorber les dilatations thermiques et éviter tout coincement. Dans un exemple de réalisation, la surface de la chambre de post-combustion est constituée à 80% environ par des panneaux amovibles du genre de ceux qui viennent d'être décrits, le reste étant formé, notamment dans les coins, par des parois réfractaires fixes classiques. Les panneaux amovibles pèsent ici 1,3 tonne environ, de sorte qu'ils peuvent être facilement mis en place sur leurs gonds et enlevés pour leur remplacement au moyen des engins de levage habituels. Il n'est donc plus nécessaire d'arrêter le four lorsqu'il faut changer un ou plusieurs panneaux, et, dans le cas où ce sont par exemple trois panneaux que l'on remplace, le gain de temps est de l'ordre de trois ou quatre jours par rapport aux fours de postcombustion classiques. En outre, les panneaux selon l'invention peuvent être équipés de brûleurs, de sondes et d'autres appareils nécessaires pour réaliser des mesures ou pour modifier les conditions d'exploitation. Selon un autre type d'application des panneaux de l'invention, ces derniers peuvent être montés, en tout ou partie dans des installations thermiques conventionnelles (telles que par exemple des incinérateurs revêtement réfractaire fixe, dans le but d'étudier divers parametres de fonctionnement d'exploitation, ceci sans risques insupportables pour l'exploitant. - REVENDICATIONS 1. Enceinte thermique destinée à fonctionner à température élevée, caractérisée par le fait qu'une partie importante de sa surface est constituée par des panneaux modulaires (1, 1'), amovibles et non Jointifs, comprenant chacun une plaque métallique extérieure (3) qui est munie d'un système réfractaire (5 à 8) sur sa face tournée vers l'intérieur de l'enceinte, l'intervalle (10) entre deux panneaux adjacents (1, 1') étant rempli par un garnissage réfractaire (12) lors du fonctionnement de l'enceinte. 2. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits panneaux (1, 1') sont montés sur des gonds solidaires de la structure (4) de l'enceinte. 3. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait qu'une membrane anti-acides (5) résistant aux hautes températures et constituée par un élastomère de bitume et de polymère est interposée entre ladite plaque métallique (3 > et ledit système réfractaire. 4. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que ledit système réfractaire comprend au moins une couche (6) de béton résistant aux acides à liant silicaté, au moins une couche isolante fibreuse (7, 7' ) et/ou au moins une couche (8) de béton réfractaire alumineux à faible teneur en ciment renforcé par des fibres. 5. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que des tiges de maintien obliques (9.) solidaires de ladite plaque métallique (3) traversent, du moins en partie, ledit système réfractaire. 6. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que ledit intervalle (10) ménagé entre deux panneaux adjacents s'étend obliquement par rapport auxdites plaques métalliques et en forme de coin se rétrécissant vers l'intérieur de l'enceinte. 7. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'un bourrelet compressible (11) est logé dans ledit intervalle (10) au voisinage de son extrémité opposée auxdites plaques métalliques (3). 8. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que ledit garnissage (12) est constitué par une mousse réfractaire mise en place par injection. 9. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que lesdits panneaux (1, 1') sont munis de brûleurs, de lances d'injection et/ou d'appareils de mesure. 10. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que chacun desdits panneaux comprend, superposées depuis ladite plaque métallique (3) dans la direction de l'intérieur de l'enceinte :une membrane anti-acides (5) résistant aux hautes températures et constituée par un élastomère de bitume et de polymère, d'une épaisseur comprise entre 0,5 et 2 mm, une ou plusieurs couches (6) de béton résistant aux acides à liant silicaté d'une épaisseur totale de l'ordre de 30 mm, une ou plusieurs couches isolantes fibreuses (7, 7') > d'une épaisseur totale de l'ordre de 100 mm, et une ou plusieurs couches (8) de béton réfractaire alumineux à faible teneur en ciment renforcé par des fibres d'une épaisseur totale de l'ordre de 150 mm.