Brevet FR2733266A1 — publié le 19961025

La présente invention concerne un procédé de remise en état de la garniture intérieure dégradée d'une cheminée industrielle, elle concerne également un revêtement pour cette remise en état et une machine pour l'application de ce revêtement. Les garnitures réfractaires à l'intérieur des cheminées industrielles sont la plupart du temps constituées d'une maçonnerie de briques formant un conduit distinct de l'ossature desdites cheminées. Pour accentuer la séparation des fonctions entre la garniture en contact avec les fumées et l'ossature assurant la stabilité de l'ensemble, les constructeurs prévoient ou non un espace entre garniture et fût, lequel espace est parcouru par un courant d'air frais ascendant mû par les forces de convection naturelle, l'air étant réchauffé au fur et à mesure qu'il s'élève le long de la cheminée. Lorsque la cheminée est amenée en service, la garniture est soumise à l'intérieur à un ensemble de sollicitations et de contraintes: - dilatation thermique réversible, - érosion mécanique par les poussières véhiculées dans les fumées et par les fumées elles-mêmes en raison de leur vitesse ascendante élevée, - corrosions acides par les condensats de fumées ruisselant contre la paroi ou se formant à l'intérieur des maçonneries en raison des cheminements gazeux à travers les porosités du matériau et des joints de la garniture.C'est le phénomène de 'point de rosée" bien connu des professionnels, - vibrations provenant des ventilateurs d'exhaure, - explosions des gaz à l'intérieur dans certaines situations de démarrage ou d'arrêt ou lors de manoeuvres particulières lorsque sont réunies les conditions de stochiométrie, par exemple avec entrée d'air conjuguée avec des gaz imbrûlés, - réactions d'appui du fût lui-même, notamment lorsque sont gênées les dilatations de la garniture. Ces ensembles de sollicitations et de contraintes entraînent la garniture intérieure de la cheminée vers des dégradations, voire une ruine certaine à terme si aucun entretien n'est effectué. Les constructeurs de cheminée n'offrent généralement pas de garantie de longévité pour la garniture de bnques intérieure. Il s'en suit un risque important pour l'utilisateur de voir ses installations en amont de la cheminée contraintes à des arrêts longs et coûteux pour remettre en état l'intérieur de sa cheminée, sans compter un éventuel préjudice pour les autres parties de son installation. Notamment, lorsque des fissures apparaissent dans les maçonneries de la garniture, les gaz et les poussières parviennent dans l'espace de ventilation décnt cidessus. Il s'ensuit deux conséquences importantes: - Échauffement de la paroi de l'ossature par contact avec les gaz, - Dépôt des poussières dans l'espace de ventilation avec bouchage fatal puisque la vitesse de l'air ascendant ne peut qu'aller en diminuant. Une garniture ainsi dégradée doit donc nécessairement être enlevée et reconstruite. Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de remise en état de la garniture ainsi dégradée permettant d'éviter les opérations d'enlèvement et de reconstruction. Pour atteindre ce but, la demanderesse a eu l'idée d'utiliser un procédé de gunitage connu dans le domaine du bâtiment et qui consiste à appliquer un béton ou un mortier au moyen d'une lance par mélange avec de l'air comprimé. Le mortier sec prêt à l'emploi est chargé dans une machine (guniteuse) où il est mélangé à l'air comprimé et propulsé dans une tuyauterie jusqu'à une lance pontée par un opérateur ou un bras manipulateur. Le mouillage est effectué à la lance au moyen d'un diffuseur alimenté par une vanne d'eau sous pression. Le principal inconvénient des guniteuses est l'instabilité du réglage global des alimentations en air comprimé, le réglage à vide de la machine n'étant pas représentatif du réglage de la machine en charge. Etant donné la grande hauteur des cheminées industrielles, il était délicat jusqu'à ce jour d'envisager de les guniter étant donné qu'il est indispensable de maintenir des réglages corrects quelle que soit la hauteur à laquelle on applique le béton. La demanderesse est donc allée à l'encontre des idées reçues dans le domaine technique considéré pour mettre au point un procédé pour la remise en état de la garniture dégradée d'une cheminée du type constituée d'une maçonnerie de bnque formant un conduit distinct de l'ossature desdites cheminées, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape d'application d'un mortier par gunitage. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, il a été nécessaire de modifier les guniteuses de l'art antérieur. Le principal problème à résoudre a été de prérégler à vide la vitesse de jet et le débit de la lance puis de maintenir ces valeurs constantes pendant le gunitage quelque soient la longueur et le dénivelé de la ligne de gunitage. L'invention a résolu ce problème grâce à une machine de gunitage pour la remise en état de la garniture dégradée d'une cheminée du type constituée d'une maçonnerie de bnque formant un conduit distinct de l'ossature desdites cheminées, machine comportant une chaudronnerie d'alimentation à la partie supérieure, un ensemble de distribution à la partie inférieure, raccordé par un tuyau à une lance, un dispositif d'alimentation en air comprimé avec une pluralité de vannes de réglage, dispositif raccordé au réseau ou à un compresseur, caractérisé en ce que le réseau, ou le compresseur alimente d'une part en séne et successivement le régulateur de débit, une vanne et le groupe de deux vannes montées en opposition et alimentant les onfices d'air de transport et d'air soufflant d'autre part l'entrée de la chaudronnerie. L'invention porte également sur une boîte de réglage avec un régulateur de débit, une pluralité de vannes, caractérisé en ce qu'elle est conçue pour s'adapter à tout type de machine à guniter, en ce que les deux vannes sont montées en opposition et en séne avec la vanne et le régulateur et en ce qu'elle est conçue pour la mise en oeuvre du procédé. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée à la remise en état mais peut s'appliquer à la construction des cheminées. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la descnption qui suit faite en référence aux figures annexées suivantes: - Figure 1: croquis d'une guniteuse de l'art anténeur, - Figure 2: croquis d'une guniteuse modifiée conformément à l'invention, - Figure 3: croquis d'un régulateur de débit conforme à l'invention. Le procédé pour la construction ou la remise en état selon l'invention comporte préférentiellement et non limitativement les étapes suivantes: - Préparation de la paroi dégradée: Avant d'appliquer le gunitage, la paroi bnquetée est débarrassée de tout dépôt (suies, poussières) au moyen d'un lavage au jet humide d'air comprimé ou par sablage pour les dépôts résistants. En cas d'imprégnation acide, la paroi est neutralisée par aspersion d'une solution de soude puis rincée abondamment au jet humide d'air comprimé. Les fissures du bnquetage sont décapes et dégagées au besoin avec un burineur pneumatique. Les joints de dilatation sont dégagés et regarnis de nappe ou bourrelets de fibre céramique, ainsi que les ouvertures et passages de sondes. Les briquetages manquants ou d'équilibre précaire sont remplacés localement par une maçonnene de briques réfractaires compatibles. - Pose éventuelle d'une armature Si nécessaire, une armature est constituée par exemple avec du treillis soudé de maille 100 x 100 mm minimum, tenu à la paroi par cinq chevilles au mètre carré. Les chevilles d'acier ont par exemple un diamètre de 10 mm et sont emmanchées à force dans des trous forés sur 60 mm de profondeur au moins. De préférence, les plaques de treillis se recouvrent de deux mailles au minimum lorsqu'elles sont placées côte à côte et elles sont écartées de 2 cm de la paroi. - Application d'un mortier par gunitage Le mortier de projection est défini dans sa composition typique en fonction du problème traité, ce sera: soit un béton isolant réfractaire si l'on recherche une isolation, soit un béton réfractaire alumineux ou silico-argileux si l'on recherche un renforcement ou une protection à l'érosion, soit un béton réfractaire anti-acide si l'on se trouve en partie exposée au point de rosée, ou pour la partie sommitale de la cheminée. Le gunitage est appliqué en une seule passe d'épaisseur minimale 5 cm. Une épaisseur plus importante est nécessaire lorsque la paroi est soumise à l'usure ou qu'elle doit être renforcée. Le jet est dirigé perpendiculairement à la paroi à garnir et d'incessants mouvements de va et vient sur l'impact sont effectués pour éliminer constamment les rebonds et impacts directs. Le rendement de gunitage peut atteindre 5 T/h pour une lance dans l'application envisagée, Il est admis un taux de rebonds de l'ordre de 7 à 10 % en masse produit sec engagé. Ce taux de rebonds dépend de la composition de la masse à projeter mais aussi de la dextérité de l'opérateur et des réglages de la guniteuse. Il est avantageux de guniter couronne par couronne à partir du haut et en posant le treillis au fur et à mesure pour ne pas accumuler des rebonds dans le treillis sous-jacent. Sitôt après l'application le béton est recouvert d'un produit de cure (émulsion de résine) pour qu'il effectue sa prise sans se dessécher prématurémenL - Mise en service En principe l'humidité qui se trouve dans le béton gunité n'est pas un obstacle à une mise en service de la cheminée car l'épaisseur est faible et la température assez peu élevée. Il n'y a donc pas lieu de préconiser un séchage particulier pour cette application. Le procédé selon l'invention permet d'atteindre le but recherché et présente en outre des avantages importants dont notamment: - effet d'isolation qui abaisse la température du briquetage d'origine et limite ainsi les dilatations et leurs effets indésirables (poussées...), - effet de colmatage qui ferme les fissures, - effet de renforcement qui redonne cohésion à la maçonnerie d'origine par adhérence d'un voile collaborant, - effet thermique qui élève la température des fumées en évitant les déperditions par la paroi et qui réduit le phénomène de point de rosée acide, tout en augmentant le tirage naturel soulageant ainsi l'effort des ventilateurs d'exhaure, - aucun délai d'approvisionnement, - haut rendement de pose, - délai d'immobilisation d'unités stratégiques réduit.A titre d'exemple le revêtement d'une cheminée de 100 m dans un raffinene de pétrole peut être effectué en trois semaines lors d'un arrêt programmé suivant découverte, - maintien du bnquetage d'ongine, - faible épaisseur ajoutée, - emploi de bétons réfractaires industnels. Pour la mise en oeuvre du procédé, la demanderesse a modifié le dispositif de réglage des guniteuses de l'état de la technique. Une guniteuse traditionnelle du type de celle de la figure 1 comporte: - une chaudronnerie ( 1) avec trémie d'alimentation (2) à la partie supérieure, - un dispositif d'alimentation en air compnmé par des orifices (N,R) et un régulateur de pression (3), - un ensemble de distribution (4) à la partie inférieure, alimenté par des orifices d'air comprimé (S et T) dont les réglages respectifs en (B) (air soufflante) par la vanne (u) et (A) (air transport) par la vanne (v) influent sur le débit de matière d'une part et sur la vitesse V l de jet de gunitage d'autre part, - un orifice d'échappement à l'atmosphère (E) prévu en haut de la chaudronnerie (1), - une longue tuyautene flexible (5) terminée par la lance (6) de gunitage munie d'un robinet d'eau (7) réglable. Cette machine nécessite trois actions de réglage: en A) sur l'air de transport pour régler la vitesse de sortie t du pistolet en B) sur l'air soufflante pour régler le débit marchandise, en C) sur l'air total pour régler la pression du détendeur. Il en résulte les inconvénients suivants: - chaque réglage influe sur les autres de sorte que le réglage global est instable, - nsque de fausse manoeuvre donc de bouchon, - perte de charge importante et inutile au niveau du détendeur. Une guniteuse modifiée selon l'invention comporte: - une chaudronnerie avec trémie (1) identique à celle de la guniteuse traditionnelle, - un dispositif d'alimentation en air comprimé modifié avec régulateur de débit (3') et groupe de deux vannes montées en opposition (u',v'). Le réseau, ou un compresseur, alimente en séne et successivement le régulateur de débit (3'), une vanne (w) et le groupe de deux vannes (u',v') alimentant les onfices (T') air de transport et (S') air soufflante. En parallèle sur cette première ligne, le réseau ou le compresseur alimente l'entrée (N') de la chaudronnerie (1) de l'étage supérieur. Un retour (R') sert à remettre en pression le sas chaudronné (1) lors des manoeuvres de rechargement. Dans le régulateur de débit (3') préféré mais non limitatif, montré en détail à la figure 3, la pression de sortie (Ps) maintenue constante, détermine l'abaissement de la membrane (m) donc l'ouverture (h) du clapet (c) rappelé par l'étrier (8). Si les pressions d'entrée (Pe) et de sortie (Ps) sont réglées constantes, le débit d'air au niveau du clapet (c) est aussi constant. - un ensemble de distribution (4) identique à celui de la guniteuse traditionnelle, mais dont les réglages sont assujettis au dispositif d'alimentation d'air modifié comme indiqué ci-dessus, - un orifice d'échappement (E'), une longue tuyautene flexible (5) et une lance (6), identiques à ceux de la guniteuse traditionnelle. Ce dispositif permet de rechercher à vide la vitesse de jet VO et de la maintenir pendant tout le gunitage. Dans ce dispositif VO est directement proportionnelle au débit d'air qui entre dans le tuyau de la guniteuse, lequel résulte de la somme des débits réglés aux vannes v et u (air transport + air soufflante). Les vannes v et u sont alors couplées face à face de sorte que l'une ouvre lorsque l'autre ferme. C'est le réglage (A') qui correspond à une position angulaire de l'axe de commande des vannes u et v. Le réglage (B') consiste à ajuster le débit d'air total au moyen de la vanne w de sorte que la somme des pertes de charge de la ligne de guniteuse + vanne w + régulateur soit égale à une constante. On lit alors la pression y au manomètre. Le mode opératoire du réglage est le suivant: - S' = O, porte fermée, on souffle à vide en jouant sur la vanne w pour obtenir VO. - Noter la pression y, ouvrir la glissière de porte de marchandises. - Envoyer progressivement la marchandise la pression en T diminue, la pression en S augmente avec T + S = Cte, en jouant à nouveau sur la vanne w pour maintenir y à la valeur précédemment définie. Les avantages de la machine selon l'invention sont les suivants: - réglage facile et reproductible: une fois le réglage effectué, il y a reproductibilité rigoureuse des caracténstiques mécaniques du revêtement quel que soit l'opérateur et quel que soit la hauteur, - réglage et couplage adaptés une fois pour toute pour une application déterminée, - pertes de matériau réduites, - rendement de pose élevé, - débit régulier et amélioré du matériau, - taux de rebonds nettement inférieur, - le réglage peut être adapté à chaque chantier, - formation rapide et simplifiée du personnel, - coût peu élevé, - praticabilité et facilité du travail augmentées, - possibilité de construire une boîte de réglage universelle pouvant s'adapter à tout type de machine à guniter, avec de préférence commande à distance par l'opérateur et mémonsation des paramètres, - possibilité d'applications à d'autres domaines évidents à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la remise en état de la garniture dégradée d'une cheminée du type constituée d'une maçonnerie de bnque formant un conduit distinct de l'ossature desdites cheminées ou pour la construction d'une cheminée de ce type, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape d'application d'un mortier par gunitage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'application du mortier est précédée par une étape de pose d'une armature. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape initiale de préparation de la paroi dégradée. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, sitôt après son application, le mortier est recouvert d'un produit de cure. 5. Machine de gunitage en particulier mais non limitativement pour la remise en état de la garniture dégradée d'une cheminée du type constituée d'une maçonnene de brique formant un conduit distinct de l'ossature desdites cheminées, machine comportant une chaudronnerie d'alimentation (1) à la partie supérieure, un ensemble de distribution (4) à la partie inférieure, raccordé par un tuyau (5) à une lance (6), un dispositif d'alimentation en air comprimé avec une pluralité de vannes de réglage, dispositif raccordé au réseau ou à un compresseur, caractérisé en ce que le réseau, ou le compresseur alimente d'une part en série et successivement un régulateur de débit (3'), une vanne (w) et le groupe de deux vannes (u',v') montées en opposition et alimentant les orifices d'air de transport (T') et d'air soufflant (s') d'autre part l'entrée (N') de la chaudronnerie (1). 6. Machine selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une boucle (R') pour la remise en pression du sas chaudronné (1) lors des manoeuvres de rechargement 7. Boîte de réglage comportant un régulateur de débit (3'), une pluralité de vannes (u',v',w), caractérisé en ce que les deux vannes (v' et u') sont montées en opposition et en série avec la vanne (w) et un régulateur de débit (3') et en ce qu'elle est conçue pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4. 8. Boîte de réglage selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle est conçue pour s'adapter à tout type de machine à guniter. 9. Régulateur de débit (3'), caractérisé en ce qu'il est conçu pour la mise en oeuvre d'une machine ou d'une boîte de réglage selon l'une des revendications 5, 7, 8, caractérisé en ce qu'il comporte une membrane (m) dont l'abaissement est déterminé par la pression de sortie (Ps) du régulateur, un clapet (c) rappelé par un étner (8) dont l'ouverture (h) est également commandée par la pression de sortie (Ps). 10. Revêtement de remise en état ou de construction des garnitures de cheminées industnelles, caractérisé en ce qu'il est obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4.