Brevet FR2757251A1 — publié le 19980619

La présente invention concerne un dispositif de protection de tube de chaudière et un procédé de fixation d'un tel dispositif de protection sur un tube de chaudière. Dans une chaudière du type à incinération de déchets, telle qu'elle est représentée sur la figure 6, la capacité de transmission de chaleur des tubes de chaudière T est détériorée par la présence d'une quantité importante de suie fixée sur les tubes. Pour cette raison, on emploie une technique classique qui consiste à faire avancer de manière intermittente une soufflante de nettoyage de la suie, globalement représentée sur la figure 7, parmi les tubes de chaudière T et la suie présente sur les surfaces des tubes de chaudière T est évacuée par l'éjection de vapeur au travers de la soufflante de nettoyage de la suie. Cependant, ceci pose le problème consistant en ce que des parties des tubes de chaudière T, sur lesquelles la vapeur est directement injectée par l'intermédiaire de la soufflante de nettoyage de la suie, sont susceptibles d'être amincies suite à une attaque par des effluents d'évacuation, de la vapeur, une érosion par des cendres etc. Dans les conditions telles qu'elles sont illustrées sur la figure 8, un dispositif de protection réalisé en acier à faible teneur en carbone ou en acier inoxydable est fixé sur la partie de la surface du tube de chaudière T près de laquelle la soufflante de nettoyage de la suie est déplacée, de manière à ce que le tube puisse être protégé contre un amincissement de paroi. Cependant, étant donné que de tels dispositifs de protection sont facilement corrodés par les gaz corrosifs présents dans les gaz d'échappement, il existe le problème consistant en ce que les dispositifs de protection ont une durée de service de moins d'un an seulement et que, dans le pire des cas, les dispositifs de protection sont rendus inutilisables par la corrosion en l'espace de trois mois. La présente invention propose un dispositif de protection de tube de chaudière et un procédé de fixation d'un tel dispositif de protection sur un tube de chaudière, qui peuvent résoudre les problèmes classiques mentionnés ci-dessus, peuvent en toute certitude empêcher l'amincissement des parois des tubes lors de l'élimination par soufflage de la suie et assurer une durée de service et une maniabilité satisfaisantes. Le dispositif de protection de tube de chaudière selon la présente invention, qui a été mis au point pour résoudre l'objet mentionné cidessus, a une forme cylindrique ou semi-cylindrique et est conçu pour être fixé autour d'une face périphérique extérieure d'un tube de chaudière à l'aide de mortier, ledit dispositif de protection de tube de chaudière comprenant une pluralité de corps en céramique, disposés côte à côte le long de leur plans de joint, o les plans de joint comprennent des moyens destinés à empêcher le glissement de chacun des corps en céramique le long de leurs plans de joint. Les corps en céramique constituant le dispositif de protection de tube de chaudière sont divisés de manière latérale ou de manière périphérique, et leurs plans de joint s'étendent de manière sensiblement verticale. Les moyens destinés à empêcher le glissement peuvent comprendre une prise en forme de gradin, une prise en forme d'ondulation, une prise en zigzag, une prise en forme de saillie et évidement etc. Les plans de joint des corps en céramique peuvent être inclinés ou parallèles à un plan plat contenant l'axe central du dispositif de protection de tube de chaudière cylindrique ou semi-cylindrique, lorsqu'ils sont assemblés autour du tube de chaudière sous la forme du dispositif de protection. Le plan de joint de chaque corps en céramique au niveau de chacun des deux côtés de celui-ci peut comprendre une partie en gradin destinée à empêcher le glissement de chaque corps en céramique le long du plan de joint. Dans le dispositif de protection de tube de chaudière, la partie en gradin forme, de préférence, un angle aigu, par rapport au plan de joint de chaque corps en céramique, tel que le mouvement du corps en céramique dans la direction perpendiculaire audit plan de joint peut être empêché. Le procédé de fixation des dispositifs de protection de tube de chaudière cylindriques ou semi-cylindriques ci-dessus, autour de la surface périphérique extérieure du tube de chaudière s'étendant dans une direction verticale au niveau d'une pluralité d'étages consiste à utiliser du mortier, lequel procédé prévoit un élément d'arrêt au niveau de l'extrémité inférieure de l'étage le plus bas, la disposition du tube de chaudière, au niveau d'une pluralité d'étages, des dispositifs de protection autour de la surface périphérique extérieure du tube de chaudière, tout en interposant un mortier entre la surface périphérique extérieure du tube de chaudière'et le dispositif de protection du tube de chaudière et la fixation provisoirement des dispositifs de protection de tube de chaudière à l'aide de l'élément d'arrêt, et la prise du mortier à I'aide de la chaleur produite durant le fonctionnement de la chaudière. Dans le procédé de fixation, l'élément d'arrêt est, de préférence, éliminé par la chaleur produite durant le fonctionnement de la chaudière. En outre, l'élément d'arrêt est, de préférence, réalisé en un matériau inflammable ou un métal qui peut être fondu par la chaleur produite durant le fonctionnement de la chaudière. Etant donné que le dispositif de protection de tube de chaudière selon la présente invention est constitué par une combinaison de corps en céramique, le dispositif de protection a une excellente durée de service utile et peut en toute certitude empêcher l'amincissement des parois des tubes de chaudière lors de l'élimination par soufflage de la suie. En outre, étant donné que le dispositif de protection de tube de chaudière n'a pas besoin d'être soudé, contrairement aux dispositifs de protection classiques, et étant donné que le plan de joint de chaque corps en céramique, au niveau de chacun des deux côtés de celui- ci, comporte une partie en décrochement pour empêcher le glissement de chaque corps en céramique le long du plan de joint, la maniabilité de construction du dispositif de protection de tube de chaudière autour du tube de chaudière est excellente et le dispositif de protection de tube de chaudière peut être facilement fixé autour de la surface périphérique extérieure du tube de chaudière. De plus, selon le procédé de l'invention, de fixation des dispositifs de protection de tube de chaudière autour de la surface périphérique extérieure du tube de chaudière au niveau d'une pluralité d'étages, les dispositifs de protection de tube de chaudière peuvent être facilement fixés même sur un tube de chaudière s'étendant dans la direction verticale, en utilisant l'élément d'arrêt. Divers objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description détaillée ci-après faite en liaison avec les dessins annexés. Pour une meilleure compréhension de l'invention, il est fait référence aux dessins annexés, sur lesquels: i0 les figures 1(A) et 1(B) sont une vue en plan et une vue de face d'un premier mode de réalisation de la présente invention, respectivement; les figures 2(A) et 2(B) sont une vue en plan et une vue de face d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention, respectivement; les figures 3(A) et 3(B) sont une vue en plan et une vue de face d'un troisième mode de réalisation de la présente invention, respectivement; la figure 4 est une vue en perspective destinée à illustrer les conditions dans lesquelles les dispositifs de protection de tube de chaudière sont fixés autour des tubes de chaudière; les figures 5A à 5F illustrent des corps en céramique ayant différents plans de joint tels que des configurations ondulées, en zigzag etc.; la figure 6 est une vue en perspective d'une chaudière du type à incinération de déchets; la figure 7 est une vue en plan illustrant le concept d'une soufflante d'élimination de la suie; et la figure 8 est une vue de face d'un dispositif de protection de tube de chaudière classique. Le dispositif de protection de tube de chaudière selon la présente invention est réalisé en un matériau céramique présentant une excellente résistance à la corrosion. Cependant, afin de réduire au minimum la conductibilité thermique de la partie du tube de chaudière au niveau de laquelle le dispositif de protection de tube de chaudière est fixé, il est préférable de choisir un matériau céramique ayant une excellente conductibilité thermique. En tant que matériau céramique présentant à la fois cette résistance à la corrosion et cette conductibilité thermique, on peut citer à titre d'exemple le SiC. Pour le mortier destiné à fixer en position le dispositif de protection de tube de chaudière sur la surface périphérique extérieure du tube de chaudière, du mortier à base de SiC, du mortier à base de mullite, du mortier à base d'alumine ou d'autres mortiers de ce genre peuvent être utilisés. Pour la même raison que celle qui a été énoncée ci-dessus, il est préférable de choisir du mortier à base de SiC. Des fibres de céramique peuvent être utilisées en remplacement d'une partie ou de l'intégralité du matériau céramique. Les fibres de céramique peuvent être utilisées à l'état de mélange avec du mortier, ou un mortier à base de fibres de céramique appropriées peut être utilisé à cet effet. Le terme de "mortier" utilisé dans l'invention désigne à la fois le mortier proprement dit et les fibres de céramique précitées. Dans ce qui suit, on décrit des modes de réalisation préférés de la présente invention. Les figures 1(A) et 1(B) sont des vues illustrant un premier mode de réalisation du dispositif de protection de tube de chaudière selon la présente invention. Le dispositif de protection de tube de chaudière a une forme cylindrique et il est constitué par deux corps en céramique 1, 1, disposés côte à côte le long de leurs plans de joint 2, 2. Chacun des plans de joint 2, 2 est disposé de manière verticale au niveau d'un côté du corps en céramique 1 et comprend une partie en gradin 3 s'étendant de manière oblique dans une partie médiane du plan de joint 2 et des plans verticaux 4, 4 s'étendant de manière verticale depuis les extrémités opposées de la partie en gradin 3 et parallèlement à un plan imaginaire P passant par l'axe C du tube de chaudière. Les corps en céramique 1, 1 sont fixés sur le tube de chaudière au moyen de mortier. Chaque corps en céramique est symétrique à l'autre par un plan S passant par l'axe du dispositif de protection 1 de tube de chaudière. Ces corps en céramique 1,1 sont produits sous la forme de coquilles de SiC, et leur diamètre intérieur est légèrement plus grand que le diamètre extérieur du tube de chaudière T. Les corps en céramique ne sont pas limités à ceux divisés en deux et on peut utiliser des corps en céramique divisés en trois ou plus. Ainsi qu'il a été indiqué plus haut, une partie en gradin 3 est formée au niveau de chacun des plans de joint 2 de chaque corps en céramique 1 s'étendant sensiblement de manière axiale sur chaque côté. La partie en gradin 3 sert à empêcher le glissement 0o relatif entre les corps en céramique 1 le long de leurs plans de joint 2, de sorte que, même si le mortier fixant l'un des corps en céramique 1 se fissure durant le fonctionnement de la chaudière, l'autre corps en céramique 1 ne peut pas tomber. En particulier dans ce mode de réalisation, la partie en gradin 3 forme un angle aigu par rapport aux parties verticales du plan de joint 2, de telle sorte que, même si l'on essaie de séparer les corps en céramique l'un de l'autre dans une direction perpendiculaire au plan de joint 2, les parties en gradin inclinées 3, 3 restent accrochées l'une à l'autre, empêchant ainsi qu'elles soient séparées. En conséquence, lI'enlèvement des corps en céramique 1, 1 peut être empêché de manière certaine. D'un autre côté, dans un deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 2, une partie en gradin 3 s'étend dans une direction perpendiculaire à un plan de joint 2, ce qui fait que la partie en gradin 3 peut simplement servir à empêcher le glissement relatif entre les corps en céramique 1 le long de leurs plans de joint 2. En outre, dans un troisième mode de réalisation représenté sur la figure 3, les parties en gradin 3, 3 sont réalisées au niveau du plan de joint du corps en céramique au niveau de deux étages, supérieur et inférieur. Chacune des parties en gradin se compose d'une protubérance 3-1 faisant saillie depuis l'un des corps en céramique 1, 1, et l'autre est munie d'un évidement 3-2 dans lequel la protubérance 3-1 est destinée a être emboîtée lorsque les corps en céramique 1, 1 sont disposés côte à côte autour du tube de chaudière T. Ainsi qu'il est évident, le nombre et la forme de la partie ou des parties en gradin 3 peuvent être modifiés de différentes façons. Dans chacun des modes de réalisation ci- dessus, cependant, la partie en gradin ou les parties en gradin 3 sont réalisées non pas selon une symétrie axiale mais selon une symétrie de plan par rapport au plan S-S. Ainsi qu'il est indiqué sur la figure 4, les corps en céramique 1, ayant la configuration ci-dessus, sont fixés sur les surfaces périphériques extérieures des tubes de chaudière T au niveau d'une pluralité d'étages par l'intermédiaire de mortier, au voisinage o de l'endroit o une soufflante d'élimination de la suie doit être placée et déplacée. Le tube de chaudière T est partiellement entouré par le dispositif de protection de tube de chaudière en fixant deux corps en céramique 1 sur le tube de chaudière T depuis des côtés opposés de celui-ci, de sorte que leurs plans de joint 2 et leurs parties en gradin 3 sont disposés côte à côte, tandis que du mortier est appliqué sur la partie intérieure de chacun des corps en céramique 1,1. En même temps, étant donné que deux corps en céramique 1, 1 peuvent être fixés de manière appropriée autour du tube de chaudière T simplement en les ajustant légèrement dans la direction longitudinale du tube de chaudière T, les corps en céramique peuvent être facilement fixés sur le tube de chaudière même dans un endroit o il n'existe guère de dégagement. Etant donné que la température du tube de chaudière T monte à environ C dans le cas o la température du milieu environnant est de 650 C, une différence de température importante se produit entre les surfaces intérieure et extérieure du corps en céramique 1. Le mortier a pour fonction d'atténuer le choc thermique subi par le corps en céramique 1. Afin de protéger de manière suffisante le tube de chaudière T contre la soufflante d'élimination de la suie, il est préférable que les dispositifs de protection de tube de chaudière soient fixés sur le tube de chaudière sur une longueur d'environ 1 mètre autour de la soufflante d'élimination de la suie placée au centre. Cependant, il n'est pas nécessairement facile de mouler d'un seul tenant un corps en céramique 1 ayant une longueur aussi importante. Dans chacun des modes de réalisation ci-dessus, la longueur de chacun des corps en céramique est ordinairement de l'ordre de 200 mm. En conséquence, dans un tel cas, les corps en céramique 1 sont fixés autour du tube de chaudière T en cinq étages. Dans le cas o le tube de chaudière T s'étend dans la direction verticale, ainsi qu'il est indiqué sur la figure 4, on peut craindre que les corps en céramique ne glissent vers le bas avant que la prise du mortier ne soit terminée. Ainsi, comme il est indiqué sur la figure 4, un élément d'arrêt 4 est prévu au niveau de l'extrémité inférieure de l'étage le plus bas des dispositifs de protection de tube de chaudière, et les dispositifs de protection de tube de chaudière peuvent être temporairement maintenus en position autour du tube de chaudière au moyen d'un élément d'arrêt 5. Afin d'éviter que le mortier encore frais ne s'écoule vers le bas, il est préférable d'utiliser un élément d'arrêt de forme annulaire 4 comme il est indiqué. Il n'existe pas de limite particulière en ce qui concerne le matériau constitutif de l'élément d'arrêt 5. Par exemple, l'élément d'arrêt peut être constitué par du mortier ou une bague en céramique présentant une excellente résistance à la chaleur. Cependant, I'élément d'arrêt est réalisé, de préférence, en un matériau inflammable ou un métal qui est éliminé par fusion sous l'effet de la chaleur produite par le fonctionnement de la chaudière. Car, étant donné qu'il n'est pas à craindre que les corps en céramique se détachent sous l'effet de leur propre poids une fois la prise du mortier terminée, I'élément d'arrêt 5 n'a pas besoin de rester en place autour du tube de chaudière T. En outre, la possibilité pour que l'élément d'arrêt 5 puisse exercer un effet préjudiciable sur le rendement de la chaudière peut être supprimée. Si la chaudière fonctionne dans les conditions o les dispositifs de protection de tube de chaudière sont temporairement fixés autour des tubes de chaudière T par l'utilisation des éléments d'arrêt 4, la prise du mortier s'effectue sous l'action de la chaleur produite par le fonctionnement de la chaudière, qui peut fixer sans aucun doute les dispositifs de protection de tube de chaudière autour des tubes de chaudière. Sur la figure 4, la référence 6 désigne un boulon de fixation pour la fixation de deux bagues constituant l'élément d'arrêt 5. Le dispositif de protection de tube de chaudière selon la présente invention fixé autour du tube de chaudière T sert à protéger le tube de chaudière contre la vapeur projetée par la soufflante d'élimination de la suie et à éviter qu'un amincissement de la paroi du tube de chaudière T ne se produise. De plus, étant donné que le dispositif de protection de tube de chaudière selon la présente invention est constitué par la combinaison de corps en l0 céramique 1 divisés, le dispositif de protection ne sera pas corrodé par un gaz corrosif, contrairement aux dispositifs de protection métalliques classiques, et en conséquence il peut présenter une excellente tenue dans le temps. Sur la figure 4, A signifie endroit o la soufflante d'élimination des dépôts de suie doit être introduite. Sur la figure 6, B signifie endroit o la soufflante d'élimination des dépôts de suie doit être introduite et C déchets. Sur la figure 7, D signifie vapeur et E soufflante d'élimination des dépôts de suie. Sur la figure 8 F signifie dispositif de protection de tube de chaudière. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection de tube de chaudière ayant une forme cylindrique ou semi-cylindrique et prévu pour être fixé autour d'une surface périphérique extérieure d'un tube de chaudière (T) à l'aide de mortier, caractérisé en ce que ledit dispositif de protection de tube de chaudière comprend une pluralité de corps en céramique (1, 1) disposés côte à côte le long de leurs plans de joint (2,2), et en ce que les plans de joint (2, 2) comprennent des moyens (3) destinés à empêcher le glissement de chacun des corps en céramique (1,1) le long de leurs plans de joint (2,2). 2. Dispositif de protection de tube de chaudière selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits plans de joint (2,2) des corps en céramique (1, 1) sont inclinés ou parallèles par rapport à un plan plat contenant l'axe central du dispositif protection de tube de chaudière cylindrique. 3. Dispositif de protection de tube de chaudière selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (3) de retenue/d'arrêt comprennent une partie en gradin, chacun étant prévu dans le plan de joint (2) de chaque corps en céramique (1). 4. Dispositif de protection de tube de chaudière selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite partie en gradin forme, par rapport au plan de joint (2) de chaque corps en céramique (1) un angle aigu tel que le mouvement du corps en céramique (1) peut être empêché dans une direction perpendiculaire audit plan de joint (2). 5. Dispositif de protection de tube de chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé en ce qu'il est réalisé en un matériau céramique présentant à la fois une résistance à la corrosion et une conductibilité thermique. 6. Dispositif de protection de tube de chaudière selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau en céramique est du SiC. 7. Dispositif de protection de tube de chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit mortier est choisi dans le groupe comprenant le mortier à base de SiC, le mortier à base de mullite et le mortier à base d'alumine. 8. Procédé de fixation de dispositifs de protection de tube de chaudière, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, autour de la surface périphérique extérieure du tube de chaudière s'étendant dans une direction verticale au niveau d'une pluralité d'étages, à l'aide de mortier, caractérisé par les étapes consistant à prévoir un élément d'arrêt (4, 5) au niveau d'une extrémité inférieure de l'étage le plus bas, à disposer les dispositifs de protection de tube de chaudière autour de la surface périphérique extérieure du tube de chaudière, tout en interposant un mortier entre la surface périphérique extérieure du tube de chaudière et le dispositif de protection de tube de chaudière et en fixant provisoirement les dispositifs de protection de tube de chaudière à I'aide de l'élément d'arrêt (4, 5), et à réaliser la prise du mortier à l'aide de la chaleur produite durant le fonctionnement de la chaudière. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément d'arrêt (4, 5) est éliminé par l'action de la chaleur provenant du fonctionnement de la chaudière. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément d'arrêt (4, 5) est réalisé en un matériau inflammable ou un métal qui peut être éliminé par fusion sous l'action de la chaleur produite durant le fonctionnement de la chaudière.