Brevet FR3098291A1 — publié le 20210108

Description Titre de l'invention : SYSTEME ET PROCEDE DE NETTOYAGE PAR ONDES DE CHOC POUR ECHANGEUR THERMIQUE D'UNE CHAUDIERE. Domaine technique 100011 L'invention se rapporte à un système de nettoyage par ondes de choc qui est destiné à être installé sur tout système émettant des poussières, des cendres ou des dépôts colmatant. En particulier, l'invention se rapport à un système de nettoyage par ondes de choc destiné à être installé sur un système thermique du type chaudière industrielle, et débouchant en vis-à-vis au moins d'un échangeur thermique de type vaporisateur ou surchauffeur. 100021 L'invention porte en outre sur une chaudière comprenant des échangeurs thermiques et une pluralité de systèmes de nettoyage desdits échangeurs. 100031 L'invention se rapporte aussi à un procédé de nettoyage d'au moins un échangeur de la chaudière mis en oeuvre par le système de nettoyage. Technique antérieure [0004] Parmi les chaudières industrielles existantes, certaines sont adaptées pour récupérer de la chaleur et sont de fait installées en aval d'un dispositif de combustion générant des fumées chargées de particules. A titre d'exemple, ce type de chaudière peut être installé en sortie d'un dispositif d'incinération d'ordures ménagères. [0005] Les fumées sont chargées de particules qui se déposent sur les parois des échangeurs thermiques de la chaudière, ce qui génère des dépôts à la surface desdites parois d'échangeurs thermiques. [0006] Le nettoyage des parois des échangeurs thermiques est essentiel pour assurer le fonc- tionnement optimal desdits échangeurs. Il existe pour cela des systèmes de nettoyage utilisant des gaz pour générer des ondes de choc projetées contre la surface des parois d'échangeurs thermiques. Cela a pour effet de briser et. supprimer le dépôt sur les parois d'échangeurs thermiques. [0007] Il est connu des systèmes dits tubes à chocs comprenant classiquement une chambre haute pression reliée à une chambre basse pression par l'intermédiaire d'un dispositif de déclenchement rapide. La chambre basse pression à préférentiellement la forme d'un tube dont l'extrémité libre ouverte est prévue pour être orientée en direction de la surface à nettoyer. Cependant, ces systèmes à déclenchement rapides génèrent des ondes de choc dont la pression n'est pas suffisante pour briser et supprimer le dépôt sur les parois d'échangeurs thermiques. [0008] Pour atteindre des pressions suffisamment élevées pour briser et supprimer le dépôt 2 sur les parois d'échangeurs thermiques, il existe également des tubes à chocs à explosion, comprenant un mélange gazeux avec combustible et comburant, et un dispositif d'ignition du mélange gazeux pour créer une explosion. Cette explosion génère une onde de choc qui se propage en direction de l'échangeur à nettoyer pour briser et supprimer le dépôt sur ses parois. [0009] Ces derniers dispositifs à explosion présentent néanmoins des inconvénients : un coût trop élevé de fonctionnement et de fortes contraintes liées à la sécurité d'utilisation. Exposé de l'invention [0010] L'invention vise ainsi à remédier au problème de l'état de la technique identifié ci- dessus en proposant un système de nettoyage par ondes de choc pour au moins un échangeur thermique d'une chaudière, qui présente une efficacité optimale de nettoyage, génère des coûts de fonctionnement raisonnables et fonctionne dans des conditions de sécurité optimales. [0011] A cet effet et en premier lieu, l'invention vise un système de nettoyage pour échangeur thermique, adapté pour générer des ondes de chocs à partir d'un gaz et les projeter contre la surface de l'échangeur, lequel système comprend au moins un dispositif de nettoyage comprenant une première chambre haute pression destinée à être tluidiquement reliée à un réservoir de gaz sous pression pour alimenter ladite première chambre haute pression en gaz, une deuxième chambre basse pression comprenant un orifice d'échappement de l'onde de choc, et un dispositif déclencheur actionnable de manière réversible entre une position de fermeture empêchant la communication de fluide entre lesdites première et deuxième chambres, et une position d'ouverture mettant lesdites chambres en communication de fluide, la masse volumique du gaz à une pression de un bar étant inférieure ou égale à 0,8 kg/m. [0012] Le système de l'invention peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles Le gaz est non explosif. Le gaz alimentant les différents éléments du système de nettoyage est de 1 'hél ium. La première chambre forme une chambre de stockage du gaz pressurisé entre 50 et 300 bar. Le dispositif de nettoyage comprend un dispositif de récupération de gaz de fuite en communication de fluide avec une zone dite de fuite qui s'étend entre la première chambre haute pression depuis laquelle ledit gaz de fuite est susceptible de s'échapper, et l'extérieur dudit dispositif. Le dispositif de récupération de gaz est fluidiquement relié à un réservoir de récupération dudit gaz de fuite. Le dispositif de récupération de gaz comprend une chambre de récupération. Le système comprend un réservoir intermédiaire destiné à être fluidiquement relié au réservoir de gaz sous pression pour être alimenté par ledit réservoir en gaz haute pression, et fluidiquement relié à la première chambre haute pression du dispositif de nettoyage. Le système comprend au moins un réservoir complémentaire destiné à être fluidiquement relié au réservoir de gaz sous pression pour être alimenté par ledit réservoir de gaz sous pression, et fluidiquement relié à la première chambre haute pression du dispositif de nettoyage. Le réservoir intermédiaire est fluidiquement relié au dispositif de récupération pour former réservoir de récupération de gaz de fuite. La deuxième chambre basse pression est un tube dont une première extrémité libre forme l'orifice d'échappement de l'onde de choc, et en ce que la première chambre haute pression est disposée coaxialcment au tube, une deuxième extrémité opposée du tube étant en communication de fluide avec la première chambre lorsque le dispositif déclencheur est en position d'ouverture. Le dispositif déclencheur comprend un piston disposé coaxialement au tube et à la première chambre, laquelle première chambre forme une cavité annulaire entourant au moins une partie du piston en position de fermeture, et un dispositif d'actionnement adapté pour actionner le piston entre ses deux positions respectivement d'ouverture et de fermeture, lequel piston est mobile selon son axe longitudinal entre sa position de fermeture dans laquelle une portion extrémité libre du piston est logée dans le tube, et sa position d'ouverture dans laquelle le piston est totalement dégagé du tube et permet la communication de fluide entre la première chambre et le tube. Le diamètre interne De de la cavité annulaire et le diamètre interne Dp du tube sont tels que 0,5D p REVENDICATIONS[Revendication 1] Système de nettoyage (1) pour échangeur thermique, adapté pour générer des ondes de chocs à partir d'un gaz et les projeter contre la surface de l'échangeur, lequel système (1) comprend au moins un dispositif de nettoyage (10) comprenant une première chambre haute pression (2) destinée à être fluidiquemcnt reliée à un réservoir de gaz sous pression (3) pour alimenter ladite première chambre haute pression (2) en gaz, une deuxième chambre basse pression (4) comprenant un orifice d'échappement (5) de l'onde de choc (6), et un dispositif déclencheur (7) actionnable de manière réversible entre une position de fermeture empêchant la communication de fluide entre lesdites première et deuxième chambres (2, 4), et une position d'ouverture mettant lesdites chambres (2, 4) en communication de fluide, la masse volumique du gaz à une pression de un bar étant inférieure ou égale à 0,8 kg/m3. [Revendication 2] Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le gaz est non explosif. [Revendication 3] Système (1) selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz alimentant les différents éléments du système de nettoyage (1) est de l'hélium. [Revendication 4] Système (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première chambre (2) forme une chambre de stockage du gaz pressurisé entre 50 et 300 bar. [Revendication 5] Système (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la deuxième chambre basse pression est un tube (4) dont une première extrémité libre forme l'orifice d'échappement de l'onde de choc (5), et en ce que la première chambre haute pression (2) est disposée coaxialement au tube (4), une deuxième extrémité opposée (14) du tube (4) étant en communication de fluide avec la première chambre (2) lorsque le dispositif déclencheur (7) est en position d'ouverture. [Revendication 6] Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif déclencheur (7) comprend un piston (13) disposé coaxialement au tube (4) et à la première chambre (2), laquelle première chambre (2) forme une cavité annulaire (20) entourant au moins une partie du piston (13) en position de fermeture, et un dispositif d'actionnement (15) adapté pour actionner le piston (13) entre ses deux 16 positions respectivement d'ouverture et de fermeture, lequel piston (13) est mobile selon son axe longitudinal entre sa position de fermeture dans laquelle une portion extrémité libre (16) du piston (13) est logée dans le tube (4), et sa position d'ouverture dans laquelle le piston (13) est totalement dégagé du tube (4) et permet la communication de fluide entre la première chambre (2) et le tube (4). [Revendication 7] Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le diamètre interne De de la cavité annulaire (20) et le diamètre interne Dp du tube (5) sont tels que 0,5D p