CA1173335A - Procede de nettoyage des surfaces d'une installation encrassees par des depots resultant de la combustion de matieres carbonees - Google Patents
Procede de nettoyage des surfaces d'une installation encrassees par des depots resultant de la combustion de matieres carboneesInfo
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Abstract
Procédé de nettoyage des surfaces d'une installation encrassées par des dépôts résultant de la combustion de matières carbonées, comprenant l'injection dans l'installation sous forme d'une dispersion qui est entraînée par les gaz de combustion d'une solution contenant un mélange de nitrate de potassium et d'ammonium dans lequel la proportion de nitrate d'ammonium dans le mélange est supérieure à 15% en poids et l'application aux dépôts et produits de la réaction d'ondes acoustiques aériennes afin de déplacer les produits desdites surfaces et de provoquer leur entraînement par le flux d'air ou des gaz de combustion ou leur chute vers les cendriers de l'installation.
Description
~73335 La présente invention est relative à un procédé
de nettoyage des surfaces d'une installation, encrassées par des dépots inscrutants ou non, résultant de La combus-tion de matières carbonées, applicable sans avoir à arrêter le processus de combustion.
L'homme de l'art sait que toute opération de co~bustion mettant en oeuvre des matières carbonées, qu'elles soient à l'état gazeux, liquide ou solide, s'accompayne généralement, d'une part, de l'émission de gaz plus ou moins chauds, d'autre part, de la formation de produits minéraux non combustibles et de produits carbonés imbrulés. Ces produits sont plus ou moins entra~nés dans les circu:its où
sont véhiculés les gaz et ils peuvent soit se ~époser à leur surface, soit réagir chimiquement avec les matériaux consti-tutifs desdites surfaces, en raison de la température élevée et de leur composition, fondre et adhérer à ces dernières.
On a ainsi création de dép8ts plus ou moins incrustants.
Ces dépôts encrassent les surfacés avec les-quelles ils sont en contact et ceci peut avoir des consé
quences fâcheuses lorsque ces surfaces sont, comme dans le cas de générateurs de chaleur, celles d'échangeurs chargées de transmettre un flux thermique à un fluide circulant de l'autre côté des surfaces. En effet, ces dépôts diminuent le coefficient de transfert de la surface et conduisent à
une réduction de rendement calorifique des installations nécessitant parfois leur arretO
Il s'avère donc nécessaire de procéder périodi-quement au nettoyage de ces surfaces encrassées, afin de supprimer ces dépôts, ou tout au moins, d'en limiter la quantité à une valeur acceptable~
Il est de pratique courante d'effectuer ce :l ~733~
nettoyage par insufflation sur la surface à nettoyer d'un fluide sous pression tel que vapeur, eau ou airl qui agit à la fois ou séparément com~le agent de refroidissement pro-voquant une rétraction des dépots et comme agent mécanique assurant leur désagrégation.
Mais ce procédé requiert l'utilisation de cir-cuits de fluide sous une pression de plusieurs dizaines de bars, et s'applique aux seules surfaces qui peuvent etre atteintes directement par le jet de fluide, écartant de ce fait son application aux i~stallation présentant des cir-cuits à chicanes.
Par ailleurs, un tel procédé est en général mis en oeuvre en dehors de tout processus de combustion, c'est~
à~dire l'installation arretée, dans le cas contraire, il faut recourir à des têtes de soufflage con~ues de fa~on à
pouvoir être exposées à l'action de gaz chauds plus ou moins corrosifs sans se détériorer~
Un autre procédé classique, et sans doute d'une certaine efficacité, consiste à laver les surfaces encras-sées, mais on se heurte alors au problème des d~pôts qui se dissolvent mal ou qui donnent naissance à des solutions acides conduisant à la corrosion et à la destruction des matériaux constitutifs de l'installation. L'inconvénient r~side également dans le fait qu'il faut inévitablement arrêter l'installation à nettoyer pendant un intervalle de temps assez prolongé, ce qui cause d'importantes pertes de productivité dans le cas où celle-ci fait partie d'une unité
de fabrication travaillant en continu.
L'homme de l'art sait également qu'il peut ré-soudre ce problème de nettoyage par un grenaillage des sur-faces de l'installation. Toutefois, une telle solution ne trouve son application que dans des installation de consti-_ 2 --~ ~333~
tution par-ticulière et disposees de façon convenable. D'ou l'interêt tres limi-te de ce type de procede.
On peut egalement Eaire appel au nettoyage chimique consistant, par exemple, à imbiber les sur~aces à nettoyer d'une solution d'ammoniaque pour neu-traliser l'anhydrique sulfurique present dans les depôts à eliminer. Cette methode entralne toutefois les mêmes inconvenients que ceux cités plus haut.
C'est pourquoi la demanderesser soucieuse d'apporter sa contribution à un problème d'autant plus important que les economies d'énergie, et, donc~ la recherche du rendement maxi-mum des echangeurs de chaleur, c~nstituent auiourd'hui pour les industriels un objectif primordial, a cherché et mis au po1nt un procédé de nettoyage e-t d'entretien en état de propreté
des sur*aces encrassees par les depôts resultant de la combus-tion de matières carbonees, tel, qu'il soit applicable sans avoir à arrêter en general le processur de combustion dans l'installation, c'est-à-dire sans perturber la marche des unites de production qui sont sous sa depenclance. Ce procedé présente également les avantages suivants: il permet de nettoyer les depots les plus adherents sur des surfaces d'accès diEficile sans recourir a llutilisation de solutions de lavage creatrices de phenomenes de corrosion ou de dispositifs consommant des quantités d'énergie redhibitoires et sans modiflcation ou adaptation particulière de l'installation à nettoyer.
Selon la presente invention, ii est prevu un procédé de ne-ttoyage des surfaces d'une installation encrassees par des depôts resultant de la combustion de matieres carbonées, comprenant l'in]ection dans l'installation sous forme d'une dispersion qui est entralnee par les gaz de combustion d'une solution contenant un melange de nitrate de potassium et d'ammo-nium dans lequel la proportion de nitrate d'ammonium dans le _3_ ~, : .
~ 1733'3~
melange est superieure à 15~ en poids et l'application aux depôts e-t produits de la reac-tion d'ondes acoustiques aeriennes afin de deplacer les produits desdites surEaces et de provoquer leur entralnement par le flux d'air ou des gaz de combustion ou leur chute vers les cendriers de l'installation.
Ainsi, avec le procede de nettoyage selon la pre-sente invention, on injecte dans l'installation au moins un corps susceptible de reagir chimiquement avec les depôts carbo-nes et mineraux resultant de la combustion des matières carbo-nees.
La reaction chimique doit conduire, le plus gene-ralement, à l'oxydation des depôts. Dans le cas des depôts carbones, il y a combusti.on, donc, destructi.on desd:Lts depôts;
dans le cas des depôts mineraux, il se produit une reaction d'oxydation conduisant à une augmen-tation de volume, et, donc à la desagregation des structures qui cristallisent des depots.
La solution injectee contient de preference 200 à
300 g/litre de nitrate d'ammonium. ~:
Dans certains cas, il est preferable, pour empêcher toute corrosion, d'amener ces solutions à un pH superieur à 9 ~ en y ajoutant de l'ammoniaque ou tout au-tre corps susceptible de stabiliser le pH des depôts.
La solution injectee peut con-tenir des inhibi-teurs de corrosion necessaires pour eviter les attaques chimiques sur les materiaux consitutifs de systeme. Le choix des consti-.
tuants de la solution injectee et des quantites de la solution injectee tiennent egalement compte des reglementations en matière de pollution atmospherique.
Tel qu'explique plus haut, on met en oeu~re la substance a l'état divise afin d'obtenir la surface de contact ~ la plus grande possible avec les depôts carbones et mineraux, ~ et, par suite, une reduction chimique acceleree.
_ ~ _ ~ ~7333~
Cet etat de division peut être encore augmente en injectant la solution au moyen d'atomiseurs ultra-soniques ou de tout autre moyen suscep-tible d'assurer une dispersion convenable et dont le nombre et la situation ~eographique sont essen-tiellemen-t :Eonction de la structure de l'installation à
nettoyer. Mais, ils sont generalement places de façon que le nuage de corpuscules qu'ils produisent n'entre pas en contact avec la flamme resultant de la combustion des matières carbonees. Les atomiseurs peuvent être installes specialement pour l'opération de nettoyage ou de facon permanente sur les ouvertures existantes de l'installation, par exemple sur les regards.
La solution peut être injectee en continu pendant toute la periode de nettoyage ou de fa~on programmee. Ainsi, sous l'action de cette i.njection au sein de la zone chaude de l'installation, la solution pulvéri.see et entralnee par les gaz résultant de la combustion est rapidement mis en contact avec les depôts carbones et mineraux sur lesquels elle reagit en provoquan-t leur combustion ou la reaction chimique desiree.
Ces réactions entralnent leur fine fragmentation qui favorisera leur deplacement ulterieur sous l'action des ondes acoustiques.
Le systeme à nettoyer etant en marche normale pendant l'injection du corps, les temperatures auxquelles se produisent les réactions sont comprises entre 300 et 1000~C, et ces reactions sont donc très rapides, et meme font appel a la chimie des hautes temperatures.
La deuxième caracteristique de l'invention consiste donc à deplacer les particules résultant des réactions chimiques afin de provoquer leur entralnement dans le circuit des gaz de combustion ou leur chute vers les cendriers de l'installation..
Cette mise en mouvement des particules est obtenue par leur mise en phase avec des ondes acoustiques aériennes, generees .. ~ . -5-' 1 1~333~
par des sources de vibrations sonores. Ces sources emette~t des vibrations de fréquences audibles de 250 Hert~, par e~emple. C'est dans le'domaine de ~requences audibles que les sources sonores sont les plus efficaces pour le but reaherche, mais il est possible de recourir'à des sources infra ou ultra-sonores pour cer-tains dep~ts.
Du point de vue puissance, une gamme comprise - entre lO0 et 200 decibels par source peut être de preference mise en oeuvre.
Ces sources doivent être à des emplacements judicieu-sement choisis en fonction des caracteristiques de l'installa-tion, de la nature, de la situation geographique et de la quan-tite de depôts a eliminer. Elles sont plus ou moins eloignees les unes des autres en fonction de leur rayon d'action. Leur concep~ion doi-t être telle qu'elles puissent supporter des temperatures allant jusqu'à 1000~C sans se deteriorér. Elles sont placees sur l'installation au moment du nettoyage ou resten-t à demeure.
Ainsi, sous l'action combinee de la substance injectee et des ondes acoustiques, les depôts qui encrassent les surfaces de l'installatlon, se trouvent redults à une masse ~ ~ i'3335 plus ou moins pulvérulente de particules qui es-t, soit en-trainée par les gaz résultant de la combustion et arrêtée éventuellement par des électro~il-tres, soit redéposée en certains endroits de l'installation, par exemple dans les parties basses de l'installation où elle ne gêne pas les échanges thermiques et pourra être récupérée à tout moment ou lors d'un arre-t de l'installation suivant la conception de cette dernière.
Des modes de réalisation préféren-tiels de la présente invention est illustrée par les dessin qui accom-pagnent la demande. Ces dessins représentent différents types d'installations susceptibles de recevoir application du procédé revendiqué.
~a figure 1 concerne une chaudière de grande puissance.
La figure 2 concerne une chaudière de petite puissance.
La figure 3 concerne un four de raffinerie.
~a figure 1 représente, de :Eaçon schématique, une coupe verticale d'une chaudière de grande puissance 1 équipée d'un brûleur 2 émettant une flame 3 générant des gaz chauds qui circulent suivant le sens des flèches 4, accom-pagnés par des produits carbonés et des produits minéraux qui viennent se déposer sur les surfaces 5 des quatre échan-geurs 6. Quatre pulvérisateurs 7 disposés en différents endroits de la chaudière injectent le corps susceptible de réagir chimiquement avec les dépôts qui encrassent les sur-faces tandis que cinq sources sonores 8 ont été placées sur chacune des deux faces latérales de l'installation, paral-lèles à l'axe du brûleur.
. La figure 2 représente une coupe verticale d'une chaudière acier de petite puissance 9 pour la production 33~S
d'eau chaude ou de vapeur équipée d'un bruleur 10 émet-tant une flamme 11 d'où résultent des gaz qui circulent suivant le sens des flèches 12 en abandonnant une partie des produits solides qui les accompagnent sur les surfaces d'échange 13. Pour appliquer le procédé, on a placé trois injecteurs 1~ tandis qu'une source sonore 15 a été mise en place entre les deux faisceaux tubulaires de l'installation.
La ~igure 3 représente une coupe verticale d'un four 16 de raffinerie consommant 70 tonnes de fuel lourd par jour. Ce four est équipé de trois br~leurs 17 qui émettent des flammes 18 dans chacune des trois cellules de radiation 19. Les-gaz de combustion circulent suivant le sens des flèches 20 et laissent déposer une partie des particules en suspension qu'elles entraînent sur les sur-faces des échangeurs 21. Trois pulvérisateurs 22 ont été
disposés près de chacun des brûleurs, et un quatrième, à
la sortie des cellules de radiation, tandis que sept sources sonores 23 ont été placées pour trois d'entre elles sur une des parois latérales de l'installation au niveau cles cel-lules et, pour les quatre autres, au niveau des échangeurs 21.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on dé-crit maintenant deux exemples d'appllcation de l'invention.
Exemple 1:
Une chaudi~re classique à eau surchauffée, d'une puissance calorifique de 10 thermies par heure, chauffée au charbon,en service permanent, a été traitée pendant la marche suivant le procédé de l'invention pour nettoyer à
la fois les zones de radiation et d'échange de chaleur.
Le processus a été le suivant: on a injecté
200 litres d'une solution contenant 155 g/l de nitrate d'ammonium et 135 g/l de nitrate de potassium, amenée par .
~ ~3335 addition d'ammoniaque à un pH voisin de 9,3 et ce, pendant une durée de 60 minutes en quatre périodes de 15 minutes, avec un arrêt de 30 mn en-tre chaque injection.
Pendant la durée de l'injection, le tirage de la chaudière a été réduit au minimum afin d'éviter des pertes de corps par la cheminée e-t quatre sources sonores instal-lées sur les parois de la chaudière ont été mises en ac-tion pendant 10 secondes toutes les 15 minutes suivant une fréquence de 250 Hz et une intensité de 140 décibels.
Ces sourcès étaient ~aintenues en service pendant 2~ heures après la fin de l'injection pour parfaire le nettoyage.
Les particules qui se sont détachées des surfaces ont été
entralnées par le ~lux des gaz de combustion et arretées par un électrofiltre.
Le rendement thermique de la chaudière qui avait chuté à 85% de la normale était redevenu voisin de 98%
après traitement.
Ex_mple 2:
Un four de raffinerie du type représenté sur la figure 3 consommant 300 tonnes de fuel lourd par jour, en service depuis plus de six mois a été traité par le procé-- dé de l'invention pour assurer le nettoyage des cel:Lules de combustion et des échangeurs. Pour cela, on a injecté
en cinq périodes de 30 minutes,~ séparées par des périodes de repos de 30 minutes, 5000 litres d'une solution conte-nant 115 g/l de nitrate d'ammoni~lm et 135 g/l de nitrate de potassium amenée à un pH de 9,3 par addition d'ammonia-que.
A la suite de chaque période d'injection, on mettait en action pendant 15 secondes, sept sources sonores réparties suivant la figure 3, Après entraînement des particules par Les fumées ou leur dépôt dans le bas de _ g _ 3 ~ '3 ~ ' l'installa-tion, le rendement thermique de l'installation, qui avait chuté à 80%, est repassé à 95% de la normale ha-bituelle.
Ce procédé trouve sont application dans le net-toyage des surfaces d'installations telles que, notamment, chambres de combustion de chaudières, échangeurs de chaleur tournants ou statiques, condults et gaines de fumées, filtres électrostatiques, et sur lesquelles on veut inter-venir sans avoir a arreter le processus de combustion et maintenir un rendement calorifique maximum de manière à
réaliqer d'importante~ économi.es d'énergie.
10 - ~ '
de nettoyage des surfaces d'une installation, encrassées par des dépots inscrutants ou non, résultant de La combus-tion de matières carbonées, applicable sans avoir à arrêter le processus de combustion.
L'homme de l'art sait que toute opération de co~bustion mettant en oeuvre des matières carbonées, qu'elles soient à l'état gazeux, liquide ou solide, s'accompayne généralement, d'une part, de l'émission de gaz plus ou moins chauds, d'autre part, de la formation de produits minéraux non combustibles et de produits carbonés imbrulés. Ces produits sont plus ou moins entra~nés dans les circu:its où
sont véhiculés les gaz et ils peuvent soit se ~époser à leur surface, soit réagir chimiquement avec les matériaux consti-tutifs desdites surfaces, en raison de la température élevée et de leur composition, fondre et adhérer à ces dernières.
On a ainsi création de dép8ts plus ou moins incrustants.
Ces dépôts encrassent les surfacés avec les-quelles ils sont en contact et ceci peut avoir des consé
quences fâcheuses lorsque ces surfaces sont, comme dans le cas de générateurs de chaleur, celles d'échangeurs chargées de transmettre un flux thermique à un fluide circulant de l'autre côté des surfaces. En effet, ces dépôts diminuent le coefficient de transfert de la surface et conduisent à
une réduction de rendement calorifique des installations nécessitant parfois leur arretO
Il s'avère donc nécessaire de procéder périodi-quement au nettoyage de ces surfaces encrassées, afin de supprimer ces dépôts, ou tout au moins, d'en limiter la quantité à une valeur acceptable~
Il est de pratique courante d'effectuer ce :l ~733~
nettoyage par insufflation sur la surface à nettoyer d'un fluide sous pression tel que vapeur, eau ou airl qui agit à la fois ou séparément com~le agent de refroidissement pro-voquant une rétraction des dépots et comme agent mécanique assurant leur désagrégation.
Mais ce procédé requiert l'utilisation de cir-cuits de fluide sous une pression de plusieurs dizaines de bars, et s'applique aux seules surfaces qui peuvent etre atteintes directement par le jet de fluide, écartant de ce fait son application aux i~stallation présentant des cir-cuits à chicanes.
Par ailleurs, un tel procédé est en général mis en oeuvre en dehors de tout processus de combustion, c'est~
à~dire l'installation arretée, dans le cas contraire, il faut recourir à des têtes de soufflage con~ues de fa~on à
pouvoir être exposées à l'action de gaz chauds plus ou moins corrosifs sans se détériorer~
Un autre procédé classique, et sans doute d'une certaine efficacité, consiste à laver les surfaces encras-sées, mais on se heurte alors au problème des d~pôts qui se dissolvent mal ou qui donnent naissance à des solutions acides conduisant à la corrosion et à la destruction des matériaux constitutifs de l'installation. L'inconvénient r~side également dans le fait qu'il faut inévitablement arrêter l'installation à nettoyer pendant un intervalle de temps assez prolongé, ce qui cause d'importantes pertes de productivité dans le cas où celle-ci fait partie d'une unité
de fabrication travaillant en continu.
L'homme de l'art sait également qu'il peut ré-soudre ce problème de nettoyage par un grenaillage des sur-faces de l'installation. Toutefois, une telle solution ne trouve son application que dans des installation de consti-_ 2 --~ ~333~
tution par-ticulière et disposees de façon convenable. D'ou l'interêt tres limi-te de ce type de procede.
On peut egalement Eaire appel au nettoyage chimique consistant, par exemple, à imbiber les sur~aces à nettoyer d'une solution d'ammoniaque pour neu-traliser l'anhydrique sulfurique present dans les depôts à eliminer. Cette methode entralne toutefois les mêmes inconvenients que ceux cités plus haut.
C'est pourquoi la demanderesser soucieuse d'apporter sa contribution à un problème d'autant plus important que les economies d'énergie, et, donc~ la recherche du rendement maxi-mum des echangeurs de chaleur, c~nstituent auiourd'hui pour les industriels un objectif primordial, a cherché et mis au po1nt un procédé de nettoyage e-t d'entretien en état de propreté
des sur*aces encrassees par les depôts resultant de la combus-tion de matières carbonees, tel, qu'il soit applicable sans avoir à arrêter en general le processur de combustion dans l'installation, c'est-à-dire sans perturber la marche des unites de production qui sont sous sa depenclance. Ce procedé présente également les avantages suivants: il permet de nettoyer les depots les plus adherents sur des surfaces d'accès diEficile sans recourir a llutilisation de solutions de lavage creatrices de phenomenes de corrosion ou de dispositifs consommant des quantités d'énergie redhibitoires et sans modiflcation ou adaptation particulière de l'installation à nettoyer.
Selon la presente invention, ii est prevu un procédé de ne-ttoyage des surfaces d'une installation encrassees par des depôts resultant de la combustion de matieres carbonées, comprenant l'in]ection dans l'installation sous forme d'une dispersion qui est entralnee par les gaz de combustion d'une solution contenant un melange de nitrate de potassium et d'ammo-nium dans lequel la proportion de nitrate d'ammonium dans le _3_ ~, : .
~ 1733'3~
melange est superieure à 15~ en poids et l'application aux depôts e-t produits de la reac-tion d'ondes acoustiques aeriennes afin de deplacer les produits desdites surEaces et de provoquer leur entralnement par le flux d'air ou des gaz de combustion ou leur chute vers les cendriers de l'installation.
Ainsi, avec le procede de nettoyage selon la pre-sente invention, on injecte dans l'installation au moins un corps susceptible de reagir chimiquement avec les depôts carbo-nes et mineraux resultant de la combustion des matières carbo-nees.
La reaction chimique doit conduire, le plus gene-ralement, à l'oxydation des depôts. Dans le cas des depôts carbones, il y a combusti.on, donc, destructi.on desd:Lts depôts;
dans le cas des depôts mineraux, il se produit une reaction d'oxydation conduisant à une augmen-tation de volume, et, donc à la desagregation des structures qui cristallisent des depots.
La solution injectee contient de preference 200 à
300 g/litre de nitrate d'ammonium. ~:
Dans certains cas, il est preferable, pour empêcher toute corrosion, d'amener ces solutions à un pH superieur à 9 ~ en y ajoutant de l'ammoniaque ou tout au-tre corps susceptible de stabiliser le pH des depôts.
La solution injectee peut con-tenir des inhibi-teurs de corrosion necessaires pour eviter les attaques chimiques sur les materiaux consitutifs de systeme. Le choix des consti-.
tuants de la solution injectee et des quantites de la solution injectee tiennent egalement compte des reglementations en matière de pollution atmospherique.
Tel qu'explique plus haut, on met en oeu~re la substance a l'état divise afin d'obtenir la surface de contact ~ la plus grande possible avec les depôts carbones et mineraux, ~ et, par suite, une reduction chimique acceleree.
_ ~ _ ~ ~7333~
Cet etat de division peut être encore augmente en injectant la solution au moyen d'atomiseurs ultra-soniques ou de tout autre moyen suscep-tible d'assurer une dispersion convenable et dont le nombre et la situation ~eographique sont essen-tiellemen-t :Eonction de la structure de l'installation à
nettoyer. Mais, ils sont generalement places de façon que le nuage de corpuscules qu'ils produisent n'entre pas en contact avec la flamme resultant de la combustion des matières carbonees. Les atomiseurs peuvent être installes specialement pour l'opération de nettoyage ou de facon permanente sur les ouvertures existantes de l'installation, par exemple sur les regards.
La solution peut être injectee en continu pendant toute la periode de nettoyage ou de fa~on programmee. Ainsi, sous l'action de cette i.njection au sein de la zone chaude de l'installation, la solution pulvéri.see et entralnee par les gaz résultant de la combustion est rapidement mis en contact avec les depôts carbones et mineraux sur lesquels elle reagit en provoquan-t leur combustion ou la reaction chimique desiree.
Ces réactions entralnent leur fine fragmentation qui favorisera leur deplacement ulterieur sous l'action des ondes acoustiques.
Le systeme à nettoyer etant en marche normale pendant l'injection du corps, les temperatures auxquelles se produisent les réactions sont comprises entre 300 et 1000~C, et ces reactions sont donc très rapides, et meme font appel a la chimie des hautes temperatures.
La deuxième caracteristique de l'invention consiste donc à deplacer les particules résultant des réactions chimiques afin de provoquer leur entralnement dans le circuit des gaz de combustion ou leur chute vers les cendriers de l'installation..
Cette mise en mouvement des particules est obtenue par leur mise en phase avec des ondes acoustiques aériennes, generees .. ~ . -5-' 1 1~333~
par des sources de vibrations sonores. Ces sources emette~t des vibrations de fréquences audibles de 250 Hert~, par e~emple. C'est dans le'domaine de ~requences audibles que les sources sonores sont les plus efficaces pour le but reaherche, mais il est possible de recourir'à des sources infra ou ultra-sonores pour cer-tains dep~ts.
Du point de vue puissance, une gamme comprise - entre lO0 et 200 decibels par source peut être de preference mise en oeuvre.
Ces sources doivent être à des emplacements judicieu-sement choisis en fonction des caracteristiques de l'installa-tion, de la nature, de la situation geographique et de la quan-tite de depôts a eliminer. Elles sont plus ou moins eloignees les unes des autres en fonction de leur rayon d'action. Leur concep~ion doi-t être telle qu'elles puissent supporter des temperatures allant jusqu'à 1000~C sans se deteriorér. Elles sont placees sur l'installation au moment du nettoyage ou resten-t à demeure.
Ainsi, sous l'action combinee de la substance injectee et des ondes acoustiques, les depôts qui encrassent les surfaces de l'installatlon, se trouvent redults à une masse ~ ~ i'3335 plus ou moins pulvérulente de particules qui es-t, soit en-trainée par les gaz résultant de la combustion et arrêtée éventuellement par des électro~il-tres, soit redéposée en certains endroits de l'installation, par exemple dans les parties basses de l'installation où elle ne gêne pas les échanges thermiques et pourra être récupérée à tout moment ou lors d'un arre-t de l'installation suivant la conception de cette dernière.
Des modes de réalisation préféren-tiels de la présente invention est illustrée par les dessin qui accom-pagnent la demande. Ces dessins représentent différents types d'installations susceptibles de recevoir application du procédé revendiqué.
~a figure 1 concerne une chaudière de grande puissance.
La figure 2 concerne une chaudière de petite puissance.
La figure 3 concerne un four de raffinerie.
~a figure 1 représente, de :Eaçon schématique, une coupe verticale d'une chaudière de grande puissance 1 équipée d'un brûleur 2 émettant une flame 3 générant des gaz chauds qui circulent suivant le sens des flèches 4, accom-pagnés par des produits carbonés et des produits minéraux qui viennent se déposer sur les surfaces 5 des quatre échan-geurs 6. Quatre pulvérisateurs 7 disposés en différents endroits de la chaudière injectent le corps susceptible de réagir chimiquement avec les dépôts qui encrassent les sur-faces tandis que cinq sources sonores 8 ont été placées sur chacune des deux faces latérales de l'installation, paral-lèles à l'axe du brûleur.
. La figure 2 représente une coupe verticale d'une chaudière acier de petite puissance 9 pour la production 33~S
d'eau chaude ou de vapeur équipée d'un bruleur 10 émet-tant une flamme 11 d'où résultent des gaz qui circulent suivant le sens des flèches 12 en abandonnant une partie des produits solides qui les accompagnent sur les surfaces d'échange 13. Pour appliquer le procédé, on a placé trois injecteurs 1~ tandis qu'une source sonore 15 a été mise en place entre les deux faisceaux tubulaires de l'installation.
La ~igure 3 représente une coupe verticale d'un four 16 de raffinerie consommant 70 tonnes de fuel lourd par jour. Ce four est équipé de trois br~leurs 17 qui émettent des flammes 18 dans chacune des trois cellules de radiation 19. Les-gaz de combustion circulent suivant le sens des flèches 20 et laissent déposer une partie des particules en suspension qu'elles entraînent sur les sur-faces des échangeurs 21. Trois pulvérisateurs 22 ont été
disposés près de chacun des brûleurs, et un quatrième, à
la sortie des cellules de radiation, tandis que sept sources sonores 23 ont été placées pour trois d'entre elles sur une des parois latérales de l'installation au niveau cles cel-lules et, pour les quatre autres, au niveau des échangeurs 21.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on dé-crit maintenant deux exemples d'appllcation de l'invention.
Exemple 1:
Une chaudi~re classique à eau surchauffée, d'une puissance calorifique de 10 thermies par heure, chauffée au charbon,en service permanent, a été traitée pendant la marche suivant le procédé de l'invention pour nettoyer à
la fois les zones de radiation et d'échange de chaleur.
Le processus a été le suivant: on a injecté
200 litres d'une solution contenant 155 g/l de nitrate d'ammonium et 135 g/l de nitrate de potassium, amenée par .
~ ~3335 addition d'ammoniaque à un pH voisin de 9,3 et ce, pendant une durée de 60 minutes en quatre périodes de 15 minutes, avec un arrêt de 30 mn en-tre chaque injection.
Pendant la durée de l'injection, le tirage de la chaudière a été réduit au minimum afin d'éviter des pertes de corps par la cheminée e-t quatre sources sonores instal-lées sur les parois de la chaudière ont été mises en ac-tion pendant 10 secondes toutes les 15 minutes suivant une fréquence de 250 Hz et une intensité de 140 décibels.
Ces sourcès étaient ~aintenues en service pendant 2~ heures après la fin de l'injection pour parfaire le nettoyage.
Les particules qui se sont détachées des surfaces ont été
entralnées par le ~lux des gaz de combustion et arretées par un électrofiltre.
Le rendement thermique de la chaudière qui avait chuté à 85% de la normale était redevenu voisin de 98%
après traitement.
Ex_mple 2:
Un four de raffinerie du type représenté sur la figure 3 consommant 300 tonnes de fuel lourd par jour, en service depuis plus de six mois a été traité par le procé-- dé de l'invention pour assurer le nettoyage des cel:Lules de combustion et des échangeurs. Pour cela, on a injecté
en cinq périodes de 30 minutes,~ séparées par des périodes de repos de 30 minutes, 5000 litres d'une solution conte-nant 115 g/l de nitrate d'ammoni~lm et 135 g/l de nitrate de potassium amenée à un pH de 9,3 par addition d'ammonia-que.
A la suite de chaque période d'injection, on mettait en action pendant 15 secondes, sept sources sonores réparties suivant la figure 3, Après entraînement des particules par Les fumées ou leur dépôt dans le bas de _ g _ 3 ~ '3 ~ ' l'installa-tion, le rendement thermique de l'installation, qui avait chuté à 80%, est repassé à 95% de la normale ha-bituelle.
Ce procédé trouve sont application dans le net-toyage des surfaces d'installations telles que, notamment, chambres de combustion de chaudières, échangeurs de chaleur tournants ou statiques, condults et gaines de fumées, filtres électrostatiques, et sur lesquelles on veut inter-venir sans avoir a arreter le processus de combustion et maintenir un rendement calorifique maximum de manière à
réaliqer d'importante~ économi.es d'énergie.
10 - ~ '
Claims (15)
1.- Procédé de nettoyage des surfaces d'une installa-tion encrassées par des dépôts résultant de la combustion de matières carbonées, comprenant l'injection dans l'installation sous forme d'une dispersion qui est entraînée par les gaz de combustion d'une solution contenant un mélange de nitrate de potassium et d'ammonium dans lequel la proportion de nitrate d'ammonium dans le mélange est supérieure à 15% en poids et l'application aux dépôts et produits de la réaction d'ondes acoustiques aériennes afin de déplacer les produits desdites surfaces et deprovoquer leur entraînement par le flux d'air ou des gaz de combustion ou leur chute vers les cendriers de l'installation.
2.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé
en ce que ladite solution contient 200 à 300 g/l de nitrate d'ammonium.
en ce que ladite solution contient 200 à 300 g/l de nitrate d'ammonium.
3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que ladite solution est amenée à un pH supérieur à 9 par addition d'ammoniaque ou tout autre corps susceptible de stabi-liser le pH des dépôts.
en ce que ladite solution est amenée à un pH supérieur à 9 par addition d'ammoniaque ou tout autre corps susceptible de stabi-liser le pH des dépôts.
4.- Procédé selon la revendication 1 ou 3, carac-térisé en ce que l'on injecte ladite solution mélangée à
des inhibiteurs de corrosion.
des inhibiteurs de corrosion.
5.- Procédé selon la revendication 1, ou 3, caractérisé en ce que l'on injecte ladite solution en dehors des zones de combustion.
6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la mise en phase des particules est réalisée avec des ondes de fréquences audibles.
en ce que la mise en phase des particules est réalisée avec des ondes de fréquences audibles.
7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les ondes acoustiques sont émises par des sources de vibrations sonores ayant chacune une puissance comprise entre 100 et 200 décibels.
en ce que les ondes acoustiques sont émises par des sources de vibrations sonores ayant chacune une puissance comprise entre 100 et 200 décibels.
8.- Procédé selon la revendication 7 , caractérisé
en ce que les sources de vibrations sonores supportent des températures allant jusqu'à 1000°C.
en ce que les sources de vibrations sonores supportent des températures allant jusqu'à 1000°C.
9.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on injecte cette solution au moyen d'atomiseurs ultra-soniques.
en ce que l'on injecte cette solution au moyen d'atomiseurs ultra-soniques.
10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé
en ce que l'on place lesdits atomiseurs sur des ouvertures existantes de l'installation.
en ce que l'on place lesdits atomiseurs sur des ouvertures existantes de l'installation.
11.- Procédé selon la revendication 1 ou 9, carac-térisé en ce que l'on injecte ladite solution en continu pendant toute la période de nettoyage.
12.- Procédé selon la revendication 1 ou 9, carac-térisé en ce que l'on injecte ladite solution de façon program-
13.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on génère lesdites ondes acoustiques par des sources de vibrations sonores.
en ce que l'on génère lesdites ondes acoustiques par des sources de vibrations sonores.
14.- Procédé selon la revendication 13, caractérisé
en ce que lesdites sources de vibrations émettent des vibra-tions de fréquences audibles de 250 Hertz.
en ce que lesdites sources de vibrations émettent des vibra-tions de fréquences audibles de 250 Hertz.
15.- Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que lesdites sources de vibrations sont des sources infra ou ultra-sonores.
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