CA2776284A1 - Chaudiere a vapeur avec insert - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte notamment à une chaudière à vapeur. La chaudière comprend un conduit d'acheminement de fluide (22) relié à un ballon d'arrivée de vapeur (24) ; et un insert racleur (26) libre en rotation dans le conduit. L'invention permet ainsi de prévenir le dépôt d'impuretés dans les chaudières à vapeur de manière améliorée.
Description
CHAUDIERE A VAPEUR AVEC INSERT
La présente invention concerne une chaudière à vapeur et un procédé utilisant la chaudière.
De manière générale, l'utilisation d'une chaudière à vapeur comprend l'injection d'eau sous forme liquide dans un conduit d'acheminement de fluide et la vaporisation de l'eau. Le conduit débouche dans un ballon d'arrivée de vapeur, dans lequel le conduit achemine de la vapeur, et potentiellement de l'eau liquide (non vaporisée). Cette circulation de fluide peut entraîner des dépôts d'impuretés, par exemple de tartre, dans le conduit. Cela est du au fait qu'une chaudière à
vapeur vaporise une grande partie de l'eau injectée dans le conduit. Les impuretés contenues dans l'eau liquide du mélange eau liquide+vapeur qui est emmené se concentrent et se déposent donc plus facilement.
Ce dépôt d'impuretés implique une maintenance fréquente des chaudières à
vapeur par intervention mécanique (e.g. par raclage) nécessitant un arrêt de la chaudière. En effet, non seulement le dépôt d'impuretés entrave la circulation du fluide dans le conduit, mais encore ce dépôt d'impuretés entraîne une élévation locale de la température (par exemple au dessus de 1000 C) qui peut endommager le conduit jusqu'à le percer, ce qui nécessite un remplacement du tube. Dans le cas des chaudières à vapeur utilisées dans l'industrie pétrolière ou dans les centrales à
énergie (e.g. nucléaire), le dimensionnement du conduit fait que son remplacement est peu économique. Dans ces cas, le dépôt d'impuretés implique un nettoyage fréquent du tube, ce qui bloque l'utilisation de la chaudière. Par exemple, pour certaines eaux très chargées en impuretés, cela correspond à un arrêt pendant environ une ou deux semaines toutes les quatre ou six semaines.
Pour réduire le dépôt d'impuretés dans les chaudières à vapeur, plusieurs solutions ont été développées.
Le document GB166925 propose l'introduction d'un insert de forme hélicoïdale dans un conduit d'acheminent de chaudière. L'insert est entraîné
en rotation par un entraînement extérieur, par exemple manuel.
Le document FR671664 propose l'introduction d'une chaîne dans un conduit d'acheminent de chaudière. Le flux du fluide dans le conduit met en mouvement la chaîne. La chaîne heurte le conduit et peut ainsi créer des points de fragilité.
C:\Oocuments and Settings\Robert Brosseau\Local Settings\Temporary Intemet Files\OLKIO\32668CAI2041$_Texte (2).doc
La présente invention concerne une chaudière à vapeur et un procédé utilisant la chaudière.
De manière générale, l'utilisation d'une chaudière à vapeur comprend l'injection d'eau sous forme liquide dans un conduit d'acheminement de fluide et la vaporisation de l'eau. Le conduit débouche dans un ballon d'arrivée de vapeur, dans lequel le conduit achemine de la vapeur, et potentiellement de l'eau liquide (non vaporisée). Cette circulation de fluide peut entraîner des dépôts d'impuretés, par exemple de tartre, dans le conduit. Cela est du au fait qu'une chaudière à
vapeur vaporise une grande partie de l'eau injectée dans le conduit. Les impuretés contenues dans l'eau liquide du mélange eau liquide+vapeur qui est emmené se concentrent et se déposent donc plus facilement.
Ce dépôt d'impuretés implique une maintenance fréquente des chaudières à
vapeur par intervention mécanique (e.g. par raclage) nécessitant un arrêt de la chaudière. En effet, non seulement le dépôt d'impuretés entrave la circulation du fluide dans le conduit, mais encore ce dépôt d'impuretés entraîne une élévation locale de la température (par exemple au dessus de 1000 C) qui peut endommager le conduit jusqu'à le percer, ce qui nécessite un remplacement du tube. Dans le cas des chaudières à vapeur utilisées dans l'industrie pétrolière ou dans les centrales à
énergie (e.g. nucléaire), le dimensionnement du conduit fait que son remplacement est peu économique. Dans ces cas, le dépôt d'impuretés implique un nettoyage fréquent du tube, ce qui bloque l'utilisation de la chaudière. Par exemple, pour certaines eaux très chargées en impuretés, cela correspond à un arrêt pendant environ une ou deux semaines toutes les quatre ou six semaines.
Pour réduire le dépôt d'impuretés dans les chaudières à vapeur, plusieurs solutions ont été développées.
Le document GB166925 propose l'introduction d'un insert de forme hélicoïdale dans un conduit d'acheminent de chaudière. L'insert est entraîné
en rotation par un entraînement extérieur, par exemple manuel.
Le document FR671664 propose l'introduction d'une chaîne dans un conduit d'acheminent de chaudière. Le flux du fluide dans le conduit met en mouvement la chaîne. La chaîne heurte le conduit et peut ainsi créer des points de fragilité.
C:\Oocuments and Settings\Robert Brosseau\Local Settings\Temporary Intemet Files\OLKIO\32668CAI2041$_Texte (2).doc
2 Les documents US2009095236 et US4836145 traitent également de la présence d'un insert dans une chaudière. Le document US2009095236 propose l'introduction d'un insert fixe. Le document US4836145 ne précise pas comment l'insert nettoie le conduit.
Par ailleurs, dans un domaine voisin qui concerne les échangeurs de chaleur, une solution pour prévenir l'encrassement des conduits a été développée. Il s'agit d'un élément mobile libre en rotation qui est entraîné en rotation par le fluide circulant dans le conduit. Cette solution est traitée dans les documents FR2612267, FR2820197, FR2890162 et FR2940152. Cependant, ces documents ne mentionnent pas l'utilisation d'un tel élément mobile dans une chaudière à vapeur. En outre, ces documents ne traitent pas le problème des dégâts subis par le conduit du fait de la présence d'un élément mobile en son sein.
Il existe toujours un besoin pour prévenir ou réduire la vitesse de dépôt d'impuretés dans les chaudières à vapeur de manière améliorée.
Pour cela, l'invention propose une chaudière à vapeur comprenant un conduit d'acheminement de fluide relié à un ballon d'arrivée de vapeur ; et un insert racleur libre en rotation dans le conduit.
Dans des exemples, la chaudière comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- L'insert est de forme hélicoïdale.
- Le conduit est un tube cylindrique.
- Le diamètre d'une spire de l'insert est supérieur à 90% d'un diamètre du tube.
- L'insert est un fil de diamètre inférieur à 3 mm, de préférence en acier.
- L'insert est solidarisé au conduit en une extrémité du conduit à l'intérieur du ballon.
- L'insert s'étend sur une longueur comprise entre 10% et 50% de la longueur du conduit.
- L'insert s'étend sur une longueur supérieure à 50% de la longueur de la portion droite du conduit débouchant dans le ballon.
- L'insert est un fil de diamètre supérieur à 1 mm, de préférence en acier.
- L'insert et le conduit sont en un même matériau, de préférence en acier.
C:\Documenis and Senings\Robert Brosseau'Local Sarongs\Temporary Intemet Files\OLKIU\32668CA12041$_Texte (2).doc
Par ailleurs, dans un domaine voisin qui concerne les échangeurs de chaleur, une solution pour prévenir l'encrassement des conduits a été développée. Il s'agit d'un élément mobile libre en rotation qui est entraîné en rotation par le fluide circulant dans le conduit. Cette solution est traitée dans les documents FR2612267, FR2820197, FR2890162 et FR2940152. Cependant, ces documents ne mentionnent pas l'utilisation d'un tel élément mobile dans une chaudière à vapeur. En outre, ces documents ne traitent pas le problème des dégâts subis par le conduit du fait de la présence d'un élément mobile en son sein.
Il existe toujours un besoin pour prévenir ou réduire la vitesse de dépôt d'impuretés dans les chaudières à vapeur de manière améliorée.
Pour cela, l'invention propose une chaudière à vapeur comprenant un conduit d'acheminement de fluide relié à un ballon d'arrivée de vapeur ; et un insert racleur libre en rotation dans le conduit.
Dans des exemples, la chaudière comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- L'insert est de forme hélicoïdale.
- Le conduit est un tube cylindrique.
- Le diamètre d'une spire de l'insert est supérieur à 90% d'un diamètre du tube.
- L'insert est un fil de diamètre inférieur à 3 mm, de préférence en acier.
- L'insert est solidarisé au conduit en une extrémité du conduit à l'intérieur du ballon.
- L'insert s'étend sur une longueur comprise entre 10% et 50% de la longueur du conduit.
- L'insert s'étend sur une longueur supérieure à 50% de la longueur de la portion droite du conduit débouchant dans le ballon.
- L'insert est un fil de diamètre supérieur à 1 mm, de préférence en acier.
- L'insert et le conduit sont en un même matériau, de préférence en acier.
C:\Documenis and Senings\Robert Brosseau'Local Sarongs\Temporary Intemet Files\OLKIU\32668CA12041$_Texte (2).doc
3 - La chaudière est une chaudière OTSG (once through steam generator) ou une chaudière DB (drum boiler).
- Le ballon a une contenance supérieure à 5 mètres cubes, préférentiellement mètres cubes.
5 - La chaudière est prévue pour un débit de vapeur supérieur à 10 tonnes/heure dans le conduit.
L'invention se rapporte également à un procédé de production d'hydrocarbure.
Le procédé comprend la vaporisation d'eau avec la chaudière; et l'injection de l'eau vaporisée dans un réservoir d'hydrocarbures.
10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent :
- figures 1 et 2, des organigrammes représentant un exemple d'utilisation de chaudière à vapeur; et - figures 3 à 8, des exemples de chaudière à vapeur.
L'invention se rapporte à une chaudière à vapeur qui comprend un conduit d'acheminement de fluide, relié à un ballon d'arrivée de vapeur, et un insert racleur libre en rotation dans le conduit. Une telle chaudière à vapeur permet une prévention d'un éventuel dépôt d'impuretés dans le conduit de manière améliorée ou une réduction de vitesse d'apparition du dépôt.
Une chaudière à vapeur désigne tout dispositif adapté à la vaporisation d'un fluide (qui peut être de l'eau) et à une rétention du fluide obtenu pour séparer la vapeur produite de l'eau. La rétention minimale est assurée dans le cas présent par le ballon d'arrivée de vapeur. Par ballon , on entend toute enceinte partiellement fermée, en communication de fluide avec le conduit d'acheminement. L'enceinte est suffisamment volumineuse pour que le fluide ait un temps de résidence suffisant, par exemple au moins 1 minute. Par exemple, le ballon peut comprendre une sphère d'un diamètre supérieur (e.g. d'au moins deux fois) à la dimension transversale la plus grande du conduit. La section globale des tubes peut être dimensionnée en fonction du débit de vapeur que l'on souhaite obtenir. On peut dimensionner de la même manière le ballon en fonction du débit de vapeur et du temps de résidence suffisant.
Le temps de résidence dépend de la qualité de vapeur souhaitée. Par exemple, le ballon peut être une enceinte sphérique (ou ovoïde) dont le diamètre (le plus petit C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Local Senings\Temporary Internet Files\OLKIU\32668CA12U418_Texte (2).doc
- Le ballon a une contenance supérieure à 5 mètres cubes, préférentiellement mètres cubes.
5 - La chaudière est prévue pour un débit de vapeur supérieur à 10 tonnes/heure dans le conduit.
L'invention se rapporte également à un procédé de production d'hydrocarbure.
Le procédé comprend la vaporisation d'eau avec la chaudière; et l'injection de l'eau vaporisée dans un réservoir d'hydrocarbures.
10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent :
- figures 1 et 2, des organigrammes représentant un exemple d'utilisation de chaudière à vapeur; et - figures 3 à 8, des exemples de chaudière à vapeur.
L'invention se rapporte à une chaudière à vapeur qui comprend un conduit d'acheminement de fluide, relié à un ballon d'arrivée de vapeur, et un insert racleur libre en rotation dans le conduit. Une telle chaudière à vapeur permet une prévention d'un éventuel dépôt d'impuretés dans le conduit de manière améliorée ou une réduction de vitesse d'apparition du dépôt.
Une chaudière à vapeur désigne tout dispositif adapté à la vaporisation d'un fluide (qui peut être de l'eau) et à une rétention du fluide obtenu pour séparer la vapeur produite de l'eau. La rétention minimale est assurée dans le cas présent par le ballon d'arrivée de vapeur. Par ballon , on entend toute enceinte partiellement fermée, en communication de fluide avec le conduit d'acheminement. L'enceinte est suffisamment volumineuse pour que le fluide ait un temps de résidence suffisant, par exemple au moins 1 minute. Par exemple, le ballon peut comprendre une sphère d'un diamètre supérieur (e.g. d'au moins deux fois) à la dimension transversale la plus grande du conduit. La section globale des tubes peut être dimensionnée en fonction du débit de vapeur que l'on souhaite obtenir. On peut dimensionner de la même manière le ballon en fonction du débit de vapeur et du temps de résidence suffisant.
Le temps de résidence dépend de la qualité de vapeur souhaitée. Par exemple, le ballon peut être une enceinte sphérique (ou ovoïde) dont le diamètre (le plus petit C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Local Senings\Temporary Internet Files\OLKIU\32668CA12U418_Texte (2).doc
4 diamètre dans le cas d'un ovoïde) est supérieur à deux fois le diamètre d'une section du conduit (par exemple dans le cas d'un conduit cylindrique). En cela, une chaudière à vapeur diffère d'un échangeur thermique qui ne comprend généralement pas un tel ballon. Une chaudière à vapeur permet une séparation et une injection contrôlée de vapeur (avec plus ou moins d'eau liquide), par exemple dans un réservoir géologique.
La vaporisation du fluide est réalisée grâce à une source de chaleur qui peut faire partie de la chaudière ou être extérieure à celle-ci. Dans tous les cas, la source de chaleur est prévue pour faire atteindre à une zone du conduit une température supérieure ou égale à la température de vaporisation du fluide, par exemple grâce à
une combustion. Le fluide peut être l'eau, et la source de chaleur peut alors faire atteindre une température supérieure à 200 C (de préférence une température égale à
310,96 C à plus ou moins 10%) à la zone mentionnée ci-dessus, par exemple en atteignant elle-même une température supérieure à 220 C (de préférence égale à
320 C à plus ou moins 10%) pour une pression de 100 bar absolue en sortie vapeur.
La source de chaleur peut être localisée proche du conduit d'acheminement. La source de chaleur vaporise alors le fluide circulant dans le conduit d'acheminement.
Ainsi, le fluide circulant dans le conduit d'acheminement est tout d'abord du liquide, qui se vaporise au niveau de la source de chaleur, ce après quoi le fluide est un mélange vapeur+liquide, voire seulement de la vapeur. Le fluide est donc acheminé
jusqu'au ballon par le conduit, et le fluide arrive au ballon au moins en comportant de la vapeur. En cela, la chaudière à vapeur diffère des échangeurs thermiques des documents FR2612267, FR2820197, FR2890162 et FR2940152 dans lesquels tous les fluides circulant sont sous forme liquide.
La chaudière comprend un insert racleur libre en rotation dans le conduit.
L'insert peut être tout élément présentant une rigidité suffisante pour enlever un éventuel dépôt d'impuretés sur la paroi intérieure du conduit par raclement.
Par exemple, l'insert a une résistance à la rupture compris entre 1500 et 2500N/mm2, le pas de l'insert hélicoïdal est supérieur à son diamètre.. L'insert étant libre en rotation, il est entraîné en rotation dans le conduit, autour de l'axe du conduit, par le seul flux du fluide. Aucune intervention extérieure n'est requise, ce qui simplifie le nettoyage et permet un nettoyage continu dans le temps. La rotation de l'insert fait qu'il nettoie le conduit en raclant la paroi interne du conduit et qu'il empêche les C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Local Settings\Temporary Internet Files\OLKIO\32(,6 CAI2o4IK_Teste (2).doc dépôts de s'accumuler sur la paroi du conduit. Les dépôts se forment progressivement et ont tendance à se concentrer là où il y a déjà un dépôt. Le fait de racler en permanence le conduit empêche les dépôts de s'accumuler. Par racler , on entend que l'insert exerce des frottements incluant des frottements longitudinaux
La vaporisation du fluide est réalisée grâce à une source de chaleur qui peut faire partie de la chaudière ou être extérieure à celle-ci. Dans tous les cas, la source de chaleur est prévue pour faire atteindre à une zone du conduit une température supérieure ou égale à la température de vaporisation du fluide, par exemple grâce à
une combustion. Le fluide peut être l'eau, et la source de chaleur peut alors faire atteindre une température supérieure à 200 C (de préférence une température égale à
310,96 C à plus ou moins 10%) à la zone mentionnée ci-dessus, par exemple en atteignant elle-même une température supérieure à 220 C (de préférence égale à
320 C à plus ou moins 10%) pour une pression de 100 bar absolue en sortie vapeur.
La source de chaleur peut être localisée proche du conduit d'acheminement. La source de chaleur vaporise alors le fluide circulant dans le conduit d'acheminement.
Ainsi, le fluide circulant dans le conduit d'acheminement est tout d'abord du liquide, qui se vaporise au niveau de la source de chaleur, ce après quoi le fluide est un mélange vapeur+liquide, voire seulement de la vapeur. Le fluide est donc acheminé
jusqu'au ballon par le conduit, et le fluide arrive au ballon au moins en comportant de la vapeur. En cela, la chaudière à vapeur diffère des échangeurs thermiques des documents FR2612267, FR2820197, FR2890162 et FR2940152 dans lesquels tous les fluides circulant sont sous forme liquide.
La chaudière comprend un insert racleur libre en rotation dans le conduit.
L'insert peut être tout élément présentant une rigidité suffisante pour enlever un éventuel dépôt d'impuretés sur la paroi intérieure du conduit par raclement.
Par exemple, l'insert a une résistance à la rupture compris entre 1500 et 2500N/mm2, le pas de l'insert hélicoïdal est supérieur à son diamètre.. L'insert étant libre en rotation, il est entraîné en rotation dans le conduit, autour de l'axe du conduit, par le seul flux du fluide. Aucune intervention extérieure n'est requise, ce qui simplifie le nettoyage et permet un nettoyage continu dans le temps. La rotation de l'insert fait qu'il nettoie le conduit en raclant la paroi interne du conduit et qu'il empêche les C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Local Settings\Temporary Internet Files\OLKIO\32(,6 CAI2o4IK_Teste (2).doc dépôts de s'accumuler sur la paroi du conduit. Les dépôts se forment progressivement et ont tendance à se concentrer là où il y a déjà un dépôt. Le fait de racler en permanence le conduit empêche les dépôts de s'accumuler. Par racler , on entend que l'insert exerce des frottements incluant des frottements longitudinaux
5 et tangentiels sur la paroi interne du conduit. Lors d'un raclement, les forces de frottement exercées par l'insert sur la paroi interne du conduit durent (i.e.
la force s'exerce continument sans s'annuler) plus longtemps que lors de percussions.
La dimension longitudinale (et éventuellement tangentielle) des frottements (i.e.
la projection sur l'axe longitudinal du conduit de la force de frottements exercée par l'insert sur la paroi interne du conduit) peut par exemple être au moins aussi grande que la dimension radiale. Cela permet de réduire les fragilités dues aux contacts avec l'insert. Ainsi, l'insert permet un nettoyage continu du conduit tout en limitant l'endommagement du conduit dû à d'éventuelles percussions avec l'insert.
L'insert permet donc d'améliorer la durée de vie de la chaudière grâce à une réduction continue de tartre ou autres dépôts dans le conduit. Cette réduction se fait sans imposer des contraintes mécaniques trop importantes au conduit (ce qui est le cas avec l'utilisation d'une chaîne par exemple). Cette réduction permet d'éviter une élévation locale de la température du conduit trop importante, et donc une rupture rapide du conduit, et par conséquent le remplacement trop rapide du conduit.
L'insert a donc pour fonction de racler en continu le conduit, d'empêcher l'accroche des dépôts sur la paroi interne des conduites, de les laisser se diluer dans l'eau encore liquide et de favoriser un film d'eau permanent sur la paroi du conduit. Cela permet de prolonger la durée de vie de la chaudière, d'améliorer son rendement, d'éviter la détérioration du conduit due aux dépôts (points chauds) ou de réduire la fréquence de nettoyage du conduit.
L'insert peut être de forme hélicoïdale. Notamment, l'insert peut présenter la forme d'une spirale allongée. Un tel insert permet de répartir les contraintes exercées par l'insert sur la paroi interne du conduit et ainsi d'encore moins endommager le conduit. En effet, la direction longitudinale des frottements, due à la forme hélicoïdale de l'insert et à son mouvement de rotation, permet, sur tout le long de la partie intérieure du conduit où se trouve l'insert, de racler le conduit à
moindre endommagement.
C:\Documents and Settings\Roben Brosseau\Local Settings\Temporaty lntemet Files\OLKIO\32668CA 120418_Teate (2).doc
la force s'exerce continument sans s'annuler) plus longtemps que lors de percussions.
La dimension longitudinale (et éventuellement tangentielle) des frottements (i.e.
la projection sur l'axe longitudinal du conduit de la force de frottements exercée par l'insert sur la paroi interne du conduit) peut par exemple être au moins aussi grande que la dimension radiale. Cela permet de réduire les fragilités dues aux contacts avec l'insert. Ainsi, l'insert permet un nettoyage continu du conduit tout en limitant l'endommagement du conduit dû à d'éventuelles percussions avec l'insert.
L'insert permet donc d'améliorer la durée de vie de la chaudière grâce à une réduction continue de tartre ou autres dépôts dans le conduit. Cette réduction se fait sans imposer des contraintes mécaniques trop importantes au conduit (ce qui est le cas avec l'utilisation d'une chaîne par exemple). Cette réduction permet d'éviter une élévation locale de la température du conduit trop importante, et donc une rupture rapide du conduit, et par conséquent le remplacement trop rapide du conduit.
L'insert a donc pour fonction de racler en continu le conduit, d'empêcher l'accroche des dépôts sur la paroi interne des conduites, de les laisser se diluer dans l'eau encore liquide et de favoriser un film d'eau permanent sur la paroi du conduit. Cela permet de prolonger la durée de vie de la chaudière, d'améliorer son rendement, d'éviter la détérioration du conduit due aux dépôts (points chauds) ou de réduire la fréquence de nettoyage du conduit.
L'insert peut être de forme hélicoïdale. Notamment, l'insert peut présenter la forme d'une spirale allongée. Un tel insert permet de répartir les contraintes exercées par l'insert sur la paroi interne du conduit et ainsi d'encore moins endommager le conduit. En effet, la direction longitudinale des frottements, due à la forme hélicoïdale de l'insert et à son mouvement de rotation, permet, sur tout le long de la partie intérieure du conduit où se trouve l'insert, de racler le conduit à
moindre endommagement.
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6 Le conduit peut être un tube cylindrique. Dans ce cas, l'insert hélicoïdal et le conduit cylindrique présentent une forme complémentaire, ce qui permet un nettoyage amélioré avec un moindre endommagement du conduit. Notamment, le diamètre d'une spire de l'insert peut être supérieur à 90% du diamètre du tube. Cela permet à l'insert de se mouvoir suffisamment mais également d'obtenir des petits mouvements d'oscillation de l'insert autour et sur son axe combinés à une rotation de l'insert. Cela accentue le phénomène de raclage et répartit mieux le liquide sur toute la paroi interne du tube. Notamment, les oscillations de l'insert permettent un meilleur enlèvement d'éventuels dépôts, sans interruption du filet d'eau.
L'insert peut être un fil d'un matériau de même composition que celui du conduit afin d'avoir une bonne compatibilité électrolytique et ainsi éviter le phénomène de corrosion. Le matériau en question est en général un acier avec une forte proportion de carbone type acier B 1. Le diamètre du fil peut être inférieur à 3 mm, ou à 2.5 mm. Un tel diamètre permet d'avoir une rigidité de l'insert suffisamment faible pour obtenir une bonne oscillation de l'insert. Le diamètre du fil de l'insert peut être supérieur à 1 mm, ou à 1.5 mm. Un tel diamètre permet d'avoir une rigidité suffisamment élevée pour bien racler le conduit et de permettre une longévité suffisante (l'insert s'érodant en utilisation).
L'insert peut être solidarisé au conduit en une sortie du conduit dans le ballon et peut s'étendre à l'intérieur du conduit. En d'autres termes, l'insert peut comprendre une extrémité, libre en rotation par rapport à l'axe du conduit, mais l'extrémité étant maintenue dans un plan transversal du conduit (orthogonal à
l'axe) situé au niveau de la sortie du conduit dans le ballon, le reste de l'insert étant libre vers le conduit (et non vers le ballon). Cela peut être réalisé par tout moyen connu, par exemple par le dispositif du document FR2612267. La chaudière peut par exemple comprendre un organe de solidarisation en rotation de l'insert comprenant un palier et un tourillon solidaires en un axe, mais libres en rotation autour de cet axe (l'un par rapport à l'autre). Le palier peut comprendre des moyens de fixation de manière immobile au conduit, et le tourillon comprend des moyens de fixation de manière immobile à une extrémité de l'insert. Le palier peut par exemple être soudé
au conduit, ce qui permet de limiter l'usinage. Le palier peut alternativement être encastré dans le conduit, ce qui offre une grande simplicité lors de l'installation. Le palier peut encore être boulonné, ce qui permet de changer facilement les inserts.
C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Local Settings\Temporary Internet Files\OLKIO\32669CA120418_Texte (2).doc
L'insert peut être un fil d'un matériau de même composition que celui du conduit afin d'avoir une bonne compatibilité électrolytique et ainsi éviter le phénomène de corrosion. Le matériau en question est en général un acier avec une forte proportion de carbone type acier B 1. Le diamètre du fil peut être inférieur à 3 mm, ou à 2.5 mm. Un tel diamètre permet d'avoir une rigidité de l'insert suffisamment faible pour obtenir une bonne oscillation de l'insert. Le diamètre du fil de l'insert peut être supérieur à 1 mm, ou à 1.5 mm. Un tel diamètre permet d'avoir une rigidité suffisamment élevée pour bien racler le conduit et de permettre une longévité suffisante (l'insert s'érodant en utilisation).
L'insert peut être solidarisé au conduit en une sortie du conduit dans le ballon et peut s'étendre à l'intérieur du conduit. En d'autres termes, l'insert peut comprendre une extrémité, libre en rotation par rapport à l'axe du conduit, mais l'extrémité étant maintenue dans un plan transversal du conduit (orthogonal à
l'axe) situé au niveau de la sortie du conduit dans le ballon, le reste de l'insert étant libre vers le conduit (et non vers le ballon). Cela peut être réalisé par tout moyen connu, par exemple par le dispositif du document FR2612267. La chaudière peut par exemple comprendre un organe de solidarisation en rotation de l'insert comprenant un palier et un tourillon solidaires en un axe, mais libres en rotation autour de cet axe (l'un par rapport à l'autre). Le palier peut comprendre des moyens de fixation de manière immobile au conduit, et le tourillon comprend des moyens de fixation de manière immobile à une extrémité de l'insert. Le palier peut par exemple être soudé
au conduit, ce qui permet de limiter l'usinage. Le palier peut alternativement être encastré dans le conduit, ce qui offre une grande simplicité lors de l'installation. Le palier peut encore être boulonné, ce qui permet de changer facilement les inserts.
C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Local Settings\Temporary Internet Files\OLKIO\32669CA120418_Texte (2).doc
7 Solidariser l'insert en une seule extrémité et laisser le reste de l'insert libre à
contre-courant permet d'obtenir des oscillations importantes de l'insert et ainsi un meilleur nettoyage. On obtient donc un bon nettoyage malgré l'absence de percussions fortes, ce qui évite l'endommagement du conduit. Réaliser cette solidarisation au niveau de l'extrémité du conduit dans le ballon permet une maintenance simple de la chaudière. En effet, cette zone est souvent accessible pour un opérateur qui peut facilement, intervenir sur l'insert, par exemple pour le remplacer s'il est usé. Dans le cas de chaudière démontables, le conduit peut être désolidarisé du ballon. Dans le cas de chaudières à grande capacité et donc difficilement ou non démontables, le ballon a une taille telle qu'un opérateur peut y pénétrer (lorsque la chaudière est arrêtée) et ainsi accéder à l'insert depuis le ballon.
Pour une maintenance plus simple, le conduit peut être prolongé (e.g.
légèrement) à
l'intérieur du ballon pour permettre de plus facilement installer l'insert.
En outre, la présence de vapeur est la plus importante au niveau de la sortie du conduit dans le ballon. Or, le dépôt d'impuretés est d'autant plus important que la présence de vapeur est importante. Positionner l'insert au niveau de la sortie permet donc un meilleur rendement.
L'insert peut s'étendre sur une longueur supérieure à 10% de la longueur d'une portion droite (i.e. rectiligne) du conduit. Le conduit d'acheminement peut en effet être rectiligne, ou non rectiligne mais alors comporter au moins une portion rectiligne. La portion rectiligne est la portion arrivant dans le ballon (i.e.
la portion sortant dans le ballon). L'insert ne s'étend pas complètement le long de tout un conduit car un conduit peut comporter des coudes empêchant de faire tourner ledit insert.
La chaudière peut comprendre un seul ou plusieurs conduits d'acheminement de fluide relié au ballon. Dans le cas de plusieurs conduits, l'un ou plusieurs des conduits peut (peuvent) être équipé(s) d'un insert racleur tel que décrit ci-dessus.
Le ballon d'arrivée de vapeur peut être un ballon de séparation vapeur/liquide comportant un ou plusieurs conduits débouchant en son sein équipés chacun par un insert. Ce ballon peut comprendre deux sorties, une pour la vapeur, et une pour le liquide. Par exemple, la chaudière peut être une chaudière OTSG (de l'anglais Once Through Steam Generator ). Une telle chaudière présente une architecture simple et peut donc être installée facilement en un site quelconque. Une telle C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Loca1 Settings\Temporary Internet Files\OLKIO\32668CA120418_Texte (2).doc
contre-courant permet d'obtenir des oscillations importantes de l'insert et ainsi un meilleur nettoyage. On obtient donc un bon nettoyage malgré l'absence de percussions fortes, ce qui évite l'endommagement du conduit. Réaliser cette solidarisation au niveau de l'extrémité du conduit dans le ballon permet une maintenance simple de la chaudière. En effet, cette zone est souvent accessible pour un opérateur qui peut facilement, intervenir sur l'insert, par exemple pour le remplacer s'il est usé. Dans le cas de chaudière démontables, le conduit peut être désolidarisé du ballon. Dans le cas de chaudières à grande capacité et donc difficilement ou non démontables, le ballon a une taille telle qu'un opérateur peut y pénétrer (lorsque la chaudière est arrêtée) et ainsi accéder à l'insert depuis le ballon.
Pour une maintenance plus simple, le conduit peut être prolongé (e.g.
légèrement) à
l'intérieur du ballon pour permettre de plus facilement installer l'insert.
En outre, la présence de vapeur est la plus importante au niveau de la sortie du conduit dans le ballon. Or, le dépôt d'impuretés est d'autant plus important que la présence de vapeur est importante. Positionner l'insert au niveau de la sortie permet donc un meilleur rendement.
L'insert peut s'étendre sur une longueur supérieure à 10% de la longueur d'une portion droite (i.e. rectiligne) du conduit. Le conduit d'acheminement peut en effet être rectiligne, ou non rectiligne mais alors comporter au moins une portion rectiligne. La portion rectiligne est la portion arrivant dans le ballon (i.e.
la portion sortant dans le ballon). L'insert ne s'étend pas complètement le long de tout un conduit car un conduit peut comporter des coudes empêchant de faire tourner ledit insert.
La chaudière peut comprendre un seul ou plusieurs conduits d'acheminement de fluide relié au ballon. Dans le cas de plusieurs conduits, l'un ou plusieurs des conduits peut (peuvent) être équipé(s) d'un insert racleur tel que décrit ci-dessus.
Le ballon d'arrivée de vapeur peut être un ballon de séparation vapeur/liquide comportant un ou plusieurs conduits débouchant en son sein équipés chacun par un insert. Ce ballon peut comprendre deux sorties, une pour la vapeur, et une pour le liquide. Par exemple, la chaudière peut être une chaudière OTSG (de l'anglais Once Through Steam Generator ). Une telle chaudière présente une architecture simple et peut donc être installée facilement en un site quelconque. Une telle C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Loca1 Settings\Temporary Internet Files\OLKIO\32668CA120418_Texte (2).doc
8 chaudière OTSG peut être utilisée, même avec de l'eau de mauvaise qualité
(contenant des éléments favorisant les dépôts) grâce aux inserts, avec une maintenance d'une semaine tous les deux ans, ce qui correspond à la fréquence de remplacement de l'insert. Pour ces OTSG, les caractéristiques obtenues en termes de pression et de qualité d'eau en entrée acceptables permettent de les utiliser pour les applications sables bitumineux.
La chaudière peut comprendre plusieurs ballons, par exemple un ballon de vapeur et un ballon de liquide, le ballon de vapeur étant le ballon d'arrivée de vapeur.
Par exemple, la chaudière peut être une chaudière DB (de l'anglais drum boiler ).
Une telle chaudière présente l'avantage de pouvoir vaporiser jusqu'à 100% du liquide utilisé. Pour les DB, les caractéristiques obtenues en termes de pression et de qualité de vapeur permettent de les utiliser pour les applications sables bitumineux.
Le ballon d'arrivée de vapeur peut avoir une contenance supérieure à 5 mètres cubes, préférentiellement 10 mètres cubes. Par exemple, une sphère de rayon supérieur à 50 centimètres peut être logée dans le ballon. La chaudière peut notamment être prévue pour un débit de vapeur (i.e. masse de vapeur produite par la chaudière par heure) supérieur à 10 tonnes/heure, de préférence supérieur à 20 tonnes/heure, par exemple inférieur à 1000 tonnes/heure. Pour cela, la chaudière comporte plusieurs conduits qui peuvent présenter un diamètre supérieur à 2 cm, de préférence inférieur à 10 cm.
La chaudière peut être utilisée dans de nombreux domaines pour vaporiser de l'eau non parfaitement pure, et l'utilisation présente l'avantage de durer plus longtemps sans maintenance et avec moindre endommagement du conduit. La chaudière est particulièrement adaptée pour la production pétrolière. En effet, en référence à la figure 1, la chaudière peut être utilisée dans un procédé pour produire de l'hydrocarbure. Le procédé comprend la vaporisation (Si) d'eau avec la chaudière, puis l'injection (S2) de l'eau vaporisée dans un réservoir d'hydrocarbures.
Il peut s'agir d'un réservoir géologique comprenant des huiles (extra) lourdes, et le procédé de la figure 1 permet alors une meilleure extraction plus durable. En effet, l'injection de la vapeur fluidifie les huiles et favorise leur récupération éventuelle.
Le procédé peut donc comprendre la récupération d'huile (ou pétrole) après l'injection (S2). La récupération peut comprendre l'extraction d'huile fluidifiée (i.e.
mélange huile+eau) et la séparation de l'huile de l'eau. Le procédé peut alors C:\Documents and Settings\Roben Brosseau\Local SeningslTemporary Internet Files\OLKIO\32668CA120418_Texte (2).doc
(contenant des éléments favorisant les dépôts) grâce aux inserts, avec une maintenance d'une semaine tous les deux ans, ce qui correspond à la fréquence de remplacement de l'insert. Pour ces OTSG, les caractéristiques obtenues en termes de pression et de qualité d'eau en entrée acceptables permettent de les utiliser pour les applications sables bitumineux.
La chaudière peut comprendre plusieurs ballons, par exemple un ballon de vapeur et un ballon de liquide, le ballon de vapeur étant le ballon d'arrivée de vapeur.
Par exemple, la chaudière peut être une chaudière DB (de l'anglais drum boiler ).
Une telle chaudière présente l'avantage de pouvoir vaporiser jusqu'à 100% du liquide utilisé. Pour les DB, les caractéristiques obtenues en termes de pression et de qualité de vapeur permettent de les utiliser pour les applications sables bitumineux.
Le ballon d'arrivée de vapeur peut avoir une contenance supérieure à 5 mètres cubes, préférentiellement 10 mètres cubes. Par exemple, une sphère de rayon supérieur à 50 centimètres peut être logée dans le ballon. La chaudière peut notamment être prévue pour un débit de vapeur (i.e. masse de vapeur produite par la chaudière par heure) supérieur à 10 tonnes/heure, de préférence supérieur à 20 tonnes/heure, par exemple inférieur à 1000 tonnes/heure. Pour cela, la chaudière comporte plusieurs conduits qui peuvent présenter un diamètre supérieur à 2 cm, de préférence inférieur à 10 cm.
La chaudière peut être utilisée dans de nombreux domaines pour vaporiser de l'eau non parfaitement pure, et l'utilisation présente l'avantage de durer plus longtemps sans maintenance et avec moindre endommagement du conduit. La chaudière est particulièrement adaptée pour la production pétrolière. En effet, en référence à la figure 1, la chaudière peut être utilisée dans un procédé pour produire de l'hydrocarbure. Le procédé comprend la vaporisation (Si) d'eau avec la chaudière, puis l'injection (S2) de l'eau vaporisée dans un réservoir d'hydrocarbures.
Il peut s'agir d'un réservoir géologique comprenant des huiles (extra) lourdes, et le procédé de la figure 1 permet alors une meilleure extraction plus durable. En effet, l'injection de la vapeur fluidifie les huiles et favorise leur récupération éventuelle.
Le procédé peut donc comprendre la récupération d'huile (ou pétrole) après l'injection (S2). La récupération peut comprendre l'extraction d'huile fluidifiée (i.e.
mélange huile+eau) et la séparation de l'huile de l'eau. Le procédé peut alors C:\Documents and Settings\Roben Brosseau\Local SeningslTemporary Internet Files\OLKIO\32668CA120418_Texte (2).doc
9 réutiliser l'eau issue de la séparation. Cela permet un recyclage de cette eau.
L'utilisation de la chaudière dans un tel procédé est alors particulièrement avantageuse. En effet, l'eau réutilisée est traitée mais des impuretés subsistent notamment en hydrocarbures. Dans le cas présent, la chaudière évite les dépôts malgré la forte concentration d'impuretés dans l'eau utilisée.
En référence à la figure 2, le procédé peut comprendre des étapes préalables de prise (SOI) d'eau, de traitement (S02) de l'eau pour en diminuer les impuretés, et d'injection (S03) de l'eau dans la chaudière. La prise (SOI) peut inclure le recyclage d'eau préalablement utilisée.
Des exemples de la chaudière vont maintenant être décrits en référence aux figures 3 à 8.
La figure 3 montre en section une partie 20 d'un exemple de la chaudière à
vapeur, qui est focalisée sur la zone où le conduit d'acheminement 22 entre dans le ballon d'arrivée de vapeur 24. On voit sur la figure 3 l'insert 26 qui est un fil de forme hélicoïdale. La figure 3 montre une section longitudinale du conduit 22 qui est un tube cylindrique. Les diamètres du conduit 22 et d'une spire de l'insert 26 sont schématiquement représentés par des flèches à double sens sur la figure 3. On voit, schématiquement, que le diamètre D1 de l'insert 26 est proche (supérieur à
90%) du diamètre D2 du conduit 22. On voit également sur la figure 3 que l'insert 26 est solidarisé au conduit 22 en une sortie (ou entrée) du conduit 22 dans le ballon et s'étend à l'intérieur du conduit 22. La solidarisation est faite par l'organe (21, 23, 25) de solidarisation en rotation de l'insert. L'organe comprend le palier 23 fixé
au conduit 22 grâce aux moyens de fixation 21 qui peuvent être des soudures, des boulons, ou des encastrements (par exemple si le conduit 22 comprend des logements dans lesquels des pattes du palier 23 s'encastrent). L'organe comprend également le tourillon 25 qui est libre en rotation (par exemple par un système de roulement à
billes) autour de l'axe 27, qui est également l'axe du conduit 22 et de l'insert 26 (l'axe est représenté partiellement en pointillés sur la figure 3 par la référence 27). La figure 3 montre également de manière schématisée un éventuel dépôt 28 d'impuretés qui se forme sur la paroi interne du conduit 22 du fait du flux de vapeur 15 (la vapeur n'est pas explicitement représentée), qui circule vers le ballon 24 (de la gauche vers la droite sur la figure 3). L'insert 26 étant libre en rotation, le flux l'entraîne en rotation, ce qui a pour conséquence une répartition de la phase liquide 29 (par C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Local Senings\Temporary Internet Files\OLKIO'32668CA120418Texte (2).doc exemple de l'eau liquide), représentée en pointillés sur la figure 3, du fluide sur la paroi interne du conduit 22. Le liquide 29, circulant de manière bien répartie le long de la paroi interne du conduit 22, dilue le dépôt 28, jusqu'à son éventuelle élimination. En outre, le diamètre Dl de l'insert 26 étant proche du diamètre D2 du 5 conduit 22, l'insert 26 racle la paroi interne du conduit 22 de manière à
décrocher le dépôt 28. Par ailleurs, l'insert 26 étant un fil de rigidité suffisamment faible et étant disposé à contre-courant, l'insert 26 oscille (latéralement le long de l'axe 27, et au-dessus et au-dessous de l'axe 27). Cette oscillation répartit encore mieux le liquide 29 et accentue le raclement, sans toutefois que l'insert 26 ne heurte violemment le
L'utilisation de la chaudière dans un tel procédé est alors particulièrement avantageuse. En effet, l'eau réutilisée est traitée mais des impuretés subsistent notamment en hydrocarbures. Dans le cas présent, la chaudière évite les dépôts malgré la forte concentration d'impuretés dans l'eau utilisée.
En référence à la figure 2, le procédé peut comprendre des étapes préalables de prise (SOI) d'eau, de traitement (S02) de l'eau pour en diminuer les impuretés, et d'injection (S03) de l'eau dans la chaudière. La prise (SOI) peut inclure le recyclage d'eau préalablement utilisée.
Des exemples de la chaudière vont maintenant être décrits en référence aux figures 3 à 8.
La figure 3 montre en section une partie 20 d'un exemple de la chaudière à
vapeur, qui est focalisée sur la zone où le conduit d'acheminement 22 entre dans le ballon d'arrivée de vapeur 24. On voit sur la figure 3 l'insert 26 qui est un fil de forme hélicoïdale. La figure 3 montre une section longitudinale du conduit 22 qui est un tube cylindrique. Les diamètres du conduit 22 et d'une spire de l'insert 26 sont schématiquement représentés par des flèches à double sens sur la figure 3. On voit, schématiquement, que le diamètre D1 de l'insert 26 est proche (supérieur à
90%) du diamètre D2 du conduit 22. On voit également sur la figure 3 que l'insert 26 est solidarisé au conduit 22 en une sortie (ou entrée) du conduit 22 dans le ballon et s'étend à l'intérieur du conduit 22. La solidarisation est faite par l'organe (21, 23, 25) de solidarisation en rotation de l'insert. L'organe comprend le palier 23 fixé
au conduit 22 grâce aux moyens de fixation 21 qui peuvent être des soudures, des boulons, ou des encastrements (par exemple si le conduit 22 comprend des logements dans lesquels des pattes du palier 23 s'encastrent). L'organe comprend également le tourillon 25 qui est libre en rotation (par exemple par un système de roulement à
billes) autour de l'axe 27, qui est également l'axe du conduit 22 et de l'insert 26 (l'axe est représenté partiellement en pointillés sur la figure 3 par la référence 27). La figure 3 montre également de manière schématisée un éventuel dépôt 28 d'impuretés qui se forme sur la paroi interne du conduit 22 du fait du flux de vapeur 15 (la vapeur n'est pas explicitement représentée), qui circule vers le ballon 24 (de la gauche vers la droite sur la figure 3). L'insert 26 étant libre en rotation, le flux l'entraîne en rotation, ce qui a pour conséquence une répartition de la phase liquide 29 (par C:\Documents and Settings\Robert Brosseau\Local Senings\Temporary Internet Files\OLKIO'32668CA120418Texte (2).doc exemple de l'eau liquide), représentée en pointillés sur la figure 3, du fluide sur la paroi interne du conduit 22. Le liquide 29, circulant de manière bien répartie le long de la paroi interne du conduit 22, dilue le dépôt 28, jusqu'à son éventuelle élimination. En outre, le diamètre Dl de l'insert 26 étant proche du diamètre D2 du 5 conduit 22, l'insert 26 racle la paroi interne du conduit 22 de manière à
décrocher le dépôt 28. Par ailleurs, l'insert 26 étant un fil de rigidité suffisamment faible et étant disposé à contre-courant, l'insert 26 oscille (latéralement le long de l'axe 27, et au-dessus et au-dessous de l'axe 27). Cette oscillation répartit encore mieux le liquide 29 et accentue le raclement, sans toutefois que l'insert 26 ne heurte violemment le
10 conduit 22. La forme de l'insert 26 complémentaire à celle du conduit 22 assure de même un moindre endommagement du conduit 22. On voit également sur la figure 3 que le tube pénètre légèrement dans le ballon 24, par exemple sur une longueur inférieure à 20% de la longueur totale de l'insert 26. Cela permet de facilement intervenir sur l'organe (21, 23, 25) depuis le ballon 24, par exemple pour le remplacer, dans le cas d'une chaudière à grande capacité permettant l'accès d'un opérateur dans le ballon 24.
Les figures 4 à 6 montrent un schéma représentant une chaudière à vapeur 31 de type DB (aussi connue sous l'expression chaudière à ballon ) pour la figure 4, et une chaudière à vapeur 41 de type OTSG pour les figures 5 et 6. La figure 6 est un détail potentiel du cercle en pointillé 35 de la figure 5. On voit sur les figures 4, 5 et 6 une portion rectiligne entre les points 82 et 84 du conduit 22 qui entre dans le ballon d'arrivée de vapeur 24 (ballon de vapeur pour la figure 4 et ballon de séparation de vapeur pour les figures 5 et 6). La partie 20 comprenant la zone où le conduit 22 entre dans le ballon 24 peut être selon la figure 3, et l'insert 26, qui est représenté sur les figures 4 et 6 en pointillé, peut être l'insert 26 de la figure 3. Les figures 4, 5 et 6 représentent la circulation du fluide par des flèches 40.
Les flèches 46 et 42 représentent respectivement l'alimentation en eau liquide et la sortie vapeur de la chaudière. Le bruleur 30 génère une flamme 53 qui élève la température dans le conduit 22.
Dans le cas de la chaudière DB 31 de la figure 4, la chaudière 31 ne comprend pas de sortie liquide, mais un ballon de liquide 34 qui récupère du liquide venant des tubes 32 de circulation entre le ballon 24 et le ballon 34, et réintroduit le liquide dans le circuit suivant les flèches 40 dans le conduit 22 ou un tube 32. De cette manière la C:\Documenis and Settings\Robert Brosseau\Local Settings\Temporaq Intemet Files\OLKI00266KCA1204I K_Texte (2).doc
Les figures 4 à 6 montrent un schéma représentant une chaudière à vapeur 31 de type DB (aussi connue sous l'expression chaudière à ballon ) pour la figure 4, et une chaudière à vapeur 41 de type OTSG pour les figures 5 et 6. La figure 6 est un détail potentiel du cercle en pointillé 35 de la figure 5. On voit sur les figures 4, 5 et 6 une portion rectiligne entre les points 82 et 84 du conduit 22 qui entre dans le ballon d'arrivée de vapeur 24 (ballon de vapeur pour la figure 4 et ballon de séparation de vapeur pour les figures 5 et 6). La partie 20 comprenant la zone où le conduit 22 entre dans le ballon 24 peut être selon la figure 3, et l'insert 26, qui est représenté sur les figures 4 et 6 en pointillé, peut être l'insert 26 de la figure 3. Les figures 4, 5 et 6 représentent la circulation du fluide par des flèches 40.
Les flèches 46 et 42 représentent respectivement l'alimentation en eau liquide et la sortie vapeur de la chaudière. Le bruleur 30 génère une flamme 53 qui élève la température dans le conduit 22.
Dans le cas de la chaudière DB 31 de la figure 4, la chaudière 31 ne comprend pas de sortie liquide, mais un ballon de liquide 34 qui récupère du liquide venant des tubes 32 de circulation entre le ballon 24 et le ballon 34, et réintroduit le liquide dans le circuit suivant les flèches 40 dans le conduit 22 ou un tube 32. De cette manière la C:\Documenis and Settings\Robert Brosseau\Local Settings\Temporaq Intemet Files\OLKI00266KCA1204I K_Texte (2).doc
11 partie liquide recircule dans la chaudière pour obtenir un rendement de transformation eau liquide-vapeur proche de 100%. Ainsi, après un certain temps de fonctionnement, le fluide en circulation est très chargé en vapeur, ce qui accentue le dépôt d'impuretés. Dans le cas de la chaudière DB, l'insert racleur décrit ci-dessus est donc particulièrement utile, et il permet l'utilisation d'une telle chaudière DB
dans le cadre de la production d'huiles lourdes.
La figure 5 montre une vue en coupe longitudinale de la chaudière OTSG 41.
La figure 5 montre l'alimentation en eau liquide 46 qui serpente à travers le module 50. L'eau liquide est préchauffée par les fumées 54 dans la zone convective 92 puis chauffée de manière à être vaporisée dans la zone radiante 90. La zone radiante est soumise aux flammes du bruleur 30 à travers l'ouverture 53, les fumées 54 s'échappent jusqu'à la cheminée 51. Le conduit 22 est tout d'abord un tube à
ailettes 58 au niveau de la zone convective 92, puis devient un tube lisse sans ailettes au niveau de la zone radiante 90. Dans le cas de la figure 5, la chaudière 41 comprend le seul ballon 24 et une sortie liquide 44. La chaudière 41 peut être installée rapidement dans le cadre de la production d'huiles lourdes. Un tel système permet de vaporiser efficacement de grandes quantités d'eau.
Ainsi, l'insert racleur permet un choix entre les DB et les OTSG grâce à la qualité de la vapeur générée. L'insert racleur permet également de réduire les temps d'indisponibilités des chaudières dus aux nettoyages.
Les figures 7 et 8 montrent une partie de la chaudière type OTSG, ne représentant ni le ballon d'arrivée de vapeur ni l'insert, mais représentant un exemple de la manière dont la flamme 53 peut élever la température dans le conduit 22.
La figure 8 montre un agrandissement d'une partie 60 de la figure 7 où l'on peut observer les flammes et/ou radiations 76 et les re-radiations 74 dues aux réflexions sur la paroi 72 du module 50, qui peut être en céramique à fibres alignées.
C: tDocuments and SettingsUtobert Brosseau\Lowl Seaings\Temporacy Internai Files\OLK 10\3266 8CA I20418_Texte (2).doc
dans le cadre de la production d'huiles lourdes.
La figure 5 montre une vue en coupe longitudinale de la chaudière OTSG 41.
La figure 5 montre l'alimentation en eau liquide 46 qui serpente à travers le module 50. L'eau liquide est préchauffée par les fumées 54 dans la zone convective 92 puis chauffée de manière à être vaporisée dans la zone radiante 90. La zone radiante est soumise aux flammes du bruleur 30 à travers l'ouverture 53, les fumées 54 s'échappent jusqu'à la cheminée 51. Le conduit 22 est tout d'abord un tube à
ailettes 58 au niveau de la zone convective 92, puis devient un tube lisse sans ailettes au niveau de la zone radiante 90. Dans le cas de la figure 5, la chaudière 41 comprend le seul ballon 24 et une sortie liquide 44. La chaudière 41 peut être installée rapidement dans le cadre de la production d'huiles lourdes. Un tel système permet de vaporiser efficacement de grandes quantités d'eau.
Ainsi, l'insert racleur permet un choix entre les DB et les OTSG grâce à la qualité de la vapeur générée. L'insert racleur permet également de réduire les temps d'indisponibilités des chaudières dus aux nettoyages.
Les figures 7 et 8 montrent une partie de la chaudière type OTSG, ne représentant ni le ballon d'arrivée de vapeur ni l'insert, mais représentant un exemple de la manière dont la flamme 53 peut élever la température dans le conduit 22.
La figure 8 montre un agrandissement d'une partie 60 de la figure 7 où l'on peut observer les flammes et/ou radiations 76 et les re-radiations 74 dues aux réflexions sur la paroi 72 du module 50, qui peut être en céramique à fibres alignées.
C: tDocuments and SettingsUtobert Brosseau\Lowl Seaings\Temporacy Internai Files\OLK 10\3266 8CA I20418_Texte (2).doc
Claims (14)
1. Chaudière à vapeur (31, 41) comprenant :
- un conduit d'acheminement de fluide (22) relié à un ballon d'arrivée de vapeur (24) ; et - un insert racleur (26) libre en rotation dans le conduit.
- un conduit d'acheminement de fluide (22) relié à un ballon d'arrivée de vapeur (24) ; et - un insert racleur (26) libre en rotation dans le conduit.
2. Chaudière selon la revendication 1, dans laquelle l'insert est de forme hélicoïdale.
3. Chaudière selon la revendication 2, dans laquelle le conduit est un tube cylindrique.
4. Chaudière selon la revendication 3, dans laquelle le diamètre d'une spire de l'insert est supérieur à 90% d'un diamètre du tube.
5. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle l'insert est un fil de diamètre inférieur à 3 mm, de préférence en acier.
6. Chaudière selon la revendication 5, dans laquelle l'insert est solidarisé
au conduit en une extrémité du conduit à l'intérieur du ballon.
au conduit en une extrémité du conduit à l'intérieur du ballon.
7. Chaudière selon la revendication 6, dans laquelle l'insert s'étend sur une longueur comprise entre 10% et 50% de la longueur du conduit.
8. Chaudière selon la revendication 6, dans laquelle l'insert s'étend sur une longueur supérieure à 50% de la longueur de la portion droite du conduit débouchant dans le ballon.
9. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle l'insert est un fil de diamètre supérieur à 1 mm, de préférence en acier.
10. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle l'insert et le conduit sont en un même matériau, de préférence en acier.
11. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle la chaudière est une chaudière OTSG (once through steam generator) ou une chaudière DB (drum boiler).
12. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 11, dont le ballon a une contenance supérieure à 5 mètres cubes, préférentiellement 10 mètres cubes.
13. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 12, prévue pour un débit de vapeur supérieur à 10 tonnes/heure dans le conduit.
14. Procédé de production d'hydrocarbure, comprenant :
- la vaporisation (S1) d'eau avec une chaudière selon l'une des revendications 1 à 13;et - l'injection (S2) de l'eau vaporisée dans un réservoir d'hydrocarbures.
- la vaporisation (S1) d'eau avec une chaudière selon l'une des revendications 1 à 13;et - l'injection (S2) de l'eau vaporisée dans un réservoir d'hydrocarbures.
Applications Claiming Priority (2)
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| FR1154532 | 2011-05-24 | ||
| FR1154532A FR2975754B1 (fr) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | Chaudiere a vapeur avec insert |
Publications (1)
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| CA2776284A1 true CA2776284A1 (fr) | 2012-11-24 |
Family
ID=44503944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA 2776284 Abandoned CA2776284A1 (fr) | 2011-05-24 | 2012-05-03 | Chaudiere a vapeur avec insert |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| CA (1) | CA2776284A1 (fr) |
| FR (1) | FR2975754B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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