EP1001213A1 - Coquilles de protection contre la corrosion et/ou l'abrasion d'un panneau de tubes et procédé de fixation - Google Patents

Coquilles de protection contre la corrosion et/ou l'abrasion d'un panneau de tubes et procédé de fixation Download PDF

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EP1001213A1
EP1001213A1 EP99402446A EP99402446A EP1001213A1 EP 1001213 A1 EP1001213 A1 EP 1001213A1 EP 99402446 A EP99402446 A EP 99402446A EP 99402446 A EP99402446 A EP 99402446A EP 1001213 A1 EP1001213 A1 EP 1001213A1
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EP
European Patent Office
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key
tubes
shells
shell
panel
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EP99402446A
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Jean-Pierre Aubin Edmond Durand
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CNIM Groupe SA
Original Assignee
Constructions Industrielles de la Mediterrane CNIM SA
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    • F28F19/002—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using inserts or attachments
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    • F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05001—Preventing corrosion by using special lining materials or other techniques

Definitions

  • the present invention relates to a device for protection against corrosion and / or abrasion of a tube panel including a superheater of a boiler.
  • It also relates to a process for fixing shells protective at least one wall of the tube panel of such a boiler superheater.
  • the superheaters are installed in the boilers of production of superheated steam and more particularly boilers intended to recover heat from combustion of waste, especially industrial waste. These superheaters are the sensitive organs of boilers because the waste gases contain aggressive products, such as acid hydrochloric acid, sulfur oxides, various salts, etc, which corrode the superheaters.
  • the first consists in coating the panel with a sheet continuous of an adobe or refractory concrete poured or projected and fixed to the panel by anchoring elements welded to it.
  • this solution known has the disadvantages that metal anchors corrode and the covering layer of rammed earth or concrete refractory degrades quickly especially in areas most exposed, which requires repairs important which, moreover, are difficult and long to be carried out on site, since it is necessary to clean the surfaces, re-weld defective anchors and replace in place of adobe or refractory concrete, all in one very small space.
  • the second technique is to use coins or prefabricated refractory protective shells, in particular in silicon carbide, fixed to the walls of the superheater panel by metallic elements of attachment fixed by welding to the panel.
  • this known solution requires the use of metal fasteners, which destroy themselves by corrosion, resulting in therefore the fall of the protective shells and it is so difficult to make the repairs that are long and expensive.
  • the object of the present invention is to eliminate the disadvantages above of the solutions known in proposing a device for protecting a panel superheater of a boiler by shells of protection fixed to this panel by elements non corroding attachment which allow carry out repairs on site easily and fast.
  • the device for protection against corrosion and / or abrasion of a tube panel including a superheater of a boiler, rigidly connected to each other so spaced, including attached protective shells by hooking elements on at least one of the sides of the panel by taking the shape of it, is characterized in that each hooking element includes a key housed removably between two tubes adjacent resting on a transverse part of connection of the two tubes and having at least one part free end capable of engaging in a housing of the part of the protective shell between the two adjacent tubes so as to allow the attachment of the shell and its retention by gravity and / or sealing.
  • the key comprises two parts of free ends located on both sides of the panel and able to engage respectively in two two-part housings located between the two tubes two protective shells respectively so as to fix by hanging these on each side of the panel.
  • the key comprises a single end portion free of attachment and has its opposite free end portion comprising two shoulders resting on the side of the part transverse connection of the two adjacent tubes opposite the protective shell and on the same side another cross-section connecting the two tubes located above the first.
  • the key is shaped like a plate extending substantially parallel to the two adjacent tubes and perpendicular to the longitudinal median plane of these, resting by its lower edge on the part transverse connection of the two adjacent tubes and having its two parts of ends free of attachment comprising two directed hooking spouts respectively upward opposite the bottom edge and diverging one of the other.
  • the two hooking nozzles of the key in the shape of plate are arranged symmetrically to the median plane transverse of the key.
  • the key is also in the form of a plate extending substantially parallel to the two adjacent tubes and perpendicular to the longitudinal median plane of these, resting by its lower edge on the part transverse connection of the two tubes and having its free hanging end part comprising a spout directed upward opposite the bottom edge and its end part opposite two shoulders forming head of a T.
  • the key is housed in an opening, in the form of oblong or rectangular window hole, made parallel to the two adjacent tubes in a fin connecting the two tubes and whose lower edge constitutes the transverse support part of the key.
  • the aforementioned housing of the protective shell extends parallel to the two adjacent tubes over a length greater than the height of the end portion to hook the key to allow insertion of this end part in the housing whose upper part is of form conjugate to the beak for hooking the key.
  • the space remaining between the lower part of the housing through the protective shell and the corresponding lower edge of the key is filled with concrete, preferably silicon carbide, to to seal the shell on the key and prevent its dropout.
  • the sides of the two transverse parts of connection of the two adjacent tubes and on which supports the transverse branch of the T of the key are formed by the side of the fin connection of the two adjacent tubes opposite the shell of protection.
  • the key with support head can be inserted through the connecting fin of the two adjacent tubes by the side where the shell will be hung of protection by first engaging the end upper of the transverse branch of the key of the key through the opening of the fin by tilting the key, whose upper edge located between the branch of the T and the hooking spout is supported on the edge top of the opening and then rotating the key around its fulcrum in one direction allowing passage through the opening of the lower end of the transverse branch of the T having a curved external profile and bringing in support by gravity key on the lower edge of the opening fin.
  • the key and the protective shells are made made of non-corroding material, in particular ceramic and preferably based on silicon carbide for him also provide good thermal conduction.
  • the key comprises at its lower edge at least one substantially semicircular cut to hold the concrete filling the space between key and part bottom of the protective shell housing.
  • a putty made of flexible refractory material is placed between the protective shells and the tube panel and between the protective shells.
  • the width of the aforementioned opening of each shell of protection is slightly greater than the thickness of the plate-shaped key.
  • Each protective shell includes at its ends upper and lower a tongue and a groove allowing the shells to be placed one above the other others by interlocking from the bottom of the panel of tubes to the top of it.
  • each protective shell in the row greater than a reduced height compared to others protective shells of the lower rows and the space left free above this shell is clogged with concrete, preferably based on carbide silicon.
  • the invention also provides a method of fixing protective shells on at least one wall of a panel tubes, in particular from a boiler superheater, connected to each other by fins of connection, the shells being shaped so as to follow the panel wall in the fixing position of these and which is characterized in that it consists of have keys, made of non-corroding material, especially ceramic preferably based on carbide silicon giving it good thermal conduction, each having at least one free end portion with a beak hooking, respectively in shaped openings oblong hole or rectangular window made at through the connecting fins so as to make protrusion of these fins, to hang each shell of protection at the key hooking spout correspondent committing to combined accommodation made in the part of the shell between two adjacent tubes, so as to successively produce bottom to top, rows of protective shells superimposed maintained by gravity and / or sealing on the corresponding keys.
  • keys made of non-corroding material, especially ceramic preferably based on carbide silicon giving it good thermal conduction, each having at least one free end portion with
  • the method also consists in superimposing the shells protective columns.
  • Figures 1 to 8 show a first mode of realization of the device of the invention making it possible to attach protective shells to both sides of a flat panel of metal tubes constituting a boiler superheater, it being understood that this device is not limited to such an application.
  • Panel 1 includes vertical metal tubes 2 rigidly connected to each other spaced apart by fins 3 welded to the tubes 2 in which can circulate a heat transfer fluid.
  • Shells 4 conforming to the shape of the panel 1 are attached to both sides of it by elements attachment 5 so as to protect against corrosion the panel of tubes.
  • the protective shells 4 are of preferably fixed to panel 1 in rows and columns, but they can also be fixed in staggered rows without departing from the scope of the invention.
  • each attachment element 5 of two protective shells 4 located opposite one of the other on either side of the tube panel is constituted by a key better visible in FIG. 5, detachably housed in a hole-shaped opening oblong 6 made through a corresponding fin 3 extending parallel to the tubes 2.
  • the width of each opening 6 is slightly greater than the thickness of the key 5.
  • the key 5 may have a thickness about 20 mm and a height of about 80 mm, giving good mechanical resistance.
  • Each key 5 further includes at the bottom two fingerprints or cutouts 5b of semi-circular shape, symmetrical to the plane transverse median of the key and intended for hold in place a keying concrete as it is will see later.
  • the bottom edge of each key 5 is rounded as shown in Figure 6 of so as to adapt to the combined shape of the bottom edge the corresponding opening 6.
  • Each protective shell 4 comprises, in its part intermediate 4a fitting in the space between two adjacent tubes 2 and located between the two parts parallel semi-cylindrical hollow 4b, a housing 7 of the free end part of the key 5 so as to allow the attachment of the shell 4 to this part end of the key 5 and the maintenance of this shell by the key by gravity while waiting for the setting in place of the keying concrete.
  • Housing 7 of each shell 4 is in the form of a window made through the shell opening to its outer wall and having its longitudinal axis substantially parallel to the tubes 2.
  • each shell 4 has its upper part 7a, 7b of shape combined with one of the two hooking nozzles 5a of the key 5 and to the upper edge part 5c of the key extending the ramped part 5a1 of the spout corresponding attachment 5a.
  • Shell 4 shown Figures 7 and 8 is the one shown to the left of panel 1 with regard to FIG. 1 and is intended to be attached to the hanging spout 5a located to the left of the key 5 shown in FIG. 5.
  • the height h of each housing 7 defined between its lower edge 7c and its parallel upper edge 7b extending the ramp upper 7a for hooking the shell 4 to the key 5, is greater than the height of the key 5 for allow the key to pass through the shell.
  • the keys 5 and the shells of protection 4 are ceramic based on carbide silicon, allows them to present excellent corrosion resistance while having the property of conduct heat well.
  • Each key 5 is first inserted in its housing 6 by an operator located on one side of panel 1 and held in the housing in support by its edge lower on the lower edge of conjugate form of the opening 6. In this way, each key 5 is arranged substantially parallel to the two tubes adjacent 2 and perpendicular to the median plane longitudinal of these containing fin 3, making protrusion on either side of the latter. Then, the operator hooks a protective shell 4 to the side of panel 1 by introducing the end portion with a beak 5a of the key 5 in the housing 7 of the shell and releasing it to rest by gravity on the end of the key. Then, a operator located on the other side of the panel 1 hook the same way the other protective shell 4 at the same key 5 and these operations are repeated until coat both sides of the panel.
  • each key 5 is filled with keying concrete 8 ( Figure 2) based on silicon carbide, to prevent the unhooking of the shells.
  • Semicircular impressions 5b of each key 5 are filled with concrete 8 which allows the latter to be held in place.
  • the protective shells 4 are mounted at from the bottom of the tube panel to the top of it. As shown in Figures 4, 7 and 8, each shell 4 has a tongue at its upper part protruding 4c and at its bottom a groove conjugate 4d. This configuration allows you to stack the protective shells 4 by fitting a tongue upper shell in a lower groove another shell above the first.
  • each shell 4 of the upper row is less than the height common height of the shells of the lower rows, so as to allow the placement of the shells of the upper row below the boiler ceiling P or shells already in place in the case of a protection repair.
  • the space remaining between the upper part of the shells of the upper row and this ceiling P is filled with a concrete 8a based on silicon carbide.
  • the ceiling P may include impressions and semi-hemispherical cavities P1 and P2 filled with concrete 8a to keep it in place.
  • a putty in flexible refractory material 9, such as for example Fraxfil, is interposed between the protective shells 4 and the tube panel 1 and between the shells 4 of so as to allow free expansion of the shells.
  • this refractory putty constitutes a barrier to gas circulation against the tubes 2 of the panel superheater 1.
  • Figure 2 also shows that concrete 10 based on silicon carbide is poured along the vertical space between two shells ends surrounding each last tube 2 of the panel superheater 1.
  • Figures 9 and 10 show a second mode of realization of the device of the invention according to which a single wall of panel 1 of tubes 2 is covered by protective shells 4, identical to those of first embodiment, and only one of which is represented.
  • the key 10 for hooking a corresponding protective shell 4 is in plate shape with strength characteristics mechanical identical to those of key 5 and is having a general T-shape with the leg has a spout at its upper free end for hooking 10a to a shell 4 and the branch transverse 10b defines two shoulders e1 and e2.
  • the key 10 is engaged in a opening 6 in the shape of a rectangular window extending parallel to the tubes 2 and rests by its edge lower on the lower edge of conjugate shape of the window 6 projecting from the corresponding fin 3 on the side where the shell should be fixed 4.
  • the branch transverse 10b of the key 10 bears on the side of fin 3 opposite the side to be protected by the corresponding protective shell 4, so to constitute a stop for holding the key 10 in the opening 6.
  • the key 10 may include a semi-circular cutout (not shown) on its edge lower opposite the spout 10a to allow the maintenance of the concrete filling the space between the key 10 and the lower part of the opening 7.
  • the key 10 is made of a material resistant to corrosion, especially ceramic and preferably based on silicon carbide, also giving it good heat conduction.
  • each protective shell 4 The fixing of each protective shell 4 is carried out by first inserting each key 10 into the opening 6 so that the transverse branch 10b of this is supported on the corresponding side of the fin 3 and that the key 10 occupies a position substantially parallel to the tubes 2 and perpendicular to this fin. Then the protective shell is placed in front of the free end of the beak leg 10a of the key 10 to introduce it into the housing 7 of the shell which is fixed by hooking to the key 10 and held there by gravity.
  • Figure 10 shows an alternative embodiment of the key 10 which, instead of being inserted through the side of the panel 1 opposite to that where the shells of protection 4, is introduced on the same fixing side of these shells.
  • the transverse branch 10b of the key 10 at one of its ends called lower 10b1 with an arched external profile for allow the introduction of this branch through the opening 6 of the fin 3 as explained now.
  • the key 10 is inclined relative to the fin 3 so as to allow the engagement of the upper end 10b2 of the transverse branch 10b of the key as shown in dashed lines on the Figure 10 which also shows that the upper edge of the key 10 located between the end 10b2 and the spout hook 10a is supported on the upper edge of opening 6 to constitute a fulcrum.
  • the key 10 is pivoted around this fulcrum clockwise to allow the passage of the arched end 10b1 whose radius allows rotation and passage of the lower end 10b1 through the opening 6.
  • the key 10 is engaged in opening 6 as indicated by a strong line at Figure 10 with the transverse branch 10b in support on the side of the fin 3 opposite the side where must be attached the corresponding protective shell 4, the key 10 is lowered until it rests by its lower edge on the corresponding lower edge of the opening 6.
  • the protective shell 4 is fixed to panel 1 by hanging it on the hanging spout 10a of the key 10, the weight of this shell allowing it to be held on the wall of the panel 1. If one wishes to obtain a waterproofness of this panel combustion gases, which is the case for combustion chamber, it is possible to provide a sealing box 11, shown in dotted lines at Figure 10, behind each opening 6 in the fins 3.
  • flexible refractory putty can be also used as in the first mode of realization to allow sealing and free expansion of the shells attached to the side of the panel 1, between them or in relation to this panel.
  • protective shells of the upper row of the second embodiment have a height less than protective shells in the lower rows for allow the mounting of this row, the space between ceiling and upper shells being blocked by concrete based on silicon carbide as in the first embodiment.
  • the fixing device of the invention described above allows mounting of extremely protective shells simple and there is no workpiece unlike to previously known devices. So after a sanding the tube panel, just install the shells in the manner explained above. In addition, same protective shells can be installed on one or both sides of the panels to be protected since, according to the invention, it suffices to change the type key to fix the protective shells to one sides of the panel or both sides of the panel.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de protection contre la corrosion et/ou l'abrasion d'un panneau de tubes notamment d'un surchauffeur d'une chaudière, ainsi que le procédé de fixation de coquilles de protection à un tel panneau. Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend des clavettes (5) logées chacune amoviblement entre deux tubes adjacents (2) du panneau (1), en appui sur le bord inférieur d'une ouverture (6) réalisée à travers une ailette (3) de raccordement de deux tubes adjacents (2) et ayant au moins une partie d'extrémité libre (5a) apte à s'engager dans un logement (7) de la coquille de protection (4) de façon à permettre l'accrochage de la coquille et la retenue de celle-ci par gravité. L'invention trouve application pour des panneaux de surchauffeur de chaudière d'incinération de déchets. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un dispositif de protection contre la corrosion et/ou l'abrasion d'un panneau de tubes notamment d'un surchauffeur d'une chaudière.
Elle vise également un procédé de fixation de coquilles de protection à au moins une paroi du panneau de tubes d'un tel surchauffeur de chaudière.
Les surchauffeurs sont installés dans les chaudières de production de vapeur surchauffée et plus particulièrement les chaudières destinées à valoriser la chaleur provenant de la combustion de déchets notamment industriels. Ces surchauffeurs sont les organes sensibles des chaudières du fait que les gaz de combustion des déchets contiennent des produits agressifs, tels que de l'acide chlorhydrique, des oxydes de soufre, des sels divers, etc, qui corrodent les surchauffeurs.
Pour limiter une telle corrosion, il est nécessaire de protéger les panneaux du surchauffeur par des revêtements en matériau réfractaire, en général à base de carbure de silicium.
Il existe actuellement deux techniques de mise en place de revêtements en matériau réfractaire.
La première consiste à revêtir le panneau par une nappe continue d'un pisé ou béton réfractaire coulé ou projeté et fixée au panneau par des éléments d'ancrage métalliques soudés à celui-ci. Cependant, cette solution connue a pour inconvénients que les ancrages métalliques se corrodent et la nappe d'enrobage en pisé ou béton réfractaire se dégrade rapidement surtout dans les zones les plus exposées, ce qui nécessite des réparations importantes qui, de surcroít, sont difficiles et longues à réaliser sur place, puisqu'il y a lieu de nettoyer les surfaces, ressouder les ancrages défectueux et remettre en place du pisé ou béton réfractaire, le tout dans un espace très réduit.
La deuxième technique consiste à utiliser des pièces ou coquilles de protection réfractaires préfabriquées, notamment en carbure de silicium, fixées aux parois du panneau du surchauffeur par des éléments métalliques d'accrochage fixés par soudage au panneau. Cependant, comme pour la première technique, cette solution connue exige l'utilisation d'éléments d'accrochage métalliques, qui se détruisent par corrosion, entraínant par conséquent la chute des coquilles de protection et il est alors difficile d'effectuer les réparations qui sont longues et coûteuses.
La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus des solutions connues en proposant un dispositif de protection d'un panneau de surchauffeur d'une chaudière par des coquilles de protection fixées à ce panneau par des éléments d'accrochage ne se corrodant pas et qui permettent d'effectuer des réparations sur place de façon aisée et rapide.
A cet effet, selon l'invention, le dispositif de protection contre la corrosion et/ou l'abrasion d'un panneau de tubes notamment d'un surchauffeur d'une chaudière, reliés rigidement les uns aux autres de façon espacée, comprenant des coquilles de protection fixées par des éléments d'accrochage sur au moins l'un des côtés du panneau en épousant la forme de celui-ci, est caractérisé en ce que chaque élément d'accrochage comprend une clavette logée amoviblement entre deux tubes adjacents en appui sur une partie transversale de raccordement des deux tubes et ayant au moins une partie d'extrémité libre apte à s'engager dans un logement de la partie de la coquille de protection située entre les deux tubes adjacents de façon à permettre l'accrochage de la coquille et la retenue de celle-ci par gravité et/ou scellement.
Selon un mode de réalisation, la clavette comprend deux parties d'extrémités libres situées aux deux côtés du panneau et aptes à s'engager respectivement dans deux logements de deux parties situées entre les deux tubes adjacents respectivement de deux coquilles de protection de façon à fixer par accrochage celles-ci de chaque côté du panneau.
Selon un autre mode de réalisation, la clavette comprend une seule partie d'extrémité libre d'accrochage et a sa partie d'extrémité libre opposée comprenant deux épaulements venant en appui sur le côté de la partie transversale de raccordement des deux tubes adjacents opposé à la coquille de protection et sur le même côté d'une autre partie transversale de raccordement des deux tubes située au-dessus de la première.
Avantageusement, selon le premier mode de réalisation, la clavette est en forme de plaque s'étendant sensiblement parallèlement aux deux tubes adjacents et perpendiculairement au plan médian longitudinal de ceux-ci, reposant par son bord inférieur sur la partie transversale de raccordement des deux tubes adjacents et ayant ses deux parties d'extrémités libres d'accrochage comprenant respectivement deux becs d'accrochage dirigés vers le haut à l'opposé du bord inférieur et divergeant l'un de l'autre.
Les deux becs d'accrochage de la clavette en forme de plaque sont disposés symétriquement au plan médian transversal de la clavette.
Selon l'autre mode de réalisation, la clavette est également en forme de plaque s'étendant sensiblement parallèlement aux deux tubes adjacents et perpendiculairement au plan médian longitudinal de ceux-ci, reposant par son bord inférieur sur la partie transversale de raccordement des deux tubes et ayant sa partie d'extrémité libre d'accrochage comprenant un bec dirigé vers le haut à l'opposé du bord inférieur et sa partie d'extrémité opposée à deux épaulements formant tête d'un T.
La clavette est logée dans une ouverture, en forme de trou oblong ou de fenêtre rectangulaire, réalisée parallèlement aux deux tubes adjacents dans une ailette de liaison des deux tubes et dont le bord inférieur consitute la partie transversale d'appui de la clavette.
Le logement précité de la coquille de protection s'étend parallèlement aux deux tubes adjacents sur une longueur supérieure à la hauteur de la partie d'extrémité d'accrochage de la clavette pour permettre l'introduction de cette partie d'extrémité dans le logement dont la partie supérieure est de forme conjuguée au bec d'accrochage de la clavette.
L'espace subsistant entre la partie inférieure du logement traversant de la coquille de protection et le bord inférieur correspondant de la clavette est rempli par du béton, de préférence en carbure de silicium, afin de sceller la coquille sur la clavette et empêcher son décrochage.
Dans le mode de réalisation de la clavette à tête d'appui, les côtés des deux parties transversales de raccordement des deux tubes adjacents et sur lesquels vient en appui la branche transversale du T de la clavette, sont constitués par le côté de l'ailette de liaison des deux tubes adjacents opposé à la coquille de protection.
La clavette à tête d'appui peut être introduite à travers l'ailette de raccordement de deux tubes adjacents par le côté opposé à la coquille de protection.
Selon une variante, la clavette à tête d'appui peut être introduite à travers l'ailette de raccordement des deux tubes adjacents par le côté où sera accrochée la coquille de protection en engageant tout d'abord l'extrémité supérieure de la branche transversale du T de la clavette à travers l'ouverture de l'ailette par inclinaison de la clavette, dont le bord supérieur situé entre la branche du T et le bec d'accrochage est en appui sur le bord supérieur de l'ouverture, puis en faisant pivoter la clavette autour de son point d'appui dans un sens permettant le passage à travers l'ouverture de l'extrémité inférieure de la branche transversale du T ayant un profil externe courbé et en amenant en appui par gravité la clavette sur le bord inférieur de l'ouverture de l'ailette.
La clavette et les coquilles de protection sont réalisées en matériau ne se corrodant pas, notamment en céramique et de préférence à base de carbure de silicium pour lui procurer également une bonne conduction thermique.
La clavette comprend à son bord inférieur au moins une découpe sensiblement semi-circulaire de maintien du béton de remplissage de l'espace entre clavette et partie inférieure du logement de la coquille de protection.
Un mastic en matériau réfractaire souple est disposé entre les coquilles de protection et le panneau de tubes et entre les coquilles de protection.
La largeur de l'ouverture précitée de chaque coquille de protection est légèrement supérieure à l'épaisseur de la clavette en forme de plaque.
Chaque coquille de protection comprend à ses extrémités supérieure et inférieure une languette et une rainure permettant de disposer les coquilles les unes aux-dessus des autres par emboítement en partant du bas du panneau de tubes vers le haut de celui-ci.
Lorque l'on doit remplacer des coquilles lors d'une réparation, chaque coquille de protection de la rangée supérieure a une hauteur réduite par rapport aux autres coquilles de protection des rangées inférieures et l'espace laissé libre au-dessus de cette coquille est bouché par du béton, de préférence à base de carbure de silicium.
L'invention propose également un procédé de fixation de coquilles de protection à au moins une paroi d'un panneau de tubes notamment d'un surchauffeur d'une chaudière, reliés les uns aux autres par des ailettes de raccordement, les coquilles étant conformées de façon à épouser la paroi du panneau en position de fixation de celles-ci et qui est caractérisé en ce qu'il consiste à disposer des clavettes, en matériau ne se corrodant pas, notamment en céramique de préférence à base de carbure de silicium lui procurant une bonne conduction thermique, ayant chacune au moins une partie d'extrémité libre à bec d'accrochage, respectivement dans des ouvertures en forme de trou oblong ou de fenêtre rectangulaire réalisées à travers les ailettes de raccordement de façon à faire saillie de ces ailettes, à accrocher chaque coquille de protection au bec d'accrochage de la clavette correspondante s'engageant dans un logement conjugué réalisé dans la partie de la coquille située entre deux tubes adjacents, de façon à réaliser successivement, de bas en haut, des rangées de coquilles de protection superposées maintenues par gravité et/ou scellement sur les clavettes correspondantes.
Le procédé consiste également à superposer les coquilles de protection en colonnes.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaítront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation et dans lesquels.
  • La figure 1 est une vue en perspective éclatée représentant un panneau de tubes d'un surchauffeur de chaudière et deux coquilles de protection pouvant être accrochées au panneau conformément à l'invention.
  • La figure 2 est une vue de dessus représentant deux paires de coquilles de protection d'une même rangée fixées au panneau de tubes.
  • La figure 3 est une vue partielle en coupe agrandie suivant la ligne III-III de la figure 2.
  • La figure 4 est une vue de dessus d'une coquille de l'invention.
  • La figure 5 est une vue de côté d'une clavette d'accrochage de deux coquilles de protection.
  • La figure 6 est une vue partielle en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5.
  • La figure 7 est une vue de côté d'une coquille suivant la flèche VII de la figure 1.
  • La figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7.
  • La figure 9 représente en perspective éclatée un dispositif de fixation d'une coquille à un panneau de tubes d'un surchauffeur de chaudière suivant un second mode de réalisation de l'invention.
  • La figure 10 est une vue en coupe dans le plan vertical contenant la ligne X-X de la figure 9 sans la coquille de protection.
  • La figure 11 est une vue en perspective éclatée représentant une variante de réalisation du support d'une clavette d'accrochage de deux coquilles de protection.
  • La figure 12 est une vue en perspective éclatée représentant une variante de réalisation du support d'une clavette d'accrochage d'une seule coquille.
    • Les figures 1 à 8 représentent un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention permettant de fixer des coquilles de protection aux deux côtés d'un panneau plan de tubes métalliques constituant un surchauffeur de chaudière, étant bien entendu que ce dispositif n'est pas limité à une telle application.
    Le panneau 1 comprend des tubes métalliques verticaux 2 reliés rigidement les uns aux autres de façon espacée par des ailettes 3 soudées aux tubes 2 dans lesquels peut circuler un fluide caloporteur.
    Des coquilles 4 épousant la forme du panneau 1 sont fixées aux deux côtés de celui-ci par des éléments d'accrochage 5 de façon à protéger contre la corrosion le panneau de tubes. Les coquilles de protection 4 sont de préférence fixées au panneau 1 en rangées et colonnes, mais elles peuvent également être fixées en quinconce sans sortir du cadre de l'invention.
    Selon l'invention, chaque élément d'accrochage 5 de deux coquilles de protection 4 situées en regard l'une de l'autre de part et d'autre du panneau de tubes est constitué par une clavette mieux visible en figure 5, logée amoviblement dans une ouverture en forme de trou oblong 6 réalisée à travers une ailette correspondante 3 en s'étendant parallèlement aux tubes 2. Chaque clavette 5, réalisée en matériau ne se corrodant pas, notamment en céramique et de préférance à base de carbure de silicium pour lui procurer également une propriété de bonne conduction de la chaleur, est en forme de plaque généralement rectangulaire et comporte en partie supérieure deux extrémités libres d'accrochage 5a en forme de becs dirigés vers le haut en divergeant l'un de l'autre et symétriques au plan médian transversal de la clavette. La largeur de chaque ouverture 6 est légèrement supérieure à l'épaisseur de la clavette 5. A titre d'exemple, la clavette 5 peut avoir une épaisseur d'environ 20 mm et une hauteur d'environ 80 mm, lui donnant une bonne résistance mécanique. Chaque clavette 5 comprend en outre en partie inférieure deux empreintes ou découpes 5b de forme semi-circulaire, symétriques au plan médian transversal de la clavette et destinées à maintenir en place un béton de clavetage comme on le verra ultérieurement. Le bord inférieur de chaque clavette 5 est arrondi comme représenté en figure 6 de façon à s'adapter à la forme conjuguée du bord inférieur de l'ouverture correspondante 6.
    Chaque coquille de protection 4 comprend, dans sa partie intermédiaire 4a s'adaptant dans l'espace entre deux tubes adjacents 2 et située entre les deux parties creuses semi-cylindriques parallèles 4b, un logement 7 de la partie d'extrémité libre de la clavette 5 de façon à permettre l'accrochage de la coquille 4 à cette partie d'extrémité de la clavette 5 et le maintien de cette coquille à la clavette par gravité en attendant la mise en place du béton de clavetage. Le logement 7 de chaque coquille 4 est en forme de fenêtre réalisée à travers la coquille en débouchant à sa paroi externe et ayant son axe longitudinal sensiblement parallèle aux tubes 2. Comme cela ressort mieux de la figure 8, le logement 7 de chaque coquille 4 a sa partie supérieure 7a, 7b de forme conjuguée à l'un des deux becs d'accrochage 5a de la clavette 5 et à la partie de bord supérieur 5c de la clavette prolongeant la partie en rampe 5a1 du bec d'accrochage correspondant 5a. La coquille 4 représentée aux figures 7 et 8 est celle représentée à gauche du panneau 1 au regard de la figure 1 et est destinée à être accrochée au bec d'accrochage 5a situé à gauche de la clavette 5 représentée en figure 5. La hauteur h de chaque logement 7 définie entre son bord inférieur 7c et son bord supérieur parallèle 7b prolongeant la rampe supérieure 7a d'accrochage de la coquille 4 à la clavette 5, est supérieure à la hauteur de la clavette 5 pour permettre le passage de la clavette à travers la coquille.
    Du fait que les clavettes 5 et les coquilles de protection 4 sont en céramique à base de carbure de silicium, leur permet de présenter une excellente résistance à la corrosion tout en ayant la propriété de bien conduire la chaleur.
    La fixation des coquilles de protection 4 au panneau 1 ressort déjà en grande partie de la description qui précède et va être maintenant expliquée.
    Chaque clavette 5 est tout d'abord insérée dans son logement 6 par un opérateur situé d'un côté du panneau 1 et maintenue dans le logement en appui par son bord inférieur sur le bord inférieur de forme conjuguée de l'ouverture 6. De la sorte, chaque clavette 5 est disposée sensiblement parallèlement aux deux tubes adjacents 2 et perpendiculairement au plan médian longitudinal de ceux-ci contenant l'ailette 3, en faisant saillie de part et d'autre de cette dernière. Ensuite, l'opérateur accroche une coquille de protection 4 au côté du panneau 1 en introduisant la partie d'extrémité à bec d'accrochage 5a de la clavette 5 dans le logement 7 de la coquille et relâchant cette dernière pour qu'elle repose par gravité sur l'extrémité de la clavette. Puis, un opérateur situé de l'autre côté du panneau 1 accroche de la même manière l'autre coquille de protection 4 à la même clavette 5 et ces opérations sont répétées jusqu'à revêtir les deux côtés du panneau. L'espace subsistant entre le bord inférieur de chaque clavette 5 et la partie inférieure du logement 7 de la coquille correspondante, du fait que ce logement a une hauteur supérieure à la hauteur de la clavette pour permettre la mise en place des coquilles, est rempli d'un béton de clavetage 8 (figure 2) à base de carbure de silicium, pour empêcher le décrochage des coquilles. Les empreintes semi-circulaires 5b de chaque clavette 5 sont remplies du béton 8 ce qui permet le maintien en place de ce dernier. Le montage des coquilles de protection 4 s'effectue à partir du bas du panneau de tubes vers le haut de celui-ci. Comme cela ressort des figures 4, 7 et 8, chaque coquille 4 comporte à sa partie supérieure une languette faisant saillie 4c et à sa partie inférieure une rainure conjuguée 4d. Cette configuration permet d'empiler les coquilles de protection 4 par emboítement d'une languette supérieure d'une coquille dans une rainure inférieure d'une autre coquille au-dessus de la première. En outre, comme représenté en figure 3, chaque coquille 4 de la rangée supérieure est d'une hauteur inférieure à la hauteur commune des coquilles des rangées inférieures, de façon à permettre la mise en place des coquilles de la rangée supérieure en dessous du plafond P de la chaudière ou de coquilles déjà en place dans le cas d'une réparation de la protection. L'espace subsistant entre la partie supérieure des coquilles de la rangée supérieure et ce plafond P est rempli d'un béton 8a à base de carbure de silicium. Le plafond P peut comporter des empreintes ou cavités semi-hémisphériques P1 et P2 remplies du béton 8a pour assurer son maintien en place.
    Comme représenté aux figures 2 et 3, un mastic en matériau réfractaire souple 9, tel que par exemple du Fraxfil, est interposé entre les coquilles de protection 4 et le panneau de tubes 1 et entre les coquilles 4 de façon à autoriser une libre dilatation des coquilles. En outre, ce mastic réfractaire constitue une barrière à la circulation des gaz contre les tubes 2 du panneau de surchauffeur 1. La figure 2 montre également que du béton 10 à base de carbure de silicium est coulé le long de l'espace vertical existant entre deux coquilles d'extrémités entourant chaque dernier tube 2 du panneau de surchauffeur 1.
    Les figures 9 et 10 représentent un second mode de réalisation du dispositif de l'invention selon lequel une seule paroi du panneau 1 de tubes 2 est recouverte par des coquilles de protection 4, identiques à celles du premier mode de réalisation, et dont une seule est représentée.
    Selon ce mode de réalisation, la clavette 10 d'accrochage d'une coquille de protection correspondante 4 est en forme de plaque ayant des caractéristiques de résistance mécanique identiques à celles de la clavette 5 et se présentant sous une forme générale en T dont la jambe comporte à son extrémité libre supérieure un bec d'accrochage 10a d'une coquille 4 et la branche transversale 10b définit deux épaulements e1 et e2. Comme pour la clavette 5, la clavette 10 est engagée dans une ouverture 6 en forme de fenêtre rectangulaire s'étendant parallèlement aux tubes 2 et repose par son bord inférieur sur le bord inférieur de forme conjuguée de la fenêtre 6 en faisant saillie de l'ailette correspondante 3 du côté où doit être fixée la coquille 4. La branche transversale 10b de la clavette 10 vient en appui sur le côté de l'ailette 3 opposé au côté devant être protégé par la coquille de protection correspondante 4, de façon à constituer une butée de maintien de la clavette 10 dans l'ouverture 6. En outre, la clavette 10 peut comporter une découpe semi-circulaire (non représentée) à son bord inférieur opposé au bec 10a pour permettre le maintien du béton de remplissage de l'espace entre la clavette 10 et la partie inférieure de l'ouverture 7. Bien entendu, la clavette 10 est en un matériau résistant à la corrosion, notamment en céramique et de préférence à base de carbure de silicium, lui conférant également une bonne conduction de la chaleur.
    La fixation de chaque coquille de protection 4 s'effectue en insérant tout d'abord chaque clavette 10 dans l'ouverture 6 de façon que la branche transversale 10b de celle-ci soit en appui sur le côté correspondant de l'ailette 3 et que la clavette 10 occupe une position sensiblement parallèle aux tubes 2 et perpendiculaire à cette ailette. Ensuite, la coquille de protection est placée devant l'extrémité libre de la jambe à bec 10a de la clavette 10 pour l'introduire dans le logement 7 de la coquille qui est fixée par accrochage à la clavette 10 et maintenue à celle-ci par gravité.
    La figure 10 montre une variante de réalisation de la clavette 10 qui, au lieu d'être introduite par le côté du panneau 1 opposé à celui où sont fixées les coquilles de protection 4, est introduite du même côté de fixation de ces coquilles. A cet effet, la branche transversale 10b de la clavette 10 à l'une de ses extrémités dite inférieure 10b1 présentant un profil externe arqué pour permettre l'introduction de cette branche à travers l'ouverture 6 de l'ailette 3 comme expliqué maintenant. Tout d'abord, la clavette 10 est inclinée relativement à l'ailette 3 de manière à permettre l'engagement de l'extrémité supérieure 10b2 de la branche transversale 10b de la clavette comme indiqué en traits mixtes sur la figure 10 qui montre également que le bord supérieur de la clavette 10 situé entre l'extrémité 10b2 et le bec d'accrochage 10a est en appui sur le bord supérieur de l'ouverture 6 pour constituer un point d'appui. Ensuite, la clavette 10 est pivotée autour de ce point d'appui dans le sens des aiguilles d'une montre pour permettre le passage de l'extrémité arquée 10b1 dont le rayon autorise la rotation et le passage de l'extrémité inférieure 10b1 à travers l'ouverture 6. Lorsque la clavette 10 est engagée dans l'ouverture 6 comme indiqué en trait fort à la figure 10 avec la branche transversale 10b en appui sur le côté de l'ailette 3 opposé au côté où doit être fixée la coquille de protection correspondante 4, la clavette 10 est descendue jusqu'à ce qu'elle repose par son bord inférieur sur le bord inférieur correspondant de l'ouverture 6. Enfin, la coquille de protection 4 est fixée au panneau 1 en l'accrochant au bec d'accrochage 10a de la clavette 10, le poids de cette coquille permettant le maintien de celle-ci à la paroi du panneau 1. Si l'on souhaite obtenir une étanchéité de ce panneau aux gaz de combustion, ce qui est le cas des écrans de chambre de combustion, il est possible de prévoir une boíte d'étanchéité 11, représentée en pointillés en figure 10, derrière chaque ouverture 6 aménagée dans les ailettes 3.
    Bien entendu, du mastic réfractaire souple peut être également utilisé comme dans le premier mode de réalisation pour permettre l'étanchéité et la libre dilatation des coquilles fixées au côté du panneau 1, entre elles ou par rapport à ce panneau. De même, les coquilles de protection de la rangée supérieure du second mode de réalisation ont une hauteur inférieure aux coquilles de protection des rangées inférieures pour permettre le montage de cette rangée, l'espace entre plafond et coquilles supérieures étant bouché par du béton à base de carbure de silicium comme dans le premier mode de réalisation.
    Diverses modifications peuvent être apportées au dispositif qui vient d'être décrit de l'invention. Ainsi, ci les tubes métalliques 2 ne sont pas reliés entre eux par des ailettes continues 3 comme décrit précédemment, il est alors possible d'installer, au niveau de chaque coquille, un genre de taquet ou barrette 12 représenté en figure 11, soudé entre deux tubes adjacents transversalement à ceux-ci et qui servira d'appui à la clavette du premier mode de réalisation. Dans le cas de la clavette du second mode de réalisation, il faudra alors prévoir un deuxième taquet 13 au-dessus du premier, comme représenté en figure 12, servant d'appui à la clavette 10 et à une hauteur relative permettant à la branche transversale 10b de la clavette 10 de venir en appui sur le côté commun des deux taquets opposé au côté sur lequel doivent être fixées les coquilles de protection. Bien entendu, selon la variante de la figure 12, la clavette 10 peut être introduite dans l'ouverture définie entre les deux taquets 12, 13 suivant l'une ou l'autre des deux méthodes exposées aux figures 9 et 10.
    Le dispositif de fixation de l'invention ci-dessus décrit permet un montage des coquilles de protection extrêmement simples et il n'y a aucune pièce à souder contrairement aux dispositifs antérieurement connus. Ainsi, après un sablage du panneau de tubes, il suffit d'installer les coquilles à la manière expliquée ci-dessus. En outre, les mêmes coquilles de protection peuvent être installées d'un côté ou des deux côtés des panneaux à protéger puisque, selon l'invention, il suffit de changer de type de clavette pour fixer les coquilles de protection à l'un des côtés du panneau ou aux deux côtés de celui-ci.

    Claims (20)

    1. Dispositif de protection contre la corrosion et/ou l'abrasion d'un panneau (1) de tubes (2) notamment d'un surchauffeur d'une chaudière, reliés rigidement les uns aux autres de façon espacée, comprenant des coquilles de protection (4) fixées par des éléments d'accrochage (5 ; 10) sur au moins l'un des côtés du panneau (1) en épousant la forme de celui-ci, caractérisé en ce que chaque élément d'accrochage comprend une clavette (5 ; 10) logée amoviblement entre deux tubes adjacents (2), en appui sur une partie transversale de raccordement des deux tubes (2) et ayant au moins une partie d'extrémité libre (5a ; 10a) apte à s'engager dans un logement (7) de la partie de la coquille de protection (4) située entre les deux tubes adjacents (2), de façon à permettre l'accrochage de la coquille (4) et la retenue de celle-ci par gravité et/ou scellement.
    2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la clavette (5) comprend deux parties d'extrémité libres (5a) situées aux deux côtés du panneau (1) et aptes à s'engager respectivement dans deux logements (7) des deux parties de deux coquilles de protection situées entre les deux tubes adjacents de façon que les deux coquilles de protection (4) soient fixées de part et d'autre du panneau (1).
    3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la clavette (10) comprend une seule partie d'extrémité libre d'accrochage (10a) et a sa partie d'extrémité libre opposée (10b) comprenant deux épaulements (e1, e2) venant en appui sur le côté de la partie transversale (12) de raccordement des deux tubes adjacents (2) opposé à la coquille de protection (4) et sur le même côté d'une autre partie transversale (13)de raccordement des deux tubes (2) située au-dessus de la première.
    4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la clavette (5) est en forme de plaque s'étendant sensiblement parallèlement aux deux tubes adjacents (2) et perpendiculairement au plan médian longitudinal de ceux-ci, reposant par son bord inférieur sur la partie transversale de raccordement des deux tubes adjacents (2) et ayant ses deux parties d'extrémités libres comprenant respectivement deux becs d'accrochage (5a) dirigés vers le haut à l'opposé du bord intérieur et divergeant l'un de l'autre.
    5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux becs d'accrochage (5a) de la clavette (5) en forme de plaque sont disposés symétriquement au plan médian transversal de la clavette (5).
    6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la clavette (10) est en forme de plaque s'étendant sensiblement parallèlement aux deux tubes adjacents et perpendiculairement au plan médian longitudinal de ceux-ci, reposant par son bord inférieur sur la partie transversale (12) de raccordement des deux tubes (2) et ayant sa partie d'extrémité libre d'accrochage (10a) comprenant un bec dirigé vers le haut à l'opposé du bord inférieur et sa partie d'extrémité opposée à deux épaulements (e1, e2) formant tête (10b) d'un T.
    7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la clavette (5 ; 10) est logée dans une ouverture (6), en forme de trou oblong ou de fenêtre rectangulaires, réalisée parallèlement aux deux tubes adjacents (2) dans une ailette (3) de liaison des deux tubes et dont le bord inférieur constitue la partie transversale d'appui de la clavette (5 ; 10).
    8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le logement (7) de la coquille de protection (4) s'étend parallèlement aux deux tubes adjacents (2) sur une longueur supérieure à la hauteur de la partie d'extrémité d'accrochage de la clavette (5 ; 10) pour permettre l'introduction de cette partie d'extrémité dans le logement (7), dont la partie supérieure est de forme conjuguée au bec d'accrochage de la clavette (5 ; 10).
    9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'espace subsistant entre la partie inférieure du logement traversant (7) de la coquille de protection (4) et le bord inférieur correspondant de la clavette (5 ; 10) est rempli par du béton (8), de préférence en carbure de silicium.
    10. Dispositif selon la revendication 7, lorsque considérée uniquement en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que les côtés des deux parties transversales de raccordement des deux tubes adjacents et sur lesquels vient en appui la branche transversale (10b) du T de la clavette (10), sont constitués par le côté de l'ailette de liaison (3) des deux tubes opposé à la coquille de protection.
    11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la clavette (10) est introduite à travers l'ailette de liaison (3) par le côté opposé à la coquille de protection (4).
    12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la clavette (10) est introduite à travers l'ailette de liaison (3) par le côté où sera accrochée la coquille de protection (4), en engageant tout d'abord l'extrémité supérieure (10b2) de la branche transversale (10b) du T de la clavette (10) à travers l'ouverture (6) de l'ailette (3) par inclinaison de la clavette (5), dont le bord supérieur situé entre la branche transversale du T et le bec d'accrochage (10a) est en appui sur le bord supérieur de l'ouverture (6), puis en faisant pivoter la clavette (10) autour de son point d'appui dans un sens permettant le passage à travers l'ouverture (6) de l'extrémité intérieure (10b) de la branche transversale du T ayant son profil externe courbé et en amenant en appui par gravité la clavette (10) sur le bord inférieur de l'ouverture (6) de l'ailette (3).
    13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la clavette (5 ; 10) et les coquilles de protection (4) sont réalisées en matériau ne se corrodant pas, notamment en céramique et de préférence à base de carbure de silicium pour lui donner une propriété de bonne conduction de la chaleur.
    14. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la clavette (5 ; 10) comprend à son bord inférieur au moins une découpe (5b) sensiblement semi-circulaire servant de maintien au béton (8) précité.
    15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un mastic en matériau réfractaire souple (9) est disposé entre les coquilles de protection (4) et le panneau de tubes (1) et entre les coquilles de protection (4).
    16. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que la largeur de l'ouverture (6) précitée est légèrement supérieure à l'épaisseur de la clavette (5 ; 10).
    17. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque coquille de protection (4) comprend à ses extrémités supérieure et inférieure une languette (4c) et une rainure (4d) permettant de disposer les coquilles (4) les unes au dessus des autres par emboítement en partant du bas du panneau de tubes (1) vers le haut de celui-ci.
    18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que chaque coquille de protection (4) de la rangée supérieure a une hauteur réduite par rapport aux autres coquilles des rangées inférieures et l'espace laissé libre au-dessus de cette coquille supérieure est bouché par du béton, de préférence en carbure de silicium.
    19. Procédé de fixation de coquilles de protection (4) à au moins une paroi d'un panneau de tubes (1) notamment d'un surchauffeur d'une chaudière, reliés les uns aux autres par des ailettes de raccordement (3), les coquilles (4) étant conformées de façon à épouser la paroi du panneau (1) en position de fixation de celles-ci, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer des clavettes (5 ; 10), en matériau ne se corrodant pas, notamment en céramique et de préférence à base de carbure de silicium pour lui donner une propriété de bonne conduction de la chaleur, ayant chacune au moins une partie d'extrémité libre à bec d'accrochage (5a ; 10a), dans des ouvertures (6) en forme de trou oblong ou de fenêtre rectangulaire, réalisées à travers les ailettes de raccordement (3) de façon à faire saillie de ces ailettes, à accrocher chaque coquille de protection (4) au bec d'accrochage (5a ; 10a) de la clavette correspondante (5) s'engageant dans un logement conjugué (7) réalisé dans la partie de la coquille (4) située entre les deux tubes adjacents (2), de façon à réaliser successivement, de bas en haut, des rangées de coquilles de protection superposées (4) maintenues par gravité et/ou scellement sur les clavettes correspondantes (5 ; 10).
    20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il consiste également à superposer les coquilles de protection (4) en colonnes.
    EP19990402446 1998-11-10 1999-10-06 Coquilles de protection contre la corrosion et/ou l'abrasion d'un panneau de tubes et procédé de fixation Expired - Lifetime EP1001213B1 (fr)

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