EP3119927A1 - Installation de traitement de gaz de cuves d'electrolyse pour la production d'aluminium - Google Patents

Installation de traitement de gaz de cuves d'electrolyse pour la production d'aluminium

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EP3119927A1
EP3119927A1 EP15714582.2A EP15714582A EP3119927A1 EP 3119927 A1 EP3119927 A1 EP 3119927A1 EP 15714582 A EP15714582 A EP 15714582A EP 3119927 A1 EP3119927 A1 EP 3119927A1
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EP
European Patent Office
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exchangers
exchanger
gases
installation according
sheath
Prior art date
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Application number
EP15714582.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3119927B1 (fr
Inventor
Thierry Malard
El Hani Bouhabila
Antoine QUENTIN DE GROMARD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fives Solios SA
Original Assignee
Fives Solios SA
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Publication date
Application filed by Fives Solios SA filed Critical Fives Solios SA
Publication of EP3119927A1 publication Critical patent/EP3119927A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3119927B1 publication Critical patent/EP3119927B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/22—Collecting emitted gases

Definitions

  • the present invention relates to electrolysis cell gas treatment plants for the production of aluminum. It relates more particularly to the positioning of the heat exchangers used for cooling the gases before their treatment.
  • the heat exchangers are generally several for a Gas Treatment Center (GTC) because the maximum capacities of the exchangers are limited by manufacturing and process constraints.
  • GTC Gas Treatment Center
  • the flow rates of gas to be treated which represent very large volumes (typically 2 000 000 Nm3 / h for a GTC), are typically distributed over four to thirty two exchangers.
  • This cooling decreases the efficiency of the heat recovery in the exchangers if a recovery of the energy recovered on the gases is envisaged.
  • This energy can, for example, be used for ORC cycle power generation, district or space heating, cooling production, seawater desalination or any industrial use.
  • the document EP 2 431 499 A1 describes a configuration locating the exchangers at the outlet of the electrolysis cell. The recovered temperatures are then maximum because closer to the source, but this multiplies their number because there is one for each tank (typically 190 electrolytic cells for a BGT processing 2,000,000 Nm3 / h and as many exchanger units). However, this imposes a cooling circuit for each tank and many maintenance interventions. An intervention on an exchanger imposes a temporary stop of suction on the tank concerned.
  • the patent also describes a bypass system on each tank which is an extremely expensive solution given the number of additional sheaths and valve sets required (three per tank).
  • the invention provides a solution to these problems.
  • the invention relates to a gas treatment plant from electrolysis tanks for the production of aluminum, comprising at least one collection pipe collecting the gases from the electrolysis tanks, at least one inlet duct bringing the gases. to a gas processing center, and a plurality of heat exchangers placed between the at least one collection line and the at least one inlet sheath bringing the gases to a gas processing center.
  • Each heat exchanger can operate independently of the others and is equipped with isolation devices on both sides of the exchanger. The exchangers thus make it possible to cool the gases before entering the gas treatment center.
  • the heat exchangers are placed in parallel on the at least one inlet duct bringing the gases to a gas treatment center.
  • the installation further comprises at least one input plenum connecting the at least one collection duct to the inlet of the heat exchangers for distributing the gases in all or part of the heat exchangers, and at least one output plenum connecting the output of the heat exchangers to the at least one inlet duct bringing the gases to a gas treatment center to collect the gases before entering the gas treatment center.
  • the installation further comprises one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically possible combination:
  • the installation comprises a plurality of collection ducts, connecting ducts providing at least one connection of the collection ducts between them, the connecting ducts being connected to the input plenum entrance.
  • ducts Collectors run along rows of electrolysis tanks, and the connecting ducts make it possible to combine the gases of each line of tanks;
  • a set of heat exchangers is placed on each connecting pipe
  • a set of heat exchangers is typically composed of two to twelve heat exchangers
  • the heat exchangers are advantageously of the tubular type with circulation of the gases to be cooled outside the tubes and circulation of the cooling fluid inside said tubes;
  • a set of exchangers is placed at the junction between a collection duct and a connecting duct;
  • a set of exchangers is placed at the junction between the connecting ducts and the inlet duct;
  • the installation further comprises an intermediate sheath at the junction between the connecting ducts, a set of heat exchangers being placed at the junction between the intermediate sheath and the inlet duct;
  • the exchangers are placed in the vicinity of the ducts;
  • Isolation devices are placed on either side of each exchanger
  • An exchanger is present in standby to replace an exchanger taken out of service
  • the exchangers and the connecting ducts with these exchangers are provided with inclined flanges, the upper base being wider than the lower base;
  • a gantry equipped with a lifting means is placed above the exchangers to facilitate the maintenance operations of the exchangers; - An exchanger is replaced by a sheath portion of dimensions and identical pressure drop coefficient.
  • Fig. 1 is a schematic top view of an aluminum production unit according to the state of the art
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of the implementation of a set of 4 exchangers according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic elevational view of the implantation example shown in FIG. 2
  • Fig. 4 is a schematic perspective view of the implementation of a set of 4 exchangers according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 5 is a schematic elevational view of an exemplary implantation according to an alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 1 there can be seen a gas treatment plant from electrolysis tanks 2 for the production of aluminum, said tanks being placed in two parallel rows 3.
  • Gas collection means are provided for extracting everything or so selective gas from the electrolysis tanks 2.
  • Collecting conduits 5 run along the electrolysis tanks and collect the gases captured at the tanks.
  • Two connecting ducts 6 provide a connection between the collection ducts 5, running along the tanks 2 and which are located vis-à-vis one another. These two connecting ducts 6 marry to join an inlet duct 7 which brings the gas to a gas treatment center 8 (GTC).
  • GTC gas treatment center 8
  • Each set of exchangers 9 comprises a plurality of heat exchangers 9 placed in parallel and is associated to a plenum 13 input into a plenum 14 output.
  • a set of heat exchangers 9 comprises a number N, preferably between two and twelve, of heat exchangers.
  • the exchangers 9 of the assembly are, according to the example, placed in the vicinity of the connecting ducts 6, that is to say just after the junction between two ducts 6 connecting the collectors.
  • the two connecting ducts 6 are assembled in a common inlet plenum 13 from which N upstream exchanger sheaths each connect to the inlet of a heat exchanger 9.
  • the output of each exchanger 9 of the assembly is connected to a casing 17 downstream exchanger, and an outlet plenum 14 collects all the cooled gases at the outlet of N ducts 17 downstream exchanger and then connects to the sheath 7 input of GTC 8.
  • a set of exchangers 9 may be placed on each connecting duct 6, or at each junction between a collection duct 5 and a connecting duct 6 or after the combination, or joining, of the ducts 6 connecting in an intermediate sheath, that is to say between this intermediate sheath and the sheath 7 input.
  • the installation can thus comprise several sets of exchangers 9, each associated with an inlet plenum 13 and an exit plenum 14.
  • Each exchanger 9 is associated with an isolation device, for example a guillotine-type valve 16, upstream and downstream in order to isolate it completely. More specifically, a guillotine valve 16 is placed on the upstream exchanger sheath 15, near the inlet of the exchanger 9, and a guillotine valve 16 is placed on the sheath 17 downstream exchanger, near the outlet of the exchanger 9.
  • the advantage of this configuration is that in the event of maintenance of an exchanger, it can be isolated using guillotine valves 16, the assembly then operating at N-1 exchangers 9.
  • the fans and the GTC 8 are designed to ensure the suction flow rates when the assembly operates at N-1 exchangers 9.
  • the installation comprises an additional exchanger 9 placed in stand-by, c that is, it is not in operation.
  • the number of exchangers in service is maintained during maintenance operations. Indeed, when an exchanger 9 must be replaced, then the additional exchanger 9, in stand-by, is put into operation, so that there is always N-1 exchangers 9 in operation. N-1 operation is then the case of standard operation of the installation.
  • the case of standard operation of the installation is with all N exchangers 9 in operation.
  • the maintenance operations are carried out during cold periods so that the operation at N-1 exchangers 9 is acceptable by the installation throughout the duration of the maintenance.
  • a reserve exchanger can replace the exchanger requiring maintenance.
  • the exchanger 9 requiring maintenance is replaced, between the upstream exchanger sheath 15 and the corresponding exchanger duct 17, by a sheath portion 19 of dimensions and load loss coefficient identical to the exchanger 9 removed.
  • This configuration makes it possible to cool a proportion of (N-1) / N of the gases during the maintenance of exchanger 9 without modifying the operation of the other N-1 exchangers.
  • This operation with N-1 exchangers 9 is preferably carried out when the gas cooling and operating requirements of the heat exchangers are not maximum, typically outside the hot periods and preferably in the winter.
  • a gantry January 1 provided with a lifting means, for example winch type 12, can be installed above said exchangers 9 to allow the removal of a heat exchanger 9 when it has been previously isolated by the valves guillotines 16.
  • the guillotine valves 16 are controlled from the gantry 1 1 which overhangs the N intermediate sheaths in which the heat exchangers are located so that the guillotine valves 16 can move vertically to obstruct or not the corresponding sheath.
  • the guillotine valves 16 and the exchangers 9 are controlled from below the upstream exchanger 15 and 17 exchanger downstream sheaths between which the exchangers 9 are placed.
  • the guillotine valves 16 mount vertically and rest on the ground in the open position.
  • the flanges 18 for separating the upstream exchanger sheath 15 and the exchanger 9 are inclined, as are the flanges 18 separating the exchanger 9 from the exchanger casing 17, so that an upper base of the exchangers 9 is wider than a lower base. The introduction and withdrawal of the exchanger 9 from its functional position is facilitated, guided by the shape of the exchangers.
  • a heat exchanger 9 is for example in the form of a set of tubes between which the gases to be cooled pass.
  • the number of tubes varies according to different parameters of the installation such as the quantity of gas to be cooled, the flow rate, the space requirement, etc.
  • a heat exchanger 9 comprises between 500 tubes and 1500 tubes.
  • a cooling fluid for example water, circulates inside the tubes to provide cooling of the gases in contact with the outside of the tubes.
  • the cooling fluid circuit within a heat exchanger 9 may advantageously be independent of that of the other exchangers 9 of the same assembly. More specifically, the cooling fluid flowing in an exchanger 9 does not come directly from another exchanger 9 or feeds another exchanger 9.
  • each heat exchanger 9 can be made independent of others easily, without reviewing the circuit supply of cooling fluid of all the exchangers 9. The maintenance is again facilitated.
  • the heat exchangers 9 of the same set are preferably identical, and in particular comprise the same number of tubes of the same dimensions.
  • the plenum 13 makes it possible in particular for the gas velocity to be as uniform and constant as possible in the upstream exchanger sheaths feeding the exchangers 9, independently of the number of exchangers 9 forming the assembly. Thus, even when an exchanger 9 is rendered unavailable for maintenance operations for example, the inlet plenum 13 ensures the distribution of the gases at the inlet of the heat exchangers 9 remaining in operation.
  • casings 17 downstream exchanger open to the plenum 14 output then to the conduit 7 bringing the gas to the center 8 of gas treatment.
  • the invention consists in particular in placing exchangers 9 in parallel, downstream of the collection lines 5 of the tank gases 2 and upstream of the GTC inlet ducts 7, between two plenums 13, 14 of in order to have a good distribution of gases at the inlet of these exchangers.
  • the exchangers 9 are advantageously placed relatively close to the electrolysis tanks 2 to have warmer gases increasing the efficiency of the recovery if recovery of heat recovery is provided. This also makes it possible to choose the number of exchangers 9 and not to be dependent on the number of tanks 12 or filters.
  • the exchangers 9 within the same group also has an individual character thanks in particular to the isolation device 16, so that they can be isolated from each other so as to perform maintenance, operation N- 1, inspection, removal or other handling without involving the stop of the GTC 8, and while ensuring the good distribution at the entrance of each exchanger 9 in operation.

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Abstract

Installation de traitement de gaz provenant de cuves d'électrolyse (2) pour la production d'aluminium, lesdites cuves étant placées sur deux files parallèles (3), comprenant des moyens (4) de captation des gaz (1 ) au niveau des cuves d'électrolyse (2), des conduits (5) collectant les gaz capter au niveau des cuves d'électrolyse (2), au moins un conduit (7) amenant les gaz vers un centre (8) de traitement des gaz et des échangeurs (9) permettant de refroidir les gaz avant leur entrée dans le centre (8) de traitement des gaz, les échangeurs (9) sont placés en parallèle sur au moins un conduit (7) amenant les gaz vers le centre (8) de traitement, chaque échangeur (9) pouvant fonctionner indépendamment des autres et étant muni de dispositifs d'isolement (16) de part et d'autre de l'échangeur (9), les gaz étant distribués dans tout ou partie des échangeurs (9) par un plénum (13) puis rassemblés dans un autre plénum (14) après refroidissement.

Description

INSTALLATION DE TRAITEMENT DE GAZ DE CUVES D'ELECTROLYSE POUR
LA PRODUCTION D'ALUMINIUM
La présente invention est relative aux installations de traitement de gaz de cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium. Elle concerne plus particulièrement le positionnement des échangeurs de chaleur utilisés pour le refroidissement des gaz avant leur traitement.
Les échangeurs de chaleurs sont généralement plusieurs pour un Centre de Traitement de Gaz (GTC) car les capacités maximales des échangeurs sont limitées par des contraintes de fabrication et de procédé. Ainsi, les débits de gaz à traiter, qui représentent des volumes très important (typiquement 2 000 000 Nm3/h pour un GTC), sont typiquement répartis sur quatre à trente deux échangeurs.
Plusieurs configurations existent à ce jour. Le document WO201207809A1 décrit une implantation des échangeurs de chaleur telle que ceux-ci soient positionnés directement sous les filtres au niveau du réacteur. Cette configuration permet d'avoir un échangeur de taille réduite dédié à chaque filtre. Il est alors possible d'isoler ledit échangeur en même temps que le filtre. Cette configuration multiplie le nombre de dispositifs (typiquement 16 à 32 filtres et autant d'échangeurs pour un GTC traitant 2 000 000 Nm3/h), spécialement lorsque les unités de filtrations sont de taille réduite, et impose donc une multiplication du circuit de refroidissement et des interventions de maintenance. Le positionnement des échangeurs sous les filtres éloigne lesdits échangeurs des cuves d'électrolyse, permettant ainsi aux gaz un refroidissement par effet de convection le long du réseau de gaines. Ce refroidissement diminue l'efficacité de la récupération de chaleur dans les échangeurs si une valorisation de l'énergie récupérée sur les gaz est envisagée. Cette énergie peut, par exemple, être utilisée pour la production d'électricité par cycle ORC, le chauffage urbain ou de locaux, la production de froid, le dessalement d'eau de mer ou toute utilisation industrielle.
Le document EP 2 431 499 A1 décrit une configuration localisant les échangeurs en sortie de cuve d'électrolyse. Les températures récupérées sont alors maximales car au plus près de la source, mais cela multiplie leur nombre car il y en a un pour chaque cuve (typiquement 190 cuves d'électrolyse pour un GTC traitant 2 000 000 Nm3/h et autant d'unités d'échangeurs). Cependant, cela impose un circuit de refroidissement pour chaque cuve et des interventions de maintenance très nombreuses. Une intervention sur un échangeur impose un arrêt temporaire d'aspiration sur la cuve concernée. Le brevet décrit également un système de by- pass sur chaque cuve qui est une solution extrêmement coûteuse étant donné le nombre de gaines supplémentaires et de jeux de vannes nécessaires (trois par cuve).
L'invention apporte notamment une solution à ces problèmes.
L'invention concerne une installation de traitement de gaz provenant de cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium, comprenant au moins un conduit de collecte collectant les gaz issus des cuves d'électrolyse, au moins une gaine d'entrée amenant les gaz vers un centre de traitement des gaz, et une pluralité d'échangeurs de chaleur placés entre le au moins un conduit de collecte et la au moins une gaine d'entrée amenant les gaz vers un centre de traitement des gaz. Chaque échangeur de chaleur peut fonctionner indépendamment des autres et est muni de dispositifs d'isolement de part et d'autre de l'échangeur. Les échangeurs permettent ainsi de refroidir les gaz avant leur entrée dans le centre de traitement des gaz. Les échangeurs de chaleur sont placés en parallèle sur la au moins une gaine d'entrée amenant les gaz vers un centre de traitement des gaz. L'installation comprend en outre au moins un plénum d'entrée reliant le au moins un conduit de collecte à l'entrée des échangeurs de chaleur pour distribuer les gaz dans tout ou partie des échangeurs de chaleur, et au moins un plénum de sortie reliant la sortie des échangeurs de chaleur à la moins une gaine d'entrée amenant les gaz vers un centre de traitement des gaz pour rassemblés les gaz avant leur entrée dans le centre de traitement des gaz.
Suivant certains modes de réalisation, l'installation comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
L'installation comprend une pluralité de conduit de collecte, des conduits de liaison assurant au moins une liaison des conduits de collecte entre eux, les conduits de liaison étant connectés à l'entrée du plénum d'entrée. Par exemple, les conduits de collecte courent le long de files de cuves d'électrolyse, et les conduits de liaison permettent de combiner les gaz de chaque file de cuves ;
Un ensemble d'échangeurs de chaleur est placé sur chaque conduit de liaison ;
Un ensemble d'échangeurs de chaleur est typiquement composé de deux à douze échangeurs de chaleur ;
Les échangeurs de chaleur sont avantageusement de type tubulaire avec circulation des gaz à refroidir à l'extérieur des tubes et circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur desdits tubes ;
Un ensemble d'échangeurs est placé à la jonction entre un conduit de collecte et un conduit de liaison ;
Un ensemble d'échangeurs est placé à la jonction entre les conduits de liaison et la gaine d'entrée ;
L'installation comprend en outre une gaine intermédiaire à la jonction entre les conduits de liaison, un ensemble d'échangeurs de chaleur étant placé à la jonction entre la gaine intermédiaire et la gaine d'entrée ;
Les échangeurs sont placés au voisinage des conduits ;
Des dispositifs d'isolement sont placés de part et d'autre de chaque échangeur ;
Un échangeur est présent en standby afin de remplacer un échangeur mis hors service ;
Les échangeurs et les gaines de liaison avec ces échangeurs sont munis de brides inclinées, la base supérieure étant plus large que la base inférieure ;
Un portique équipé d'un moyen de levage est placé au dessus des échangeurs pour faciliter les opérations de maintenance des échangeurs ; - Un échangeur est remplacé par une portion de gaine de dimensions et de coefficient de perte de charge identique.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins :
. Fig. 1 est une vue schématique de dessus d'une unité de production d'aluminium selon l'état de la technique, . Fig. 2 est une vue schématique en perspective de l'implantation d'un ensemble de 4 échangeurs selon un premier exemple de réalisation de l'invention,
. Fig. 3 est une vue schématique en élévation de l'exemple d'implantation représenté en Fig. 2,
. Fig. 4 est une vue schématique en perspective de l'implantation d'un ensemble de 4 échangeurs selon un second exemple de réalisation de l'invention, et,
. Fig. 5 est une vue schématique en élévation d'un exemple d'implantation selon une variante de réalisation de l'invention.
En se reportant au schéma de la Fig. 1 , on peut voir représentée une installation de traitement de gaz provenant de cuves d'électrolyse 2 pour la production d'aluminium, lesdites cuves étant placées sur deux files parallèles 3. Des moyens de captation des gaz sont prévus pour extraire tout ou de manière sélective les gaz issus des cuves d'électrolyse 2. Des conduits 5 de collecte courent le long des cuves d'électrolyse et collectent les gaz captés au niveau des cuves. Deux conduits 6 de liaison assurent une liaison entre les conduits 5 de collecte, courant le long des cuves 2 et qui sont situés en vis-à-vis l'un de l'autre. Ces deux conduits 6 de liaison se marient pour rejoindre une gaine 7 d'entrée qui amène les gaz vers un centre 8 de traitement des gaz (GTC).
Dans ce qui suit, les termes « amont », « entrée », avant, « aval », « sortie » et « après » sont pris en référence au sens de circulation normal des gaz, depuis les cuves 2 d'électrolyses vers le GTC 8.
En se reportant au schéma de la Fig. 2, on peut voir représentée une implantation centralisée d'un ensemble d'échangeurs 9 selon un premier exemple de réalisation de l'invention dans lequel l'ensemble d'échangeurs est placé à la jonction entre les conduits 6 de liaison et la gaine 7 d'entrée. Chaque ensemble d'échangeurs 9 comprend une pluralité d'échangeurs 9 de chaleur placés en parallèle et est associé à un plénum 13 d'entrée en un plénum 14 de sortie. Un ensemble d'échangeurs 9 de chaleur comprend un nombre N, compris de préférence entre deux et douze, d'échangeurs 9 de chaleur. Les échangeurs 9 de l'ensemble sont, selon l'exemple, placés au voisinage des conduits 6 de liaison, c'est-à-dire juste après la jonction entre deux conduits 6 de liaison des collecteurs. Plus précisément, les deux conduits 6 de liaison se rassemblent dans un plénum 13 d'entrée commun duquel partent N gaines 15 amont échangeur chacune connectée à l'entrée d'un échangeur 9 de chaleur. La sortie de chaque échangeur 9 de l'ensemble est connectée à une gaine 17 aval échangeur, et un plénum 14 de sortie récupère l'ensemble des gaz refroidis en sortie des N gaines 17 aval échangeur puis se connecte à la gaine 7 d'entrée du GTC 8.
En variante, un ensemble d'échangeurs 9 peut être placé sur chaque conduits 6 de liaison, ou encore à chaque jonction entre un conduit 5 de collecte et un conduit 6 de liaison ou encore après la combinaison, ou jonction, des conduits 6 de liaison en une gaine intermédiaire, c'est-à-dire entre cette gaine intermédiaire et la gaine 7 d'entrée. L'installation peut ainsi comprendre plusieurs ensemble d'échangeurs 9, associé chacun à un plénum 13 d'entrée et un plénum 14 de sortie.
Chaque échangeur 9 est associé à un dispositif d'isolement, par exemple une vanne de type guillotine 16, en amont et en aval afin de pouvoir l'isoler complètement. Plus précisément, une vanne guillotine 16 est placée sur la gaine 15 amont échangeur, à proximité de l'entrée de l'échangeur 9, et une vanne guillotine 16 est placée sur la gaine 17 aval échangeur, à proximité de la sortie de l'échangeur 9. L'avantage de cette configuration est qu'en cas de maintenance d'un échangeur, celui-ci peut être isolé à l'aide des vannes guillotines 16, l'ensemble fonctionnant alors à N-1 échangeurs 9. Les ventilateurs de tirage et le GTC 8 sont conçus de manière à assurer les débits d'aspiration lorsque l'ensemble fonctionne à N-1 échangeurs 9. Avantageusement selon l'invention, l'installation comprend un échangeur 9 supplémentaire placé en stand-by, c'est-à-dire qu'il n'est pas en fonctionnement. Ainsi, le nombre d'échangeurs en service est maintenu lors des opérations de maintenance. En effet, lorsqu'un échangeur 9 doit être remplacé, alors l'échangeur 9 supplémentaire, en stand-by, est mis en fonctionnement, de sorte qu'il y a toujours N-1 échangeurs 9 en fonctionnement. Le fonctionnement N-1 est alors le cas de fonctionnement standard de l'installation. Selon un autre mode de réalisation, le cas de fonctionnement standard de l'installation est avec tous les N échangeurs 9 en fonctionnement. Les opérations de maintenance sont réalisées pendant les périodes froides de telle sorte que le fonctionnement à N-1 échangeurs 9 soit acceptable par l'installation pendant toute la durée de la maintenance. Afin de limiter le temps de fonctionnement à N-1 échangeurs, 9 un échangeur de réserve peut remplacer l'échangeur nécessitant de la maintenance.
Selon une variante de réalisation de l'invention représentée en Fig. 5, l'échangeur 9 nécessitant de la maintenance est remplacé, entre la gaine 15 amont échangeur et la gaine 17 aval échangeur correspondantes, par une portion de gaine 19 de dimensions et de coefficient de perte de charge identiques à l'échangeur 9 retiré. Cette configuration permet de refroidir une proportion de (N-1 )/N des gaz le temps de la maintenance de l'échangeur 9 sans modifier le fonctionnement des autres N-1 échangeurs. Ce fonctionnement à N-1 échangeurs 9 est réalisé préférentiellement lorsque les besoins en refroidissement de gaz et d'exploitation des échangeurs n'est pas maximale, typiquement en dehors des périodes chaudes et préférentiellement en hiver.
Afin de faciliter la manutention et le retrait des échangeurs 9, ceux-ci peuvent être disposés alignés au sol comme montré sur la Fig. 3. Un portique 1 1 muni d'un moyen de levage, par exemple de type treuil 12, peut être installé au dessus desdits échangeurs 9 afin de permettre le retrait d'un échangeur 9 lorsque celui-ci a été préalablement isolé par les vannes guillotines 16 .
Selon un mode de réalisation de l'invention, les vannes guillotines 16 sont pilotées depuis le portique 1 1 qui surplombe les N gaines 15 intermédiaires dans lesquelles se trouvent les échangeurs de chaleur de telle sorte que les vannes guillotines 16 peuvent se déplacer verticalement pour obstruer ou non la gaine correspondante.
Selon un autre mode de réalisation, les vannes guillotines 16 et les échangeurs 9 sont pilotés depuis le dessous des gaines 15 amont échangeur et 17 aval échangeur entre lesquelles les échangeurs 9 sont placés. Pour isoler les échangeurs 9, les vannes guillotines 16 montent verticalement et reposent sur le sol en position ouverte. Selon l'exemple de réalisation de l'invention représenté en Fig. 3, les brides 18 de séparation entre la gaine 15 amont échangeur et l'échangeur 9 sont inclinées, tout comme les brides 18 de séparation entre l'échangeur 9 et la gaine 17 aval échangeur, de telle sorte que une base supérieure des échangeurs 9 est plus large qu'une base inférieure. La mise en place et le retrait de l'échangeur 9 de sa position fonctionnelle se trouve facilitée, guidée par la forme des échangeurs. Ainsi, en cas de retrait de l'échangeur 9 pour maintenance, une direction de retrait est privilégiée par rapport aux autres. De même, lors du replacement de l'échangeur entre les gaines, en respectant la direction de déplacement préférentielle, l'échangeur 9 de chaleur arrive en butée dans sa position fonctionnelle.
Un échangeur 9 de chaleur se présente par exemple sous la forme d'un ensemble de tubes entre lesquels les gaz à refroidir passent. Le nombre de tubes varie en fonction de différents paramètres de l'installation tels que la quantité de gaz à refroidir, le débit, l'encombrement, etc. Cependant, de manière classique, un échangeur 9 de chaleur comprend entre 500 tubes et 1500 tubes. Un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau, circule à l'intérieur des tubes afin de procurer le refroidissement des gaz en contact avec l'extérieur des tubes. Le circuit du fluide de refroidissement au sein d'un échangeur 9 de chaleur peut être avantageusement indépendant de celui des autres échangeurs 9 du même ensemble. Plus précisément, le fluide de refroidissement circulant dans un échangeur 9 ne provient pas directement d'un autre échangeur 9 ni n'alimente un autre échangeur 9. Ainsi, chaque échangeur 9 de chaleur peut être rendu indépendant des autres facilement, sans revoir le circuit d'alimentation en fluide de refroidissement de l'ensemble des échangeurs 9. La maintenance est là encore facilitée. Les échangeurs 9 de chaleur d'un même ensemble sont de préférence identiques, et notamment comprennent un même nombre de tubes de mêmes dimensions.
Le plénum 13 permet notamment que la vitesse des gaz soit la plus uniforme et constante possible dans les gaines 15 amont échangeur alimentant les échangeurs 9, indépendamment du nombre d'échangeurs 9 formant l'ensemble. Ainsi, même lorsqu'un échangeur 9 est rendu indisponible pour des opérations de maintenance par exemple, le plénum 13 d'entrée assure la répartition des gaz à l'entrée des échangeurs 9 de chaleur restant en fonctionnement. En sortie des échangeurs 9, des gaines 17 aval échangeur débouchent vers le plénum 14 de sortie puis vers le conduit 7 amenant les gaz vers le centre 8 de traitement des gaz.
Comme nous l'avons vu, l'invention consiste notamment à placer des échangeurs 9 en parallèle, en aval des conduits 5 de collecte des gaz de cuves 2 et en amont des gaines 7 d'entrée GTC, entre deux plénums 13, 14 de manière à avoir une bonne répartition des gaz à l'entrée de ces échangeurs. Les échangeurs 9 sont avantageusement placés relativement proche des cuves 2 d'électrolyse pour avoir des gaz plus chaud augmentant l'efficacité de la récupération si une valorisation de la chaleur récupérée est prévue. Cela permet aussi de choisir le nombre d'échangeurs 9 et de ne pas être dépendant du nombre de cuves 12 ou de filtres. Les échangeurs 9 au sein d'un même groupement présente en outre un caractère individuel grâce notamment aux dispositif 16 d'isolement, de sorte qu'ils peuvent être isolés les uns des autres de manière à pouvoir réaliser de la maintenance, du fonctionnement N-1 , de l'inspection, leur retrait ou toute autre manutention sans impliquer l'arrêt du GTC 8, et tout en garantissant la bonne répartition à l'entrée de chaque échangeur 9 en fonctionnement.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Installation de traitement de gaz provenant de cuves (2) d'électrolyse pour la production d'aluminium, comprenant au moins un conduit (5) de collecte collectant les gaz issus des cuves (2) d'électrolyse, au moins une gaine (7) d'entrée amenant les gaz vers un centre (8) de traitement des gaz, et au moins un ensemble d'échangeurs (9) de chaleur, les échangeurs (9) permettant de refroidir les gaz avant leur entrée dans le centre (8) de traitement des gaz, caractérisé en ce que les échangeurs (9) de chaleur de l'au moins un ensemble sont placés en parallèle, chaque échangeur (9) étant muni de dispositifs d'isolement (16) de part et d'autre de l'échangeur (9) de manière à pouvoir fonctionner indépendamment des autres et l'installation comprenant en outre au moins un plénum (13) d'entrée alimenté par les gaz venant du au moins un conduit (5) de collecte et relié à l'entrée des échangeurs (9) de chaleur de l'ensemble pour distribuer les gaz dans tout ou partie des échangeurs (9) de chaleur de l'ensemble, et au moins un plénum (14) de sortie relié à la sortie des échangeurs (9) de chaleur de l'ensemble et regroupant les gaz vers la au moins une gaine (7) d'entrée.
2. Installation selon la revendication 1 , comprenant une pluralité de conduit (5) de collecte, des conduit (6) de liaison assurant au moins une liaison des conduits (5) de collecte entre eux, les conduit (6) de liaison étant relié à la gaine (7) d'entrée.
3. Installation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un ensemble d'échangeurs (9) de chaleur est placé sur chaque conduit (6) de liaison.
4. Installation selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'un ensemble d'échangeurs (9) est placé à la jonction entre un conduit (5) de collecte et un conduit (6) de liaison.
5. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un ensemble d'échangeurs (9) est placé à la jonction entre les conduits (6) de liaison et la gaine (7) d'entrée.
6. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'installation comprend en outre une gaine intermédiaire à la jonction entre les conduits (6) de liaison, un ensemble d'échangeurs (9) de chaleur étant placé à la jonction entre la gaine intermédiaire et la gaine (7) d'entrée.
7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le au moins un ensemble d'échangeurs (9) de chaleur comprend typiquement de deux à douze échangeurs (9) de chaleur.
8. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les échangeurs (9) sont de type tubulaire avec circulation des gaz à refroidir à l'extérieur des tubes et circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur desdits tubes.
9. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un échangeur (9) supplémentaire est présent en stand-by, afin de remplacer un échangeur mis hors service.
10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les échangeurs (9) sont munis de brides (18) inclinées, la base supérieure étant plus large que la base inférieure.
1 1 . Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un portique (1 1 ) équipé d'un moyen de levage (12) est placé au dessus des échangeurs (9) pour faciliter les opérations de maintenance des échangeurs.
12. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un échangeur (9) est remplacé par une portion de gaine (19) de dimensions et de coefficient de perte de charge identique.
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