FR2799828A1 - Installation de controle de l'etancheite d'echangeurs de chaleur eau-gaz pour fours industriels - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une installation de contrôle de l'étanchéité d'échangeurs de chaleur eau-gaz équipant un four industriel (1), ledit four (1) comprenant au moins un ensemble formé par des moyens (9, 10, 11, 9', 10', 11') d'extraction d'un gaz chaud présent dans une zone donnée dudit four (1), un échangeur de chaleur eau-gaz (12, 12') destiné à refroidir ledit gaz chaud et des moyens (14, 15, 14', 15') pour réintroduire ledit gaz chaud refroidi dans une zone dudit four (1) située en aval de ladite zone où a eu lieu l'extraction dudit gaz chaud, caractérisé en ce qu'elle comporte :- des moyens (16, 16', 22, 31) de prélèvement dudit gaz chaud en des points (A, A') situés chacun en amont d'un échangeur (12, 12') et des vannes à deux voies (18-21, 18'-21') autorisant la réalisation de ce prélèvement;- des moyens (17, 17', 27, 32) de prélèvement dudit gaz chaud refroidi en des points (B, B') situés chacun en aval d'un échangeur (12, 12') et des vannes à deux voies (23-26, 23'-26') autorisant la réalisation de ce prélèvement;- des moyens (36, 42) pour réguler les pressions respectives dudit gaz chaud et dudit gaz refroidi en aval desdits moyens de prélèvement (16, 16', 22, 31, 17, 17', 27, 32);- des moyens, tels qu'une vanne à trois voies (45) et sa conduite de sortie (46), pour sélectionner ledit gaz chaud ou ledit gaz refroidi et l'envoyer dans un hygromètre (49);- et des moyens (50) pour restituer à l'opérateur les résultats des analyses effectués par l'hygromètre (49) en lui permettant de comparer le degré d'humidité dudit gaz chaud et dudit gaz refroidi pour chacun des échangeurs (12, 12').

Description

j 2799828

INSTALLATION DE CONTROLE DE L'ETANCHEITE D'ECHANGEURS DE

CHALEUR EAU-GAZ POUR FOURS INDUSTRIELS

L'invention concerne les fours industriels assurant le traitement thermique d'objets divers, tels que des pièces métalliques, et notamment des bandes en défilement.

Plus précisément, elle concerne le contrôle de l'étanchéité des échangeurs thermiques eau-

gaz grâce auxquels on réalise un refroidissement de l'atmosphère interne des fours dans les

zones o un tel refroidissement est nécessaire.

Le revêtement au trempé de bandes d'acier par du zinc initialement à l'état liquide (galvanisation) est généralement réalisé dans une installation de galvanisation en continu de bandes en défilement. Cette installation comporte habituellement, en premier lieu, un four de recuit dans lequel la bande est successivement réchauffée et refroidie. A sa sortie du four, la bande passe à l'intérieur d'une " cloche ", qui est une pièce tubulaire connectée au four et dont l'extrémité inférieure, par laquelle sort la bande, plonge dans le bain de zinc liquide. Cette cloche a pour fonction d'isoler la bande en défilement par rapport à

l'atmosphère extérieure entre sa sortie du four de recuit et son entrée dans le bain de zinc.

La bande est ensuite extraite verticalement du bain de zinc, et comporte alors sur ses deux

faces un revêtement de zinc dont l'épaisseur est ensuite égalisée par essorage.

Le passage de la bande dans le four de recuit est une étape essentielle pour la qualité de la réalisation de la galvanisation. Il est indispensable d'y maintenir une atmosphère non oxydante pour la bande d'acier, de manière à éviter la formation de calamine à la surface de la bande. Un telle formation de calamine aurait des conséquences désastreuses sur l'adhérence du dépôt de zinc sur la surface de la bande. A cet effet, on impose dans tout l'intérieur du four une atmosphère comportant principalement de l'azote, et renfermant, en outre, de l'hydrogène à une teneur d'environ 2% ou plus pouvant réagir avec les traces d'oxygène éventuellement présentes. Pour cette raison, le gaz composant

cette atmosphère est appelé habituellement " HNx ".

Le four de recuit se compose de plusieurs zones successives, non étanches les unes par rapport aux autres, dans lesquelles on impose des températures différentes, d'abord croissantes puis décroissantes, à savoir: - une zone de préchauffage de la bande; - une zone de chauffage, o la bande atteint sa température maximale; - une zone de refroidissement lent;

- et une zone de refroidissement rapide.

Les fours de recuit continu des bandes d'acier qui ne sont pas placés en tête d'une ligne de galvanisation peuvent également fonctionner sur ce même principe, et se terminer

par une ou des zones de refroidissement.

Dans les zones de préchauffage et de chauffage, la température visée est obtenue par l'injection de HNx préalablement réchauffé à la température voulue. Ce HNx passe ensuite dans les zones de refroidissement, o il doit être lui-même refroidi pour jouer son rôle. A cet effet, les zones de refroidissement du four comportent, disposés en regard de chacune des deux faces de la bande, une succession de dispositifs qui extraient chacun une partie des gaz présents dans la zone du four que traverse la bande, font passer ces gaz dans un échangeur thermique, et réinjectent les gaz ainsi refroidis dans le four, au voisinage de la bande et en aval de la zone d'extraction précédente, de manière à leur permettre de refroidir la bande sur une portion du parcours de celle-ci. Les échangeurs thermiques qui assurent le refroidissement des gaz extraits sont classiquement constitués par des serpentins de cuivre dans lesquels circule de l'eau froide, et autour desquels on fait passer les gaz chauds à refroidir. Ces serpentins sont donc soumis à des cycles thermiques de grandes amplitudes qui les détériorent au fil du temps. En particulier, leurs brasures sont des points fragiles o des fissurations sont particulièrement susceptibles de se produire relativement rapidement. La conséquence de telles fissurations est que de l'eau de refroidissement s'échappe du serpentin et vient au contact du gaz à refroidir. Elle se vaporise et est injectée

dans le four avec le gaz, ce qui conduit à une humidification de l'atmosphère du four.

Lorsque la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère devient trop élevée du fait de ces fuites, la surface du métal s'oxyde et la galvanisation s'effectue mal. Dans les faits, un remplacement périodique des échangeurs est nécessaire. Mais comme cette opération nécessite un arrêt prolongé du four de recuit (il faut 24 heures pour remplacer un échangeur), elle ne doit être effectuée que quand elle est absolument nécessaire, sous peine

de compromettre exagérément la productivité de l'installation.

Pour déterminer quand il devient nécessaire de remplacer un échangeur, on contrôle habituellement la qualité de l'atmosphère du four dans chacune de ses zones en y

mesurant périodiquement son humidité par détermination de son point de rosée.

Typiquement, le point de rosée d'une atmosphère de HNx sèche est de -30 à -40 C. On le mesure avec un hygromètre, généralement de type capacitif. Lorsqu'un échangeur comporte une microfissure qui introduit environ 0,1 1/h d'eau dans l'atmosphère du four, le point de rosée est abaissé d'environ 0,6 C au niveau de -40 C. La détection d'une humidification si minime est hors de portée des hygromètres classiques, alors qu'elle serait déjà suffisante pour être susceptible de détériorer la surface de la bande. En fait, les dispositifs de mesure habituels ne permettent de détecter que l'existence de fuites d'eau relativement importantes (de l'ordre de 0,2 l/h, ce qui abaisse le point de rosée du HNx de 1 C au niveau de -35 C), alors qu'elles ont pu déjà provoquer la détérioration d'une longueur de bande notable aux stades antérieurs de leur évolution. D'autre part, les

dispositifs habituels ne permettent pas de déterminer quel échangeur est défectueux.

Lorsqu'un abaissement important du point de rosée est détecté, il faut donc arrêter l'installation de recuit (et aussi l'installation de galvanisation qui lui fait suite, s'il y en a une) et contrôler un par un les échangeurs, par exemple en y augmentant la pression de l'eau circulante. Cette méthode ne permet pas de bien détecter les microfissures, et de plus, elle accélère la détérioration des brasures défectueuses mais non encore fissurées de part en part. Le but de l'invention est de procurer aux utilisateurs de fours comportant des échangeurs de chaleur eau-gaz pour refroidir leur atmosphère un dispositif de contrôle de l'étanchéité de ces échangeurs susceptible de détecter des défauts d'étanchéité à un stade

précoce de leur évolution, tout en identifiant l'échangeur défectueux.

A cet effet, l'invention a pour objet une installation de contrôle de l'étanchéité d'échangeurs de chaleur eau-gaz équipant un four industriel, ledit four comprenant au moins un ensemble formé par des moyens d'extraction d'un gaz chaud présent dans une zone donnée dudit four, un échangeur de chaleur eau-gaz destiné à refroidir ledit gaz chaud et des moyens pour réintroduire ledit gaz chaud refroidi dans une zone dudit four située en aval de ladite zone o a eu lieu l'extraction dudit gaz chaud, caractérisé en ce qu'elle comporte: - des moyens de prélèvement dudit gaz chaud en des points situés chacun en amont d'un échangeur et des vannes à deux voies autorisant la réalisation de ce prélèvement; - des moyens de prélèvement dudit gaz chaud refroidi en des points situés chacun en aval d'un échangeur et des vannes à deux voies autorisant la réalisation de ce prélèvement; - des moyens pour réguler les pressions respectives dudit gaz chaud et dudit gaz refroidi en aval desdits moyens de prélèvement; - des moyens, tels qu'une vanne à trois voies et sa conduite de sortie, pour sélectionner ledit gaz chaud ou ledit gaz refroidi et l'envoyer dans un hygromètre; - et des moyens pour restituer à l'opérateur les résultats des analyses effectués par l'hygromètre en lui permettant de comparer le degré d'humidité dudit gaz chaud et

dudit gaz refroidi pour chacun des échangeurs.

Comme on l'aura compris, l'invention repose sur le principe d'une mesure différentielle du point de rosée en amont et en aval de chaque échangeur. Une telle mesure nécessite l'utilisation d'un hygromètre de sensibilité élevée, capable de détecter des écarts de 0,3 C environ sur les points de rosée au niveau de -35 C. A cet effet, on emploie

préférentiellement un hygromètre à absorption infrarouge.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en

référence aux figures annexées suivantes: - la figure 1 qui montre schématiquement une portion d'un four traversé par une bande en défilement, tel qu'un four de recuit, et l'installation de refroidissement des gaz présents dans cette portion, comportant des échangeurs eau-gaz; la figure 2 qui montre schématiquement une installation de contrôle de

l'étanchéité des échangeurs eau-gaz selon l'invention.

Sur la figure 1, la portion du four de recuit 1 représentée est traversée par une bande 2 d'acier en défilement qui passe sur des rouleaux 3, 4, 5, 6, 7, 8. Dans cette portion du four 1, on cherche à refroidir l'atmosphère environnant la bande 2, de manière à refroidir la bande 2 elle-même. Cette atmosphère peut être un mélange azote-hydrogène (HNJ), ou toute autre atmosphère normalement sèche adaptée au traitement métallurgique spécifique subi par la bande 2 dans le four 1. A cet effet, on équipe la portion du four 1 représentée de deux dispositifs identiques, qui sont placés chacun de part et d'autre de la bande 1, de manière à obtenir un effet de refroidissement identique sur les deux faces de la bande 2. Ces dispositifs comportent chacun: - des moyens pour extraire les gaz chauds entrant à une température () dans la portion représentée du four 1, constitués ici par un collecteur 9, 9', relié par une conduite , 10' àun ventilateur 11, 11'; - un échangeur de chaleur 12, 12' inséré sur la conduite 10, 10' entre le collecteur 9, 9' et le ventilateur 11, 11'; dans cet échangeur 12, 12' le gaz chaud est refroidi à une température 02 par un serpentin 13, 13' à circulation interne d'eau; - et des moyens pour renvoyer dans le four 1 le gaz refroidi, au voisinage de la bande 2, et comportant une conduite 14, 14' traversant la paroi du four 1 et un diffuseur 15,

' qui répartit le gaz refroidi sur une large portion de la surface de la bande 2.

Ainsi, principalement face aux diffuseurs 15, 15', mais aussi dans le restant de la

portion du four 1 représentée, les gaz refroidis participent au refroidissement de la bande 2.

Le plus généralement, chaque zone de refroidissement du four 1 comprend une pluralité de paires de tels dispositifs de refroidissement, dont le nombre et le pouvoir refroidissant varient en fonction des résultats souhaités. Pour tous les éléments que l'on vient de citer,

l'installation ne se distingue pas de l'art antérieur connu.

Selon l'invention, en un point A situé en amont de l'échangeur 12 sur le parcours des gaz aspirés par le ventilateur 11 et passant dans la conduite 10, on implante une conduite 16 de prélèvement d'une fraction de ces gaz. De même, en un point B situé en aval de ce même échangeur 12 sur la conduite 14 qui renvoie les gaz refroidis dans le four 1, on implante une autre conduite 17 de prélèvement d'une fraction de ces gaz. Les points A et B et les conduites 16, 17 ont leurs équivalents A', B', 16', 17' sur le dispositif de refroidissement des gaz symétrique du précédent par rapport à la bande 2, ainsi que sur tous les dispositifs similaires implantés sur le four 1. Les gaz ainsi prélevés sont envoyés

dans l'installation qui est schématisée sur la figure 2 dans sa configuration préférée.

Sur la figure 2, on a supposé que l'ensemble du four 1 était équipé de quatre dispositifs du type représenté sur la figure 1, et qu'il y a donc au total huit échangeurs identiques aux échangeurs 12, 12' dont il faut contrôler l'étanchéité. Il va de soi que ce nombre de dispositifs n'est qu'un exemple non limitatif, et que l'invention peut être mise

en pratique même dans le cas o le four 1 ne comporterait qu'un seul échangeur eau-gaz.

Les conduites 16, 16' et leurs équivalentes (non référencées sur la figure 2) pour les autres échangeurs, qui prélèvent les gaz chauds aux points A, A' en amont des échangeurs 12, 12', débouchent chacune sur une électrovanne à deux voies 18-21, 18'-21' qui autorise ou non, à la demande de l'opérateur (ou du dispositif automatique qui gère le fonctionnement de l'installation), la circulation du gaz dans la suite de la conduite

correspondante, donc la réalisation de ce prélèvement. En aval desdites électrovannes 18-

21, 18'-21', les conduites 16, 16' et leurs équivalentes se rejoignent en formant une conduite unique 22. De la même façon, les conduites 17, 17' et leurs équivalentes pour les autres échangeurs, qui prélèvent les gaz refroidis aux points B, B' en aval des échangeurs 12, 12', débouchent chacune sur une électrovanne deux voies 23-26, 23'-26' qui autorise ou non, à la demande de l'opérateur (ou du dispositif automatique qui gère le fonctionnement de l'installation), la circulation du gaz dans la suite de la conduite correspondante. En aval desdites électrovannes 23-26, 23'26', les conduites 17, 17' et leurs équivalentes se rejoignent en formant une conduite unique 27. Des filtres 28, 29 sont préférentiellement placés sur les conduites 22, 27, de manière à débarrasser les gaz qui y

circulent des impuretés qui pourraient perturber le fonctionnement des organes suivants.

Dans le cas d'une installation de contrôle placée sur le four de recuit d'une ligne de galvanisation, ces filtres doivent notamment être capables de capter les vapeurs et particules de zinc que les gaz peuvent renfermer, suite à la remontée difficilement évitable de telles vapeurs à partir du bain de galvanisation jusque dans le four, par l'intermédiaire de la cloche. Des pastilles de bronze frittées d'une porosité de 1,tm environ sont bien adaptées à cet usage. Bien entendu, ces filtres 28, 29 peuvent être remplacés par d'autres filtres situés plus en amont, à savoir sur chacune des conduites 16, 16', 17, 17' et de leurs

équivalentes, ou s'ajouter à de tels filtres.

En aval des filtres 28, 29, les conduites 22, 27 sont chacune connectées à une pompe qui commande l'aspiration des gaz prélevés soit en amont, soit en aval des échangeurs 12, 12' et de leurs équivalents. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, on utilise une pompe unique 30 à double corps. Le premier corps 31 est connecté à la conduite 22, et aspire donc les gaz chauds prélevés aux points A, A' et à leurs équivalents à l'entrée des échangeurs 12, 12' et de leurs équivalents. Le second corps 32 est connecté à la conduite 27, et aspire donc les gaz refroidis prélevés aux points B, B' et à leurs équivalents à la sortie des échangeurs 12, 12' et de leurs équivalents. Mais, bien entendu, il demeurerait dans l'esprit de l'invention d'utiliser deux pompes totalement distinctes l'une de l'autre au

lieu de cette pompe à double corps 30.

A la sortie du premier corps 31 de la pompe 30, est connectée une conduite 33 qui se subdivise elle-même en deux conduites 34, 35. La conduite 35 est connectée à un déverseur 36 qui a pour fonction de permettre l'évacuation à l'atmosphère d'une proportion déterminée, réglable à la demande, des gaz aspirés par le premier corps 32 de la pompe 30 et présents dans la conduite 33. Cette évacuation est réalisée par une conduite 37, sur laquelle est implanté un rotamètre 38 permettant de contrôler le débit des gaz évacués. Les gaz qui ne passent pas dans le déverseur 36 poursuivent leur parcours dans la conduite 34, à une pression que le réglage des paramètres de fonctionnement du déverseur 36 permet de maintenir constante, quelles que soient les variations de la pression des gaz en sortie du premier corps 31 de la pompe 30. Ce maintien à pression constante permet de fiabiliser le fonctionnement de l'ensemble de l'installation, notamment de sa partie " analyse " qui sera vue plus loin. De même, à la sortie du second corps 32 de la pompe 30, est connectée une conduite 39 qui se subdivise elle-même en deux conduites 40, 41. La conduite 40 est connectée à un déverseur 42 qui a pour fonction de permettre l'évacuation à l'atmosphère d'une proportion déterminée, réglable à la demande, des gaz aspirés par le second corps 32 de la pompe 30 et présents dans la conduite 39. Cette évacuation est réalisée par une conduite 43, sur laquelle est implanté un rotamètre 44 permettant de contrôler le débit des gaz évacués. Les gaz qui ne passent pas dans le déverseur 42 poursuivent leur parcours dans la conduite 41, à une pression que le réglage des paramètres de fonctionnement du déverseur 42 permet de maintenir constante, quelles que soient les variations de la pression des gaz en sortie du second corps 32 de la pompe 30. Les rotamètres 38, 44 peuvent être

munis d'une alarme indiquant si le débit de gaz qui les traverse devient anormalement bas.

Le déclenchement de cette alarme signifie qu'une quantité de gaz trop faible circule dans l'installation, par exemple parce que les filtres 28, 29 sont en passe d'être bouchés et doivent être nettoyés ou remplacés. Dans la pratique, si chaque corps 31, 32 de la pompe aspire en régime normal un volume de gaz de 500 l/h, ce sont environ 100 1/h qui sont envoyés par chaque corps 31, 32 vers la partie " analyse " de l'installation, le restant des

gaz étant envoyé dans l'atmosphère par les déverseurs 36, 42.

La conduite 34, qui convoie donc des gaz chauds à analyser, et la conduite 41, qui convoie donc des gaz refroidis à analyser, sont connectées aux deux entrées d'une électrovanne à trois voies 45. Une conduite 46 est connectée à la sortie de cette électrovanne 45, dont la fonction est donc de sélectionner les gaz, chaud ou refroidis, qui vont être envoyés dans la suite de l'installation pour être analysés (tout autre dispositif assurant cette fonction peut, bien entendu, être substitué à cette électrovanne à trois voies 45). Ces gaz passent ensuite, de préférence, dans un régulateur de débit 47 qui permet d'envoyer lesdits gaz à débit constant dans la suite de l'installation. Ce débit est mesuré,

par exemple à l'aide d'un rotamètre 48.

C'est à la sortie du rotamètre 48 qu'est implanté l'hygromètre 49 qui détermine le point de rosée des gaz qui lui sont envoyés. Il est équipé de moyens 50 pour restituer à l'opérateur les résultats de ses analyses, et d'une conduite de sortie 51 pour l'évacuation des gaz dans l'atmosphère après leur analyse. La mesure de ce point de rosée donne

indirectement accès à la teneur en vapeur d'eau du gaz analysé.

Afin de pouvoir assurer avec une précision satisfaisante une mesure différentielle des points de rosée des gaz prélevés avant et après leur passage dans un échangeur 12, 12', cet hygromètre 50 doit avoir une sensibilité meilleure que celle des hygromètres capacitifs classiques. Il doit être capable de détecter des différences sur ces points de rosée inférieures à 0,5 C au niveau de -30 à -40 C, de telles différences correspondant à des degrés d'humidité des gaz déjà suffisants pour détériorer la qualité de surface de la bande 2. Leur temps de réponse doit également être aussi rapide que possible. A tous ces points de vue, les hygromètres à infrarouge sont très bien adaptés. Leur sensibilité élevée leur permet de détecter des différences de 0,3 C ou moins sur les points de rosée des gaz dans la zone de

températures visée, et leur temps de réponse est inférieur à 20 s dans ces mêmes conditions.

De plus, pour l'application à des fours de recuit intégrés à une ligne de galvanisation, de tels hygromètres ont l'avantage d'être peu sensibles à la présence résiduelle de vapeurs de zinc dans le gaz à analyser. A ce titre ils sont plus avantageux que les hygromètres à miroir, qui ont une bonne sensibilité, mais dont le fonctionnement serait rapidement perturbé par la présence de vapeurs de zinc qui se condenseraient sur le miroir. Les hygromètres à miroir sont également mal adaptés à la mesure de point de rosée aussi bas que ceux des mélanges HNx, car leur miroir ne peut pas être refroidi assez efficacement. Cela dit, pour d'autres applications que le contrôle de l'humidité des HNx des fours de recuit avant galvanisation o les problèmes précédents (ou d'autres similaires) ne se poseraient pas, l'utilisation d'un hygromètre à miroir peut être envisageable. De même, pour l'application aux fours de recuit intégrés à une ligne de galvanisation, tout autre type d'hygromètre qu'un hygromètre à infrarouge qui aurait les mêmes performances et la même facilité d'utilisation serait convenable.

L'installation selon l'invention est utilisée de la façon suivante.

Dans un premier temps, il est nécessaire d'étalonner l'hygromètre 50. Cet étalonnage peut être réalisé au moyen d'une installation indépendante, mais il est avantageux d'intégrer les moyens d'étalonnage à l'installation de contrôle elle-même, comme représenté sur la figure 2. A cet effet, on insère sur la conduite 46, qui relie la sortie de l'électrovanne à trois voies 45 au régulateur de débit 47, une électrovanne à deux voies 52 qui permet d'interrompre à volonté le passage des gaz provenant du four 1. En aval de cette électrovanne 52 on connecte sur la conduite 46 une conduite 53 permettant d'y introduire un gaz étalon en lieu et place des gaz provenant du four. L'admission de ce gaz étalon dans la conduite 53 est commandée par une électrovanne à trois voies 54, à laquelle sont connectés les récipients 55, 56 renfermant les deux gaz étalons susceptibles d'être utilisés. Ces gaz sont, par exemple comme représenté, d'une part de l'azote pur, et d'autre part un ou des mélanges contenant de l'azote et une proportion connue de vapeur d'eau, ou d'un gaz tel que l'hexafluorure de soufre SF6 dont on sait que sa bande d'absorption dans l'infrarouge est voisine de celle de la vapeur d'eau. Les avantages de l'utilisation d'un mélange N2-SF6 plutôt que d'un mélange N2-H20 sont que les mélanges N2-H20 sont peu stables dans le temps, et qu'il n'est pas possible de gonfler les bouteilles de ces mélanges sous de fortes pressions sans provoquer une condensation de la vapeur d'eau (par exemple, pour une teneur en eau de 400 ppm, la pression maximale tolérable est de 11 bars). Les bouteilles de mélanges N2-H2O, de par leur capacité nécessairement réduite et leur durée d'utilisation limitée, ne sont donc pas bien adaptées à un emploi dans des conditions industrielles. Les bouteilles de mélanges N2-SF6 sont, de ce point de vue, bien supérieures, car ce mélange tolère les mises sous pression importantes, est stable dans le temps, et ne coûte d'ailleurs pas sensiblement plus cher que les mélanges N2-H20 préparés

industriellement. Si on a préalablement déterminé, par étalonnage avec des mélanges N2-

H20, d'une part la correspondance entre la teneur en SF6 d'un gaz étalon et le signal de sortie fourni par l'hygromètre, et d'autre part à quelle teneur en vapeur d'eau correspondrait ce même signal de sortie, il est possible de réaliser un étalonnage de l'hygromètre à infrarouge 49 avec des mélanges N2-SF6 avant toute série de mesures de l'humidité de l'atmosphère d'un four. Pour cet étalonnage, la vanne 52 est fermée et la vanne 54 est ouverte, de manière à laisser pénétrer dans les conduites 53 et 46 l'un au choix des gaz étalons contenus dans les récipients 55, 56. On peut, bien entendu, utiliser un nombre plus élevé de gaz étalons, et modifier l'installation en conséquence. Une fois l'étalonnage de l'hygromètre 49 réalisé, la vanne 54 est fermée et la vanne 52 ouverte, et

l'analyse des gaz en provenance du four 1 peut débuter.

On commence d'abord par comparer les humidités des gaz prélevés en amont et en aval d'un premier échangeur, par exemple l'échangeur 12. A cet effet, on ouvre les

électrovannes 18 et 23, on ferme toutes les autres électrovannes 19-21, 18'-21 ', 24-26, 23'-

26', et on fait fonctionner simultanément les deux corps de la pompe 30. Le premier corps 31 de la pompe 30 amène donc du gaz chaud en direction de l'électrovanne à trois voies 45 par l'intermédiaire de la conduite 34, et le second corps 32 de la pompe 30 amène du gaz

refroidi en direction de cette même électrovanne 45 par l'intermédiaire de la conduite 41.

Dans la première étape de l'analyse, l'électrovanne 45 est ouverte de manière à n'admettre dans sa conduite de sortie 46 que du gaz chaud en provenance de la conduite 34, et ce gaz est donc envoyé à l'hygromètre 49 pendant une durée suffisante pour la réalisation de la détermination de son point de rosée, dont on déduit sa teneur en vapeur d'eau. Une fois cette durée écoulée, l'électrovanne 45 est actionnée de manière à ce qu'elle n'admette dans sa conduite de sortie 46 que du gaz refroidi en provenance de la conduite 41, qui est à son tour envoyé à l'hygromètre 49. Les résultats des analyses du gaz chaud et du gaz refroidi sont ensuite restitués à l'opérateur par les moyens 50, de manière à permettre une comparaison immédiate des points de rosée respectifs du gaz chaud tel que prélevé dans le four et de ce même gaz refroidi après son passage par l'échangeur 12. On peut déduire de cette comparaison des points de rosée la valeur AH2O de l'écart entre les teneurs en vapeur d'eau du gaz chaud et du gaz refroidi. Si cette valeur est nulle ou très faible (par exemple si elle se traduit par un écart inférieur à 0,5 C sur les points de rosée respectifs des gaz), on peut conclure que l'échangeur 12 a encore une étanchéité suffisante et ne nécessite pas d'être remplacé. Si AH2O s'avère importante, c'est le signe qu'un défaut d'étanchéité existe sur cet échangeur, dont il faut alors envisager le remplacement pour éviter une

détérioration de la qualité de l'atmosphère du four 1.

Une fois ce résultat obtenu, les électrovannes 18, 23 sont fermées et les électrovannes 18', 23' sont ouvertes, de manière à réaliser la même opération de contrôle que précédemment sur l'échangeur 12'. L'opération est ensuite similairement répétée pour chacun des échangeurs de l'installation, par fermeture et ouvertures des électrovannes adéquates. La série de contrôle des échangeurs telle qu'on vient de la décrire est effectuée pendant le fonctionnement du four, sans nécessiter son arrêt, avec une périodicité choisie par l'opérateur. Les différentes opérations d'ouverture et de fermeture des électrovannes peuvent être effectuées manuellement, et la comparaison entre les humidités du gaz avant et après son passage dans un échangeur donné peut être réalisée par l'opérateur au vu des résultats que les moyens 50 lui restituent. Mais il va de soi qu'un fonctionnement entièrement automatique de l'installation est envisageable; il aboutit alors, le cas échéant, au déclenchement d'une alarme signalant qu'un échangeur donné est défectueux. La possibilité de détecter avec une grande finesse non seulement si un échangeur présente un défaut d'étanchéité et de quantifier ce défaut, mais encore de quel échangeur précis il s'agit, est un avantage important de l'installation par rapportà celles antérieurement

connues, en ce qu'il permet de gagner beaucoup de temps sur les opérations de réfection.

De plus, on évite ainsi le besoin d'augmenter temporairement la pression de l'eau circulant dans les échangeurs pour tenter de détecter les microfuites, opération dont on a dit qu'elle

risquait d'accélérer la détérioration des brasures.

Si on constate lors des analyses que l'humidité du gaz chaud prélevé en amont d'un ou de plusieurs échangeurs est déjà anormalement élevée et qu'elle n'augmente pas après le passage de ce gaz dans ledit ou lesdits échangeurs, on peut en déduire l'existence d'entrées d'eau dans le four dues à des détériorations d'autres organes refroidis de l'installation que les échangeurs (par exemple les paliers des rouleaux 3-8, ou les tubes de visée des pyromètres qui mesurent la température à l'intérieur du four). Cette humidité peut également être due à des entrées d'air conduisant à faire réagir une quantité anormalement élevée d'oxygène avec l'hydrogène du HNx. La multiplicité des points de prélèvement de

gaz chauds (un par échangeur) peut grandement aider à la localisation du défaut.

Une caractéristique particulièrement avantageuse de l'installation qui vient d'être décrite et représentée réside dans l'utilisation d'une pompe 30 à double corps (ou de deux pompes séparées fonctionnant simultanément), à laquelle fait suite l'électrovanne à trois voies 45 qui commande l'admission dans l'hygromètre 49 soit du gaz chaud, soit du gaz refroidi. On pourrait, en effet, envisager d'utiliser une pompe unique à simple corps, et de placer l'électrovanne 45 en amont de cette pompe. Mais la disposition retenue dans l'invention a pour avantage de permettre un passage aussi rapide que possible entre l'analyse du prélèvement de gaz chaud et l'analyse du prélèvement de gaz refroidi par un échangeur donné, rapidité qui est très importante dans le cas d'une mesure différentielle de

l'humidité de ces gaz.

Les matériaux utilisés pour les différents organes de l'installation doivent être compatibles avec les propriétés des gaz destinés à la traverser, qui peuvent être corrosifs aux températures rencontrées, surtout s'ils sont chargés d'humidité. En particulier, il est conseillé d'utiliser des métaux tels que l'acier inoxydable pour réaliser les corps de la pompe 30, et des matières plastiques telles que le PTFE pour les membranes de la pompe et du régulateur de débit 47. Quand aux diverses conduites, elles doivent être, par exemple, en cuivre ou en acier inoxydable, et avoir leurs parois internes polies ou revêtues d'un matériau tel que la silice fondue, afin d'éviter que la vapeur d'eau ne s'y accroche, ce

qui fausserait les résultats des analyses.

Il va de soi que les électrovannes de divers types qui ont été citées dans la

description qui précède peuvent être remplacées par des vannes à commande manuelle (ou

tous autres dispositifs) assurant les mêmes fonctions d'autorisation ou non de la circulation de tel ou tel gaz dans les différentes parties de l'installation. Les électrovannes ont l'avantage évident de pouvoir être commandées à distance par l'opérateur ou le dispositif

automatique de gestion de l'installation.

Les entrées d'air dans l'installation de prélèvement et de mesure sont à proscrire absolument. A cet effet, il est conseillé, même lorsque l'installation n'est pas utilisée en mode " analyse ", d'y maintenir une circulation permanente de gaz extraits du four, ce qui a aussi pour avantage de réduire le nombre et l'ampleur des chocs thermiques auxquels

l'installation est soumise.

Si un même site industriel comporte plusieurs fours sur lesquels une installation de contrôle selon l'invention peut être avantageusement utilisée, il est envisageable de concevoir une installation mobile comprenant l'ensemble des organes précédemment décrits à partir des filtres 28, 29 ou de la pompe 30. Chaque four serait muni à demeure des vannes et conduites adéquates, jusqu'aux conduites 22, 27 inclusivement, auxquelles il suffirait de connecter l'installation mobile chaque fois qu'on jugerait nécessaire d'effectuer un contrôle de l'étanchéité des échangeurs dudit four. L'hygromètre 49, la pompe 30, etc

pourront donc n'exister sur le site qu'à un seul exemplaire.

L'invention est applicable au contrôle de l'étanchéité de toute installation comportant des échangeurs eau-gaz destinés à abaisser la température d'un gaz constituant l'atmosphère d'un four, le four de recuit précédemment décrit n'étant qu'un exemple o

l'utilisation de l'invention est particulièrement avantageuse.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1) Installation de contrôle de l'étanchéité d'échangeurs de chaleur eaugaz équipant un four industriel (1), ledit four (1) comprenant au moins un ensemble formé par des moyens (9, 10, 11, 9', 10', 11') d'extraction d'un gaz chaud présent dans une zone donnée dudit four (1), un échangeur de chaleur eau-gaz (12, 12') destiné à refroidir ledit gaz chaud et des moyens (14, 15, 14', 15') pour réintroduire ledit gaz chaud refroidi dans une zone dudit four (1) située en aval de ladite zone o a eu lieu l'extraction dudit gaz chaud, caractérisé en ce qu'elle comporte: - des moyens (16, 16', 22, 31) de prélèvement dudit gaz chaud en des points (A, A') situés chacun en amont d'un échangeur (12, 12') et des vannes à deux voies (18-21, 18'-21') autorisant la réalisation de ce prélèvement; - des moyens (17, 17', 27, 32) de prélèvement dudit gaz chaud refroidi en des points (B, B') situés chacun en aval d'un échangeur (12, 12') et des vannes à deux voies (23-26, 23'-26') autorisant la réalisation de ce prélèvement; - des moyens (36, 42) pour réguler les pressions respectives dudit gaz chaud et dudit gaz refroidi en aval desdits moyens de prélèvement (16, 16', 22, 31, 17, 17', 27, 32); - des moyens, tels qu'une vanne à trois voies (45) et sa conduite de sortie (46), pour sélectionner ledit gaz chaud ou ledit gaz refroidi et l'envoyer dans un hygromètre

(49);

- et des moyens (50) pour restituer à l'opérateur les résultats des analyses effectués par l'hygromètre (49) en lui permettant de comparer le degré d'humidité dudit

gaz chaud et dudit gaz refroidi pour chacun des échangeurs (12, 12').

2) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (47, 48) pour réguler le débit du gaz parvenant à l'hygromètre (49) situés sur la

conduite de sortie (46) de la vanne à trois voies (45).

3) Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (52, 53, 54, 55, 56) permettant d'étalonner l'hygromètre (49) avant la

réalisation d'une série de mesures.

4) Installation selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (52, 53, 54, 55, 56) permettant d'étalonner l'hygromètre comportent au moins un récipient

contenant un mélange d'azote et d'hexafluorure de soufre.

) Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits

moyens de prélèvement du gaz chaud et du gaz refroidis comportent une pompe (30) à double corps ou deux pompes indépendantes, la ou lesdites pompes étant situées en amont

de ladite vanne à trois voies (45).

6) Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que

l'hygromètre (49) est un hygromètre à infrarouge.