WO2006095081A2 - Tuile refractaire, notamment pour gazeificateur - Google Patents

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WO2006095081A2
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Thibault Pierre Paul Champion
Franceline Marguerite Louise Villermaux
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Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen
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Definitions

  • the invention relates to a refractory tile intended to be fixed to a wall of a reactor, in particular to protect this wall from heat.
  • Refractory tiles are used to coat the walls of combustion chamber tubes of household waste or biomass incineration boilers.
  • the tubes are conventionally substantially vertical and interconnected by transverse bars.
  • the tiles form a refractory lining protecting the tubes from physical contact with the materials being burned and with the fumes resulting from this combustion.
  • the small thickness of the tiles makes it easier to transfer heat from the reactor to the fluid flowing in the tubes of the boiler.
  • the use of floating tiles attached to the wall gives the tiles some mobility relative to each other.
  • the tiles may for example be freely attached to the hooks fixed in the middle of the bars and the tiles may be spaced from each other by a few millimeters.
  • the protective coating can thus adapt to the dimensional variations of the tiles during the thermal cycles. The reliability of the coating is thus improved.
  • each tile therefore extends over several tubes.
  • the dimensions of the tiles must however be limited.
  • the tiles described in EP 032790 extend over three tubes. They comprise two notches extending on each side of the central channel and intended to receive fasteners. Two types of mounting are possible with the system described in EP 1 032 790.
  • the hooks are mounted so as to allow the tiles to be staggered in the vertical or horizontal direction.
  • Such an assembly makes it possible to avoid an alignment of the vertical or horizontal joints according to the chosen configuration.
  • this type of assembly is however complex and source of error. Moreover, it is long to achieve and its cost is high.
  • the hooks are arranged in vertical and horizontal lines.
  • the configuration of the tiles implies a variable spacing of the lines of hooks which leads to an alignment of the vertical and horizontal joints.
  • the inventors have found that such an alignment decreases the durability of the joints, and therefore of the coating.
  • thermocouples passages which require a modification of the assembly.
  • the object of the invention is to satisfy this need.
  • this object is achieved by means of a refractory tile, in particular intended to protect an internal wall of a gasifier reactor, said tile having an alignment of at least two fixing points, two adjacent fixing points any of said alignment being spaced a constant distance A, the first and last fixing points of said alignment being spaced, in the direction of said alignment, by distances ⁇ -i and ⁇ 2 of first and second edges of said tile extending near said first and last attachment points, respectively.
  • the tile according to the invention is remarkable in that 0 ⁇ A - ( ⁇ i + ⁇ 2 ).
  • the fasteners of a row of tiles are then regularly spaced from the length A.
  • the horizontal spacing between two side-by-side fasteners is the same that these organs are intended to support the same tile or two adjacent tiles. It is therefore possible to horizontally offset a tile row of distance A or any multiple of this distance.
  • the distance D corresponds to the width e h of the horizontal expansion joints, it is possible to offset vertically a row of tiles by the distance separating two superimposed fixing points of the tile, or any multiple thereof. distance.
  • the tile according to the invention also has one or more of the following optional features:
  • said alignment is vertical or horizontal.
  • the attachment points are shaped to allow a floating attachment of the tile, that is to say with a functional game, if possible in the three dimensions of the space.
  • the attachment points are notches.
  • an expansion space can thus be provided between two tiles.
  • the tile has at least one notch opening exclusively on a rear face of said tile.
  • the tile comprises at least one notch opening through a lower opening on a lower edge of said tile, and at least one tongue adapted to be introduced, at least in part, by a lower opening of a notch of another identical tile.
  • the tile has as many said tabs that it has notches.
  • the tile has, on a rear face, at least one spacer preferably extending over only a portion of the height H of the tile. Preferably the spacer does not extend to the lower edge of said rear face.
  • Upper and lower slices of the tile have upper and lower lips extending respectively in extension of front and rear faces of the tile.
  • the tile has a generally curved shape, preferably slightly cylindrical.
  • the tile is a material having at least 60%, in percentages by weight, of non-siliceous oxides and / or less than 1% by weight of silica (SiO 2 ).
  • the invention also relates to a refractory lining, in particular for protecting the internal wall of a reactor from a gasifier, comprising an assembly of refractory tiles secured to fasteners fixed to a wall, which is remarkable in that said lining comprises least one tile according to the invention.
  • the refractory lining according to the invention also has one or more of the following optional features: at least one tile of the assembly has a horizontal alignment of at least two attachment points, any two adjacent attachment points of the alignment being spaced a constant distance A, the first and last attachment points of said alignment being spaced, in the horizontal direction, by distances ⁇ 1 and ⁇ 2 of right and left edges of said tile, respectively, such that 0 ⁇ A - (0M + 0C2), and said tile being spaced apart from at least one tile disposed to its right or to its left by a distance ⁇
  • a discontinuity of the vertical joints is then possible by horizontal shift of a row of tiles relative to another adjacent row.
  • At least one tile has a vertical alignment of at least two fixing points, any two adjacent fixing points of the alignment being spaced a constant distance A ', the first and last fixing points of said alignment being spaced apart, in the vertical direction, by distances Ot 1 'and Ct 2 ' of upper and lower edges of said tile, respectively, such that 0 ⁇ A '- ( ⁇ -i' + ⁇ 2 '), and said tile being removed from at least one tile disposed above or below it by a distance e h equal to A '- ( ⁇ i' + ⁇ 2 ').
  • a discontinuity of the horizontal joints is then possible by vertical offset of a "column" of tiles compared to another adjacent tile column.
  • the distances e t and e h are substantially equal, and preferably are between 2 and 10 mm.
  • a refractory concrete autocoulable is arranged along the rear faces of the tiles of the assembly.
  • the self-rolling concrete is reinforced with fibers, preferably metal fibers.
  • a mesh preferably a wire mesh or non-organic fibers, is embedded in said self-rolling concrete.
  • the fasteners are aligned along substantially vertical lines and / or horizontal regularly spaced apart from said distance A.
  • At least a portion of the tiles are mounted in vertical or horizontal staggered, preferably vertically and horizontally staggered.
  • the coating according to the invention is particularly intended to protect a wall of a gasifier reactor.
  • coal The gasification of coal is a known process for about fifty years which is currently experiencing a strong development. It allows the production of a part of synthesis gas (CO, H 2 ), sources of clean energy, and secondly of basic compounds for the chemical industry from very diverse hydrocarbon materials, by example of coal, petroleum coke, or heavy oils to recycle. This process also makes it possible to eliminate undesirable components, for example NOx, sulfur or mercury, before any discharge into the atmosphere.
  • CO synthesis gas
  • H 2 synthesis gas
  • This process also makes it possible to eliminate undesirable components, for example NOx, sulfur or mercury, before any discharge into the atmosphere.
  • the principle of gasification consists of a controlled partial combustion, under steam and / or oxygen, at a temperature of between about 1150 and 1600 ° C. and under pressure.
  • gasifiers There are different types of gasifiers, fixed bed, fluidized or driven. These gasifiers differ in the manner in which the reactants are introduced, the manner in which the fuel-fuel mixture is carried out, the temperature and pressure conditions, and the ash or slag removal process, the liquid residue resulting from the reaction.
  • a pressurized, fluidized bed dry gasifier 5 of the "Lurgi fixed bed dry ash gasifier” type is particularly known.
  • coal C in pieces penetrates through the top 10 of the gasifier and is introduced via a feed device 12 into a reactor 14.
  • Water vapor H 2 O and oxygen O 2 penetrate through the lower part 16 of the gasifier 5 and react with the carbon C as they rise in the reactor 14.
  • the temperature is about 1600 ° C.
  • the temperature is about 450 to 900 ° C.
  • the ash D is extracted at the base of the gasifier 5.
  • the synthesized gas G escapes through an outlet 20.
  • the dry coal gasification reactor 14 comprises a water cooling jacket 22 or "water box”, or in English “water-jacket”, steel .
  • the jacket 22 comprises an outer wall 24 and an inner wall 26, seat of a strong corrosion, delimiting, at least in part, the internal volume of the reactor 14.
  • Such a reactor has a limited lifetime due to thermal cycling and and / or corrosion and / or abrasion of dry ashes and / or hot spots where the temperature is typically about 1400 ° C.
  • the tiles according to the invention are particularly suitable for protecting the wall of a gasifier reactor, this wall not being made of tubes.
  • the fixing of the refractory tiles results from their attachment to fixing members fixed to said wall.
  • the protective coating obtained is advantageously compact, reliable and easy to implement, as will appear in more detail in the following description.
  • the invention relates to a method for determining the overall thermal conductivity of a coating of a wall of a reactor, the coating comprising an assembly of refractory tiles, remarkable in that a concrete of predetermined conductivity is cast between the assembly of tiles and said wall.
  • Figure 1 shows schematically in section a gasifier Lurgi type
  • Figures 2 and 3 show photographs of the rear and front sides, respectively, of two tiles according to the invention; The photographs are arranged so that the tiles appear as they would be in a reactor assembly, the top of the sheet representing the top of the assembly.
  • Figures 4 to 8 show schematic views of the rear faces of different tiles according to the invention
  • Figure 9 shows a schematic view of the rear faces of an assembly of four tiles according to the invention
  • Figure 10 shows a fastener that can be used to secure the tiles of an assembly according to the invention
  • Figure 11 shows a front view of a tile assembly according to the prior art. This assembly being cylindrical, it is represented in a developed form;
  • FIG. 12 represents a front view of an assembly of tiles of the same format according to the invention. This assembly being cylindrical, it is represented in a developed form;
  • Figure 13 shows a front view of an assembly of tiles of different sizes according to the invention. This assembly being cylindrical, it is represented in a developed form.
  • FIG. 1 having been described in the preamble, reference is now made to FIG.
  • a tile 30 is generally rectangular cylindrical in shape, having in fact a slight curvature to follow the shape of the inner wall of the jacket 22 of the reactor 14.
  • the tile 30 is of thermally insulating material.
  • this material comprises at least 60%, preferably at least 90%, more preferably at least 99% by weight, of non-siliceous oxides.
  • these non-siliceous oxides are chosen from alumina, zirconia, Cr 2 O 3 chromium oxide or mixtures thereof. Any other refractory material capable of resisting the corrosion of ashes possibly melted, abrasion of dry ashes and hot spots could however be suitable.
  • the material of the tile according to the invention does not comprise silicon carbide (SiC). More preferably, it comprises less than 1%, preferably less than 0.5% by weight of silica (SiO 2 ). Silicon carbide and silica are indeed unfavorable to corrosion resistance. In addition, the silica may be unstable and evaporate in SiO 1 or SiH 4 form .
  • the tile 30 has front 32 and rear 34 and top 36, lower 38, right 40 and left 42.
  • the rear face 34, or "cold face” of the floating tile 30 has first 44 and second 46 notches extending substantially parallel to the side edges 40 and 42, along the right 40 and left 42 respectively.
  • the notches 44 and 46 open through first 48 and second 50 lower openings, respectively, on the lower edge 38 and by first 52 and second 54 rear openings, respectively, on the rear face 34.
  • the faces 32, or "hot face” and 34, or “cold face” of the floating tile 30 are substantially curved to follow the curvature of the reactor.
  • upper and lower edges 36 and 38 have upper and lower lips 54 enabling the lower edge 38 of a tile to be covered by the top edge 36 of another tile disposed immediately beyond above her.
  • the right 40 and left 42 slices have lips allowing recovery of the right edge 40 of a tile by the left edge 42 of another adjacent tile.
  • the cover lips avoid revealing the cooling jacket during the movement of the tiles relative to each other.
  • the protection of the liner 22 is improved.
  • the tile 30 is provided to be attached to a fastener having the general shape of a nail having a rod and a head. After hooking, the bottom of the notch rests by gravity on the head of the fastener which thus supports the weight of the tile.
  • a rear opening of a notch 45 has, seen from the rear of the tile, as shown in FIG. 2, a narrow upper portion 45s extending to a bottom 55 of the notch 45.
  • the notch 45 is shaped to allow the sliding of a rod of a T-fastener in the upper part 45s, but not allow an axial passage of the head of this fastener.
  • the cross section of the upper portion 45s preferably has an omega shape for this purpose. After hooking of the tile, this type of profile advantageously prevents the escape of the head through the rear opening of the tile, and thus prevents any tilting and inadvertent detachment of the tile.
  • a rear opening also preferably has a wide lower portion 45i for introducing a head of a fastener.
  • this head can thus be introduced into the notch 45 through a lower opening or through a lower portion of a rear opening.
  • the rear face 34 of the tile 30 still has spacers or
  • Spacers 56 which are preferably shaped to maintain a spacing of between 2 and 5 mm between the rear face of the tile and the inner wall 26 of the cooling jacket.
  • the spacing of the tiles of the wall governs the heat exchange.
  • an expansion space 60 is provided between two adjacent tiles.
  • This expansion space 60 allows direct access to the rear face of the tiles.
  • the lower openings on the lower slices of the tiles are indeed not covered by the covering lips of the tiles and thus leave a direct passage 62 from the inside of the reactor 14 to the inner wall 26 of the cooling jacket, available for the gas or other aggressive agent.
  • FIGS. 4 to 8 show tile shapes having two notches aligned horizontally, and which advantageously have the common characteristic of being shaped and / or assembled so as to close all direct access to the rear face of the tiles by means of the notches. It is thus understood that, even before any interposition of an expansion joint between two tiles, there is no passage passing through the tile assembly in a substantially rectilinear manner, in particular extending perpendicularly to the front faces of the tiles, and thus putting the back of the tiles in communication with the internal volume of the reactor.
  • the arrangement of the upper lip 53 in the extension of the front face of a tile makes it possible to form an enlarged opening to access behind the tile.
  • pouring concrete behind this tile is facilitated.
  • the notches 45 do not open on the lower edge of the tile 30, that is to say that the notches 45 are in the form of holes opening only on the back side of the tile.
  • a slot not opening on the lower edge of the tile can be formed by assembling a plug 70, for example by gluing, so as to plug its lower opening on the lower edge, as shown in Figure 5.
  • a notch that does not open on the lower edge may also have come into shape with the tile during its manufacture.
  • the lower portion 45i of a notch that does not open on the lower edge of the tile must necessarily be shaped to allow the introduction of a head of a fastener, the latter can not be introduced by the lower edge.
  • the tile comprises tabs 72 that can fit into corresponding notches of another identical tile.
  • the tile has as many said tabs as it has notches, so that when an assembly of an upper tile immediately above a lower tile, all the lower openings of the notches of the tile upper are closed by the tabs of the lower tile.
  • This characteristic can be obtained by assembling the tongues on an existing tile, for example by gluing, (FIG. 7) or by conformation of tongues during the manufacture of the tile (FIG. 6).
  • a plug 74 preferably having the same composition as the tiles, is inserted between the tiles after their assembly, so as to block any direct access to the rear face of the tiles through the notches, while preserving an expansion joint.
  • the plug 74 has the same refractory composition as the tiles.
  • all the notches of all the tiles of the assembly are closed in at least one of the solutions illustrated in FIGS. 4 to 8.
  • the distance A between the axes E1 and E2 of the notches 44 and 46 is smaller than the sum of the distances ai and ⁇ 2 separating these axes E1 and E2 from the right 40 and left 42 slices, respectively.
  • the distance A between the axes E1 and E2 of the notches 44 and 46 is smaller than the sum of the distances ai and ⁇ 2 separating these axes E1 and E2 from the right 40 and left 42 slices, respectively.
  • e ⁇ is between 2 and 10 millimeters.
  • the slices of the tile 30 are not flat, we measure ai and ⁇ 2 on the rear face of the tile. It is the same for the length L of the tile and its height H.
  • FIG. 10 shows a fastener 80 comprising a threaded rod 82 whose first end 84 is welded to the inner wall 26 of the jacket 22.
  • a head, or “washer” 86, is screwed onto the second end 88 of the rod 82.
  • a clearance is provided between the head 86 and the notch 45 so that the fasteners 80 do not hinder the expansion of the tile 30.
  • the fasteners 80 of the type shown in FIG. 10 are welded to the inner wall 26 of the jacket 22, substantially perpendicular to the wall 26 (FIG. 10). They are aligned along substantially vertical lines Lv and horizontal Lh.
  • the spacing F between two adjacent vertical lines Lv is not constant and depends on the tiles used, as shown in FIG.
  • the fasteners 80 are preferably aligned along substantially vertical lines Lv regularly spaced a distance A, that is to say, the distance A separating the axes E1 and E2 from the notches of a tile.
  • the fasteners are also aligned along substantially horizontal lines regularly spaced a distance B.
  • a "spread" of two tiles does not mean that these two tiles do not touch, but that in the direction considered, a relative movement of one tile relative to the other is possible.
  • the spacing e ⁇ of two tiles according to the width means that a tile can expand laterally by a distance el and before abutting with the tile next to it.
  • the spacing eh according to the height of two tiles means that a tile can expand upwards or downwards by a distance e h before coming into abutment with the tile on top or below it. It is preferable that the distance B be equal to the distance A. The same template can thus be used to ensure correct vertical and horizontal spacings.
  • the same template can be used to check the spacing of two fasteners 8O 1 , 8O 2 side by side and intended to receive the same tile and to check the spacing two fasteners 8O 3 , 8O 4 side by side and intended to receive different tiles.
  • a single template can therefore advantageously be used for the positioning of all fasteners.
  • a row of tiles may for example be offset laterally by a length corresponding to the spacing between two notches of a tile if necessary.
  • a half tile can be easily incorporated even after welding of the fasteners. It is thus possible to mount the tiles staggered to enhance the protection afforded by the refractory lining, to easily incorporate a passage for a thermocouple embedded in a cushioning concrete 90 or to account for a rough surface, having for example a opening or hole 92, with a lot of flexibility.
  • a grid preferably a wire mesh or non-organic fibers, is preferably attached to the fasteners.
  • the tiles are then attached to the fasteners 80 by insertion of the latter into the notches 45.
  • the tiles are of the type shown in FIGS. 4 to 8.
  • the plugs In the case of the tiles of FIG. 8, the plugs
  • 74 can be set up as tiles are assembled or after all the tiles have been hung.
  • the washers 86 are dimensioned so as to allow insertion of the fasteners 80 to the bottom 55 of the notches while preventing clearance by the upper portion 45s of the rear opening of the notches, partially closed in fact its omega profile ⁇ .
  • the fasteners 80 thus serve to support the weight of the tiles
  • the order in which the tiles are hung depends on the profiles of their slices. It is determined to ensure overlap between adjacent tiles provided by the manufacturer of the tiles.
  • a self-rolling concrete is preferably cast in the space between the tiles and the inner wall of the cooling jacket.
  • the spacers 56 avoid direct contact of the rear face of the tile and the wall, and thus improves the thermal protection of the latter.
  • the spacers 56 extend only over only a portion of the height H of said tile, they do not hinder the flow of concrete behind the tile.
  • the concrete can thus be distributed uniformly behind the tiles.
  • the self-flow concrete is based U 1 Al 2 O 3 or Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 or similar in nature to tiles.
  • the self-rolling concrete advantageously makes it possible to regulate the overall conductivity of the coating, by its nature and its thickness. Its composition can be modified accordingly.
  • a self-hardening concrete based on SiC or enriched in metallic or ceramic fibers, for example of the Dramix® or Unifrax type can advantageously be used if it is necessary to increase the thermal conductivity of the coating, that is to say ie to increase the heat transfer to the cooling jacket, in particular to manufacture water vapor necessary for the gasification system.
  • the self-rolling concrete also makes it possible to protect the inner wall 26 of the cooling jacket in the event that a tile is unhooked. It also helps the tiles to withstand the pressure of several tens of bars prevailing inside the reactor in operation.
  • the self-collapsible concrete is sometimes torn off with the tile. Indeed, it may be mechanically linked to it, in particular by filling the notches receiving the washers 86 of the fasteners.
  • the wire mesh or inorganic fiber, disposed between the inner wall 26 of the cooling jacket and the rear face of the tiles, that is to say in the area where the self-cast concrete is then cast, advantageously improves the cohesion of the concrete layer and retains it locally in case of tearing or detachment of one or more tiles.
  • the self-rolling concrete may advantageously be reinforced with fibers, preferably metal fibers, mixed with its other constituents during its preparation.
  • a flexible mortar is placed in the expansion spaces separating the tiles, so as to form an expansion joint.
  • the expansion joint thus has a width e h on its horizontal portions and a width ⁇
  • Flexible mortars conventionally comprise ceramic fibers. As examples, mention may be made of Fiberfrax® produced by Unifrax.
  • the heat variations within the reactor 14 cause expansion of the tiles.
  • the spacing of the tiles relative to each other, however, allows them to expand without generating high mechanical stresses.
  • the expansion joint compresses under the effect of expansion and then resumes its original shape when the tiles contract again. At any time during a thermal cycle, the inner wall of the reactor cooling jacket thus remains effectively protected.
  • the shape of the tiles or the presence of plugs 74 advantageously avoids any direct access of the materials contained in the reactor to the concrete and to the inner wall of the cooling jacket.
  • the self-cast concrete still maintains a protective barrier of the liner 22.
  • This barrier is all the more certain that a grid has been provided between the wall 26 of this liner and the tiles and that the concrete is reinforced with fibers.
  • All the tiles of the assemblies shown in FIGS. 11 and 12 are identical.
  • a mixture of different tiles can however be advantageous, especially to allow the assembly of tiles to surround an obstacle 92 as closely as possible, and thus to limit the areas of the coating made of cushioning concrete 90
  • the invention provides a thermally insulating refractory lining that is resistant to corrosive gases, is compact, easy to disassemble, and has increased reliability.
  • This coating is particularly suitable for protecting the jacket of a reactor from a gasifier.
  • the present invention is not limited to the embodiments described and shown, provided by way of illustrative and non-limiting examples.
  • the tiles are preferably mounted in vertical quincunx, all the tiles of a column being offset from the tiles of the two columns adjacent thereto.
  • the application of the tiles according to the invention is not limited to the coating of water boxes gasifiers.
  • the tabs 72, the plugs 74, the closing of notches on the lower edge of the tiles, the grid, the self-collapsible concrete, the arrangement of the fasteners shown in Figure 11 are optional.
  • the number of tabs, plugs 74, notches is not limiting.
  • the notches, which form attachment points, are not the only possible fixing points. Any point of the tile according to the invention serving as a fulcrum for fasteners may be considered as a point of attachment.

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Abstract

Tuile réfractaire présentant un alignement d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques de l'alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier (44) et dernier (46) points de fixation de l'alignement étant écartés, dans la direction de l'alignement, par des distances a<SUB>1</SUB> et a<SUB>2</SUB> de premier (40) et deuxième (42) bords de la tuile s'étendant à proximité des premier (44) et dernier (46) points de fixation, respectivement. La tuile est remarquable en ce que 0 < A - (A<SUB>1</SUB>+a<SUB>2</SUB>). Application à des gazéificateurs.

Description

Tuile réfractaire, notamment pour qazéificateur
L'invention concerne une tuile réfractaire destinée à être fixée à une paroi d'un réacteur, notamment pour protéger cette paroi de la chaleur.
On utilise des tuiles réfractaires pour revêtir des parois de tubes de chambres de combustion de chaudières d'incinération d'ordures ménagères ou de biomasse. Les tubes sont classiquement sensiblement verticaux et reliés entre eux par des barrettes transversales. Les tuiles forment un revêtement réfractaire protégeant les tubes des contacts physiques avec les matériaux en cours de combustion et avec les fumées issues de cette combustion. La faible épaisseur des tuiles permet de faciliter le transfert de la chaleur du réacteur au fluide circulant dans les tubes de la chaudière.
De l'eau circule dans les tubes afin de récupérer une partie de la chaleur dégagée pendant l'incinération. Un contact étroit entre les tuiles et les tubes est donc recherché. A cet effet, comme décrit par exemple dans EP1 032 790, la face arrière des tuiles présente classiquement des canaux hémicylindriques conformés pour recevoir chacun un tube de la paroi de tubes. Une fine couche de mortier liquide peut également être disposée derrière les tuiles afin de limiter le volume des espaces vides entre les tuiles et les tubes, et ainsi améliorer les échanges thermiques.
L'utilisation de tuiles flottantes accrochées à la paroi confère aux tuiles une certaine mobilité les unes par rapport aux autres. A cet effet, les tuiles peuvent par exemple être accrochées librement à des crochets fixés au milieu des barrettes et les tuiles peuvent être espacées les unes des autres de quelques millimètres. Le revêtement de protection peut ainsi s'adapter aux variations dimensionnelles des tuiles pendant les cycles thermiques. La fiabilité du revêtement en est ainsi améliorée.
L'espace de dilatation entre deux tuiles adjacentes est généralement comblé au moyen d'un mortier flexible de manière à garantir l'étanchéité du revêtement. Les joints de dilatation en mortier flexible sont des zones vulnérables et leur longueur doit donc être minimisée. Classiquement, chaque tuile s'étend donc sur plusieurs tubes. Pour faciliter la mise en place du revêtement, les dimensions des tuiles doivent cependant être limitées. Par exemple, les tuiles décrites dans EP1 032 790 s'étendent sur trois tubes. Elles comportent deux encoches s'étendant de chaque côté du canal central et destinées à recevoir des organes de fixation. Deux types de montage sont possibles avec le système décrit dans EP1 032 790.
Selon le premier type de montage, les crochets sont montés de manière à permettre un assemblage des tuiles en quinconce dans le sens vertical ou horizontal. Un tel assemblage permet d'éviter un alignement des joints verticaux ou horizontaux selon la configuration choisie. Dans la pratique, ce type de montage s'avère cependant complexe et source d'erreur. De plus, il est long à réaliser et son coût est donc élevé.
Selon le deuxième type de montage, les crochets sont disposés selon des lignes verticales et horizontales. La configuration des tuiles implique cependant un écartement variable des lignes de crochets qui conduit à un alignement des joints verticaux et horizontaux. Or les inventeurs ont constaté qu'un tel alignement diminue la durabilité des joints, et donc du revêtement.
Par ailleurs, il existe parfois des obstacles, par exemple formés par des passages de thermocouples, qui nécessitent une modification de l'assemblage. En particulier, il peut être nécessaire de décaler une ou plusieurs rangées de crochets, ce qui est une opération coûteuse. On peut aussi réaliser une découpe d'une ou plusieurs tuiles. Mais une découpe fragilise inévitablement la pièce en service.
Il existe donc un besoin pour un revêtement réfractaire comportant des tuiles réfractaires qui soit facile à mettre en oeuvre, notamment pour tenir compte de la présence d'obstacles, et présente une fiabilité améliorée.
Le but de l'invention est de satisfaire ce besoin.
Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'une tuile réfractaire, notamment destinée à protéger une paroi interne d'un réacteur de gazéificateur, ladite tuile présentant un alignement d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques dudit alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier et dernier points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction dudit alignement, par des distances α-i et α2 de premier et deuxième bords de ladite tuile s'étendant à proximité desdits premier et dernier points de fixation, respectivement. La tuile selon l'invention est remarquable en ce que 0 < A - (αi+α2).
Lorsque la distance D = A - (α-ι+α2) correspond à la largeur eι des joints de dilatation verticaux, les organes de fixation d'une rangée de tuiles sont alors régulièrement espacés de la longueur A. Autrement dit, l'écartement horizontal entre deux organes de fixation côte à côte est identique que ces organes soient destinés à soutenir une même tuile ou deux tuiles adjacentes. Il est donc possible de décaler horizontalement une rangée de tuile de la distance A ou d'un multiple quelconque de cette distance. De même, lorsque la distance D correspond à la largeur eh des joints de dilatation horizontaux, il est possible de décaler verticalement une rangée de tuiles de la distance séparant deux points de fixation superposés de la tuile, ou d'un multiple quelconque de cette distance.
L'adaptation de l'assemblage des tuiles pour tenir compte de la présence d'un obstacle peut ainsi résulter d'un simple décalage horizontal et/ou vertical des tuiles. De plus, il est possible de décaler les tuiles de deux rangées superposées et/ou de deux colonnes adjacentes de manière à supprimer tout alignement continu des joints verticaux et/ou horizontaux. La fiabilité des joints, et donc du revêtement, en est avantageusement améliorée. De préférence, la tuile selon l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes :
- Dans une position de service de la tuile, c'est-à-dire dans une position où elle est fixée sur une paroi, ledit alignement est vertical ou horizontal.
Les points de fixation sont conformés pour permettre une fixation flottante de la tuile, c'est-à-dire avec un jeu fonctionnel, si possible dans les trois dimensions de l'espace. De préférence les points de fixation sont des encoches.
- A - (αi+α2) est compris entre 2 et 10 millimètres. Avantageusement, un espace de dilatation peut ainsi être ménagé entre deux tuiles.
La tuile comporte au moins une encoche débouchant exclusivement sur une face arrière de ladite tuile.
La tuile comporte au moins une encoche débouchant par une ouverture inférieure sur une tranche inférieure de ladite tuile, et au moins une languette apte à être introduite, au moins en partie, par une ouverture inférieure d'une encoche d'une autre tuile identique. De préférence, la tuile comporte autant de dites languettes qu'elle comporte d'encoches.
La tuile présente, sur une face arrière, au moins un espaceur s'étendant de préférence sur une partie seulement de la hauteur H de la tuile. De préférence l'espaceur ne s'étend pas jusqu'au bord inférieur de ladite face arrière. Des tranches supérieure et inférieure de la tuile présentent des lèvres supérieure et inférieure s'étendant respectivement en prolongement de faces avant et arrière de la tuile.
La tuile présente une forme générale courbe, de préférence légèrement cylindrique.
- La tuile est en un matériau comportant au moins 60 %, en pourcentages en poids, d'oxydes non siliceux et/ou moins de 1% en poids de silice (SiO2).
L'invention concerne également un revêtement réfractaire, notamment destiné à protéger la paroi interne d'un réacteur d'un gazéificateur, comportant un assemblage de tuiles réfractaires solidarisées à des organes de fixation fixés à une paroi, remarquable en ce que ledit habillage comporte au moins une tuile selon l'invention.
De préférence, le revêtement réfractaire selon l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : - Au moins une tuile de l'assemblage présente un alignement horizontal d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques de l'alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier et dernier points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction horizontale, par des distances α1 et α2 de bords droit et gauche de ladite tuile, respectivement, telles que 0 < A - (0M+0C2), et ladite tuile étant écartée d'au moins une tuile disposée à sa droite ou à sa gauche d'une distance β| égale à A - (αi+α2).
Une discontinuité des joints verticaux est alors possible par décalage horizontal d'une rangée de tuiles par rapport à une autre rangée adjacente.
- Au moins une tuile présente un alignement vertical d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques de l'alignement étant espacés d'une distance constante A', des premier et dernier points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction verticale, par des distances Ot1' et Ct2' de bords supérieur et inférieur de ladite tuile, respectivement, telles que 0 < A' - (α-i'+α2'), et ladite tuile étant écartée d'au moins une tuile disposée au-dessus ou au-dessous d'elle d'une distance eh égale à A' - (αi'+α2'). Une discontinuité des joints horizontaux est alors possible par décalage vertical d'une « colonne » de tuiles par rapport à une autre colonne de tuiles adjacente.
- Les distances et et eh sont sensiblement égales, et, de préférence sont comprises entre 2 et 10 mm. - Un béton réfractaire autocoulable est disposé le long des faces arrière des tuiles de l'assemblage.
Le béton autocoulable est armé avec des fibres, de préférence des fibres métalliques. - Un grillage, de préférence un grillage métallique ou en fibres non organiques, est noyé dans ledit béton autocoulable.
- Les organes de fixation sont alignés selon des lignes sensiblement verticales et/ou horizontales régulièrement espacées de ladite distance A.
- Au moins une partie des tuiles sont montées en quinconce verticale ou horizontale, de préférence en quinconce verticale et horizontale.
Le revêtement selon l'invention est particulièrement destiné à protéger une paroi d'un réacteur de gazéificateur.
La gazéification du charbon est un procédé connu depuis environ une cinquantaine d'années qui connaît actuellement un fort développement. Il permet en effet la production d'une part de gaz de synthèse (CO, H2), sources d'énergie propre, et d'autre part de composés de base pour l'industrie chimique à partir de matières hydrocarbonées très diverses, par exemple de charbon, de coke de pétrole, voire d'huiles lourdes à recycler. Ce procédé permet en outre d'éliminer les composants indésirables, par exemple les NOx, le soufre ou le mercure, avant tout rejet dans l'atmosphère.
Le principe de la gazéification consiste en une combustion partielle contrôlée, sous vapeur d'eau et/ou d'oxygène, à une température comprise entre 1150 et 16000C environ et sous pression.
Il existe différents types de gazéificateurs, à lit fixe, fluidisé ou entraîné. Ces gazéificateurs diffèrent par le mode d'introduction des réactifs, la manière dont est effectué le mélange comburant-combustible, les conditions de température et de pression et le procédé d'évacuation des cendres ou du laitier, résidu liquide issu de la réaction.
On connaît en particulier un gazéificateur à sec 5, pressurisé, à lit fluidisé, du type « Lurgi fixed bed dry ash gasifier ». Comme représenté sur la figure 1 , du charbon C en morceaux pénètre par le sommet 10 du gazéificateur et est introduit, par l'intermédiaire d'un dispositif d'alimentation 12, dans un réacteur 14. De la vapeur d'eau H2O et de l'oxygène O2 pénètrent par la partie inférieure 16 du gazéificateur 5 et réagissent avec le charbon C au fur et à mesure qu'ils s'élèvent dans le réacteur 14. Dans la partie inférieure 16 du réacteur 14, la température est d'environ 1600 0C. Dans la partie supérieure 18 du réacteur 14, la température est d'environ 450 à 9000C. La cendre D est extraite à la base du gazéificateur 5. Le gaz synthétisé G s'échappe par une sortie 20. Le réacteur 14 de gazéification à sec du charbon comporte une chemise de refroidissement à eau 22 ou « boîte à eau », ou encore en anglais « water-jacket », en acier. La chemise 22 comprend une paroi extérieure 24 et une paroi intérieure 26, siège d'une forte corrosion, délimitant, au moins en partie, le volume intérieur du réacteur 14. Un tel réacteur a une durée de vie limitée en raison des cyclages thermiques et/ou de la corrosion et/ou de l'abrasion des cendres sèches et/ou de points chauds où la température est typiquement d'environ 14000C.
Les tuiles selon l'invention sont particulièrement adaptées à la protection de la paroi d'un réacteur de gazéificateur, cette paroi n'étant pas constituée de tubes. De préférence, la fixation des tuiles réfractaires résulte de leur accrochage à des organes de fixation fixés à ladite paroi. Le revêtement de protection obtenu est avantageusement, peu encombrant, fiable et facile à mettre en œuvre, comme cela apparaîtra plus en détail dans la suite de la description.
L'invention concerne enfin un procédé pour déterminer la conductivité thermique globale d'un revêtement d'une paroi d'un réacteur, le revêtement comportant un assemblage de tuiles réfractaires, remarquable en ce qu'on coule un béton de conductivité prédéterminée entre l'assemblage de tuiles et ladite paroi.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins dans lesquels :
La figure 1 représente schématiquement en coupe un gazéificateur du type Lurgi ;
Les figures 2 et 3 représentent des photographies des faces arrière et avant, respectivement, de deux tuiles selon l'invention ; Les photographies sont disposées de manière que les tuiles apparaissent telles qu'elles seraient dans un assemblage de réacteur, le haut de la feuille représentant le haut de l'assemblage.
Les figures 4 à 8 représentent des vues schématiques de faces arrières de différentes tuiles selon l'invention ; La figure 9 représente une vue schématique des faces arrières d'un assemblage de quatre tuiles selon l'invention ;
La figure 10 représente un organe de fixation pouvant être utilisé pour fixer les tuiles d'un assemblage selon l'invention ; - La figure 11 représente une vue de face d'un assemblage de tuiles selon la technique antérieure. Cet assemblage étant cylindrique, il est représenté sous une forme développée ;
La figure 12 représente une vue de face d'un assemblage de tuiles de même format selon l'invention. Cet assemblage étant cylindrique, il est représenté sous une forme développée ;
La figure 13 représente une vue de face d'un assemblage de tuiles de différents formats selon l'invention. Cet assemblage étant cylindrique, il est représenté sous une forme développée.
Dans les différentes figures, des références identiques ou analogues sont utilisées pour désigner des pièces ou des parties de pièce identiques ou analogues.
La figure 1 ayant été décrite en préambule, on se reporte à présent à la figure 2.
La description qui va suivre est effectuée dans le cadre d'un revêtement du gazéificateur décrit en préambule. L'invention n'est cependant pas limitée à cette application.
Une tuile 30 est de forme générale rectangulaire cylindrique, présentant en effet une légère courbure pour suivre la forme de la paroi intérieure de la chemise 22 du réacteur 14.
De préférence, la tuile 30 est en un matériau isolant thermiquement. De préférence, ce matériau comporte au moins 60 %, de préférence au moins 90 %, de préférence encore au moins 99% en pourcentages en poids, d'oxydes non siliceux.
De préférence, ces oxydes non siliceux sont choisis parmi l'alumine, la zircone, l'oxyde de chrome Cr2O3 ou des mélanges de ceux-ci. Tout autre matériau réfractaire apte à résister à la corrosion des cendres éventuellement fondues, à l'abrasion des cendres sèches et aux points chauds pourrait cependant convenir.
De préférence, le matériau de la tuile selon l'invention ne comporte pas de carbure de silicium (SiC). De préférence encore, il comporte moins de 1%, de préférence moins de 0,5% en poids de silice (SiO2). Le carbure de silicium et la silice sont en effet défavorables à la résistance à la corrosion. De plus, la silice peut être instable et s'évaporer sous forme SiO1 voire SiH4.
La tuile 30 présente des faces avant 32 et arrière 34 et des tranches supérieure 36, inférieure 38, droite 40 et gauche 42. La face arrière 34, ou « face froide », de la tuile flottante 30 comporte des première 44 et deuxième 46 encoches s'étendant sensiblement parallèlement aux tranches latérales 40 et 42, le long des tranches droite 40 et gauche 42 respectivement. Les encoches 44 et 46 débouchent par des première 48 et deuxième 50 ouvertures inférieures, respectivement, sur la tranche inférieure 38 et par des première 52 et deuxième 54 ouvertures arrières, respectivement, sur la face arrière 34.
Les faces 32, ou « face chaude », et 34, ou « face froide » de la tuile flottante 30 sont sensiblement courbes pour suivre la courbure du réacteur.
Comme représenté sur les figures 2 et 3, les tranches supérieure 36 et inférieure 38 présentent des lèvres supérieure 53 et inférieure 54 permettant un recouvrement de la tranche inférieure 38 d'une tuile par la tranche supérieure 36 d'une autre tuile disposée immédiatement au-dessus d'elle. De même, les tranches droite 40 et gauche 42 présentent des lèvres permettant un recouvrement de la tranche droite 40 d'une tuile par la tranche gauche 42 d'une autre tuile adjacente. Les lèvres de recouvrement évitent de dévoiler la chemise de refroidissement durant les mouvements des tuiles les unes par rapport aux autres. Avantageusement, la protection de la chemise 22 en est améliorée.
Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, la tuile 30 est prévue pour être accrochée à un organe de fixation présentant la forme générale d'un clou comportant une tige et une tête. Après accrochage, le fond de l'encoche repose par gravité sur la tête de l'organe de fixation qui supporte ainsi le poids de la tuile.
Une ouverture arrière d'une encoche 45 présente, vue de l'arrière de la tuile, comme représenté sur la figure 2, une partie supérieure étroite 45s s'étendant jusqu'à un fond 55 de l'encoche 45. L'encoche 45 est conformée pour permettre le coulissement d'une tige d'un organe de fixation en T dans la partie supérieure 45s, mais ne pas autoriser un passage axial de la tête de cet organe de fixation. La section transversale de la partie supérieure 45s présente de préférence une forme en oméga à cet effet. Après accrochage de la tuile, ce type de profil empêche avantageusement l'échappement de la tête par l'ouverture arrière de la tuile, et ainsi évite tout basculement et décrochement intempestif de la tuile.
Une ouverture arrière présente également de préférence une partie inférieure large 45i permettant l'introduction d'une tête d'un organe de fixation. Avantageusement, cette tête peut ainsi être introduite dans l'encoche 45 par une ouverture inférieure ou par une partie inférieure d'une ouverture arrière.
La face arrière 34 de la tuile 30 présente encore des entretoises ou
« espaceurs » 56 qui, de préférence, sont conformés pour permettre de maintenir un écartement compris entre 2 et 5 mm entre la face arrière de la tuile et la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement. Avantageusement, l'écartement des tuiles de la paroi gouverne les échanges thermiques.
La présence de plusieurs encoches par tuile, de préférence deux, garantit avantageusement la maintien en position de la tuile en cas de défaillance d'un des points de fixation.
Comme visible sur la figure 3, un espace de dilatation 60 est prévu entre deux tuiles adjacentes. Cet espace de dilatation 60 laisse cependant un accès direct à la face arrière des tuiles. Les ouvertures inférieures sur les tranches inférieures des tuiles ne sont en effet pas recouvertes par les lèvres de recouvrement des tuiles et laissent donc un passage direct 62 de l'intérieur du réacteur 14 vers la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement, disponible pour les gaz ou autre agent agressif.
Les figures 4 à 8 représentent des formes de tuiles présentant deux encoches alignées horizontalement, et qui avantageusement, présentent la caractéristique commune d'être conformées et/ou assemblées de manière à fermer tout accès direct à la face arrière des tuiles par l'intermédiaire des encoches. On entend ainsi que, avant même toute interposition d'un joint de dilatation entre deux tuiles, il n'existe aucun passage traversant l'assemblage de tuiles de manière sensiblement rectiligne, en particulier en s'étendant perpendiculairement aux faces avants des tuiles, et mettant donc en communication l'arrière des tuiles avec le volume intérieur du réacteur.
Comme on le verra ci-dessous, il est préférable de disposer un béton autocoulable derrière les tuiles, notamment pour les coller à la chemise de refroidissement 22. Entraver la communication entre les faces arrière et avant des tuiles présente également l'avantage d'éviter que, pendant l'installation du revêtement de protection, le béton ne vienne couler dans les espaces de dilatation 60. Dans cette situation, les tuiles ne pourraient plus se dilater pendant le fonctionnement du gazéificateur sans que la dilatation ne génère des contraintes thermomécaniques élevées et indésirables.
La disposition de la lèvre supérieure 53 dans le prolongement de la face avant d'une tuile permet de former une ouverture élargie pour accéder derrière la tuile. Avantageusement, le versement du béton derrière cette tuile en est facilité.
Dans une première variante (figures 4 et 5), les encoches 45 ne débouchent pas sur la tranche inférieure de la tuile 30, c'est-à-dire que les encoches 45 se présentent sous la forme de trous ne s'ouvrant que sur la face arrière de la tuile. Une encoche ne débouchant pas sur la tranche inférieure de la tuile peut être formée en assemblant un bouchon 70, par exemple par collage, de manière à boucher son ouverture inférieure sur la tranche inférieure, comme représenté sur la figure 5. Avantageusement, il est ainsi possible d'utiliser des tuiles telles que celle représentées sur la figure 2. Une encoche ne débouchant pas sur la tranche inférieure peut aussi être venue de forme avec la tuile lors de sa fabrication.
La partie inférieure 45i d'une encoche qui ne débouche pas sur la tranche inférieure de la tuile doit nécessairement être conformée pour permettre l'introduction d'une tête d'un organe de fixation, cette dernière ne pouvant être introduite par la tranche inférieure.
Dans une deuxième variante (figures 6 et 7), la tuile comporte des languettes 72 pouvant s'emboîter dans des encoches correspondantes d'une autre tuile identique. De préférence, la tuile comporte autant de dites languettes qu'elle comporte d'encoches, de manière que lors d'un assemblage d'une tuile supérieure immédiatement au-dessus d'une tuile inférieure, toutes les ouvertures inférieures des encoches de la tuile supérieure soient obturées par les languettes de la tuile inférieure. Cette caractéristique peut être obtenue par assemblage des languettes sur une tuile existante, par exemple par collage, (figure 7) ou par conformation de languettes lors de la fabrication de la tuile (figure 6).
Dans une troisième variante (figure 8), un bouchon 74, présentant de préférence la même composition que les tuiles, est inséré entre les tuiles après leur assemblage, de manière à boucher tout accès direct à la face arrière des tuiles par l'intermédiaire des encoches, tout en préservant un joint de dilatation. De préférence, le bouchon 74 présente la même composition réfractaire que les tuiles.
De préférence, toutes les encoches de toutes les tuiles de l'assemblage sont obturées selon au moins une des solutions illustrées par les figures 4 à 8.
Comme représenté sur la figure 9, la distance A entre les axes E1 et E2 des encoches 44 et 46 est inférieure de la somme des distances ai et α2 séparant ces axes E1 et E2 des tranches droite 40 et gauche 42, respectivement. Autrement dit :
Figure imgf000013_0001
Plus généralement, si la tuile comportait « n » encoches régulièrement espacées d'une distance An, selon l'invention,
Figure imgf000013_0002
De préférence eι est compris entre 2 et lO.milimètres.
Les tranches de la tuile 30 n'étant pas planes, on mesure ai et α2 sur la face arrière de la tuile. Il en est de même de la longueur L de Ia tuile et de sa hauteur H.
La figure 10 représente un organe de fixation 80 comportant une tige filetée 82 dont une première extrémité 84 est soudée à la paroi intérieure 26 de la chemise 22. Une tête, ou « rondelle » 86, est vissée sur la deuxième extrémité 88 de la tige 82.
Un jeu est prévu entre la tête 86 et l'encoche 45 de manière que les organes de fixation 80 n'entravent pas la dilatation de la tuile 30.
Selon la technique antérieure, les organes de fixation 80 du type de celui représenté sur la figure 10 sont soudés sur la paroi intérieure 26 de la chemise 22, sensiblement perpendiculairement à la paroi 26 (figure 10). Ils sont alignés selon des lignes sensiblement verticales Lv et horizontales Lh. L'écartement F entre deux lignes verticales Lv adjacentes n'est pas constant et dépend des tuiles utilisées, comme représenté sur la figure 11.
Dans l'application à un réacteur de gazéificateur, l'installation d'un quadrillage irrégulier d'organes de fixation 80 comme représenté sur la figure 11 présente plusieurs inconvénients. Elle peut d'abord conduire à des erreurs lors du positionnement des organes de fixation. Il faut en effet trois gabarits pour garantir l'écartement vertical correct des organes de fixation, l'écartement horizontal correct des organes de fixation 8O1 et 8O2 destinés à recevoir deux encoches d'une même tuile et l'écartement horizontal correct des organes de fixation 8O3 et 8O4 destinés à recevoir deux encoches de deux tuiles adjacentes différentes. En outre, tous les raccords entre deux « colonnes » de tuiles doivent nécessairement se situer sur la même verticale. En particulier, les tuiles ne peuvent être montées en quinconce. Il en résulte une hétérogénéité et une fragilité du revêtement.
A la différence de la disposition des organes de fixation représentée sur la figure 11 , les organes de fixation 80 sont de préférence alignés selon des lignes sensiblement verticales Lv régulièrement espacées d'une distance A, c'est-à-dire de la distance A séparant les axes E1 et E2 des encoches d'une tuile. Les organes de fixation sont également alignés selon des lignes sensiblement horizontales régulièrement espacées d'une distance B. De préférence, la distance B est supérieure à la hauteur H d'une tuile, c'est-à-dire que 0 < eh = B-H.
Un « écartement » de deux tuiles ne signifie pas que ces deux tuiles ne se touchent pas, mais que, dans la direction considérée, un déplacement relatif d'une tuile par rapport à l'autre est possible. Ainsi l'écartement eι de deux tuiles selon la largeur signifie qu'une tuile peut se dilater latéralement d'une distance el avant d'entrer en butée avec la tuile à côté d'elle. L'écartement eh selon la hauteur de deux tuiles signifie qu'une tuile peut se dilater vers le haut ou vers le bas d'une distance eh avant d'entrer en butée avec la tuile au-dessus ou en dessous d'elle. II est préférable que la distance B soit égale à la distance A. Le même gabarit peut ainsi être utilisé pour assurer des écartements verticaux et horizontaux corrects.
Comme eι + (α-i+α2)= A, le même gabarit peut être utilisé pour vérifier l'écartement de deux organes de fixation 8O1, 8O2 côte à côte et destinés à recevoir une même tuile et pour vérifier l'écartement de deux organes de fixation 8O3, 8O4 côte à côte et destinés à recevoir des tuiles différentes. Un unique gabarit peut donc avantageusement être utilisé pour le positionnement de tous les organes de fixation.
De plus, l'appareillage des tuiles n'est pas figé par la mise en place des organes de fixation, une rangée de tuiles pouvant par exemple être décalée latéralement d'une longueur correspondant à l'écartement entre deux encoches d'une tuile si nécessaire. A la différence de la technique antérieure, une demi tuile peut donc être facilement incorporée même après soudage des organes de fixation. II est ainsi possible de monter les tuiles en quinconce pour renforcer la protection conférée par le revêtement réfractaire, d'incorporer facilement un passage pour un thermocouple noyé dans un béton de rembourrage 90 ou de tenir compte d'une surface accidentée, présentant par exemple une ouverture ou un trou 92, avec beaucoup de souplesse.
Une comparaison des appareillages des figures 11 et 12 montre que l'appareillage de la figure 12 nécessite trois découpes de tuiles, tandis celui de la figure 11 en nécessite neuf.
Avant d'accrocher les tuiles, un grillage, de préférence un grillage métallique ou en fibres non organiques, est de préférence accroché aux organes de fixation.
Les tuiles sont ensuite accrochées aux organes de fixation 80 par insertion de ces derniers dans les encoches 45. De préférence les tuiles sont du type de celles représentées sur les figures 4 à 8. Dans le cas des tuiles de la figure 8, les bouchons
74 peuvent être mis en place au fur et à mesure de l'assemblage des tuiles ou après que toutes les tuiles ont été accrochées.
Les rondelles 86 sont dimensionnées de manière à permettre une insertion des organes de fixation 80 jusqu'au fond 55 des encoches tout en empêchant un dégagement par la partie supérieure 45s de l'ouverture arrière des encoches, partiellement fermée de fait de son profil en oméga Ω. Les organes de fixation 80 servent ainsi à supporter le poids des tuiles
(fonction de console), mais aussi à éviter tout basculement des tuiles en les maintenant sensiblement plaquées le long de la paroi 26.
L'ordre dans lequel les tuiles sont accrochées dépend des profils de leurs tranches. Il est déterminé de manière à assurer le recouvrement entre tuiles adjacentes prévu par le fabriquant des tuiles.
Selon l'invention, un béton autocoulable est de préférence coulé dans l'espace séparant les tuiles et la paroi intérieure de la chemise de refroidissement.
Cet espace est garanti grâce à la présence des espaceurs 56, en appui sur la paroi
26. Avantageusement, les espaceurs 56 évitent un contact direct de la face arrière de la tuile et de la paroi, et donc améliore la protection thermique de cette dernière.
Comme les espaceurs 56 ne s'étendent que sur une partie seulement de la hauteur H de ladite tuile, ils n'entravent pas la circulation du béton derrière la tuile. Avantageusement, le béton peut ainsi être réparti de manière uniforme derrière les tuiles.
De préférence le béton autocoulable est à base U1AI2O3 ou AI2O3-Cr2O3 ou de nature similaire aux tuiles. Le béton autocoulable permet avantageusement de régler la conductivité globale du revêtement, par sa nature et son épaisseur. Sa composition peut être modifiée en conséquence. Par exemple un béton autocoulable à base de SiC ou enrichi en fibres métalliques ou céramiques, par exemple de type Dramix® ou Unifrax peut avantageusement être mis en œuvre s'il est nécessaire d'augmenter la conductivité thermique du revêtement, c'est-à-dire d'accroître le transfert de chaleur vers la chemise de refroidissement, notamment pour fabriquer de la vapeur d'eau nécessaire au système de gazéification.
Le béton autocoulable permet également de protéger la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement au cas où une tuile se décrocherait. II aide aussi les tuiles à supporter la pression de plusieurs dizaines de bars régnant à l'intérieur du réacteur en fonctionnement.
Enfin, il bouche tout accès direct aux faces arrières des tuiles, et donc à la paroi métallique 26 de la chemise de refroidissement.
En cas de décrochement d'une tuile par arrachage, le béton autocoulable est parfois arraché avec la tuile. En effet, il peut s'être lié mécaniquement à elle, notamment en remplissant les encoches recevant les rondelles 86 des organes de fixation.
Le grillage métallique ou en fibres non organiques, disposé entre la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement et la face arrière des tuiles, c'est-à-dire dans la zone où le béton autocoulable est ensuite coulé, améliore avantageusement la cohésion de la couche de béton et la retient localement en cas d'arrachage ou de décrochement d'une ou plusieurs tuiles. Alternativement ou en plus du grillage, le béton autocoulable peut être avantageusement armé avec des fibres, de préférence des fibres métalliques, mélangées avec ses autres constituants lors de sa préparation.
Après coulage du béton, un mortier flexible est disposé dans les espaces de dilatation séparant les tuiles, de manière à former un joint de dilatation. Le joint de dilatation présente ainsi une largeur eh sur ses portions horizontales et une largeur β| sur portions verticales. Les mortiers flexibles comportent classiquement des fibres céramiques. A titre d'exemples, on peut citer le Fiberfrax® produit par la société Unifrax.
Lorsque le gazéificateur 5 est en service, les variations de chaleur au sein du réacteur 14 provoquent des dilatations des tuiles. L'écartement des tuiles les unes par rapport aux autres leur permet cependant de se dilater sans génération de tensions mécaniques élevées.
Le joint de dilatation se comprime sous l'effet de la dilatation, puis reprend sa forme initiale lorsque les tuiles se contractent à nouveau. A tout instant pendant un cycle thermique la paroi intérieure de la chemise de refroidissement du réacteur reste ainsi efficacement protégée.
Si le joint de dilatation est endommagé, la forme des tuiles ou la présence de bouchons 74 (figures 4 à 8) évite avantageusement tout accès direct des matières contenues dans le réacteur au béton et à la paroi intérieure de la chemise de refroidissement.
Enfin, si une tuile se décroche, le béton autocoulable maintient encore une barrière de protection de la chemise 22. Cette barrière est d'autant plus sûre qu'un grillage a été prévu entre la paroi 26 de cette chemise et les tuiles et que le béton est armé de fibres. Toutes les tuiles des assemblages représentés sur les figures 11 et 12 sont identiques. Comme représenté sur la figure 13, un panachage de différentes tuiles peut cependant être avantageux, notamment pour permettre à l'assemblage de tuiles d'entourer un obstacle 92 au plus près, et ainsi de limiter les zones du revêtement constituées de béton de rembourrage 90. Comme cela apparaît clairement à présent, dans le mode de réalisation préféré, l'invention fournit un revêtement réfractaire isolant thermiquement, résistant aux gaz corrosifs, peu encombrant, facile à démonter, et d'une fiabilité accrue. Ce revêtement est particulièrement adapté pour protéger la chemise d'un réacteur d'un gazéificateur. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs.
En particulier, il est possible de disposer de plusieurs encoches superposées sur une même tuile afin de pouvoir décaler verticalement deux tuiles côte à côte et ainsi supprimer l'alignement continu des joints horizontaux. Les tuiles sont de préférence montées en quinconce verticale, toutes les tuiles d'une colonne étant décalées par rapport aux tuiles des deux colonnes qui lui sont adjacentes.
De plus, l'application des tuiles selon l'invention n'est pas limitée aux revêtement de boites à eaux de gazéificateurs.
En outre, les languettes 72, les bouchons 74, l'obturation des encoches sur la tranche inférieure des tuiles, le grillage, le béton autocoulable, l'agencement des organes de fixation représenté sur la figure 11 sont optionnels. Le nombre de languettes, de bouchons 74, d'encoches n'est pas limitatif. Enfin les encoches, qui forment des points d'accrochage, ne constituent pas les seuls points de fixation possibles. Tout point de la tuile selon l'invention servant de point d'appui à des organes de fixation peut être considéré comme un point de fixation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tuile réfractaire, notamment destinée à protéger une paroi interne (26) d'un réacteur de gazéificateur, ladite tuile présentant un alignement d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques dudit alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier (44) et dernier (46) points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction dudit alignement, par des distances ai et α2 de premier (40) et deuxième (42) bords de ladite tuile s'étendant à proximité des premier (44) et dernier (46) points de fixation, respectivement, caractérisée en ce que A - (αi+α2) est compris entre 2 et 10 millimètres.
2. Tuile réfractaire selon la revendication 1 , caractérisée en ce que, dans une position de service de la tuile, ledit alignement est vertical ou horizontal.
3. Tuile réfractaire selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits points de fixation sont des encoches.
4. Tuile réfractaire selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une encoche débouchant exclusivement sur une face arrière de ladite tuile.
5. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une encoche (44;46) débouchant par une ouverture inférieure (48;50) sur une tranche inférieure (38) de ladite tuile, et au moins une languette (72) apte à être introduite, au moins en partie, par une ouverture inférieure (48;50) d'une encoche (44;46) d'une autre tuile identique.
6. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente, sur une face arrière (34), au moins un espaceur (56) s'étendant sur une partie seulement de la hauteur H de ladite tuile.
7. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des tranches supérieure (36) et inférieure (38) présentant des lèvres supérieure (53) et inférieure (54) s'étendant en prolongement de faces avant (32) et arrière (34) de ladite tuile, respectivement.
8. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est en un matériau comportant au moins 60 %, en pourcentages en poids, d'oxydes non siliceux.
9. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est en un matériau comportant moins de 1% en poids de silice (SiO2).
10. Revêtement réfractaire, notamment destiné à protéger la paroi interne (26) d'un réacteur de gazéificateur, ledit revêtement comportant un assemblage de tuiles réfractaires (30) solidarisées à des organes de fixation (80) fixés à une paroi (26), caractérisé en ce que ledit habillage comporte au moins une tuile (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
11. Revêtement selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une première tuile de rhabillage est écartée d'au moins une deuxième tuile disposée à sa droite ou à sa gauche d'une distance β| égale à A - (0^+Oc2) et/ou est écartée d'au moins une troisième tuile disposée au-dessus ou au-dessous d'elle d'une distance eh égale à A' - (αi'+α2'), où A et A' désignent l'écartement de deux points de fixation adjacents quelconques d'un alignement horizontal et d'un alignement vertical de ladite première tuile, respectivement, Ot1' et α2' désignent la distance séparant des premier et dernier points de fixation dudit alignement vertical de bords supérieur et inférieur de ladite première tuile, respectivement, et Oc1 et α2 désignent la distance séparant des premier et dernier points de fixation dudit alignement horizontal de bords droit et gauche de ladite première tuile, respectivement.
12.Revêtement selon l'une quelconque des revendications 10 et 11 , caractérisé en ce qu'un béton réfractaire autocoulable est disposé le long des faces arrière des tuiles de l'assemblage.
13. Revêtement selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'au moins une partie des tuiles sont montées en quinconce verticale et/ou horizontale.
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