WO2006108999A1 - Procede de nettoyage et/ou refroidissement des surfaces externes d'echange d'un aerorefrigerant ou aerocondenseur - Google Patents
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- WO2006108999A1 WO2006108999A1 PCT/FR2006/050339 FR2006050339W WO2006108999A1 WO 2006108999 A1 WO2006108999 A1 WO 2006108999A1 FR 2006050339 W FR2006050339 W FR 2006050339W WO 2006108999 A1 WO2006108999 A1 WO 2006108999A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
- F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
- F28G1/16—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
- F28G9/00—Cleaning by flushing or washing, e.g. with chemical solvents
Definitions
- the present invention relates to the improvement of the thermal performance of air coolers or air condensers, by cleaning and / or cooling of the external exchange surfaces of this type of heat exchangers. More specifically, it relates to a method of implementing such cleaning and / or cooling.
- Air-cooled or air-cooled condensers are particular heat exchangers familiar to those skilled in the art. They generally comprise a battery of finned tubes, arranged in the form of plies, said plies being often arranged in staggered rows. They may also simply include a network of tubes with fins of variable geometry. Each set of tubes is associated with a fan adapted to force the flow of air through said set of tubes. The fluid, simply cool (in the case of air coolers) or condensate (case of air condensers), circulates in the tubes, cooled by the ambient air, itself forced into circulation by the fans. Said air coolers or aircondensers operate systematically in open system. They can in particular be arranged in the form of cooling towers. On such turns in operation, water is generally sprayed to increase heat dissipation.
- a method of cleaning and / or cooling is proposed according to the invention, for implementation, on such heat exchangers (air coolers or air condensers), in operation or not, whose performance has been reduced due to the fouling of surfaces exchanges, with the aim of restoring them the lost exchange heat power and / or, for implementation, on such heat exchangers (air coolers or air condensers), in operation, fouled or not, for the purpose of increase (boost) their heat exchange power.
- One or (and) other of the following causes is (are) generally at the origin of this problematic: an initial under-dimensioning of the air-cooled or air-condenser;
- a method for cleaning and / or cooling the outer cooling surfaces of the air-cooled and air-condensing condensers which is particularly effective in that it is capable of being used in different contexts for purposes of a certain nature, is proposed. little different (mainly cleaning, mainly cooling, or cleaning and cooling), with advantageously valuation of a by-product produced on site.
- the present invention therefore relates to a method for cleaning and / or cooling the external exchange surfaces of an air cooler or air condenser.
- Said method comprises, typically, the projection on said surfaces external exchange of said air cooler or aerocondenser, dry ice and / or dry ice.
- the method is based on the implementation of a cryogenic method. With particular reference to the cleaning aspect, it can be called carbosablage.
- dry ice and dry ice are familiar to the skilled person, who is also aware of the processes for obtaining and projecting said snow and dry ice.
- Dry ice is thus obtained from gaseous CO 2 by successively compressing and cooling (ensuring the liquefaction of said gaseous CO 2 ), then adiabatic expansion at low pressure. Dry ice is thus obtained from dry ice, by hydraulic or mechanical compression of said dry ice. We often talk about dry ice pellets.
- the projection of dry ice and / or dry ice is generally implemented, in a manner known per se, via low pressure compressed air.
- the (the) snow (s) carbonic (s) or (and) dry ice is (are) projected (s) on the outer surfaces of exchange of a Specific heat exchanger: an air cooler or air condenser. In contact with surfaces, a double action;
- the "dry" cleaning in question is particularly advantageous in that it does not attack the cleaned surface, in that it is susceptible to there is a deoxidation effect, polishing, which reduces the kinetics of subsequent fouling and thus maximizes the rate of operation.
- cooling component of said dual action it can be added that it is possible to fully upgrade it, in this context of air cooler or air condenser, in open system, in operation. This is more particularly developed further in this text.
- the process of the invention does not involve toxic product, delicate product to handle (CO 2 is non-flammable, colorless, odorless, non-toxic, non-conductive %) and that it does not generate waste, in addition to dirt removed on the outer surface of the air-cooled coolers and aerocondensers treated.
- the air-cooled or air-condenser can be treated, according to the invention, shutdown (said air-cooled or air-condenser are no longer powered: nothing circulates in their tubes) or in operation (the fluid to cool always circulates in the tubes.
- the forced ventilation is maintained, stopped completely or partially, according to configuration); mainly for cooling purposes, they are treated in operation (the fluid to be cooled circulates in the tubes The arrangement allows the forced ventilation to be maintained for optimum cooling).
- cryogenic method recommended, implemented on heat exchange surfaces, yet of low accessibility, has proved effective, both to ensure the cleaning of said surfaces (cleaning that makes the exchanger more efficient by increasing the resulting exchange coefficient) as their cooling (cooling which increases the heat capacity of the exchanger, increasing the difference in temperature between the inside and the outside).
- Cryogenic cleaning is particularly advantageous in that it can be used on air-cooled or air-cooled condensers, both at a standstill and in operation (see above), which makes it possible to increase the time efficiency of the 'installation.
- Cryogenic cooling is particularly interesting in that it involves neither scaling nor risk of bacteriological development.
- the method of the invention comprises the point projection of dry ice and / or dry ice, preferably dry ice, mainly for cleaning purposes. It is thus desired to implement a cleaning operation of the external exchange surfaces of an air cooler or air condenser. Such a cleaning operation is punctual. It can be implemented when the heat exchanger stops or during its operation (with maintenance, total or partial shutdown of the ventilation, depending on the configuration), insofar as its external surfaces are accessible (in as far as it works in open system).
- the cooling inherent in any cleaning operation according to the invention is a priori only necessary in the context of an air cooler or an air condenser in operation.
- Such a cleaning operation is advantageously carried out with dry ice.
- the mechanical action developed by said dry ice is indeed greater than that developed by dry ice ...
- the method of the invention comprises the continuous projection (during a given period) of dry ice and / or dry ice, preferably dry ice, mainly for cooling purposes; said continuous projection being implemented on the external exchange surfaces of an air cooler or air condenser in operation.
- Such a cooling operation is in the long term. Such a cooling operation is conveniently implemented during hot periods. It was understood that this is to increase (boost) the heat capacity of the heat exchanger treated.
- Said heat exchanger, of the air-cooled or air-condenser type is obviously in operation and the intervention of the snow and / or dry ice advantageously increases the temperature difference between the fluid to be cooled and the temperature of the ambient air. Said intervention can thus be particularly advantageous in the summer period.
- the method of the invention may especially be implemented on industrial sites such as refinery sites, agrochemical sites, petrochemical sites, thermal power plants, steel mills, cement plants or household waste incinerators. These seven examples are not exhaustive.
- the process of the invention uses CO2 in the form of snow and / or dry ice.
- dry ice is prepared from gaseous CO 2 .
- the process of the invention is therefore a consumer of gaseous CO2.
- the method of the invention is implemented on an industrial site with recovery of CO 2 gas co-produced on said industrial site.
- the method of the invention then comprises the use of at least a portion of said co-produced gas CO 2 , its transformation into snow and / or dry ice and the projection of said snow and / or ice on the external exchange surfaces of at least one air cooler or air condenser.
- These operations can be carried out in batch mode (punctual operations, mainly cleaning) but also continuously during the hot periods (cooling).
- This alternative embodiment of the process of the invention is all the more advantageous since said CO 2 constitutes, apart from the invention, a non-upgraded by-product or recovered off-site only.
- it is planned to sequester underground CO 2 in accordance with one of the alternatives for the reduction of greenhouse gas emissions (KYOTO agreements).
- Steam reforming units steam methane reforms.
- Such units produce hydrogen from methane or light saturated hydrocarbons.
- CO 2 or CO gaseous
- Said CO 2 has to date been released to the atmosphere ("fatal CO 2 ") or liquefied on site. It is transported, liquid, to be turned into snow or dry ice off-site. It is understood that the advantageous variant of the method of the invention, implemented in such a context, is useful on such sites.
- the process of the invention is implemented, for the cooling of air-cooled refrigerants and / or aircondensers, continuously, with CO 2 recovered on site, especially at the refining site, petrochemistry, agrochemical, thermal power station ...
- the process of the invention interesting per se, is even more, implemented with CO 2 recovered and advantageously converted on site.
- the invention therefore relates to a method for cooling the external exchange surfaces of an air cooler or an air condenser, implemented:
- the method of the invention is implemented with means for blowing dry ice and / or dry ice.
- means for blowing dry ice and / or dry ice have been described according to the prior art, in particular in patent applications FR 2 475 425, FR 2 808 585 and WO 03/051579.
- the means intervening according to the invention are suitable for the projection of snow and / or dry ice on the external exchange surfaces of the exchangers - air-cooled or air-cooled - in question.
- the structure of means of the prior art may have been modified, adapted ...
- the projection force is adapted to not damage the "treated" surface.
- the projection means in question may be stationary or mobile. For continuous use, mainly for cooling purposes, they are advantageously fixed, arranged near the exchange surfaces to be reached.
- Said projection means are obviously connected to means for supplying snow and / or dry ice.
- said projection means are associated with means for producing snow and / or dry ice, fed with CO2 gas, co-produced on the industrial site (according to the prior art such a CO 2 was liquefied before being transported for ex situ recovery, it can be predicted that it will be sequestered underground in the future) where the said projection means are arranged.
- means for recovering said gaseous CO 2 there are therefore: means for recovering said gaseous CO 2 , means for producing snow and / or dry ice from said recovered CO 2 gas (including liquefaction means), and
- the means for spraying snow and / or dry ice are arranged within a suitable device; especially :
- a device simple, can be summed up to a device type mobile aerial ladder, equipped with a platform (of the type lift-elevator) on which can be held the operator able to perform the intervention.
- a frame-type frame of dimensions adapted to the dimensions of said equipment, so as to carry out the cleaning, with displacements in X and Y, remote control, means for projecting (/ e. usually the dry ice blasting nozzle).
- Said projection means are integral with a plate movable X and Y, the displacement is controlled remotely by an operator.
- This type of device is adaptable, regardless of the geometry of the air cooler or aerocondenser to clean, battery inclined plane or horizontal. Such a device advantageously comprises quick connections, so as to install the sensitive elements, only in case of use.
- the projection means are advantageously arranged so as to ensure as homogeneous a projection as possible over the entire said surface.
- Said projection means may consist of rotary nozzles, as described in the prior art. They may also consist of a nozzle assembly, constituting a deluge system configuration.
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Abstract
L'invention revendiquée a pour objet un procédé de nettoyage et/ou refroidissement des surfaces externes d'échange d'un aéroréfrigérant ou aérocondenseur. Ledit procédé comprend la projection, sur lesdites surfaces externe d'échange dudit aéroréfrigérant ou aérocondenseur, de neige carbonique et/ou de glace carbonique. Ledit procédé est avantageusement mis en œuvre avec du CO2 gazeux récupéré et transformé (en neige et/ou glace carbonique) sur site.
Description
Procédé de nettoyage et/ou refroidissement des surfaces externes d'échange d'un aéroréfriqérant ou aérocondenseur
La présente invention concerne l'amélioration de la performance thermique d'aéroréfrigérants ou d'aérocondenseurs, par nettoyage et/ou refroidissement des surfaces externes d'échange de ce type d'échangeurs thermiques. Elle a plus précisément pour objet un procédé de mise en œuvre d'un tel nettoyage et/ou refroidissement.
Les aéroréfrigérants ou aérocondenseurs sont des échangeurs thermiques particuliers, familiers à l'homme du métier. Ils comportent généralement une batterie de tubes à ailettes, agencés sous forme de nappes, lesdites nappes étant souvent disposées en quinconce. Ils peuvent également comporter simplement un réseau de tubes avec des ailettes de géométrie variable. A chaque ensemble de tubes est associé un ventilateur apte à forcer l'écoulement de l'air au travers dudit ensemble de tubes. Le fluide, à simplement refroidir (cas des aéroréfrigérants) ou à condenser (cas des aérocondenseurs), circule dans les tubes, refroidis par l'air ambiant, lui-même mis en circulation forcée par les ventilateurs. Lesdits aéroréfrigérants ou aérocondenseurs opèrent systématiquement en système ouvert. Ils peuvent notamment être agencés sous la forme de tours aéroréfrigérantes. Sur de telles tours en fonctionnement, on pulvérise généralement de l'eau, en vue d'augmenter la dissipation thermique.
Un procédé de nettoyage et/ou refroidissement est proposé selon l'invention, pour mise en œuvre, sur de tels échangeurs thermiques (aéroréfrigérants ou aérocondenseurs), en fonctionnement ou non, dont les performances ont été diminuées du fait de l'encrassement des surfaces d'échanges, dans le but de leur restituer de la puissance thermique d'échange perdue et/ou, pour mise en œuvre, sur de tels échangeurs thermiques (aéroréfrigérants ou aérocondenseurs), en fonctionnement, encrassés ou non, dans le but d'augmenter (de booster) leur puissance thermique d'échange.
L'homme du métier n'ignore pas les difficultés rencontrées sur les sites industriels, notamment en chimie, pétrochimie et raffinage, lorsque les capacités d'échange thermique des aéroréfrigérants et/ou aérocondenseurs d'une installation, se révèlent insuffisantes. On peut
alors se trouver en présence de véritables goulots d'étranglement dans ladite installation, qui impartent directement la capacité de l'ensemble du site.
L'une ou (et) l'autre des causes ci-après est (sont) généralement à l'origine de cette problématique : un sous-dimensionnement initial de l'aéroréfrigérant ou aérocondenseur ;
- un sous-dimensionnement dudit aéroréfrigérant ou aérocondenseur résultant d'au moins un dégoulottage (un remodelage) de l'installation ;
- un encrassement des surfaces d'échanges, notamment externes, desdits aéroréfrigérants ou aérocondenseurs, qui réduit le coefficient de transfert d'échange et donc la puissance thermique d'échange desdits aéroréfrigérants ou aérocondenseurs ;
- un écart de température insuffisant du fait de la température élevée de l'air ambiant. L'homme du métier connaît les limites de performances des aéroréfrigérants et aérocondenseurs en période d'été...
Face à cette problématique, l'opérateur est obligé de réduire les débits d'alimentation des équipements par défaut de capacité des aéroréfrigérants ou aérocondenseurs et cette réduction a parfois des conséquences très dommageables sur le fonctionnement des installations en amont (réduction de la capacité de production des installations).
On a déjà proposé, pour éviter la formation de tels goulots d'étranglement, différents types de mesure, d'une mise en œuvre plus ou moins contraignante. On a notamment proposé :
- d'augmenter la puissance des ventilateurs, d'optimiser les pales desdits ventilateurs, l'aéroraulique des caissons voire d'installer des cellules complémentaires ou de remplacer, lors d'un arrêt de l'installation, l'aéroréfrigérant ou aérocondenseur sous-dimensionné par un équipement dont les dimensions sont plus adaptées aux performances requises, notamment en intégrant à la conception les pertes de performances prévisibles entre deux arrêts techniques ; et/ou
- de modifier les conditions d'alimentation de l'équipement, dans Ie but de soulager ledit aéroréfrigérant ou aérocondenseur ; et/ou
- de mettre en œuvre un lessivage des surfaces d'échange externes de Paéroréfπgérant ou aérocondenseur ; et/ou
- de mettre en œuvre un arrosage continu (pendant une période donnée) des surfaces d'échange externes de l'aéroréfrigérant ou aérocondenseur. Un tel arrosage, en refroidissant lesdites surfaces externes et par vaporisation d'une partie de l'eau d'arrosage, augmente la performance de l'équipement. Toutefois, ledit arrosage s'effectue généralement à eau perdue et aggrave la corrosion des équipements, l'encrassement par entartrage (encrassement qui diminue le coefficient d'échange et donc la performance de l'aéroréfrigérant ou aérocondenseur), voire induit des risques de développements bactériologiques tels que la legionella. L'homme du métier n'ignore pas qu'à propos de ce dernier point, la législation est de plus en plus sévère. Depuis fin 2004, les installations, telles que les tours aéroréfrigérantes et y compris "les échangeurs secs arrosés ponctuellement de façon à améliorer leur efficacité énergétique", sont soumises en France à déclaration ou autorisation, en fonction de leur puissance et type, conformément à la réglementation ICPE (Installations Classées pour la Protection de l'Environnement, rubrique n° 2921). A ce propos, eu égard au risque sanitaire de dissémination de legionella pneumophila lors des nettoyages aqueux sous pression, l'usage de CO2 (voir plus loin), pour des opérations, à présent périodiques et obligatoires, présente un réel avantage. La technique sèche en cause permet de ne pas générer d'aérosols, qui sont considérés comme les facteurs de transmission des bactéries identifiées ci-dessus à l'homme.
Dans le cadre de la présente invention, pour éviter de tels goulots d'étranglement et contraintes réglementaires, on propose un autre type de mesure.
On propose un procédé de nettoyage et/ou refroidissement des surfaces externes d'échange des aéroréfrigérants et aérocondenseurs, performant, particulièrement intéressant en ce qu'il est susceptible d'être mis en œuvre dans différents contextes, à des fins d'une nature quelque peu différente (principalement de nettoyage, principalement de refroidissement, ou de nettoyage et de refroidissement), avec avantageusement valorisation d'un sous-produit produit sur site.
Selon son premier objet, la présente invention concerne donc un procédé de nettoyage et/ou refroidissement des surfaces externes d'échange d'un aéroréfrigérant ou aérocondenseur. Ledit procédé comprend, de façon caractéristique, la projection, sur lesdites surfaces
externes d'échange dudit aéroréfrigérant ou aérocondenseur, de neige carbonique et/ou de glace carbonique.
Ledit procédé est basé sur la mise en œuvre d'une méthode cryogénique. En référence plus particulièrement à l'aspect nettoyage, on peut le qualifier de carbosablage.
Les termes de neige carbonique et glace carbonique sont familiers à l'homme de métier, qui n'ignore pas non plus les procédés d'obtention et de projection desdites neige et glace carbonique.
La neige carbonique est ainsi obtenue, à partir de CO2 gazeux, par successivement compression et refroidissement (assurant la liquéfaction dudit CO2 gazeux), puis détente adiabatique à basse pression. La glace carbonique est ainsi obtenue à partir de neige carbonique, par compression hydraulique ou mécanique de ladite neige carbonique. On parle souvent de pellets de glace carbonique.
La projection de neige carbonique et/ou de glace carbonique est généralement mise en œuvre, de façon connue en soi, via de l'air comprimé basse pression.
Ladite projection est per se connue. Elle a déjà été mise en œuvre, dans différents contextes, notamment pour nettoyer l'intérieur de moules de fabrication sur presse, dans le secteur de la fabrication de pneumatiques. Dans les documents DE-A-100 36 557, DE-A-IOl 11 237 et DE-A-IOl 06 847, on a également décrit des procédés et leurs dispositifs associés pour le nettoyage de surfaces par projection d'un médium froid (CO2 + air comprimé + éventuellement un autre composant solide). Les surfaces internes de moules, tubes, conduites et échangeurs thermiques sont concernées. Selon l'art antérieur (Swanekamp R : "Shock treatment cleans fouled HRSG tubes " dans POWER, MCGRAW-HILL COMPAGNY, New- York, US, Vol. 141, n° 4, juillet 1997, p. 17), on a aussi nettoyé par projection de carboglace les surfaces externes d'échangeurs thermiques, agencés en système fermé, pendant l'arrêt desdits échangeurs thermiques. Les surfaces externes de tels échangeurs sont polluées par les gaz de combustion de fuels lourds chargés en soufre. La chaleur dégagée par la combustion desdits gaz est utilisée pour réchauffer et transformer en vapeur de l'eau mise en circulation dans lesdits échangeurs, ceci en vue de la production d'électricité. De tels échangeurs sont connus de
l'homme du métier. Il ne s'agit pas d'échangeurs du type de ceux de l'invention.
Dans le cadre du procédé de l'invention, de façon originale, la(les) neige(s) carbonique(s) ou(et) glace carbonique est(sont) projetée(s) sur les surfaces externes d'échange d'un échangeur thermique spécifique : un aéroréfrigérant ou aérocondenseur. Au contact des surfaces, une double action ;
- de nettoyage, du fait de l'impact (action mécanique) et/ou de l'expansion (choc thermique) rapide, due à la sublimation du CO2 gazeux ; et
- de refroidissement (d'abaissement de la température), du fait de ladite sublimation, est développée. Au contact de ladite surface, de nature spécifique, on peut rechercher l'une ou l'autre, l'une et l'autre, des composantes de cette double action. En cela, Ie procédé de l'invention est particulièrement intéressant, d'autant plus qu'il peut être mis en œuvre sans arrêter l'installation (voir plus loin).
En référence à la composante nettoyage de la double action précisée ci-dessus, on peut ajouter que le nettoyage "à sec" en cause est particulièrement intéressant en ce qu'il n'agresse pas la surface nettoyée, en ce qu'il est susceptible d'y avoir un effet de désoxydation, de polissage, qui réduit la cinétique de l'encrassement ultérieur et permet ainsi de maximiser le taux de fonctionnement.
En référence à la composante refroidissement de ladite double action, on peut ajouter qu'il est possible de la valoriser totalement, dans ce contexte d'aéroréfrigérant ou aérocondenseur, en système ouvert, en fonctionnement. Ceci est plus particulièrement développé plus avant dans le présent texte.
En référence à l'une et l'autre des deux composantes de ladite double action, on peut ajouter que le procédé de l'invention ne fait pas intervenir de produit toxique, de produit délicat à manipuler (le CO2 est ininflammable, incolore, inodore, non toxique, non conducteur...) et qu'il ne génère pas de déchets, en sus des saletés décrochées à la surface externe des aéroréfrigérants et aérocondenseurs traités.
A toutes fins utiles, on rappelle ici que Ie CO2 est solide à
- 78.33 0C, que Ia chaleur de sublimation du CO2 est de 573 KJ/kg et la chaleur spécifique du CO2 gazeux (- 78 0C à + 25°C) est de 0,77 à
0,85 KJ/m3 . Ces chiffres mettent en avant l'intérêt du procédé de l'invention, dans un contexte d'aéroréfrigérant ou aérocondenseur (échangeur thermique ouvert accessible), en fonctionnement. On peut considérablement augmenter (booster) la puissance thermique dudit aéroréfrigérant ou aérocondenseur ...
A, principalement, des fins de nettoyage, les aéroréfrigérants ou aérocondenseurs peuvent être traités, selon l'invention, à l'arrêt (lesdits aéroréfrigérants ou aérocondenseurs ne sont plus alimentés : plus rien ne circule dans leurs tubes) ou en fonctionnement (le fluide à refroidir circule toujours dans les tubes. La ventilation forcée est maintenue, arrêtée totalement ou partiellement, selon configuration) ; à, principalement, des fins de refroidissement, ils sont traités en fonctionnement (le fluide à refroidir circule dans les tubes. L'agencement permet le maintien de la ventilation forcée, pour un refroidissement optimum).
L'homme du métier a déjà saisi le caractère innovant et le grand intérêt de la présente invention.
La méthode cryogénique préconisée, mise en oeuvre sur des surfaces d'échange de chaleur, pourtant de faible accessibilité, s'est révélée performante, tant pour assurer le nettoyage desdites surfaces (nettoyage qui rend l'échangeur plus performant de par l'augmentation du coefficient d'échange qui en résulte) que leur refroidissement (refroidissement qui augmente la capacité thermique de l'échangeur, en augmentant la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur).
Le nettoyage cryogénique est particulièrement intéressant en ce qu'il peut être mis en oeuvre sur des aéroréfrigérants ou aérocondenseurs, aussi bien à l'arrêt qu'en fonctionnement (voir ci-dessus), ce qui permet d'augmenter le rendement temps de l'installation. Le refroidissement cryogénique est particulièrement intéressant en ce qu'il n'implique ni entartrage, ni risque de développement bactériologique.
Selon une première variante, le procédé de l'invention comprend la projection ponctuelle de neige carbonique et/ou de glace carbonique, avantageusement de glace carbonique, à, principalement, des fins de nettoyage. On souhaite ainsi mettre en œuvre une opération de nettoyage des surfaces externes d'échange d'un aéroréfrigérant ou aérocondenseur.
Une telle opération de nettoyage est ponctuelle. Elle peut être mise en œuvre à l'arrêt de l'échangeur thermique ou lors du fonctionnement de celui-ci (avec maintien, arrêt total ou partiel de la ventilation, selon configuration), dans la mesure où ses surfaces extérieures sont accessibles (dans la mesure où il fonctionne en système ouvert). Le refroidissement inhérent à toute opération de nettoyage selon l'invention n'est a priori va\or\sab\e que dans un contexte d'aéroréfrigérant ou aérocondenseur en fonctionnement...
Une telle opération de nettoyage est avantageusement mise en œuvre avec de la glace carbonique. L'action mécanique développée par ladite glace carbonique est en effet supérieure à celle développée par la neige carbonique...
Selon une seconde variante, le procédé de l'invention comprend la projection en continu (pendant une période donnée) de neige carbonique et/ou glace carbonique, avantageusement de neige carbonique, à, principalement, des fins de refroidissement ; ladite projection en continu étant mise en œuvre sur les surfaces externes d'échange d'un aéroréfrigérant ou aérocondenseur en fonctionnement.
Une telle opération de refroidissement s'inscrit dans la durée. Une telle opération de refroidissement est opportunément mise en œuvre pendant les périodes chaudes. On a compris qu'il s'agit là d'augmenter (de booster) la capacité thermique de l'échangeur traité. Ledit échangeur thermique, du type aéroréfrigérant ou aérocondenseur, est évidemment en fonctionnement et l'intervention de la neige et/ou glace carbonique augmente de façon avantageuse l'écart de température entre le fluide à refroidir et la température de l'air ambiant. Ladite intervention peut ainsi se révéler particulièrement avantageuse en période d'été.
A cette fin de refroidissement, dans la mesure où une substantielle action mécanique n'est pas recherchée, on projette avantageusement de la neige carbonique. On conçoit toutefois que l'on observe toujours un effet de nettoyage, inhérent, d'intensité variant avec Ia force de la projection et la nature du matériau projeté (neige ou glace)...
On conçoit aussi parfaitement que l'on puisse, dans Ie cadre de l'invention, initier une projection en continu par une projection de glace carbonique ponctuelle destinée à mettre en œuvre un nettoyage
préliminaire (accompagné d'un refroidissement inhérent) et faire suivre ladite projection ponctuelle de glace carbonique par une projection en continu de neige carbonique...
On saisit là tout l'intérêt du procédé de l'invention.
Il se révèle possible, sur un site industriel, de dimensionner des aéroréfrigérants et/ou aérocondenseurs, en référence aux conditions hivernales et de mettre en oeuvre, en été, selon la nécessité, le procédé de l'invention (variante refroidissement), pour obtenir la puissance de réfrigération requise. Il se révèle ainsi possible de "sous-dimensionner" des aéroréfrigérants ou aérocondenseurs (en référence aux dimensions qui seraient théoriquement requises dans les conditions de fonctionnement les plus contraignantes).
Le procédé de l'invention peut notamment être mis en œuvre sur des sites industriels de type sites de raffinage, sites d'agrochimie, sites de pétrochimie, centrales thermiques, aciéries, cimenteries ou incinérateurs d'ordures ménagères. Ces sept exemples ne sont pas exhaustifs.
Le procédé de l'invention utilise du CO2 sous la forme de neige et/ou glace carbonique. On a vu que la neige carbonique est préparée à partir de CO2 gazeux. Le procédé de l'invention est donc consommateur de CO2 gazeux.
Dans le cadre d'une variante avantageuse, le procédé de l'invention est mis en œuvre sur un site industriel avec valorisation de CO2 gazeux co-produit sur ledit site industriel.
On indique ici que les industries françaises (centrales thermiques, raffineries, aciéries, cimenteries...) émettent chaque année environ 160 millions de tonnes de CO2 (40% du total des émissions françaises de CO2). Ce CO2 "industriel" est suffisamment dense pour être capté en sortie d'usine, séparé et compressé pour être valorisé, au moins partiellement, dans le cadre de l'invention. Une telle valorisation pourra également être mise en œuvre à partir d'installations de captage et valorisation ou séquestration sous terre, dudit CO2 (voir ci-après). Cette nouvelle approche permettra d'améliorer l'index énergétique global du site et donc de réduire l'émission de CO2.
Le procédé de l'invention comprend alors l'utilisation d'au moins une partie dudit CO2 gazeux co-produit, sa transformation en neige et/ou
glace carbonique et la projection de ladite neige et/ou glace sur les surfaces externes d'échange d'au moins un aéroréfrigérant ou aérocondenseur. Ces opérations peuvent être menées en discontinu (opérations ponctuelles, de nettoyage principalement) mais aussi en continu durant les périodes chaudes (refroidissement). Cette variante de mise en œuvre du procédé de l'invention est d'autant plus avantageuse que ledit CO2 constitue, hors invention, un sous-produit non valorisé ou valorisé hors site seulement. A terme, il est en fait prévu de séquestrer sous terre ledit CO2, conformément à l'une des alternatives pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre (accords de KYOTO).
On a construit et l'on construit de plus en plus à ce jour des unités de réformage à la vapeur ("steam méthane reformîng"). De telles unités produisent de l'hydrogène, à partir de méthane ou d'hydrocarbures saturés légers. Elle produisent, outre ledit hydrogène, du CO2 ou du CO (gazeux). Ledit CO2 est à ce jour rejeté à l'atmosphère ("CO2 fatal") ou liquéfié sur site. Il est transporté, liquide, pour être transformé en neige ou glace carbonique hors site. On comprend tout l'intérêt de la variante avantageuse du procédé de l'invention, mise en œuvre, dans un tel contexte, sur de tels sites.
Ainsi, de façon particulièrement préférée, le procédé de l'invention est mis en œuvre, pour le refroidissement d'aéroréfrigérants et/ou d'aérocondenseurs, en continu, avec du CO2 récupéré sur site, notamment sur site de raffinage, pétrochimie, agrochimie, centrale thermique...
On a compris que l'on peut ainsi réduire la puissance électrique installée pour alimenter les ventilateurs des aéroréfrigérants et/ou aérocondenseurs tout en valorisant du CO2 existant.
En référence à l'effet de serre, il est important de souligner que l'on valorise du CO2 produit, que l'on ne génère ainsi aucun CO2 supplémentaire. De surcroît, l'amélioration des performances énergétiques d'un site permet d'anticiper une réduction de la quantité de CO2 émise par ce site.
Le procédé de l'invention, intéressant per se, l'est encore plus, mis en œuvre avec du CO2 récupéré et avantageusement transformé sur site.
Selon une variante préférée, l'invention concerne donc un procédé de refroidissement des surfaces externes d'échange d'un aéroréfrigérant ou d'un aérocondenseur, mis en œuvre :
- sur un site industriel co-produisant du CO2 gazeux,
- par projection en continu de neige carbonique et/ou glace carbonique, avantageusement de neige carbonique, sur lesdites surfaces externes d'échange dudit aéroréfrigérant ou aérocondenseur en fonctionnement,
- ladite(Iesdites) neige carbonique ou(et) glace carbonique projetée(s) étant générée(s), avantageusement in situ, à partir d'au moins une partie dudit CO2 gazeux co-produit sur ledit site industriel.
Le procédé de l'invention est mis en œuvre avec des moyens de projection de neige carbonique et/ou glace carbonique. De tels moyens et des dispositifs les incorporant ont été décrits selon l'art antérieur, notamment dans les demandes de brevet FR 2 475 425, FR 2 808 585 et WO 03/051579.
Les moyens intervenant selon l'invention conviennent pour la projection de neige et/ou glace carbonique sur les surfaces externes d'échange des échangeurs - aéroréfrigérants ou aérocondenseurs - en cause. A cette fin, la structure de moyens de l'art antérieur a peut-être été modifiée, adaptée... En tout état de cause, la force de projection est adaptée pour ne pas endommager la surface "traitée".
Les moyens de projection en cause peuvent être fixes ou mobiles. Pour une utilisation en continu, à, essentiellement des fins de refroidissement, ils sont avantageusement fixes, agencés à proximité des surfaces d'échange à atteindre.
Lesdits moyens de projection sont évidemment reliés à des moyens d'alimentation en neige et/ou glace carbonique.
Dans le cadre de la variante avantageuse explicitée ci-dessus, lesdits moyens de projection sont associés à des moyens de production de neige et/ou glace carbonique, alimentés par du CO2 gazeux, co-produit sur le site industriel (selon l'art antérieur, un tel CO2 était liquéfié avant son transport pour valorisation ex situ ; on peut prévoir qu'il sera, à l'avenir, séquestré sous terre) où sont agencés lesdits moyens de projection. Sur ledit site industriel, on trouve donc : - des moyens de récupération dudit CO2 gazeux,
- des moyens de production de neige et/ou glace carbonique à partir dudit CO2 gazeux récupéré (incluant des moyens de liquéfaction), et
- lesdits moyens de projection.
Pour la mise en œuvre du procédé de l'invention, les moyens de projection de neige et/ou glace carbonique sont agencés au sein d'un dispositif adapté ; notamment :
- à la géométrie ou configuration de (la surface externe d'échange de) l'aéroréfrigérant ou aérocondenseur en cause ;
- à la périodicité plus ou moins importante de l'intervention ;
- à la nature de ladite intervention : nettoyage ponctuel ou refroidissement continu ...
De façon nullement limitative, on peut indiquer ce qui suit.
Dans l'hypothèse où un simple effet de nettoyage est recherché, un dispositif, simple, peut se résumer à un dispositif type échelle aérienne mobile, équipé d'une plate-forme (du type monte-charge) sur laquelle peut se tenir l'opérateur apte à réaliser l'intervention.
En cas d'interventions répétées, notamment sur des équipements à accès difficile, on peut installer, de façon fixe ou démontable, un châssis type cadre, de dimensions adaptées aux dimensions desdits équipements, de manière à réaliser le nettoyage, avec déplacements en X et Y, télécommandés, des moyens de projection (/' e. généralement de la buse de projection de glace carbonique). Lesdits moyens de projection sont solidaires d'une platine, mobile en X et Y, dont le déplacement est commandé à distance par un opérateur. Ce type de dispositif est adaptable, quelle que soit la géométrie de l'aéroréfrigérant ou aérocondenseur à nettoyer, batterie à plan incliné ou horizontal. Un tel dispositif comprend avantageusement des connections rapides, de manière à n'installer les éléments sensibles, qu'en cas d'utilisation.
Dans l'hypothèse où l'on recherche principalement un effet de refroidissement sur toute la surface traitée, on dispose avantageusement les moyens de projection de façon à assurer une projection aussi homogène que possible sur toute ladite surface. Lesdits moyens de projection peuvent consister en des buses rotatives, telles que décrites dans l'art antérieur. Ils peuvent aussi consister en un assemblage de buses, constituant une configuration type système déluge.
Claims
1. Procédé de nettoyage et/ou refroidissement des surfaces externes d'échange d'un aéroréfrigérant ou d'un aérocondenseur comprenant la projection, sur lesdites surfaces externes d'échange, de neige carbonique et/ou de glace carbonique.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend la projection ponctuelle de neige carbonique et/ou de glace carbonique, avantageusement de glace carbonique, à, principalement, des fins de nettoyage.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite projection ponctuelle est mise en œuvre sur lesdites surfaces externes d'échange dudit aéroréfrigérant ou aérocondenseur à l'arrêt ou en fonctionnement.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend la projection en continu de neige carbonique et/ou glace carbonique, avantageusement de neige carbonique, à, principalement, des fins de refroidissement ; ladite projection en continu étant mise en œuvre sur lesdites surfaces externes d'échange dudit aéroréfrigérant ou aérocondenseur en fonctionnement.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre sur un site industriel de type site de raffinage, d'agrochimie, de pétrochimie, centrale thermique, aciérie, cimenterie ou incinérateur d'ordures ménagères.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre sur un site industriel et en ce que ladite(lesdites) neige carbonique ou(et) glace carbonique projetée(s) est(sont) générée(s), avantageusement in situ, à partir de CO2 gazeux coproduit sur ledit site industriel.
7. Procédé de refroidissement des surfaces externes d'échange d'un aéroréfrigérant ou d'un aérocondenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre :
- sur un site industriel co-produisant du CO2 gazeux,
- par projection en continu de neige carbonique et/ou glace carbonique, avantageusement de neige carbonique, sur lesdites surfaces externes d'échange dudit aéroréfrigérant ou aérocondenseur en fonctionnement, - ladite(lesdites) neige carbonique ou(et) glace carbonique projetée(s) étant générée(s), avantageusement in situ, à partir d'au moins une partie dudit CO2 gazeux co-produit sur ledit site industriel.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre avec des moyens de projection de neige carbonique et/ou glace carbonique, convenant à la projection de ladite neige et/ou glace sur les surfaces externes d'échange dudit aéroréfrigérant ou aérocondenseur.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de projection de neige carbonique et/ou glace carbonique sont fixes ou mobiles.
10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de projection sont associés à des moyens de production de ladite neige carbonique et/ou glace carbonique, alimentés par du CO2 gazeux, co-produit sur le site industriel où sont agencés lesdits moyens de projection.
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| FR0503668 | 2005-04-13 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| PCT/FR2006/050339 WO2006108999A1 (fr) | 2005-04-13 | 2006-04-12 | Procede de nettoyage et/ou refroidissement des surfaces externes d'echange d'un aerorefrigerant ou aerocondenseur |
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2005
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-
2006
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Patent Citations (3)
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|---|
| SWANEKAMP R: "'SHOCK TREATMENT CLEANS FOULED HRSG TUBES", POWER, MCGRAW-HILL COMPAGNY, NEW YORK, NY, US, vol. 141, no. 4, July 1997 (1997-07-01), pages 17, XP000696506, ISSN: 0032-5929 * |
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