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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AU NETTOYAGE DES INSTALLATIONS DE CHAUDIERES A
VAPEUR
Pour le nettoyage des surfaces de chauffe léchées par les gaz de chauffage dans les chaudières à vapeur, réchauffeurs ou appareils analogues, surfaces qui, comme le montre Inexpérience se recouvrent, après un certain temps dexploitation de dépôts durs de la nature des mâchefers ou formant des incrustations de compositions diverses, on a déjà proposé de faire agir un mélange d'eau.
de préférence sous forme .de vapeur ou de pulvérisation fine, et de solutions ammoniacales, sur les surfaces de chauffe préalablement refroidies, jusqu9à ce que le re- vêtement éclate ou se détache, cette action pouvant être renforcée, par exemple par des jets d'air comprimée Le refroidissement préalable des surfaces de chauffe est alors en général amorcé par le refroidissement graduel de la chaudière mise hors service, et de son contenu d'eau, en- viron jusqu'à la température de la chaufferie, ne serait-ce que pour pouvoir pénétrer dans les vides de la chaudière chauffés par le foyer.
Or, on a constaté que ce procédé simple ne conduit pas toujours à un résultat satisfaisanto Il arrive en particulier, qu'après une certaine durée de l'opération décrite ci-dessus, le nettoyage ne continue pas de façon appréciable, c'est-à-dire que les revêtements et incrustations, au moins en beaucoup de points, ne se détachent pluso On a reconnu que la cause de cet insuccès est que pendant l'opération décrite, il se dégage continuellement une nouvelle quantité de chaleur qui agit en sens contraire du régine de refroidissement établi auparavanto On a toutefois trouvé de plus que la consommation du mélange actif d'eau et d'ammoniaque joue un rôle et que l'on peut obtenir une amélioration notable qui se manifeste par un détachement plus rapide ou plus facile des dépôts ou incrustations,
lorsque ce mélange contient en même temps de 1'anhydride carbonique sous les différentes formes possibleso Cet anhydride carbonique est absorbé dans les pores du dépôt, et augmen- te, suivant les observations faites, l'accroissement de la pression inté-
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rieure qui s'opère dans ces pores, accroissement qui provoque l'éclatement des écailles et des incrustationso L'explication de cette amélioration doit être cherchée dans le fait que dans l'intervalle de temps dans lequel le mé- lange de vapeur d'ammoniaque et d'eau et l'anhydride carbonique se conden- sent simultanément,dans le condensât qui a pénétré dans les pores, grâce à la chaleur de réaction dégagée lors de la neutralisation de l'acide sulfu- rique libre présent dans les dépôts, une partie de l'anhydride carbonique est libérée sous forme de gaz.
Ce phénomène peut être renforcé par un chauffage temporaire. Le dégagement de l'anhydride carbonique gazeux s' ajoute au dégagement d'ammoniaque gazeux déjà en cours, ce qui produit une augmentation de la pression totale dans les dépôts. Cette augmentation de pression est la cause de l'augmentation de l'effet d'éclatement.
Sur la base des notions exposées, on a, selon l'invention, mis au point un procédé de nettoyage qui consiste à faire agir un mélange d' eau sous forme de liquide ou de vapeur, d'ammoniac et d'anhydride carbonique sous forme de mélange gazeux ou de solution de carbonates ammoniacaux, et d'opérer pendant cette action sur le côté normalement baigné par l'eau, un refroidissement par eau, solution réfrigérante, air froid, ou autre fluide réfrigérant, et à continuer l'opération jusqu'à l'éclatement des dépôts adhérents
L'ammoniac et l'anhydride carbonique des mélanges peuvent être utilisés sous différentes formes, par exemple l'ammoniac sous forme d'ammoniac gazeux ou sous forme de solution aqueuse, ou sous la forme d' une solution de sel d'ammonium carbonaté;
l'anhydride carbonique peut alors être ajouté soit directement sous forme gazeuse, soit sous forme de solution de carbonates ammoniacaux, tels que carbonate d'ammonium, bicar- bonate d'ammonium du commerce, ou mélanges de carbonates mixtes analogues.
Une variante du procédé selon l'invention, consiste@à@@pérer sur 1 côté baigné par l'eau en alternant un refroidissement et un chauffage, par exemple par de la vapeur, de l'eau chaude etc... 0 Ce. refroidissement et ce chauffage alternés constituent d'abord un moyen de diriger l'effet réfri- gérant., mais de plus, on provoque aussi dans les pores du dépôt une augmen- tation de la surpression intérieure qui s'y établito Dans cette variante, le refroidissement assure encore principalement la condensation des vapeurs d'eau et d'ammoniaque en mélange avec l'anhydride carbonique mis en action .
L'action directrice pour le refroidissement peut être influencée dans une large mesure par le chauffage qui s'exécute alternativement, ainsi qu'en faisant varier son intensité et sa durée relative. Ce chauffage temporaire s'exécute après la vidange du fluide réfrigérant utilisé, en envoyant de la vapeur de chaudière ou de l'eau chaude.
Le mode de mise en oeuvre le plus simple de cette forme de ré- alisation du procédé selon l'invention, consiste naturellement à prévoir pour la totalité des surfaces de chauffe à soumettre au traitement dans une installation de chaudière, une entrée unique et une évacuation unique pour le fluide réfrigérant, c'est-à-dire un courant unique de traversée de ce fluide réfrigéranto Dans les systèmes de chaudière formée d'éléments as- sembléµ, qui pratiquement sont de règle, et qui sont constitués générale- ment,par exemple par la chaudière proprement dite à tubes bouilleurs, le surchauffeur de vapeur, l'économiseur pour le préchauffage de l'eau d'alimen- tation, et un réchauffeur d'air,
on a reconnu cependant comme notablement plus avantageux de traiter de façons différentes ces diverses parties de l'installation en ce qui concerne le refroidissement à appliquer du côté baigné.par l'eau, ainsi que le refroidissement et le chauffage alternés.
A cet effet, on a avantage à employer pour les différentes parties de 1' installation et les surfaces'de chauffe partielles, des fluides réfrigérants de natures différentes et en quantités diverses, par exemple on peut refro1 dir les surfaces de chauffe de la chaudière, et les surfaces de surchauffe
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par de l'eau épurée, c'est-à-dire soumise à une préparation;
et par con- tre les surfaces de chauffe de l'économiseur avec de l'eau de puits et les surfaces de chauffe du réchauffeur d'air avec de l'airo
Une méthode avantageuse pour la mise en oeuvre des procédés ex- posés peut être réalisée en constituant, au moyen de raccords particuliers d'admission et d'échappement pour les fluides réfrigérants, dans les groupes des tubes de chaudière, dans le surchauffeur, dans l'économiseur, et dans le réchauffeur d'air, des circuits différents des fluides réfrigérants, qui peuvent être alimentés et vidangés séparément.
On peut utiliser une forme spéciale de ce genre de mise en oeuvre dans les surchauffeurs qui, comme c'est généralement le cas,sont constitués par des étages différents, en mettant à profit cette circonstance que ces étages, individuellement ou groupés à plusieurs, forment des couplages en parallèle de circuits parti- , culiers.de fluide réfrigérant. Cette méthode représente la mise à profit de la division déjà usitée dans les surchauffeurs pour de simples raisons cons - tructes en vue de créer plusieurs circuits en parallèle de fluide réfrigé- rant.
L'avantage de ces modes de mise en oeuvre du procédé selon 1. invention, est que, non seulement la demande de refroidissement est adaptée de la façon la meilleure et la plus favorable aux différentes parties de 1', installation, mais qu'on peut pour chacune des parties individuelles, choisir et utiliser le fluide réfrigérant le mieux approprié. En vertu du principe de l'invention, cette disposition est rendue possible par les natures et les débits différents des fluides de refroidissement à prévoir pour les dif- férentes parties de 1-'installation.
Tout d'abord, dans les différentes parties de l'installation -surface de chauffe de la chaudière,surchauffeur, économiseur, réchauffeur d'air - par le fait déjà qu'elles sont léchées par des gaz de la combustion présen- tant des zones de températures différant fortement, les dépôts et incrus- tations du côté des gaz des fumées qu'il s'agit d'enlever par le procédé de nettoyage suivant l'invention sont aussi,comme il résulte de l'expé- rience, fortement différentes dans une installation de chaudière, aussi bien comme constitution que comme structure. Mais, ces couches de natures différentes exigent des refroidissements de natures et d'intensités diffé- rentes, quand on fait agir pour le nettoyage, des mélanges de vapeur, d'eau, d'ammoniac et éventuellement d'anhydride carbonique.
De plus, les dimensions totales des différentes parties des surfaces de chauffe d'une installation de chaudière composite sont elles-mêmes fortement différentes. Ces demandes différentes des diverses parties exigent l'utilisation de fluides réfrigérants différant par leur nature, leur température et leur débite
Il est recommandable par exemple d'exécuter le refroidissement 'des chambres d'ébullition avec de l'eau épurée, c'est-à-dire de l'eau prépa- rée pour l'alimentation des chaudières à température ordinaire,eau qui toutefois, n'est naturellement disponible qu'en quantité limitée;
de plus, le refroidissement des parties de surchauffeur est avantageusement exécuté -par de la saumure réfrigérante, telles qu'un liquide réfrigérant à basse température, et enfin le refroidissement de l'économiseur avec de l'eau de puits, qui est naturellement plus froide que Peau épurée, et en règle générale que 1?eau fraîche à introduire et qui est disponible en quantité quelconque ou au moins en quantité suffisamment grandeo Lorsque la saumu- re réfrigérante précitée ne peut pas être recommandée pour le surchauffeur à cause du danger de corrosion présenté par sa teneur en sel, on refroidit éventuellement une partie de l'eau préparée (épurée) utilisée dans des ap- pareils réfrigérants à température particulièrement basseet après son ré- chauffage on la ramène pour une nouvelle utilisation du même genre.
Mais on peut éventuellement;, comme autre mode de mise en oeu- vre du procédé, combiner les chambres d'ébullition et les chambres de sur- chauffe pour former un passage du liquide réfrigérant en les refroidissant
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les unes et les autres avec de Peau préparée, c'est-à-dire de l'eau qui n' est pas particulièrement froide.On peut avoir recours à ce moyen quand on ne demande pas un nettoyage poussé., c'est-à-dire un nettoyage complet du surchauffeur, parce que par exemple 1-'effet de surchauffe des gaz de la com- bustion deviendrait trop forte Cette condition peut être imposée par cer- tains combustibles, en particulier lorsqu'on passe, d'un combustible utili- sé jusque-là, à un autre.
La variabilité mentionnée de l'effet du refroidissement pour l'économiseur peut devenir la plus importante, parce que l'économiseur est presque toujours la partie de l'installation qui comporte la surface de chauffe relativement la plus grande, et qui, par suite, a un besoin propor- tionné d'un effet réfrigérant énergique.
Il est compréhensible que par les moyens selon l'invention décrite, on a la possibilité de tenir compte à vc onté de nécessités très différentes dans les différentes parties de l'installation.
Ce qui a été dit précédemment pour le besoin de refroidissement des différentes parties de l'installation est valable également de façon ana- logue pour le chauffage qui, d'après la description donnée au début du pro- cédé de nettoyage, peut être utilisé en alternant avec le refroidissement.
Ce chauffage est exécuté en vidangeant temporairement les parties de l'ins- tallation de chaudière prévues à cet effet du fluide réfrigérant utilisé pour le refroidissement, et en y envoyant de la vapeur de chaudière ou de l'eau chaude. On peut utiliser ce refroidissement et ce chauffage alternativement, dans certains cas avec répétition, et, par exemple faire varier les temps d'action du refroidissement et du chauffage, afin de régler d'une façon convenable l'intensité du refroidissement qui est nécessaire pour faire éclater les dépôts Il est clair, que, également pour cet emploi simulta- né du chauffage,
la division de 1-'ensemble de l'installation en différents circuits de refroidissement constitue un moyen important et très avantageux pour l'amorçage et le réglage des actions qui leur sont attribuées. On peut par cette subdivision atteindre par le chauffage, au moins un certain nom- bre des parties séparées, mais non d'autres, et l'on peut par suite, par exemple refroidir ou chauffer simultanément dans les différentes parties voisines de l'installationo
Un avantage tout à fait essentiel du procédé suivant l'inven- tion est que l'on peut prendre pour la durée totale du traitement des par- ties individuelles de l'installation, des dispositions telles pour chacune de celles-ci que dans l'ensemble le nettoyage se poursuit sensiblement ou approximativement à une vitesse égale.
Ces dispositions consistent principalement dans le dosage correct du re- froidissement, ainsi que du chauffage en observant simultanément l'intensi- té de l'action exercée par les mélanges de traitement formés par la vapeur d'eau, l'ammoniac et éventuellement aussi l'anhydride carbonique sur les surfaces de chauffe à nettoyer. C'est évidemment un avantage essentiel lorsque les différentes parties de l'installation, qui se comportent au nettoyage de fagon qui diffèrent fortement, sont nettoyées avec une allu- re telle qu'aucune partie de l'installation ne retarde fortement dans ses résultats sur les autres parties;, et par suite allonge de façon gênante la durée totale du traitement.
Les phénomènes intérieurs qui se succèdent lors de la mise en oeuvre'du procédé dans les dépôts à enlever et provoquent leur éclatement ne sont pas encore complètement expliqués dans le détail; ils dépendent d'ailleurs très fortement de la nature, et de la structure des dépôts.
Mais, il paraît bien établi que dans le procédé supposé connu, d'une part par la formation de condensat dans Inaction des mélanges d'eau et d'ammonia- que même des mélanges contenant suivant l'invention de l'anhydride carbonique, sous forme de vapeur ou de projections, sur les dépôts, d'autre part, par la
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neutralisation de l'acide sulfurique libre présent dans ceux-ci, il se dé- veloppe de nouvelles quantités de chaleur qui affectent l'évolution du pro- cessus, en particulier la condensation indispensable pour ce dernier des vapeurs d'eau et d'ammoniac)ou même 1'empêche complètemento Grâce au refroi- dissement sur les faces mouillées par )eau employé continuellement confor- mément à l'invention,cette chaleur nuisible est évacuée.
De ce fait, les mélanges de traitement contenant de l'eau et de l'ammoniaque et de 1?anhydride carbonique utilisés agissent sans être gênés, ni modifiés, et provoquent sûrement et complètement les effets d'éclatement visés par le procédé antérieurement connu. Il faut donc admettre que la teneur en eau du mélange qui réagit avec le dépôt provoque des transformations chimiques et physiques dans ces dépôts avec formation d'états intérieurs de compression et de tension qui reposent sur l'absorption d'eau de cristallisation et pro- voquent des augmentations de volume avec des effets de compression et d' éclatement résultants qui forment la base du perfectionnement selon l'in- vention.