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CA 02776284 2012-05-03
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CHAUDIERE A VAPEUR AVEC INSERT
La présente invention concerne une chaudière à vapeur et un procédé utilisant
la chaudière.
De manière générale, l'utilisation d'une chaudière à vapeur comprend
l'injection d'eau sous forme liquide dans un conduit d'acheminement de fluide
et la
vaporisation de l'eau. Le conduit débouche dans un ballon d'arrivée de vapeur,
dans
lequel le conduit achemine de la vapeur, et potentiellement de l'eau liquide
(non
vaporisée). Cette circulation de fluide peut entraîner des dépôts d'impuretés,
par
exemple de tartre, dans le conduit. Cela est du au fait qu'une chaudière à
vapeur
vaporise une grande partie de l'eau injectée dans le conduit. Les impuretés
contenues
dans l'eau liquide du mélange eau liquide+vapeur qui est emmené se concentrent
et
se déposent donc plus facilement.
Ce dépôt d'impuretés implique une maintenance fréquente des chaudières à
vapeur par intervention mécanique (e.g. par raclage) nécessitant un arrêt de
la
chaudière. En effet, non seulement le dépôt d'impuretés entrave la circulation
du
fluide dans le conduit, mais encore ce dépôt d'impuretés entraîne une
élévation
locale de la température (par exemple au dessus de 1000 C) qui peut endommager
le
conduit jusqu'à le percer, ce qui nécessite un remplacement du tube. Dans le
cas des
chaudières à vapeur utilisées dans l'industrie pétrolière ou dans les
centrales à
énergie (e.g. nucléaire), le dimensionnement du conduit fait que son
remplacement
est peu économique. Dans ces cas, le dépôt d'impuretés implique un nettoyage
fréquent du tube, ce qui bloque l'utilisation de la chaudière. Par exemple,
pour
certaines eaux très chargées en impuretés, cela correspond à un arrêt pendant
environ
une ou deux semaines toutes les quatre ou six semaines.
Pour réduire le dépôt d'impuretés dans les chaudières à vapeur, plusieurs
solutions ont été développées.
Le document GB166925 propose l'introduction d'un insert de forme
hélicoïdale dans un conduit d'acheminent de chaudière. L'insert est entraîné
en
rotation par un entraînement extérieur, par exemple manuel.
Le document FR671664 propose l'introduction d'une chaîne dans un conduit
d'acheminent de chaudière. Le flux du fluide dans le conduit met en mouvement
la
chaîne. La chaîne heurte le conduit et peut ainsi créer des points de
fragilité.
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Files\OLKIO\32668CAI2041$_Texte (2).doc
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Les documents US2009095236 et US4836145 traitent également de la
présence d'un insert dans une chaudière. Le document US2009095236 propose
l'introduction d'un insert fixe. Le document US4836145 ne précise pas comment
l'insert nettoie le conduit.
Par ailleurs, dans un domaine voisin qui concerne les échangeurs de chaleur,
une solution pour prévenir l'encrassement des conduits a été développée. Il
s'agit
d'un élément mobile libre en rotation qui est entraîné en rotation par le
fluide
circulant dans le conduit. Cette solution est traitée dans les documents
FR2612267,
FR2820197, FR2890162 et FR2940152. Cependant, ces documents ne mentionnent
pas l'utilisation d'un tel élément mobile dans une chaudière à vapeur. En
outre, ces
documents ne traitent pas le problème des dégâts subis par le conduit du fait
de la
présence d'un élément mobile en son sein.
Il existe toujours un besoin pour prévenir ou réduire la vitesse de dépôt
d'impuretés dans les chaudières à vapeur de manière améliorée.
Pour cela, l'invention propose une chaudière à vapeur comprenant un conduit
d'acheminement de fluide relié à un ballon d'arrivée de vapeur ; et un insert
racleur
libre en rotation dans le conduit.
Dans des exemples, la chaudière comprend l'une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes :
- L'insert est de forme hélicoïdale.
- Le conduit est un tube cylindrique.
- Le diamètre d'une spire de l'insert est supérieur à 90% d'un diamètre du
tube.
- L'insert est un fil de diamètre inférieur à 3 mm, de préférence en acier.
- L'insert est solidarisé au conduit en une extrémité du conduit à l'intérieur
du ballon.
- L'insert s'étend sur une longueur comprise entre 10% et 50% de la
longueur du conduit.
- L'insert s'étend sur une longueur supérieure à 50% de la longueur de la
portion droite du conduit débouchant dans le ballon.
- L'insert est un fil de diamètre supérieur à 1 mm, de préférence en acier.
- L'insert et le conduit sont en un même matériau, de préférence en acier.
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Files\OLKIU\32668CA12041$_Texte (2).doc
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- La chaudière est une chaudière OTSG (once through steam generator) ou
une chaudière DB (drum boiler).
- Le ballon a une contenance supérieure à 5 mètres cubes, préférentiellement
mètres cubes.
5 - La chaudière est prévue pour un débit de vapeur supérieur à 10
tonnes/heure dans le conduit.
L'invention se rapporte également à un procédé de production d'hydrocarbure.
Le procédé comprend la vaporisation d'eau avec la chaudière; et l'injection de
l'eau
vaporisée dans un réservoir d'hydrocarbures.
10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture de
la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention,
donnés à titre
d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent :
- figures 1 et 2, des organigrammes représentant un exemple d'utilisation de
chaudière à vapeur; et
- figures 3 à 8, des exemples de chaudière à vapeur.
L'invention se rapporte à une chaudière à vapeur qui comprend un conduit
d'acheminement de fluide, relié à un ballon d'arrivée de vapeur, et un insert
racleur
libre en rotation dans le conduit. Une telle chaudière à vapeur permet une
prévention
d'un éventuel dépôt d'impuretés dans le conduit de manière améliorée ou une
réduction de vitesse d'apparition du dépôt.
Une chaudière à vapeur désigne tout dispositif adapté à la vaporisation d'un
fluide (qui peut être de l'eau) et à une rétention du fluide obtenu pour
séparer la
vapeur produite de l'eau. La rétention minimale est assurée dans le cas
présent par le
ballon d'arrivée de vapeur. Par ballon , on entend toute enceinte
partiellement
fermée, en communication de fluide avec le conduit d'acheminement. L'enceinte
est
suffisamment volumineuse pour que le fluide ait un temps de résidence
suffisant, par
exemple au moins 1 minute. Par exemple, le ballon peut comprendre une sphère
d'un
diamètre supérieur (e.g. d'au moins deux fois) à la dimension transversale la
plus
grande du conduit. La section globale des tubes peut être dimensionnée en
fonction
du débit de vapeur que l'on souhaite obtenir. On peut dimensionner de la même
manière le ballon en fonction du débit de vapeur et du temps de résidence
suffisant.
Le temps de résidence dépend de la qualité de vapeur souhaitée. Par exemple,
le
ballon peut être une enceinte sphérique (ou ovoïde) dont le diamètre (le plus
petit
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Files\OLKIU\32668CA12U418_Texte (2).doc
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diamètre dans le cas d'un ovoïde) est supérieur à deux fois le diamètre d'une
section
du conduit (par exemple dans le cas d'un conduit cylindrique). En cela, une
chaudière à vapeur diffère d'un échangeur thermique qui ne comprend
généralement
pas un tel ballon. Une chaudière à vapeur permet une séparation et une
injection
contrôlée de vapeur (avec plus ou moins d'eau liquide), par exemple dans un
réservoir géologique.
La vaporisation du fluide est réalisée grâce à une source de chaleur qui peut
faire partie de la chaudière ou être extérieure à celle-ci. Dans tous les cas,
la source
de chaleur est prévue pour faire atteindre à une zone du conduit une
température
supérieure ou égale à la température de vaporisation du fluide, par exemple
grâce à
une combustion. Le fluide peut être l'eau, et la source de chaleur peut alors
faire
atteindre une température supérieure à 200 C (de préférence une température
égale à
310,96 C à plus ou moins 10%) à la zone mentionnée ci-dessus, par exemple en
atteignant elle-même une température supérieure à 220 C (de préférence égale à
320 C à plus ou moins 10%) pour une pression de 100 bar absolue en sortie
vapeur.
La source de chaleur peut être localisée proche du conduit d'acheminement. La
source de chaleur vaporise alors le fluide circulant dans le conduit
d'acheminement.
Ainsi, le fluide circulant dans le conduit d'acheminement est tout d'abord du
liquide,
qui se vaporise au niveau de la source de chaleur, ce après quoi le fluide est
un
mélange vapeur+liquide, voire seulement de la vapeur. Le fluide est donc
acheminé
jusqu'au ballon par le conduit, et le fluide arrive au ballon au moins en
comportant
de la vapeur. En cela, la chaudière à vapeur diffère des échangeurs thermiques
des
documents FR2612267, FR2820197, FR2890162 et FR2940152 dans lesquels tous
les fluides circulant sont sous forme liquide.
La chaudière comprend un insert racleur libre en rotation dans le conduit.
L'insert peut être tout élément présentant une rigidité suffisante pour
enlever un
éventuel dépôt d'impuretés sur la paroi intérieure du conduit par raclement.
Par
exemple, l'insert a une résistance à la rupture compris entre 1500 et
2500N/mm2, le
pas de l'insert hélicoïdal est supérieur à son diamètre.. L'insert étant libre
en
rotation, il est entraîné en rotation dans le conduit, autour de l'axe du
conduit, par le
seul flux du fluide. Aucune intervention extérieure n'est requise, ce qui
simplifie le
nettoyage et permet un nettoyage continu dans le temps. La rotation de
l'insert fait
qu'il nettoie le conduit en raclant la paroi interne du conduit et qu'il
empêche les
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Files\OLKIO\32(,6 CAI2o4IK_Teste (2).doc
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dépôts de s'accumuler sur la paroi du conduit. Les dépôts se forment
progressivement et ont tendance à se concentrer là où il y a déjà un dépôt. Le
fait de
racler en permanence le conduit empêche les dépôts de s'accumuler. Par
racler ,
on entend que l'insert exerce des frottements incluant des frottements
longitudinaux
5 et tangentiels sur la paroi interne du conduit. Lors d'un raclement, les
forces de
frottement exercées par l'insert sur la paroi interne du conduit durent (i.e.
la force
s'exerce continument sans s'annuler) plus longtemps que lors de percussions.
La
dimension longitudinale (et éventuellement tangentielle) des frottements (i.e.
la
projection sur l'axe longitudinal du conduit de la force de frottements
exercée par
l'insert sur la paroi interne du conduit) peut par exemple être au moins aussi
grande
que la dimension radiale. Cela permet de réduire les fragilités dues aux
contacts avec
l'insert. Ainsi, l'insert permet un nettoyage continu du conduit tout en
limitant
l'endommagement du conduit dû à d'éventuelles percussions avec l'insert.
L'insert permet donc d'améliorer la durée de vie de la chaudière grâce à une
réduction continue de tartre ou autres dépôts dans le conduit. Cette réduction
se fait
sans imposer des contraintes mécaniques trop importantes au conduit (ce qui
est le
cas avec l'utilisation d'une chaîne par exemple). Cette réduction permet
d'éviter une
élévation locale de la température du conduit trop importante, et donc une
rupture
rapide du conduit, et par conséquent le remplacement trop rapide du conduit.
L'insert
a donc pour fonction de racler en continu le conduit, d'empêcher l'accroche
des
dépôts sur la paroi interne des conduites, de les laisser se diluer dans l'eau
encore
liquide et de favoriser un film d'eau permanent sur la paroi du conduit. Cela
permet
de prolonger la durée de vie de la chaudière, d'améliorer son rendement,
d'éviter la
détérioration du conduit due aux dépôts (points chauds) ou de réduire la
fréquence de
nettoyage du conduit.
L'insert peut être de forme hélicoïdale. Notamment, l'insert peut présenter la
forme d'une spirale allongée. Un tel insert permet de répartir les contraintes
exercées
par l'insert sur la paroi interne du conduit et ainsi d'encore moins
endommager le
conduit. En effet, la direction longitudinale des frottements, due à la forme
hélicoïdale de l'insert et à son mouvement de rotation, permet, sur tout le
long de la
partie intérieure du conduit où se trouve l'insert, de racler le conduit à
moindre
endommagement.
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Le conduit peut être un tube cylindrique. Dans ce cas, l'insert hélicoïdal et
le
conduit cylindrique présentent une forme complémentaire, ce qui permet un
nettoyage amélioré avec un moindre endommagement du conduit. Notamment, le
diamètre d'une spire de l'insert peut être supérieur à 90% du diamètre du
tube. Cela
permet à l'insert de se mouvoir suffisamment mais également d'obtenir des
petits
mouvements d'oscillation de l'insert autour et sur son axe combinés à une
rotation de
l'insert. Cela accentue le phénomène de raclage et répartit mieux le liquide
sur toute
la paroi interne du tube. Notamment, les oscillations de l'insert permettent
un
meilleur enlèvement d'éventuels dépôts, sans interruption du filet d'eau.
L'insert peut être un fil d'un matériau de même composition que celui du
conduit afin d'avoir une bonne compatibilité électrolytique et ainsi éviter le
phénomène de corrosion. Le matériau en question est en général un acier avec
une
forte proportion de carbone type acier B 1. Le diamètre du fil peut être
inférieur à 3
mm, ou à 2.5 mm. Un tel diamètre permet d'avoir une rigidité de l'insert
suffisamment faible pour obtenir une bonne oscillation de l'insert. Le
diamètre du fil
de l'insert peut être supérieur à 1 mm, ou à 1.5 mm. Un tel diamètre permet
d'avoir
une rigidité suffisamment élevée pour bien racler le conduit et de permettre
une
longévité suffisante (l'insert s'érodant en utilisation).
L'insert peut être solidarisé au conduit en une sortie du conduit dans le
ballon
et peut s'étendre à l'intérieur du conduit. En d'autres termes, l'insert peut
comprendre une extrémité, libre en rotation par rapport à l'axe du conduit,
mais
l'extrémité étant maintenue dans un plan transversal du conduit (orthogonal à
l'axe)
situé au niveau de la sortie du conduit dans le ballon, le reste de l'insert
étant libre
vers le conduit (et non vers le ballon). Cela peut être réalisé par tout moyen
connu,
par exemple par le dispositif du document FR2612267. La chaudière peut par
exemple comprendre un organe de solidarisation en rotation de l'insert
comprenant
un palier et un tourillon solidaires en un axe, mais libres en rotation autour
de cet axe
(l'un par rapport à l'autre). Le palier peut comprendre des moyens de fixation
de
manière immobile au conduit, et le tourillon comprend des moyens de fixation
de
manière immobile à une extrémité de l'insert. Le palier peut par exemple être
soudé
au conduit, ce qui permet de limiter l'usinage. Le palier peut alternativement
être
encastré dans le conduit, ce qui offre une grande simplicité lors de
l'installation. Le
palier peut encore être boulonné, ce qui permet de changer facilement les
inserts.
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Solidariser l'insert en une seule extrémité et laisser le reste de l'insert
libre à
contre-courant permet d'obtenir des oscillations importantes de l'insert et
ainsi un
meilleur nettoyage. On obtient donc un bon nettoyage malgré l'absence de
percussions fortes, ce qui évite l'endommagement du conduit. Réaliser cette
solidarisation au niveau de l'extrémité du conduit dans le ballon permet une
maintenance simple de la chaudière. En effet, cette zone est souvent
accessible pour
un opérateur qui peut facilement, intervenir sur l'insert, par exemple pour le
remplacer s'il est usé. Dans le cas de chaudière démontables, le conduit peut
être
désolidarisé du ballon. Dans le cas de chaudières à grande capacité et donc
difficilement ou non démontables, le ballon a une taille telle qu'un opérateur
peut y
pénétrer (lorsque la chaudière est arrêtée) et ainsi accéder à l'insert depuis
le ballon.
Pour une maintenance plus simple, le conduit peut être prolongé (e.g.
légèrement) à
l'intérieur du ballon pour permettre de plus facilement installer l'insert.
En outre, la présence de vapeur est la plus importante au niveau de la sortie
du
conduit dans le ballon. Or, le dépôt d'impuretés est d'autant plus important
que la
présence de vapeur est importante. Positionner l'insert au niveau de la sortie
permet
donc un meilleur rendement.
L'insert peut s'étendre sur une longueur supérieure à 10% de la longueur d'une
portion droite (i.e. rectiligne) du conduit. Le conduit d'acheminement peut en
effet
être rectiligne, ou non rectiligne mais alors comporter au moins une portion
rectiligne. La portion rectiligne est la portion arrivant dans le ballon (i.e.
la portion
sortant dans le ballon). L'insert ne s'étend pas complètement le long de tout
un
conduit car un conduit peut comporter des coudes empêchant de faire tourner
ledit
insert.
La chaudière peut comprendre un seul ou plusieurs conduits d'acheminement
de fluide relié au ballon. Dans le cas de plusieurs conduits, l'un ou
plusieurs des
conduits peut (peuvent) être équipé(s) d'un insert racleur tel que décrit ci-
dessus.
Le ballon d'arrivée de vapeur peut être un ballon de séparation vapeur/liquide
comportant un ou plusieurs conduits débouchant en son sein équipés chacun par
un
insert. Ce ballon peut comprendre deux sorties, une pour la vapeur, et une
pour le
liquide. Par exemple, la chaudière peut être une chaudière OTSG (de l'anglais
Once Through Steam Generator ). Une telle chaudière présente une architecture
simple et peut donc être installée facilement en un site quelconque. Une telle
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chaudière OTSG peut être utilisée, même avec de l'eau de mauvaise qualité
(contenant des éléments favorisant les dépôts) grâce aux inserts, avec une
maintenance d'une semaine tous les deux ans, ce qui correspond à la fréquence
de
remplacement de l'insert. Pour ces OTSG, les caractéristiques obtenues en
termes de
pression et de qualité d'eau en entrée acceptables permettent de les utiliser
pour les
applications sables bitumineux.
La chaudière peut comprendre plusieurs ballons, par exemple un ballon de
vapeur et un ballon de liquide, le ballon de vapeur étant le ballon d'arrivée
de vapeur.
Par exemple, la chaudière peut être une chaudière DB (de l'anglais drum
boiler ).
Une telle chaudière présente l'avantage de pouvoir vaporiser jusqu'à 100% du
liquide utilisé. Pour les DB, les caractéristiques obtenues en termes de
pression et de
qualité de vapeur permettent de les utiliser pour les applications sables
bitumineux.
Le ballon d'arrivée de vapeur peut avoir une contenance supérieure à 5 mètres
cubes, préférentiellement 10 mètres cubes. Par exemple, une sphère de rayon
supérieur à 50 centimètres peut être logée dans le ballon. La chaudière peut
notamment être prévue pour un débit de vapeur (i.e. masse de vapeur produite
par la
chaudière par heure) supérieur à 10 tonnes/heure, de préférence supérieur à 20
tonnes/heure, par exemple inférieur à 1000 tonnes/heure. Pour cela, la
chaudière
comporte plusieurs conduits qui peuvent présenter un diamètre supérieur à 2
cm, de
préférence inférieur à 10 cm.
La chaudière peut être utilisée dans de nombreux domaines pour vaporiser de
l'eau non parfaitement pure, et l'utilisation présente l'avantage de durer
plus
longtemps sans maintenance et avec moindre endommagement du conduit. La
chaudière est particulièrement adaptée pour la production pétrolière. En
effet, en
référence à la figure 1, la chaudière peut être utilisée dans un procédé pour
produire
de l'hydrocarbure. Le procédé comprend la vaporisation (Si) d'eau avec la
chaudière, puis l'injection (S2) de l'eau vaporisée dans un réservoir
d'hydrocarbures.
Il peut s'agir d'un réservoir géologique comprenant des huiles (extra)
lourdes, et le
procédé de la figure 1 permet alors une meilleure extraction plus durable. En
effet,
l'injection de la vapeur fluidifie les huiles et favorise leur récupération
éventuelle.
Le procédé peut donc comprendre la récupération d'huile (ou pétrole) après
l'injection (S2). La récupération peut comprendre l'extraction d'huile
fluidifiée (i.e.
mélange huile+eau) et la séparation de l'huile de l'eau. Le procédé peut alors
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réutiliser l'eau issue de la séparation. Cela permet un recyclage de cette
eau.
L'utilisation de la chaudière dans un tel procédé est alors particulièrement
avantageuse. En effet, l'eau réutilisée est traitée mais des impuretés
subsistent
notamment en hydrocarbures. Dans le cas présent, la chaudière évite les dépôts
malgré la forte concentration d'impuretés dans l'eau utilisée.
En référence à la figure 2, le procédé peut comprendre des étapes préalables
de
prise (SOI) d'eau, de traitement (S02) de l'eau pour en diminuer les
impuretés, et
d'injection (S03) de l'eau dans la chaudière. La prise (SOI) peut inclure le
recyclage
d'eau préalablement utilisée.
Des exemples de la chaudière vont maintenant être décrits en référence aux
figures 3 à 8.
La figure 3 montre en section une partie 20 d'un exemple de la chaudière à
vapeur, qui est focalisée sur la zone où le conduit d'acheminement 22 entre
dans le
ballon d'arrivée de vapeur 24. On voit sur la figure 3 l'insert 26 qui est un
fil de
forme hélicoïdale. La figure 3 montre une section longitudinale du conduit 22
qui est
un tube cylindrique. Les diamètres du conduit 22 et d'une spire de l'insert 26
sont
schématiquement représentés par des flèches à double sens sur la figure 3. On
voit,
schématiquement, que le diamètre D1 de l'insert 26 est proche (supérieur à
90%) du
diamètre D2 du conduit 22. On voit également sur la figure 3 que l'insert 26
est
solidarisé au conduit 22 en une sortie (ou entrée) du conduit 22 dans le
ballon et
s'étend à l'intérieur du conduit 22. La solidarisation est faite par l'organe
(21, 23, 25)
de solidarisation en rotation de l'insert. L'organe comprend le palier 23 fixé
au
conduit 22 grâce aux moyens de fixation 21 qui peuvent être des soudures, des
boulons, ou des encastrements (par exemple si le conduit 22 comprend des
logements
dans lesquels des pattes du palier 23 s'encastrent). L'organe comprend
également le
tourillon 25 qui est libre en rotation (par exemple par un système de
roulement à
billes) autour de l'axe 27, qui est également l'axe du conduit 22 et de
l'insert 26
(l'axe est représenté partiellement en pointillés sur la figure 3 par la
référence 27). La
figure 3 montre également de manière schématisée un éventuel dépôt 28
d'impuretés
qui se forme sur la paroi interne du conduit 22 du fait du flux de vapeur 15
(la vapeur
n'est pas explicitement représentée), qui circule vers le ballon 24 (de la
gauche vers
la droite sur la figure 3). L'insert 26 étant libre en rotation, le flux
l'entraîne en
rotation, ce qui a pour conséquence une répartition de la phase liquide 29
(par
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exemple de l'eau liquide), représentée en pointillés sur la figure 3, du
fluide sur la
paroi interne du conduit 22. Le liquide 29, circulant de manière bien répartie
le long
de la paroi interne du conduit 22, dilue le dépôt 28, jusqu'à son éventuelle
élimination. En outre, le diamètre Dl de l'insert 26 étant proche du diamètre
D2 du
5 conduit 22, l'insert 26 racle la paroi interne du conduit 22 de manière à
décrocher le
dépôt 28. Par ailleurs, l'insert 26 étant un fil de rigidité suffisamment
faible et étant
disposé à contre-courant, l'insert 26 oscille (latéralement le long de l'axe
27, et au-
dessus et au-dessous de l'axe 27). Cette oscillation répartit encore mieux le
liquide
29 et accentue le raclement, sans toutefois que l'insert 26 ne heurte
violemment le
10 conduit 22. La forme de l'insert 26 complémentaire à celle du conduit 22
assure de
même un moindre endommagement du conduit 22. On voit également sur la figure 3
que le tube pénètre légèrement dans le ballon 24, par exemple sur une longueur
inférieure à 20% de la longueur totale de l'insert 26. Cela permet de
facilement
intervenir sur l'organe (21, 23, 25) depuis le ballon 24, par exemple pour le
remplacer, dans le cas d'une chaudière à grande capacité permettant l'accès
d'un
opérateur dans le ballon 24.
Les figures 4 à 6 montrent un schéma représentant une chaudière à vapeur 31
de type DB (aussi connue sous l'expression chaudière à ballon ) pour la
figure 4,
et une chaudière à vapeur 41 de type OTSG pour les figures 5 et 6. La figure 6
est un
détail potentiel du cercle en pointillé 35 de la figure 5. On voit sur les
figures 4, 5 et
6 une portion rectiligne entre les points 82 et 84 du conduit 22 qui entre
dans le
ballon d'arrivée de vapeur 24 (ballon de vapeur pour la figure 4 et ballon de
séparation de vapeur pour les figures 5 et 6). La partie 20 comprenant la zone
où le
conduit 22 entre dans le ballon 24 peut être selon la figure 3, et l'insert
26, qui est
représenté sur les figures 4 et 6 en pointillé, peut être l'insert 26 de la
figure 3. Les
figures 4, 5 et 6 représentent la circulation du fluide par des flèches 40.
Les flèches
46 et 42 représentent respectivement l'alimentation en eau liquide et la
sortie vapeur
de la chaudière. Le bruleur 30 génère une flamme 53 qui élève la température
dans le
conduit 22.
Dans le cas de la chaudière DB 31 de la figure 4, la chaudière 31 ne comprend
pas de sortie liquide, mais un ballon de liquide 34 qui récupère du liquide
venant des
tubes 32 de circulation entre le ballon 24 et le ballon 34, et réintroduit le
liquide dans
le circuit suivant les flèches 40 dans le conduit 22 ou un tube 32. De cette
manière la
C:\Documenis and Settings\Robert Brosseau\Local Settings\Temporaq Intemet
Files\OLKI00266KCA1204I K_Texte (2).doc
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partie liquide recircule dans la chaudière pour obtenir un rendement de
transformation eau liquide-vapeur proche de 100%. Ainsi, après un certain
temps de
fonctionnement, le fluide en circulation est très chargé en vapeur, ce qui
accentue le
dépôt d'impuretés. Dans le cas de la chaudière DB, l'insert racleur décrit ci-
dessus
est donc particulièrement utile, et il permet l'utilisation d'une telle
chaudière DB
dans le cadre de la production d'huiles lourdes.
La figure 5 montre une vue en coupe longitudinale de la chaudière OTSG 41.
La figure 5 montre l'alimentation en eau liquide 46 qui serpente à travers le
module
50. L'eau liquide est préchauffée par les fumées 54 dans la zone convective 92
puis
chauffée de manière à être vaporisée dans la zone radiante 90. La zone
radiante est
soumise aux flammes du bruleur 30 à travers l'ouverture 53, les fumées 54
s'échappent jusqu'à la cheminée 51. Le conduit 22 est tout d'abord un tube à
ailettes
58 au niveau de la zone convective 92, puis devient un tube lisse sans
ailettes au
niveau de la zone radiante 90. Dans le cas de la figure 5, la chaudière 41
comprend le
seul ballon 24 et une sortie liquide 44. La chaudière 41 peut être installée
rapidement
dans le cadre de la production d'huiles lourdes. Un tel système permet de
vaporiser
efficacement de grandes quantités d'eau.
Ainsi, l'insert racleur permet un choix entre les DB et les OTSG grâce à la
qualité de la vapeur générée. L'insert racleur permet également de réduire les
temps
d'indisponibilités des chaudières dus aux nettoyages.
Les figures 7 et 8 montrent une partie de la chaudière type OTSG, ne
représentant ni le ballon d'arrivée de vapeur ni l'insert, mais représentant
un exemple
de la manière dont la flamme 53 peut élever la température dans le conduit 22.
La
figure 8 montre un agrandissement d'une partie 60 de la figure 7 où l'on peut
observer les flammes et/ou radiations 76 et les re-radiations 74 dues aux
réflexions
sur la paroi 72 du module 50, qui peut être en céramique à fibres alignées.
C: tDocuments and SettingsUtobert Brosseau\Lowl Seaings\Temporacy Internai
Files\OLK 10\3266 8CA I20418_Texte (2).doc
