Un outil sophistiqué pour un meilleur nettoyage de la chaudière

Mirek Spicar présente un outil sophistiqué pour le nettoyage des chaudières basé sur un nouveau concept

L'incinération des matières organiques solides génère des gaz de combustion, des cendres volantes et des scories. Les fines particules de cendres volantes sont entraînées avec les fumées, tandis que les scories grossières sont éliminées à la sortie du four. Les cendres volantes et les condensats, principalement des sels métalliques, se déposent sur les surfaces de la chaudière, ce qui entrave le transfert de chaleur à travers la paroi du tube vers le cycle eau/vapeur. Tous les opérateurs sont confrontés au problème de la diminution du rendement thermique de la chaudière, provoquée par le dépôt de cendres volantes, appelé encrassement de la chaudière.

Plusieurs méthodes de nettoyage des surfaces de la chaudière sont disponibles, permettant le nettoyage des zones de transfert de chaleur pendant le fonctionnement de la chaudière ainsi que pendant l'arrêt. Le nettoyage largement appliqué par souffleurs de suie permet aux fluides moteurs (vapeur surchauffée ou air comprimé) d'agir de manière linéaire ou oscillante. L'impact du nettoyage n'atteint que les zones du jet de média direct. De plus, une quantité considérable de la précieuse vapeur surchauffée est consommée et une abrasion/érosion est causée aux coques de protection ou aux tubes de la chaudière eux-mêmes. L'idée de nettoyer les surfaces de la chaudière à l'aide d'une onde de choc sphérique, capable d'éliminer les dépôts de cendres volantes même sur les surfaces cachées, telles que les faces arrière des tubes de la chaudière, est devenue le moteur du développement d'un dispositif de nettoyage compact et automatisé au tournant du siècle.

Le prédécesseur des générateurs d'impulsions de choc d'aujourd'hui impliquait l'allumage local d'une portion contrôlée d'explosifs ou d'un mélange gazeux. L'impact du nettoyage est suffisant pendant un certain temps ; cependant, la procédure de manipulation nécessite des précautions de sécurité strictes et une formation spécialisée pour l'opérateur. Les méthodes dites de "nettoyage manuel en ligne" consistent à ouvrir une des portes de visite de la chaudière pendant son fonctionnement et à insérer une lance au voisinage de la zone à nettoyer. La pointe de la lance est équipée du dispositif réglé pour exploser suite à l'initiation de l'opérateur.

Un expert de cette technologie, Explosion Power, a développé une solution de nettoyage de chaudière en ligne contrôlée par DCS, générant automatiquement des impulsions de choc (SP) par ondes de choc. En raison de l'impact sphérique de l'onde de choc, les dépôts sont éliminés des surfaces murales et des faisceaux de tubes en amont et en aval du lieu d'installation. Les ondes de choc sont créées par la combustion instantanée de quelques grammes chacun d'un mélange de gaz combustible (gaz naturel ou méthane) et d'oxygène pur. Cet acte s'effectue automatiquement et à l'extérieur de la chaudière dans un dispositif résistant à la pression. L'onde de choc qui en résulte est projetée dans la chaudière. Localement, les fumées, les tubes internes de la chaudière et les parois sont mis en oscillation courte et les dépôts sont nettoyés. L'ensemble du SP prend quelques millisecondes.

Les générateurs d'impulsions de choc (SPG) sont conçus pour le nettoyage par ondes de choc dans une variété d'applications industrielles. Quatre tailles différentes peuvent couvrir la plupart des cas d'application. La plus petite unité de la série EG a un volume de remplissage de la chambre de combustion de 2,5 litres. Le volume de gaz de remplissage comprend 16 g de méthane et 34 g d'oxygène équivalents nécessaires à la combustion idéale par SP. Environ 350 SP peuvent être générés à partir d'une bouteille de gaz standard de 200 bars. Si un SP est généré toutes les deux heures, les bouteilles de gaz durent environ un mois avant de devoir être remplacées.

Le SPG est monté à l'extérieur de la paroi de la chaudière. L'installation est facile, car l'unité est installée sur une buse de DN 125 et l'ensemble de l'espace d'installation et de maintenance nécessite env. 1.5m3. Les plus grandes unités sont conçues avec une plus grande chambre de combustion de 3,5 litres, 4,4 litres et 7,7 litres. La puissance de l'onde de choc est efficace entre 3 m et environ 15 m, ce qui signifie qu'un SPG peut généralement nettoyer un passage de rayonnement complet ou deux faisceaux de tubes voisins. Si la largeur de la chaudière est supérieure, deux SPG peuvent être installés sur des murs opposés et les SP peuvent être activés simultanément ou alternativement.

La première installation a été réalisée en 2009. Dans trois chaudières de l'usine de valorisation énergétique des déchets (WtE) de Lucerne en Suisse, les huit SPG installés se sont révélés efficaces pour nettoyer les chaudières. En raison de ce résultat positif, les systèmes de nettoyage précédemment installés ont été complètement démantelés et les chaudières ont depuis été nettoyées uniquement par des SPG et activées à partir du système de contrôle central de l'usine. Le temps de déplacement des chaudières a augmenté, ce qui signifie que plus d'énergie peut être utilisée pour la production d'électricité et qu'aucune intervention manuelle dans la chaudière pour le nettoyage pendant le fonctionnement n'est nécessaire.

Depuis 2009, près de 700 unités ont été installées dans le monde pour le nettoyage de différents types et tailles de chaudières. Ils ont été utilisés pour nettoyer des faisceaux de tubes disposés horizontalement et verticalement ainsi que des tubes à ailettes et des parois de chaudière. Il n'y a pas d'abrasion de l'intérieur de la chaudière. Même les composants internes de la chaudière à revêtement réfractaire ne sont pas endommagés et peuvent être nettoyés efficacement.

Explosion Power améliore continuellement le produit. En 2017, un nouveau développement a été lancé, où à la place de l'oxygène, de l'air comprimé est utilisé. L'air comprimé peut être soit fourni dans des bouteilles de gaz, soit généré par un compresseur d'air auxiliaire dans l'usine elle-même. Et en août 2020, de nouveaux types de SPG, SPGr10 et SPGr16, ont été lancés.

Mirek Spicar est avecPuissance d'explosion