CA2600228A1 - Tuile refractaire, notamment pour gazeificateur - Google Patents
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Abstract
Tuile réfractaire destiné à protéger une paroi interne (46) d'une réacteur de gazéification, présentant un alignement d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques de l'alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier (44) et dernier (46) points de fixation de l'alignement étant écartés, dans la direction de l'alignement, par des distances .alpha.1 et .alpha.2 de premier (40) et deuxième (42) bords de la tuile s'étendant à proximité des premier (44) et dernier (46) points de fixation, respectivement. La tuile est remarquable en ce que D = A - (.alpha.1 + .alpha.2 ) est compris entre 2 mm et 10 mm.
Description
Tuile réfractaire, notamment pour qazéificateur L'invention concerne une tuile réfractaire destinée à être fixée à une paroi d'un réacteur, notamment pour protéger cette paroi de la chaleur.
On utilise des tuiles réfractaires pour revêtir des parois de tubes de chambres de combustion de chaudières d'incinération d'ordures ménagères ou de biomasse. Les tubes sont classiquement sensiblement verticaux et reliés entre eux par des barrettes transversales. Les tuiles forment un revêtement réfractaire 1o protégeant les tubes des contacts physiques avec les matériaux en cours de combustion et avec les fumées issues de cette combustion. La faible épaisseur des tuiles permet de faciliter le transfert de la chaleur du réacteur au fluide circulant dans les tubes de la chaudière.
De l'eau circule dans les tubes afin de récupérer une partie de la chaleur dégagée pendant l'incinération. Un contact étroit entre les tuiles et les tubes est donc recherché. A cet effet, comme décrit par exemple dans EP1 032 790, la face arrière des tuiles présente classiquement des canaux hémicylindriques conformés pour recevoir chacun un tube de la paroi de tubes. Une fine couche de mortier liquide peut également être disposée derrière les tuiles afin de limiter le volume des espaces vides entre les tuiles et les tubes, et ainsi améliorer les échanges thermiques.
L'utilisation de tuiles flottantes accrochées à la paroi confère aux tuiles une certaine mobilité les unes par rapport aux autres. A cet effet, les tuiles peuvent par exempIe être accrochées librement à des crochets fixés au milieu des barrettes et les tuiles peuvent être espacées les unes des autres de quelques millimètres. Le revêtement de protection peut ainsi s'adapter aux variations dimensionnelles des tuiles pendant les cycles thermiques. La fiabilité du revêtement en est ainsi améliorée.
L'espace de dilatation entre deux tuiles adjacentes est généralement comblé
au moyen d'un mortier flexible de manière à garantir l'étanchéité du revêtement. Les joints de dilatation en mortier flexible sont des zones vulnérables et leur longueur doit 3o donc être minimisée. Classiquement, chaque tuile s'étend donc sur plusieurs tubes.
Pour faciliter la mise en place du revêtement, les dimensions des tuiles doivent cependant être limitées. Par exemple, les tuiles décrites dans EPI 032 790 s'étendent sur trois tubes. Elles comportent deux encoches s'étendant de chaque côté du canal central et destinées à recevoir des organes de fixation.
On utilise des tuiles réfractaires pour revêtir des parois de tubes de chambres de combustion de chaudières d'incinération d'ordures ménagères ou de biomasse. Les tubes sont classiquement sensiblement verticaux et reliés entre eux par des barrettes transversales. Les tuiles forment un revêtement réfractaire 1o protégeant les tubes des contacts physiques avec les matériaux en cours de combustion et avec les fumées issues de cette combustion. La faible épaisseur des tuiles permet de faciliter le transfert de la chaleur du réacteur au fluide circulant dans les tubes de la chaudière.
De l'eau circule dans les tubes afin de récupérer une partie de la chaleur dégagée pendant l'incinération. Un contact étroit entre les tuiles et les tubes est donc recherché. A cet effet, comme décrit par exemple dans EP1 032 790, la face arrière des tuiles présente classiquement des canaux hémicylindriques conformés pour recevoir chacun un tube de la paroi de tubes. Une fine couche de mortier liquide peut également être disposée derrière les tuiles afin de limiter le volume des espaces vides entre les tuiles et les tubes, et ainsi améliorer les échanges thermiques.
L'utilisation de tuiles flottantes accrochées à la paroi confère aux tuiles une certaine mobilité les unes par rapport aux autres. A cet effet, les tuiles peuvent par exempIe être accrochées librement à des crochets fixés au milieu des barrettes et les tuiles peuvent être espacées les unes des autres de quelques millimètres. Le revêtement de protection peut ainsi s'adapter aux variations dimensionnelles des tuiles pendant les cycles thermiques. La fiabilité du revêtement en est ainsi améliorée.
L'espace de dilatation entre deux tuiles adjacentes est généralement comblé
au moyen d'un mortier flexible de manière à garantir l'étanchéité du revêtement. Les joints de dilatation en mortier flexible sont des zones vulnérables et leur longueur doit 3o donc être minimisée. Classiquement, chaque tuile s'étend donc sur plusieurs tubes.
Pour faciliter la mise en place du revêtement, les dimensions des tuiles doivent cependant être limitées. Par exemple, les tuiles décrites dans EPI 032 790 s'étendent sur trois tubes. Elles comportent deux encoches s'étendant de chaque côté du canal central et destinées à recevoir des organes de fixation.
2 Deux types de montage sont possibles avec le système décrit dans EP1 032 790.
Selon le premier type de montage, les crochets sont montés de manière à
permettre un assemblage des tuiles en quinconce dans le sens vertical ou horizontal.
Un tel assemblage permet d'éviter un alignement des joints verticaux ou horizontaux selon la configuration choisie. Dans la pratique, ce type de montage s'avère cependant complexe et source d'erreur. De plus, il est long à réaliser et son coût est donc élevé.
Selon le deuxième type de montage, les crochets sont disposés selon des 1o lignes verticales et horizontales. La configuration des tuiles implique cependant un écartement variable des lignes de crochets qui conduit à un alignement des joints verticaux et horizontaux. Or les inventeurs ont constaté qu'un tel alignement diminue la durabilité des joints, et donc du revêtement.
Par ailleurs, il existe parfois des obstacles, par exemple formés par des passages de thermocouples, qui nécessitent une modification de l'assemblage.
En particulier, il peut être nécessaire de décaler une ou plusieurs rangées de crochets, ce qui est une opération coûteuse. On peut aussi réaliser une découpe d'une ou plusieurs tuiles. Mais une découpe fragilise inévitablement la pièce en service.
Il existe donc un besoin pour un revêtement réfractaire comportant des tuiles réfractaires qui soit facile à mettre en oeuvre, notamment pour tenir compte de la présence d'obstacles, et présente une fiabilité améliorée.
Le but de l'invention est de satisfaire ce besoin.
Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'une tuile réfractaire, notamment destinée à protéger une paroi interne d'un réacteur de gazéificateur, ladite tuile présentant un alignement d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques dudit alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier et dernier points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction dudit alignement, par des distances al et aZ de premier et deuxième bords de ladite tuile s'étendant à proximité desdits premier et dernier points de fixation, respectivement. La tuile selon l'invention est remarquable en ce que 0< A-la1+a2) =
Lorsque la distance D = A - (aI +a2) correspond à la largeur e, des joints de dilatation verticaux, les organes de fixation d'une rangée de tuiles sont alors
Selon le premier type de montage, les crochets sont montés de manière à
permettre un assemblage des tuiles en quinconce dans le sens vertical ou horizontal.
Un tel assemblage permet d'éviter un alignement des joints verticaux ou horizontaux selon la configuration choisie. Dans la pratique, ce type de montage s'avère cependant complexe et source d'erreur. De plus, il est long à réaliser et son coût est donc élevé.
Selon le deuxième type de montage, les crochets sont disposés selon des 1o lignes verticales et horizontales. La configuration des tuiles implique cependant un écartement variable des lignes de crochets qui conduit à un alignement des joints verticaux et horizontaux. Or les inventeurs ont constaté qu'un tel alignement diminue la durabilité des joints, et donc du revêtement.
Par ailleurs, il existe parfois des obstacles, par exemple formés par des passages de thermocouples, qui nécessitent une modification de l'assemblage.
En particulier, il peut être nécessaire de décaler une ou plusieurs rangées de crochets, ce qui est une opération coûteuse. On peut aussi réaliser une découpe d'une ou plusieurs tuiles. Mais une découpe fragilise inévitablement la pièce en service.
Il existe donc un besoin pour un revêtement réfractaire comportant des tuiles réfractaires qui soit facile à mettre en oeuvre, notamment pour tenir compte de la présence d'obstacles, et présente une fiabilité améliorée.
Le but de l'invention est de satisfaire ce besoin.
Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'une tuile réfractaire, notamment destinée à protéger une paroi interne d'un réacteur de gazéificateur, ladite tuile présentant un alignement d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques dudit alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier et dernier points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction dudit alignement, par des distances al et aZ de premier et deuxième bords de ladite tuile s'étendant à proximité desdits premier et dernier points de fixation, respectivement. La tuile selon l'invention est remarquable en ce que 0< A-la1+a2) =
Lorsque la distance D = A - (aI +a2) correspond à la largeur e, des joints de dilatation verticaux, les organes de fixation d'une rangée de tuiles sont alors
3 régulièrement espacés de la longueur A. Autrement dit, l'écartement horizontal entre deux organes de fixation côte à côte est identique que ces organes soient destinés à
soutenir une même tuile ou deux tuiles adjacentes. Il est donc possible de décaler horizontalement une rangée de tuile de la distance A ou d'un multiple quelconque de cette distance. De même, lorsque la distance D correspond à la largeur eh des joints de dilatation horizontaux, il est possible de décaler verticalement une rangée de tuiles de la distance séparant deux points de fixation superposés de la tuile, ou d'un multiple quelconque de cette distance.
L'adaptation de l'assemblage des tuiles pour tenir compte de la présence d'un obstacle peut ainsi résulter d'un simple décalage horizontal et/ou vertical des tuiles. De plus, il est possible de décaler les tuiles de deux rangées superposées et/ou de deux colonnes adjacentes de manière à supprimer tout alignement continu des joints verticaux et/ou horizontaux. La fiabilité des joints, et donc du revêtement, en est avantageusement améliorée.
De préférence, la tuile selon l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes :
- Dans une position de service de la tuile, c'est-à-dire dans une position où
elle est fixée sur une paroi, ledit alignement est vertical ou horizontal.
- Les points de fixation sont conformés pour permettre une fixation flottante de la tuile, c'est-à-dire avec un jeu fonctionnel, si possible dans les trois dimensions de l'espace. De préférence les points de fixation sont des encoches.
- A-(al+a2) est compris entre 2 et 10 millimètres. Avantageusement, un espace de dilatation peut ainsi être ménagé entre deux tuiles.
- La tuile comporte au moins une encoche débouchant exclusivement sur une face arrière de ladite tuile.
- La tuile comporte au moins une encoche débouchant par une ouverture inférieure sur une tranche inférieure de ladite tuile, et au moins une languette apte à
être introduite, au moins en partie, par une ouverture inférieure d'une encoche d'une autre tuile identique. De préférence, la tuile comporte autant de dites languettes qu'elle comporte d'encoches.
- La tuile présente, sur une face arrière, au moins un espaceur s'étendant de préférence sur une partie seulement de la hauteur H de la tuile. De préférence l'espaceur ne s'étend pas jusqu'au bord inférieur de ladite face arrière.
soutenir une même tuile ou deux tuiles adjacentes. Il est donc possible de décaler horizontalement une rangée de tuile de la distance A ou d'un multiple quelconque de cette distance. De même, lorsque la distance D correspond à la largeur eh des joints de dilatation horizontaux, il est possible de décaler verticalement une rangée de tuiles de la distance séparant deux points de fixation superposés de la tuile, ou d'un multiple quelconque de cette distance.
L'adaptation de l'assemblage des tuiles pour tenir compte de la présence d'un obstacle peut ainsi résulter d'un simple décalage horizontal et/ou vertical des tuiles. De plus, il est possible de décaler les tuiles de deux rangées superposées et/ou de deux colonnes adjacentes de manière à supprimer tout alignement continu des joints verticaux et/ou horizontaux. La fiabilité des joints, et donc du revêtement, en est avantageusement améliorée.
De préférence, la tuile selon l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes :
- Dans une position de service de la tuile, c'est-à-dire dans une position où
elle est fixée sur une paroi, ledit alignement est vertical ou horizontal.
- Les points de fixation sont conformés pour permettre une fixation flottante de la tuile, c'est-à-dire avec un jeu fonctionnel, si possible dans les trois dimensions de l'espace. De préférence les points de fixation sont des encoches.
- A-(al+a2) est compris entre 2 et 10 millimètres. Avantageusement, un espace de dilatation peut ainsi être ménagé entre deux tuiles.
- La tuile comporte au moins une encoche débouchant exclusivement sur une face arrière de ladite tuile.
- La tuile comporte au moins une encoche débouchant par une ouverture inférieure sur une tranche inférieure de ladite tuile, et au moins une languette apte à
être introduite, au moins en partie, par une ouverture inférieure d'une encoche d'une autre tuile identique. De préférence, la tuile comporte autant de dites languettes qu'elle comporte d'encoches.
- La tuile présente, sur une face arrière, au moins un espaceur s'étendant de préférence sur une partie seulement de la hauteur H de la tuile. De préférence l'espaceur ne s'étend pas jusqu'au bord inférieur de ladite face arrière.
4 - Des tranches supérieure et inférieure de la tuile présentent des lèvres supérieure et inférieure s'étendant respectivement en prolongement de faces avant et arrière de la tuile.
- La tuile présente une forme générale courbe, de préférence légèrement cylindrique.
- La tuile est en un matériau comportant au moins 60 %, en pourcentages en poids, d'oxydes non siliceux et/ou moins de 1% en poids de silice (Si02).
L'invention concerne également un revêtement réfractaire, notamment destiné à protéger la paroi interne d'un réacteur d'un gazéificateur, comportant un 1o assemblage de tuiles réfractaires solidarisées à des organes de fixation fixés à une paroi, remarquable en ce que ledit habillage comporte au moins une tuile selon l'invention.
De préférence, le revêtement réfractaire selon l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes :
- Au moins une tuile de l'assemblage présente un alignement horizontal d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques de l'alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier et dernier points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction horizontale, par des distances a, et a2 de bords droit et gauche de ladite tuile, respectivement, telles que 0 <A -(al-+-(X2), et ladite tuile étant écartée d'au moins une tuile disposée à sa droite ou à sa gauche d'une distance ei égale à A - (al +a2).
Une discontinuité des joints verticaux est alors possible par décalage horizontal d'une rangée de tuiles par rapport à une autre rangée adjacente.
- Au moins une tuile présente un alignement vertical d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques de l'alignement étant espacés d'une distance constante A', des premier et dernier points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction verticale, par des distances a,' et a2' de bords supérieur et inférieur de ladite tuile, respectivement, telles que 0< A' -(a1'+a2'), et ladite tuile étant écartée d'au moins une tuile disposée au-dessus ou au-dessous d'elle d'une distance eh égale à A' -(al'+az'). Une discontinuité
des joints horizontaux est alors possible par décalage vertical d'une colonne de tuiles par rapport à une autre colonne de tuiles adjacente.
- Les distances e, et efi sont sensiblement égales, et, de préférence sont comprises entre 2 et 10 mm.
- Un béton réfractaire autocoulable est disposé le long des faces arrière des tuiles de l'assemblage.
- Le béton autocoulable est armé avec des fibres, de préférence des fibres métalliques.
- La tuile présente une forme générale courbe, de préférence légèrement cylindrique.
- La tuile est en un matériau comportant au moins 60 %, en pourcentages en poids, d'oxydes non siliceux et/ou moins de 1% en poids de silice (Si02).
L'invention concerne également un revêtement réfractaire, notamment destiné à protéger la paroi interne d'un réacteur d'un gazéificateur, comportant un 1o assemblage de tuiles réfractaires solidarisées à des organes de fixation fixés à une paroi, remarquable en ce que ledit habillage comporte au moins une tuile selon l'invention.
De préférence, le revêtement réfractaire selon l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes :
- Au moins une tuile de l'assemblage présente un alignement horizontal d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques de l'alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier et dernier points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction horizontale, par des distances a, et a2 de bords droit et gauche de ladite tuile, respectivement, telles que 0 <A -(al-+-(X2), et ladite tuile étant écartée d'au moins une tuile disposée à sa droite ou à sa gauche d'une distance ei égale à A - (al +a2).
Une discontinuité des joints verticaux est alors possible par décalage horizontal d'une rangée de tuiles par rapport à une autre rangée adjacente.
- Au moins une tuile présente un alignement vertical d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques de l'alignement étant espacés d'une distance constante A', des premier et dernier points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction verticale, par des distances a,' et a2' de bords supérieur et inférieur de ladite tuile, respectivement, telles que 0< A' -(a1'+a2'), et ladite tuile étant écartée d'au moins une tuile disposée au-dessus ou au-dessous d'elle d'une distance eh égale à A' -(al'+az'). Une discontinuité
des joints horizontaux est alors possible par décalage vertical d'une colonne de tuiles par rapport à une autre colonne de tuiles adjacente.
- Les distances e, et efi sont sensiblement égales, et, de préférence sont comprises entre 2 et 10 mm.
- Un béton réfractaire autocoulable est disposé le long des faces arrière des tuiles de l'assemblage.
- Le béton autocoulable est armé avec des fibres, de préférence des fibres métalliques.
5 - Un grillage, de préférence un grillage métallique ou en fibres non organiques, est noyé dans ledit béton autocoulable.
- Les organes de fixation sont alignés selon des lignes sensiblement verticales et/ou horizontales régulièrement espacées de ladite distance A.
- Au moins une partie des tuiles sont montées en quinconce verticale ou horizontale, de préférence en quinconce verticale et horizontale.
Le revêtement selon l'invention est particulièrement destiné à protéger une paroi d'un réacteur de gazéificateur.
La gazéification du charbon est un procédé connu depuis environ une cinquantaine d'années qui connaît actuellement un fort développement. Il permet en effet la production d'une part de gaz de synthèse (CO, HZ), sources d'énergie propre, et d'autre part de composés de base pour l'industrie chimique à partir de matières hydrocarbonées très diverses, par exemple de charbon, de coke de pétrole, voire d'huiles lourdes à recycler. Ce procédé permet en outre d'éliminer les composants indésirables, par exemple les NOx, le soufre ou le mercure, avant tout rejet dans l'atmosphère.
Le principe de la gazéification consiste en une combustion partielle contrôlée, sous vapeur d'eau et/ou d'oxygène, à une température comprise entre 1150 et 1600 C environ et sous pression.
Il existe différents types de gazéificateurs, à lit fixe, fluidisé ou entraîné. Ces gazéificateurs diffèrent par le mode d'introduction des réactifs, la manière dont est effectué le mélange comburant-combustible, les conditions de température et de pression et le procédé d'évacuation des cendres ou du laitier, résidu liquide issu de la réaction.
On connaît en particulier un gazéificateur à sec 5, pressurisé, à lit fluidisé, du type Lurgi fixed bed dry ash gasifier . Comme représenté sur la figure 1, du charbon C en morceaux pénètre par le sommet 10 du gazéificateur et est introduit, par l'intermédiaire d'un dispositif d'alimentation 12, dans un réacteur 14. De la vapeur d'eau H20 et de l'oxygène Oz pénètrent par la partie inférieure 16 du gazéificateur 5 et réagissent avec le charbon C au fur et à mesure qu'ils s'élèvent dans le réacteur 14.
- Les organes de fixation sont alignés selon des lignes sensiblement verticales et/ou horizontales régulièrement espacées de ladite distance A.
- Au moins une partie des tuiles sont montées en quinconce verticale ou horizontale, de préférence en quinconce verticale et horizontale.
Le revêtement selon l'invention est particulièrement destiné à protéger une paroi d'un réacteur de gazéificateur.
La gazéification du charbon est un procédé connu depuis environ une cinquantaine d'années qui connaît actuellement un fort développement. Il permet en effet la production d'une part de gaz de synthèse (CO, HZ), sources d'énergie propre, et d'autre part de composés de base pour l'industrie chimique à partir de matières hydrocarbonées très diverses, par exemple de charbon, de coke de pétrole, voire d'huiles lourdes à recycler. Ce procédé permet en outre d'éliminer les composants indésirables, par exemple les NOx, le soufre ou le mercure, avant tout rejet dans l'atmosphère.
Le principe de la gazéification consiste en une combustion partielle contrôlée, sous vapeur d'eau et/ou d'oxygène, à une température comprise entre 1150 et 1600 C environ et sous pression.
Il existe différents types de gazéificateurs, à lit fixe, fluidisé ou entraîné. Ces gazéificateurs diffèrent par le mode d'introduction des réactifs, la manière dont est effectué le mélange comburant-combustible, les conditions de température et de pression et le procédé d'évacuation des cendres ou du laitier, résidu liquide issu de la réaction.
On connaît en particulier un gazéificateur à sec 5, pressurisé, à lit fluidisé, du type Lurgi fixed bed dry ash gasifier . Comme représenté sur la figure 1, du charbon C en morceaux pénètre par le sommet 10 du gazéificateur et est introduit, par l'intermédiaire d'un dispositif d'alimentation 12, dans un réacteur 14. De la vapeur d'eau H20 et de l'oxygène Oz pénètrent par la partie inférieure 16 du gazéificateur 5 et réagissent avec le charbon C au fur et à mesure qu'ils s'élèvent dans le réacteur 14.
6 Dans la partie inférieure 16 du réacteur 14, la température est d'environ 1600 C.
Dans la partie supérieure 18 du réacteur 14, la. température est d'environ 450 à
900 C. La cendre D est extraite à la base du gazéificateur 5. Le gaz synthétisé G
s'échappe par une sortie 20.
Le réacteur 14 de gazéification à sec du charbon comporte une chemise de refroidissement à eau 22 ou boîte à eau , ou encore en anglais water-jacket , en acier. La chemise 22 comprend une paroi extérieure 24 et une paroi intérieure 26, siège d'une forte corrosion, délimitant, au moins en partie, le volume intérieur du réacteur 14. Un tel réacteur a une durée de vie limitée en raison des cyclages thermiques et/ou de la corrosion et/ou de l'abrasion des cendres sèches et/ou de points chauds où la température est typiquement d'environ 1400 C.
Les tuiles selon l'invention sont particulièrement adaptées à la protection de la paroi d'un réacteur de gazéificateur, cette paroi n'étant pas constituée de tubes. De préférence, la fixation des tuiles réfractaires résulte de leur accrochage à
des organes de fixation fixés à ladite paroi. Le revêtement de protection obtenu est avantageusement, peu encombrant, fiable et facile à mettre en oruvre, comme cela apparaîtra plus en détail dans la suite de la description.
L'invention concerne enfin un procédé pour déterminer la conductivité
thermique globale d'un revêtement d'une paroi d'un réacteur, le revêtement comportant un assemblage de tuiles réfractaires, remarquable en ce qu'on coule un béton de conductivité prédéterminée entre l'assemblage de tuiles et ladite paroi.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins dans lesquels :
- La figure 1 représente schématiquement en coupe un gazéificateur du type Lurgi;
- Les figures 2 et 3 représentent des photographies des faces arrière et avant, respectivement, de deux tuiles selon l'invention ; Les photographies sont disposées de manière que les tuiles apparaissent telles qu'elles seraient dans un assemblage de réacteur, le haut de la feuille représentant le haut de l'assemblage.
- Les figures 4 à 8 représentent, des vues schématiques de faces arrières de différentes tuiles selon l'invention ;
Dans la partie supérieure 18 du réacteur 14, la. température est d'environ 450 à
900 C. La cendre D est extraite à la base du gazéificateur 5. Le gaz synthétisé G
s'échappe par une sortie 20.
Le réacteur 14 de gazéification à sec du charbon comporte une chemise de refroidissement à eau 22 ou boîte à eau , ou encore en anglais water-jacket , en acier. La chemise 22 comprend une paroi extérieure 24 et une paroi intérieure 26, siège d'une forte corrosion, délimitant, au moins en partie, le volume intérieur du réacteur 14. Un tel réacteur a une durée de vie limitée en raison des cyclages thermiques et/ou de la corrosion et/ou de l'abrasion des cendres sèches et/ou de points chauds où la température est typiquement d'environ 1400 C.
Les tuiles selon l'invention sont particulièrement adaptées à la protection de la paroi d'un réacteur de gazéificateur, cette paroi n'étant pas constituée de tubes. De préférence, la fixation des tuiles réfractaires résulte de leur accrochage à
des organes de fixation fixés à ladite paroi. Le revêtement de protection obtenu est avantageusement, peu encombrant, fiable et facile à mettre en oruvre, comme cela apparaîtra plus en détail dans la suite de la description.
L'invention concerne enfin un procédé pour déterminer la conductivité
thermique globale d'un revêtement d'une paroi d'un réacteur, le revêtement comportant un assemblage de tuiles réfractaires, remarquable en ce qu'on coule un béton de conductivité prédéterminée entre l'assemblage de tuiles et ladite paroi.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins dans lesquels :
- La figure 1 représente schématiquement en coupe un gazéificateur du type Lurgi;
- Les figures 2 et 3 représentent des photographies des faces arrière et avant, respectivement, de deux tuiles selon l'invention ; Les photographies sont disposées de manière que les tuiles apparaissent telles qu'elles seraient dans un assemblage de réacteur, le haut de la feuille représentant le haut de l'assemblage.
- Les figures 4 à 8 représentent, des vues schématiques de faces arrières de différentes tuiles selon l'invention ;
7 - La figure 9 représente une vue schématique des faces arrières d'un assemblage de quatre tuiles selon l'invention ;
- La figure 10 représente un organe de fixation pouvant être utilisé pour fixer les tuiles d'un assemblage selon l'invention ;
- La figure 11 représente une vue de face d'un assemblage de tuiles selon la technique antérieure. Cet assemblage étant cylindrique, il est représenté sous une forme développée ;
- La figure 12 représente une vue de face d'un assemblage de tuiles de même format selon l'invention. Cet assemblage étant cylindrique, il est représenté
sous une forme développée ;
- La figure 13 représente une vue de face d'un assemblage de tuiles de différents formats selon l'invention. Cet assemblage étant cylindrique, il est représenté
sous une forme développée.
Dans les différentes figures, des références identiques ou analogues sont utilisées pour désigner des pièces ou des parties de pièce identiques ou analogues.
La figure 1 ayant été décrite en préambule, on se reporte à présent à la figure 2.
La description qui va suivre est effectuée dans le cadre d'un revêtement du gazéificateur décrit en préambule. L'invention n'est cependant pas limitée à
cette application.
Une tuile 30 est de forme générale rectangulaire cylindrique, présentant en effet une légère courbure pour suivré la forme de la paroi intérieure de la chemise 22 du réacteur 14.
De préférence, la tuile 30 est en un matériau isolant thermiquement. De préférence, ce matériau comporte au moins 60 %, de préférence au moins 90 %, de préférence encore au moins 99% en pourcentages en poids, d'oxydes non siliceux.
De préférence, ces oxydes non siliceux sont choisis parmi l'alumine, la zircone, l'oxyde de chrome Cr203 ou des mélanges de ceux-ci. Tout autre matériau réfractaire apte à résister à la corrosion des cendres éventuellement fondues, à
l'abrasion des cendres sèches et aux points chauds pourrait cependant convenir.
De préférence, le matériau de la tuile selon l'invention ne comporte pas de carbure de silicium (SiC). De préférence encore, il comporte moins de 1%, de préférence moins de 0,5% en poids de silice (Si02). Le carbure de silicium et la silice
- La figure 10 représente un organe de fixation pouvant être utilisé pour fixer les tuiles d'un assemblage selon l'invention ;
- La figure 11 représente une vue de face d'un assemblage de tuiles selon la technique antérieure. Cet assemblage étant cylindrique, il est représenté sous une forme développée ;
- La figure 12 représente une vue de face d'un assemblage de tuiles de même format selon l'invention. Cet assemblage étant cylindrique, il est représenté
sous une forme développée ;
- La figure 13 représente une vue de face d'un assemblage de tuiles de différents formats selon l'invention. Cet assemblage étant cylindrique, il est représenté
sous une forme développée.
Dans les différentes figures, des références identiques ou analogues sont utilisées pour désigner des pièces ou des parties de pièce identiques ou analogues.
La figure 1 ayant été décrite en préambule, on se reporte à présent à la figure 2.
La description qui va suivre est effectuée dans le cadre d'un revêtement du gazéificateur décrit en préambule. L'invention n'est cependant pas limitée à
cette application.
Une tuile 30 est de forme générale rectangulaire cylindrique, présentant en effet une légère courbure pour suivré la forme de la paroi intérieure de la chemise 22 du réacteur 14.
De préférence, la tuile 30 est en un matériau isolant thermiquement. De préférence, ce matériau comporte au moins 60 %, de préférence au moins 90 %, de préférence encore au moins 99% en pourcentages en poids, d'oxydes non siliceux.
De préférence, ces oxydes non siliceux sont choisis parmi l'alumine, la zircone, l'oxyde de chrome Cr203 ou des mélanges de ceux-ci. Tout autre matériau réfractaire apte à résister à la corrosion des cendres éventuellement fondues, à
l'abrasion des cendres sèches et aux points chauds pourrait cependant convenir.
De préférence, le matériau de la tuile selon l'invention ne comporte pas de carbure de silicium (SiC). De préférence encore, il comporte moins de 1%, de préférence moins de 0,5% en poids de silice (Si02). Le carbure de silicium et la silice
8 sont en effet défavorables à la résistance à la corrosion. De plus, la silice peut être instable et s'évaporer sous forme SiO, voire SiH4.
La tuile 30 présente des faces avant 32 et arrière 34 et des tranches supérieure 36, inférieure 38, droite 40 et gauche 42.
La face arrière 34, ou face froide , de la tuile flottante 30 comporte des première 44 et deuxième 46 encoches s'étendant sensiblement parallèlement aux tranches latérales 40 et 42, le long des tranches droite 40 et gauche 42 respectivement. Les encoches 44 et 46 débouchent par des première 48 et deuxième 50 ouvertures inférieures, respectivement, sur la tranche inférieure 38 et par des première 52 et deuxième 54 ouvertures arrières, respectivement, sur la face arrière 34.
Les faces 32, ou face chaude , et 34, ou face froide de la tuile flottante 30 sont sensiblement courbes pour suivre la courbure du réacteur.
Comme représenté sur les figures 2 et 3, les tranches supérieure 36 et inférieure 38 présentent des lèvres supérieure 53 et inférieure 54 permettant un recouvrement de la tranche inférieure 38 d'une tuile par la tranche supérieure d'une autre tuile disposée immédiatement au-dessus d'elle. De même, les tranches droite 40 et gauche 42 présentent des lèvres permettant un recouvrement de la tranche droite 40 d'une tuile par la tranche gauche 42 d'une autre tuile adjacente. Les lèvres de recouvrement évitent de dévoiler la chemise de refroidissement durant les mouvements des tuiles les unes par rapport aux autres. Avantageusement, la protection de la chemise 22 en est améliorée.
Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, la tuile 30 est prévue pour être accrochée à un organe de fixation présentant la forme générale d'un clou comportant une tige et une tête. Après accrochage, le fond de l'encoche repose par gravité sur la tête de l'organe de fixation qui supporte ainsi le poids de la tuile.
Une ouverture arrière d'une encoche 45 présente, vue de l'arrière de la tuile, comme représenté sur la figure 2, une partie supérieure étroite 45s s'étendant jusqu'à
un fond 55 de l'encoche 45. L'encoche 45 est conformée pour permettre le coulissement d'une tige d'un organe de fixation en T dans la partie supérieure 45s, mais ne pas autoriser un passage axial de la tête de cet organe de fixation.
La section transversale de la partie supérieure 45s présente de préférence une forme en oméga
La tuile 30 présente des faces avant 32 et arrière 34 et des tranches supérieure 36, inférieure 38, droite 40 et gauche 42.
La face arrière 34, ou face froide , de la tuile flottante 30 comporte des première 44 et deuxième 46 encoches s'étendant sensiblement parallèlement aux tranches latérales 40 et 42, le long des tranches droite 40 et gauche 42 respectivement. Les encoches 44 et 46 débouchent par des première 48 et deuxième 50 ouvertures inférieures, respectivement, sur la tranche inférieure 38 et par des première 52 et deuxième 54 ouvertures arrières, respectivement, sur la face arrière 34.
Les faces 32, ou face chaude , et 34, ou face froide de la tuile flottante 30 sont sensiblement courbes pour suivre la courbure du réacteur.
Comme représenté sur les figures 2 et 3, les tranches supérieure 36 et inférieure 38 présentent des lèvres supérieure 53 et inférieure 54 permettant un recouvrement de la tranche inférieure 38 d'une tuile par la tranche supérieure d'une autre tuile disposée immédiatement au-dessus d'elle. De même, les tranches droite 40 et gauche 42 présentent des lèvres permettant un recouvrement de la tranche droite 40 d'une tuile par la tranche gauche 42 d'une autre tuile adjacente. Les lèvres de recouvrement évitent de dévoiler la chemise de refroidissement durant les mouvements des tuiles les unes par rapport aux autres. Avantageusement, la protection de la chemise 22 en est améliorée.
Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, la tuile 30 est prévue pour être accrochée à un organe de fixation présentant la forme générale d'un clou comportant une tige et une tête. Après accrochage, le fond de l'encoche repose par gravité sur la tête de l'organe de fixation qui supporte ainsi le poids de la tuile.
Une ouverture arrière d'une encoche 45 présente, vue de l'arrière de la tuile, comme représenté sur la figure 2, une partie supérieure étroite 45s s'étendant jusqu'à
un fond 55 de l'encoche 45. L'encoche 45 est conformée pour permettre le coulissement d'une tige d'un organe de fixation en T dans la partie supérieure 45s, mais ne pas autoriser un passage axial de la tête de cet organe de fixation.
La section transversale de la partie supérieure 45s présente de préférence une forme en oméga
9 à cet effet. Après accrochage de la tuile, ce type de profil empêche avantageusement l'échappement de la tête par l'ouverture arrière de la tuile, et ainsi évite tout basculement et décrochement intempestif de la tuile.
Une ouverture arrière présente également de préférence une partie inférieure large 45i permettant l'introduction d'une tête d'un organe de fixation.
Avantageusement, cette tête peut âinsi être introduite dans l'encoche 45 par une ouverture inférieure ou par une partie inférieure d'une ouverture arrière.
La face arrière 34 de la tuile 30 présente encore des entretoises ou espaceurs 56 qui, de préférence, sont conformés pour permettre de maintenir un écartement compris entre 2 et 5 mm entre la face arrière de la tuile et la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement. Avantageusement, l'écartement des tuiles de la paroi gouverne les échanges thermiques.
La présence de plusieurs encoches par tuile, de préférence deux, garantit avantageusement la maintien en position de la tuile en cas de défaillance d'un des points de fixation.
Comme visible sur la figure 3, un espace de dilatation 60 est prévu entre deux tuiles adjacentes. Cet espace de dilatation 60 laisse cependant un accès direct à la face arrière des tuiles. Les ouvertures inférieures sur les tranches inférieures des tuiles ne sont en effet pas recouvertes par les lèvres de recouvrement des tuiles et laissent donc un passage direct 62 de l'intérieur du réacteur 14 vers la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement, disponible pour les gaz ou autre agent agressif.
Les figures 4 à 8 représentent des formes de tuiles présentant deux encoches alignées horizontalement, et qui avantageusement, présentent la caractéristique commune d'être conformées et/ou assemblées de manière à fermer tout accès direct à la face arrière des tuiles par l'intermédiaire des encoches. On entend ainsi que, avant même toute interposition d'un joint de dilatation entre deux tuiles, il n'existe aucun passage traversant l'assemblage de tuiles de manière sensiblement rectiligne, en particulier en s'étendant perpendiculairement aux faces avants des tuiles, et mettant donc en communication l'arrière des tuiles avec le volume intérieur du réacteur.
Comme on le verra ci-dessous, il est préférable de disposer un béton autocoulable derrière les tuiles, notamment pour les coller à la chemise de refroidissement 22. Entraver la communication entre les faces arrière et avant des tuiles présente également l'avantage d'éviter que, pendant l'installation du revêtement de protection, le béton ne vienne couler dans les espaces de dilatation 60.
Dans cette situation, les tuiles ne pourraient plus se dilater pendant le fonctionnemerifi du gazéificateur sans que la dilatation ne génère des contraintes thermomécaniques 5 élevées et indésirables.
La disposition de la lèvre supérieure 53 dans le prolongement de la face avant d'une tuile permet de former une ouverture élargie pour accéder derrière la tuile. Avantageusement, le versement du béton derrière cette tuile en est facilité.
Dans une première variante (figures 4 et 5), les encoches 45 ne débouchent
Une ouverture arrière présente également de préférence une partie inférieure large 45i permettant l'introduction d'une tête d'un organe de fixation.
Avantageusement, cette tête peut âinsi être introduite dans l'encoche 45 par une ouverture inférieure ou par une partie inférieure d'une ouverture arrière.
La face arrière 34 de la tuile 30 présente encore des entretoises ou espaceurs 56 qui, de préférence, sont conformés pour permettre de maintenir un écartement compris entre 2 et 5 mm entre la face arrière de la tuile et la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement. Avantageusement, l'écartement des tuiles de la paroi gouverne les échanges thermiques.
La présence de plusieurs encoches par tuile, de préférence deux, garantit avantageusement la maintien en position de la tuile en cas de défaillance d'un des points de fixation.
Comme visible sur la figure 3, un espace de dilatation 60 est prévu entre deux tuiles adjacentes. Cet espace de dilatation 60 laisse cependant un accès direct à la face arrière des tuiles. Les ouvertures inférieures sur les tranches inférieures des tuiles ne sont en effet pas recouvertes par les lèvres de recouvrement des tuiles et laissent donc un passage direct 62 de l'intérieur du réacteur 14 vers la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement, disponible pour les gaz ou autre agent agressif.
Les figures 4 à 8 représentent des formes de tuiles présentant deux encoches alignées horizontalement, et qui avantageusement, présentent la caractéristique commune d'être conformées et/ou assemblées de manière à fermer tout accès direct à la face arrière des tuiles par l'intermédiaire des encoches. On entend ainsi que, avant même toute interposition d'un joint de dilatation entre deux tuiles, il n'existe aucun passage traversant l'assemblage de tuiles de manière sensiblement rectiligne, en particulier en s'étendant perpendiculairement aux faces avants des tuiles, et mettant donc en communication l'arrière des tuiles avec le volume intérieur du réacteur.
Comme on le verra ci-dessous, il est préférable de disposer un béton autocoulable derrière les tuiles, notamment pour les coller à la chemise de refroidissement 22. Entraver la communication entre les faces arrière et avant des tuiles présente également l'avantage d'éviter que, pendant l'installation du revêtement de protection, le béton ne vienne couler dans les espaces de dilatation 60.
Dans cette situation, les tuiles ne pourraient plus se dilater pendant le fonctionnemerifi du gazéificateur sans que la dilatation ne génère des contraintes thermomécaniques 5 élevées et indésirables.
La disposition de la lèvre supérieure 53 dans le prolongement de la face avant d'une tuile permet de former une ouverture élargie pour accéder derrière la tuile. Avantageusement, le versement du béton derrière cette tuile en est facilité.
Dans une première variante (figures 4 et 5), les encoches 45 ne débouchent
10 pas sur la tranche inférieure de la tuile 30, c'est-à-dire que les encoches 45 se présentent sous la forme de trous ne s'ouvrant que sur la face arrière de la tuile. Une encoche ne débouchant pas sur la tranche inférieure de la tuile peut être formée en assemblant un bouchon 70, par exemple par collage, de manière à boucher son ouverture inférieure sur la tranche inférieure, comme représenté sur la figure 5.
Avantageusement, il est ainsi possible d'utiliser des tuiles telles que celle représentées sur la figure 2. Une encoche ne débouchant pas sur la tranche inférieure peut aussi être venue de forme avec la tuile lors de sa fabrication.
La partie inférieure 45i d'une encoche qui ne débouche pas sur la tranche inférieure de la tuile doit nécessairement être conformée pour permettre l'introduction d'une tête d'un organe de fixation, cette dernière ne pouvant être introduite par la tranche inférieure.
Dans une deuxième variante (figures 6 et 7), la tuile comporte des languettes 72 pouvant s'emboîter dans des encoches correspondantes d'une autre tuile identique.
De préférence, la tuile comporte autant de dites languettes qu'elle comporte d'encoches, de manière que lors d'un assemblage d'une tuile supérieure immédiatement au-dessus d'une tuile inférieure, toutes les ouvertures inférieures des encoches de la tuile supérieure soient obturées par les languettes de la tuile inférieure. Cette caractéristique peut être obtenue par assemblage des languettes sur une tuile existante, par exemple par collage, (figure 7) ou par conformation de languettes lors de la fabrication de la tuile (figure 6).
Dans une troisième variante (figure 8), un bouchon 74, présentant de préférence la même composition que les tuiles, est inséré entre les tuiles après leur
Avantageusement, il est ainsi possible d'utiliser des tuiles telles que celle représentées sur la figure 2. Une encoche ne débouchant pas sur la tranche inférieure peut aussi être venue de forme avec la tuile lors de sa fabrication.
La partie inférieure 45i d'une encoche qui ne débouche pas sur la tranche inférieure de la tuile doit nécessairement être conformée pour permettre l'introduction d'une tête d'un organe de fixation, cette dernière ne pouvant être introduite par la tranche inférieure.
Dans une deuxième variante (figures 6 et 7), la tuile comporte des languettes 72 pouvant s'emboîter dans des encoches correspondantes d'une autre tuile identique.
De préférence, la tuile comporte autant de dites languettes qu'elle comporte d'encoches, de manière que lors d'un assemblage d'une tuile supérieure immédiatement au-dessus d'une tuile inférieure, toutes les ouvertures inférieures des encoches de la tuile supérieure soient obturées par les languettes de la tuile inférieure. Cette caractéristique peut être obtenue par assemblage des languettes sur une tuile existante, par exemple par collage, (figure 7) ou par conformation de languettes lors de la fabrication de la tuile (figure 6).
Dans une troisième variante (figure 8), un bouchon 74, présentant de préférence la même composition que les tuiles, est inséré entre les tuiles après leur
11 assemblage, de manière à boucher tout accès direct à la face arrière des tuiles par l'intermédiaire des encoches, tout en préservant un joint de dilatation. De préférence, le bouchon 74 présente la même composition réfractaire que les tuiles.
De préférence, toutes les encoches de toutes les tuiles de l'assemblage sont obturées selon au moins une des solutions illustrées par les figures 4 à 8.
Comme représenté sur la figure 9, la distance A entre les axes El et E2 des encoches 44 et 46 est inférieure de la somme des distances ai et a2 séparant ces axes El et E2 des tranches droite 40 et gauche 42, respectivement. Autrement dit:
0 < ei = A-(a,+(X2)=
Plus généralement, si la tuile comportait n encoches régulièrement espacées d'une distance An, selon l'invention, 0 < ei = A,,-(a,+aZ).
De préférence e, est compris entre 2 et 10.milimètres.
Les tranches de la tuile 30 n'étant pas planes, on mesure a, et a2 sur la face arrière de la tuile. Il en est de même de la longueur L de la tuile et de sa hauteur H.
La figure 10 représente un organe de fixation 80 comportant une tige filetée 82 dont uné première extrémité 84 est soudée à la paroi intérieure 26 de la chemise 22. Une tête, ou rondelle 86, est vissée sur la deuxième extrémité 88 de la tige 82.
Un jeu est prévu entre la tête 86 et l'encoche 45 de manière que les organes de fixation 80 n'entravent pas la dilatation de la tuile 30.
Selon la technique antérieure, les organes de fixation 80 du type de celui représenté sur la figure 10 sont soudés sur la paroi intérieure 26 de la chemise 22, sensiblement perpendiculairement à la paroi 26 (figure 10). IIs sont alignés selon des lignes sensiblement verticales Lv et horizontales Lh. L'écartement F entre deux lignes verticales Lv adjacentes n'est pas constant et dépend des tuiles utilisées, comme représenté sur la figure 11.
Dans l'application à un réacteur de gazéificateur, l'installation d'un quadrillage irrégulier d'organes de fixation 80 comme représenté sur la figure présente plusieurs inconvénients. Elle peut d'abord conduire à des erreurs lors du positionnement des organes de fixation. Il faut en effet trois gabarits pour garantir l'écartement vertical correct des organes de fixation, l'écartement horizontal correct des organes de fixation 80, et 802 destinés à recevoir deux encoches d'une même
De préférence, toutes les encoches de toutes les tuiles de l'assemblage sont obturées selon au moins une des solutions illustrées par les figures 4 à 8.
Comme représenté sur la figure 9, la distance A entre les axes El et E2 des encoches 44 et 46 est inférieure de la somme des distances ai et a2 séparant ces axes El et E2 des tranches droite 40 et gauche 42, respectivement. Autrement dit:
0 < ei = A-(a,+(X2)=
Plus généralement, si la tuile comportait n encoches régulièrement espacées d'une distance An, selon l'invention, 0 < ei = A,,-(a,+aZ).
De préférence e, est compris entre 2 et 10.milimètres.
Les tranches de la tuile 30 n'étant pas planes, on mesure a, et a2 sur la face arrière de la tuile. Il en est de même de la longueur L de la tuile et de sa hauteur H.
La figure 10 représente un organe de fixation 80 comportant une tige filetée 82 dont uné première extrémité 84 est soudée à la paroi intérieure 26 de la chemise 22. Une tête, ou rondelle 86, est vissée sur la deuxième extrémité 88 de la tige 82.
Un jeu est prévu entre la tête 86 et l'encoche 45 de manière que les organes de fixation 80 n'entravent pas la dilatation de la tuile 30.
Selon la technique antérieure, les organes de fixation 80 du type de celui représenté sur la figure 10 sont soudés sur la paroi intérieure 26 de la chemise 22, sensiblement perpendiculairement à la paroi 26 (figure 10). IIs sont alignés selon des lignes sensiblement verticales Lv et horizontales Lh. L'écartement F entre deux lignes verticales Lv adjacentes n'est pas constant et dépend des tuiles utilisées, comme représenté sur la figure 11.
Dans l'application à un réacteur de gazéificateur, l'installation d'un quadrillage irrégulier d'organes de fixation 80 comme représenté sur la figure présente plusieurs inconvénients. Elle peut d'abord conduire à des erreurs lors du positionnement des organes de fixation. Il faut en effet trois gabarits pour garantir l'écartement vertical correct des organes de fixation, l'écartement horizontal correct des organes de fixation 80, et 802 destinés à recevoir deux encoches d'une même
12 tuile et l'écartement horizontal correct des organes de fixation 803 et 804 destinés à
recevoir deux encoches de deux tuiles adjacentes différentes. En outre, tous les raccords entre deux colonnes de tuiles doivent nécessairement se situer sur la même verticale. En particulier, les tuiles ne peuvent être montées en quinconce. II en résulte une hétérogénéité et une fragilité du revêtement.
A la différence de la disposition des organes de fixation représentée sur la figure 11, les organes de fixation 80 sont de préférence alignés selon des lignes sensiblement verticales Lv régulièrement espacées d'une distance A, c'est-à-dire de la distance A séparant les axes El et E2 des encoches d'une tuile.
Les organes de fixation sont également alignés selon des lignes sensiblement horizontales régulièrement espacées d'une distance B. De préférence, la distance B est supérieure à la hauteur H d'une tuile, c'est-à-dire que 0<
eh = B-H.
Un écartement de deux tuiles ne signifie pas que ces deux tuiles ne se touchent pas, mais que, dans la direction considérée, un déplacement relatif d'une tuile par rapport à l'autre est possible. Ainsi l'écartement ei de deux tuiles selon la largeur signifie qu'une tuile peut se dilater latéralement d'une distance el avant d'entrer en butée avec la tuile à côté d'elle. L'écartement eh selon la hauteur de deux tuiles signifie qu'une tuile peut se dilater vers le haut ou vers le bas d'une distance eh avant d'entrer en butée avec la tuile au-dessus ou en dessous d'elle.
Il est préférable que la distance B soit égale à la distance A. Le même gabarit peut ainsi être utilisé pour assurer des écartements verticaux et horizontaux corrects.
Comme ei +(ccl+aZ)= A, le même gabarit peut être utilisé pour vérifier l'écartement de deux organes de fixation 801, 802 côte à côte et destinés à
recevoir une même tuile et pour vérifier l'écartement de deux organes de fixation 803, 804 côte à côte et destinés à recevoir des tuiles différentes. Un unique gabarit peut donc avantageusement être utilisé pour le positionnement de tous les organes de fixation.
De plus, l'appareillage des tuiles n'est pas figé par la mise en place des organes de fixation, une rangée de tuiles pouvant par exemple être décalée latéralement d'une longueur correspondant à l'écartement entre deux encoches d'une tuile si nécessaire. A la différence de la technique antérieure, une demi tuile peut donc être facilement incorporée même après soudage des organes de fixation.
recevoir deux encoches de deux tuiles adjacentes différentes. En outre, tous les raccords entre deux colonnes de tuiles doivent nécessairement se situer sur la même verticale. En particulier, les tuiles ne peuvent être montées en quinconce. II en résulte une hétérogénéité et une fragilité du revêtement.
A la différence de la disposition des organes de fixation représentée sur la figure 11, les organes de fixation 80 sont de préférence alignés selon des lignes sensiblement verticales Lv régulièrement espacées d'une distance A, c'est-à-dire de la distance A séparant les axes El et E2 des encoches d'une tuile.
Les organes de fixation sont également alignés selon des lignes sensiblement horizontales régulièrement espacées d'une distance B. De préférence, la distance B est supérieure à la hauteur H d'une tuile, c'est-à-dire que 0<
eh = B-H.
Un écartement de deux tuiles ne signifie pas que ces deux tuiles ne se touchent pas, mais que, dans la direction considérée, un déplacement relatif d'une tuile par rapport à l'autre est possible. Ainsi l'écartement ei de deux tuiles selon la largeur signifie qu'une tuile peut se dilater latéralement d'une distance el avant d'entrer en butée avec la tuile à côté d'elle. L'écartement eh selon la hauteur de deux tuiles signifie qu'une tuile peut se dilater vers le haut ou vers le bas d'une distance eh avant d'entrer en butée avec la tuile au-dessus ou en dessous d'elle.
Il est préférable que la distance B soit égale à la distance A. Le même gabarit peut ainsi être utilisé pour assurer des écartements verticaux et horizontaux corrects.
Comme ei +(ccl+aZ)= A, le même gabarit peut être utilisé pour vérifier l'écartement de deux organes de fixation 801, 802 côte à côte et destinés à
recevoir une même tuile et pour vérifier l'écartement de deux organes de fixation 803, 804 côte à côte et destinés à recevoir des tuiles différentes. Un unique gabarit peut donc avantageusement être utilisé pour le positionnement de tous les organes de fixation.
De plus, l'appareillage des tuiles n'est pas figé par la mise en place des organes de fixation, une rangée de tuiles pouvant par exemple être décalée latéralement d'une longueur correspondant à l'écartement entre deux encoches d'une tuile si nécessaire. A la différence de la technique antérieure, une demi tuile peut donc être facilement incorporée même après soudage des organes de fixation.
13 Il est ainsi possible de monter les tuiles en quinconce pour renforcer la protection conférée par le revêtement réfractaire, d'incorporer facilement un passage pour un thermocouple noyé dans un béton de rembourrage 90 ou de tenir compte d'une surface accidentée, présentant par exemple une ouverture ou un trou 92, avec beaucoup de souplesse.
Une comparaison des appareillages des figures 11 et 12 montre que l'appareillage de la figure 12 nécessite trois découpes de tuiles, tandis celui de la figure 11 en nécessite neuf.
Avant d'accrocher les tuiles, un grillage, de préférence un grillage métallique ou en fibres non organiques, est de préférence accroché aux organes de fixation.
Les tuiles sont ensuite accrochées aux organes de fixation 80 par insertion de ces derniers dans les encoches 45. De préférence les tuiles sont du type de celles représentées sur les figures 4 à 8. Dans le cas des tuiles de la figure 8, les bouchons 74 peuvent être mis en place au fur et à mesure de l'assemblage des tuiles ou après que toutes les tuiles ont été accrochées.
. Les rondelles 86 sont dimensionnées de manière à permettre une insertion des organes de fixation 80 jusqu'au fond 55 des encoches tout en empêchant un dégagement par la partie supérieure 45s de l'ouverture arrière des encoches, partiellement fermée de fait de son profil en oméga 0.
Les organes de fixation 80 servent ainsi à supporter le poids des tuiles (fonction de console), mais aussi à éviter tout basculement des tuiles en les maintenant sensiblement plaquées le long de la paroi 26.
L'ordre dans lequel les tuiles sont accrochées dépend des profils de leurs tranches. Il est déterminé de manière à assurer le recouvrement entre tuiles adjacentes prévu par le fabriquant des tuiles.
Selon l'invention, un béton autocoulable est de préférence coulé dans l'espace séparant les tuiles et la paroi intérieure de la chemise de refroidissement.
Cet espace est garanti grâce à la présence des espaceurs 56, en appui sur la paroi 26. Avantageusement, les espaceurs 56 évitent un contact direct de la face arrière de la tuile et de la paroi, et donc améliore la protection thermique de cette dernière.
Comme les espaceurs 56 ne s'étendent que sur une partie seulement, de la hauteur H de ladite tuile, ils n'entravent pas la circulation du béton derrière la tuile.
Une comparaison des appareillages des figures 11 et 12 montre que l'appareillage de la figure 12 nécessite trois découpes de tuiles, tandis celui de la figure 11 en nécessite neuf.
Avant d'accrocher les tuiles, un grillage, de préférence un grillage métallique ou en fibres non organiques, est de préférence accroché aux organes de fixation.
Les tuiles sont ensuite accrochées aux organes de fixation 80 par insertion de ces derniers dans les encoches 45. De préférence les tuiles sont du type de celles représentées sur les figures 4 à 8. Dans le cas des tuiles de la figure 8, les bouchons 74 peuvent être mis en place au fur et à mesure de l'assemblage des tuiles ou après que toutes les tuiles ont été accrochées.
. Les rondelles 86 sont dimensionnées de manière à permettre une insertion des organes de fixation 80 jusqu'au fond 55 des encoches tout en empêchant un dégagement par la partie supérieure 45s de l'ouverture arrière des encoches, partiellement fermée de fait de son profil en oméga 0.
Les organes de fixation 80 servent ainsi à supporter le poids des tuiles (fonction de console), mais aussi à éviter tout basculement des tuiles en les maintenant sensiblement plaquées le long de la paroi 26.
L'ordre dans lequel les tuiles sont accrochées dépend des profils de leurs tranches. Il est déterminé de manière à assurer le recouvrement entre tuiles adjacentes prévu par le fabriquant des tuiles.
Selon l'invention, un béton autocoulable est de préférence coulé dans l'espace séparant les tuiles et la paroi intérieure de la chemise de refroidissement.
Cet espace est garanti grâce à la présence des espaceurs 56, en appui sur la paroi 26. Avantageusement, les espaceurs 56 évitent un contact direct de la face arrière de la tuile et de la paroi, et donc améliore la protection thermique de cette dernière.
Comme les espaceurs 56 ne s'étendent que sur une partie seulement, de la hauteur H de ladite tuile, ils n'entravent pas la circulation du béton derrière la tuile.
14 Avantageusement, le béton peut ainsi être réparti de manière uniforme derrière les tuiles.
De préférence le béton autocoulable est à base d'AI203 ou A1203-Cr2O3 ou de nature similaire aux tuiles.
Le béton autocoulable permet avantageusement de régler la conductivité
globale du revêtement, par sa nature et son épaisseur. Sa composition peut être modifiée en conséquence. Par exemple un béton autocoulable à base de SiC ou enrichi en fibres métalliques ou céramiques, par exemple de type Dramix@ ou Unifrax peut avantageusement être mis en ceuvre s'il est nécessaire d'augmenter la 1o conductivité thermique du revêtement, c'est-à-dire d'accroître le transfert de chaleur vers la chemise de refroidissement, notamment pour fabriquer de la vapeur d'eau nécessaire au système de gazéification.
Le béton autocoulable permet également de protéger la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement au cas où une tuile se décrocherait.
Il aide aussi les tuiles à supporter la pression de plusieurs dizaines de bars régnant à l'intérieur du réacteur en fonctionnement.
Enfin, il bouche tout accès direct aux faces arrières des tuiles, et donc à la paroi métallique 26 de la chemise de refroidissement.
En cas de décrochement d'une tuile par arrachage, le béton autocoulable est parfois arraché avec la tuile. En effet, il peut s'être lié mécaniquement à
elle, notamment en remplissant les encoches recevant les rondelles 86 des organes de fixation.
Le grillage métallique ou en fibres non organiques, disposé entre la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement et la face arrière des tuiles, c'est-à-dire dans la zone où le béton autocoulable est ensuite coulé, améliore avantageusement la cohésion de la couche de béton et la retient localement en cas d'arrachage ou de décrochement d'une ou plusieurs tuiles. Alternativement ou en plus du grillage, le béton autocoulable peut être avantageusement armé avec des fibres, de préférence des fibres métalliques, mélangées avec ses autres constituants lors de sa préparation.
Après coulage du béton, un mortier flexible est disposé dans les espaces de dilatation séparant les tuiles, de manière à former un joint de dilatation. Le joint de dilatation présente ainsi une largeur eh sur ses portions horizontales et une largeur e, sur portions verticales. Les mortiers flexibles comportent classiquement des fibres céramiques. A titre d'exemples, on peut citer le Fiberfrax produit par la société
Unifrax.
Lorsque le gazéificateur 5 est en service, les variations de chaleur au sein du 5 réacteur 14 provoquent des dilatations des tuiles. L'écartement des tuiles les unes par rapport aux autres leur permet cependant de se dilater sans génération de tensions mécaniques élevées.
Le joint de dilatation se comprime sous l'effet de la dilatation, puis reprend sa forme initiale lorsque les tuiles se contractent à nouveau. A tout instant pendant un to cycle thermique la paroi intérieure de la chemise de refroidissement du réacteur reste ainsi efficacement protégée.
Si le joint de dilatation est endommagé, la forme des tuiles ou la présence de bouchons 74 (figures 4 à 8) évite avantageusement tout accès direct des matières contenues dans le réacteur au béton et à la paroi intérieure de la chemise de
De préférence le béton autocoulable est à base d'AI203 ou A1203-Cr2O3 ou de nature similaire aux tuiles.
Le béton autocoulable permet avantageusement de régler la conductivité
globale du revêtement, par sa nature et son épaisseur. Sa composition peut être modifiée en conséquence. Par exemple un béton autocoulable à base de SiC ou enrichi en fibres métalliques ou céramiques, par exemple de type Dramix@ ou Unifrax peut avantageusement être mis en ceuvre s'il est nécessaire d'augmenter la 1o conductivité thermique du revêtement, c'est-à-dire d'accroître le transfert de chaleur vers la chemise de refroidissement, notamment pour fabriquer de la vapeur d'eau nécessaire au système de gazéification.
Le béton autocoulable permet également de protéger la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement au cas où une tuile se décrocherait.
Il aide aussi les tuiles à supporter la pression de plusieurs dizaines de bars régnant à l'intérieur du réacteur en fonctionnement.
Enfin, il bouche tout accès direct aux faces arrières des tuiles, et donc à la paroi métallique 26 de la chemise de refroidissement.
En cas de décrochement d'une tuile par arrachage, le béton autocoulable est parfois arraché avec la tuile. En effet, il peut s'être lié mécaniquement à
elle, notamment en remplissant les encoches recevant les rondelles 86 des organes de fixation.
Le grillage métallique ou en fibres non organiques, disposé entre la paroi intérieure 26 de la chemise de refroidissement et la face arrière des tuiles, c'est-à-dire dans la zone où le béton autocoulable est ensuite coulé, améliore avantageusement la cohésion de la couche de béton et la retient localement en cas d'arrachage ou de décrochement d'une ou plusieurs tuiles. Alternativement ou en plus du grillage, le béton autocoulable peut être avantageusement armé avec des fibres, de préférence des fibres métalliques, mélangées avec ses autres constituants lors de sa préparation.
Après coulage du béton, un mortier flexible est disposé dans les espaces de dilatation séparant les tuiles, de manière à former un joint de dilatation. Le joint de dilatation présente ainsi une largeur eh sur ses portions horizontales et une largeur e, sur portions verticales. Les mortiers flexibles comportent classiquement des fibres céramiques. A titre d'exemples, on peut citer le Fiberfrax produit par la société
Unifrax.
Lorsque le gazéificateur 5 est en service, les variations de chaleur au sein du 5 réacteur 14 provoquent des dilatations des tuiles. L'écartement des tuiles les unes par rapport aux autres leur permet cependant de se dilater sans génération de tensions mécaniques élevées.
Le joint de dilatation se comprime sous l'effet de la dilatation, puis reprend sa forme initiale lorsque les tuiles se contractent à nouveau. A tout instant pendant un to cycle thermique la paroi intérieure de la chemise de refroidissement du réacteur reste ainsi efficacement protégée.
Si le joint de dilatation est endommagé, la forme des tuiles ou la présence de bouchons 74 (figures 4 à 8) évite avantageusement tout accès direct des matières contenues dans le réacteur au béton et à la paroi intérieure de la chemise de
15 refroidissement.
Enfin, si une tuile se décroche, le béton autocoulable maintient encore une barrière de protection de la chemise 22. Cette barrière est d'autant plus sûre qu'un grillage a été prévu entre la paroi 26 de cette chemise et les tuiles et que le béton est armé de fibres.
Toutes les tuiles des assemblages représentés sur les figures 11 et 12 sont identiques. Comme représenté sur la figure 13, un panachage de différentes tuiles peut cependant être avantageux, notamment pour permettre à l'assemblage de tuiles d'entourer un obstacle 92 au plus près, et ainsi de limiter les zones du revêtement constituées de béton de rembourrage 90.
Comme cela apparaît clairement à présent, dans le mode de réalisation préféré, l'invention fournit un revêtement réfractaire isolant thermiquement, résistant aux gaz corrosifs, peu encombrant, facile à démonter, et d'une fiabilité
accrue. Ce revêtement est particulièrement adapté pour protéger la chemise d'un réacteur d'un gazéificateur.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs.
En particulier, il est possible de disposer de plusieurs encoches superposées sur une même tuile afin de pouvoir décaler verticalement deux tuiles côte à
côte et
Enfin, si une tuile se décroche, le béton autocoulable maintient encore une barrière de protection de la chemise 22. Cette barrière est d'autant plus sûre qu'un grillage a été prévu entre la paroi 26 de cette chemise et les tuiles et que le béton est armé de fibres.
Toutes les tuiles des assemblages représentés sur les figures 11 et 12 sont identiques. Comme représenté sur la figure 13, un panachage de différentes tuiles peut cependant être avantageux, notamment pour permettre à l'assemblage de tuiles d'entourer un obstacle 92 au plus près, et ainsi de limiter les zones du revêtement constituées de béton de rembourrage 90.
Comme cela apparaît clairement à présent, dans le mode de réalisation préféré, l'invention fournit un revêtement réfractaire isolant thermiquement, résistant aux gaz corrosifs, peu encombrant, facile à démonter, et d'une fiabilité
accrue. Ce revêtement est particulièrement adapté pour protéger la chemise d'un réacteur d'un gazéificateur.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs.
En particulier, il est possible de disposer de plusieurs encoches superposées sur une même tuile afin de pouvoir décaler verticalement deux tuiles côte à
côte et
16 ainsi supprimer l'alignement continu des joints horizontaux. Les tuiles sont de préférence montées en quinconce verticale, toutes les tuiles d'une colonne étant décalées par rapport aux tuiles des deux colonnes qui lui sont adjacentes.
De plus, l'application des tuiles selon l'invention n'est pas limitée aux revêtement de boites à eaux de gazéificateurs. _ En outre, les languettes 72, les bouchons 74, l'obturation des encoches sur la tranche inférieure des tuiles, le grillage, le béton autocoulable, l'agencement des organes de fixation représenté sur la figure 11 sont optionnels. Le nombre de languettes, de bouchons 74, d'encoches n'est pas limitatif.
Enfin les encoches, qui forment des points d'accrochage, ne constituent pas les seuls points de fixation possibles. Tout point de la tuile selon l'invention servant de point d'appui à des organes de fixation peut être considéré comme un point de fixation.
De plus, l'application des tuiles selon l'invention n'est pas limitée aux revêtement de boites à eaux de gazéificateurs. _ En outre, les languettes 72, les bouchons 74, l'obturation des encoches sur la tranche inférieure des tuiles, le grillage, le béton autocoulable, l'agencement des organes de fixation représenté sur la figure 11 sont optionnels. Le nombre de languettes, de bouchons 74, d'encoches n'est pas limitatif.
Enfin les encoches, qui forment des points d'accrochage, ne constituent pas les seuls points de fixation possibles. Tout point de la tuile selon l'invention servant de point d'appui à des organes de fixation peut être considéré comme un point de fixation.
Claims (13)
1. Tuile réfractaire, notamment destinée à protéger une paroi interne (26) d'un réacteur de gazéificateur, ladite tuile présentant un alignement d'au moins deux points de fixation, deux points de fixation adjacents quelconques dudit alignement étant espacés d'une distance constante A, des premier (44) et dernier (46) points de fixation dudit alignement étant écartés, dans la direction dudit alignement, par des distances cc, et a2 de premier (40) et deuxième (42) bords de ladite tuile s'étendant à proximité des premier (44) et dernier (46) points de fixation, respectivement, caractérisée en ce que A -(.alpha.1 +.alpha.2) est compris entre 2 et 10 millimètres.
2. Tuile réfractaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que, dans une position de service de la tuile, ledit alignement est vertical ou horizontal.
3. Tuile réfractaire selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits points de fixation sont des encoches.
4. Tuile réfractaire selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une encoche débouchant exclusivement sur une face arrière de ladite tuile.
5. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une encoche (44;46) débouchant par une ouverture inférieure (48;50) sur une tranche inférieure (38) de ladite tuile, et au moins une languette (72) apte à être introduite, au moins en partie, par une ouverture inférieure (48;50) d'une encoche (44;46) d'une autre tuile identique.
6. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente, sur une face arrière (34), au moins un espaceur (56) s'étendant sur une partie seulement de la hauteur H de ladite tuile.
7. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des tranches supérieure (36) et inférieure (38) présentant des lèvres supérieure (53) et inférieure (54) s'étendant en prolongement de faces avant (32) et arrière (34) de ladite tuile, respectivement.
8. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est en un matériau comportant au moins 60 %, en pourcentages en poids, d'oxydes non siliceux.
9. Tuile réfractaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est en un matériau comportant moins de 1% en poids de silice (SiO2).
10.Revêtement réfractaire, notamment destiné à protéger la paroi interne (26) d'un réacteur de gazéificateur, ledit revêtement comportant un assemblage de tuiles réfractaires (30) solidarisées à des organes de fixation (80) fixés à une paroi (26), caractérisé en ce que ledit habillage comporte au moins une tuile (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
11.Revêtement selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une première tuile de l'habillage est écartée d'au moins une deuxième tuile disposée à sa droite ou à sa gauche d'une distance e1 égale à A-(.alpha.1+.alpha.2) et/ou est écartée d'au moins une troisième tuile disposée au-dessus ou au-dessous d'elle d'une distance e h égale à
A' -(.alpha.1'+.alpha.2'), où A et A' désignent l'écartement de deux points de fixation adjacents quelconques d'un alignement horizontal et d'un alignement vertical de ladite première tuile, respectivement, .alpha.1' et .alpha.2' désignent la distance séparant des premier et dernier points de fixation dudit alignement vertical de bords supérieur et inférieur de ladite première tuile, respectivement, et .alpha.1 et .alpha.2 désignent la distance séparant des premier et dernier points de fixation dudit alignement horizontal de bords droit et gauche de ladite première tuile, respectivement.
A' -(.alpha.1'+.alpha.2'), où A et A' désignent l'écartement de deux points de fixation adjacents quelconques d'un alignement horizontal et d'un alignement vertical de ladite première tuile, respectivement, .alpha.1' et .alpha.2' désignent la distance séparant des premier et dernier points de fixation dudit alignement vertical de bords supérieur et inférieur de ladite première tuile, respectivement, et .alpha.1 et .alpha.2 désignent la distance séparant des premier et dernier points de fixation dudit alignement horizontal de bords droit et gauche de ladite première tuile, respectivement.
12.Revêtement selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé
en ce qu'un béton réfractaire autocoulable est disposé le long des faces arrière des tuiles de l'assemblage.
en ce qu'un béton réfractaire autocoulable est disposé le long des faces arrière des tuiles de l'assemblage.
13.Revêtement selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé
en ce qu'au moins une partie des tuiles sont montées en quinconce verticale et/ou horizontale.
en ce qu'au moins une partie des tuiles sont montées en quinconce verticale et/ou horizontale.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0502272 | 2005-03-07 | ||
| FR0502272A FR2882812B1 (fr) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | Tuile refractaire, notamment pour gazeificateur. |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2600228A1 true CA2600228A1 (fr) | 2006-09-14 |
Family
ID=35148984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002600228A Abandoned CA2600228A1 (fr) | 2005-03-07 | 2006-03-06 | Tuile refractaire, notamment pour gazeificateur |
Country Status (11)
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| EP (1) | EP1856468A2 (fr) |
| JP (1) | JP5043821B2 (fr) |
| KR (1) | KR101246593B1 (fr) |
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| BR (1) | BRPI0608346A2 (fr) |
| CA (1) | CA2600228A1 (fr) |
| FR (1) | FR2882812B1 (fr) |
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| BR112012013778B1 (pt) * | 2009-12-10 | 2020-10-13 | Novelis Inc | conjunto de haste compressiva para aplicar força a um vaso refratário |
| FR3102540B1 (fr) | 2019-10-24 | 2022-07-15 | Saint Gobain Ct Recherches | Tuile refractaire |
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