Domaine technique

La présente invention se rapporte au secteur du nettoyage et de la maintenance des équipements industriels et plus particulièrement des échangeurs thermiques à plaques.

Plus précisément, elle se rapporte à un procédé cryogénique de nettoyage des plaques d’un échangeur thermique à plaques.

Elle se rapporte également à un appareil de nettoyage cryogénique spécialement adapté pour la mise en œuvre de ce procédé.

Technique antérieure

Les échangeurs thermiques à plaques sont très utilisés dans tous types d'industries, et notamment dans l’industrie agroalimentaire, pharmaceutique, chimique ou encore par exemple dans le domaine du froid industriel. Ces échangeurs permettent de transférer la chaleur d’un fluide circulant dans un premier circuit, vers un autre fluide qui circule dans un second circuit adjacent, sans jamais les mélanger.

Ces échangeurs comprennent classiquement un grand nombre de plaques, généralement compris entre 10 et 500, par exemple en acier inoxydable, en titane ou en alliage de nickel de type Hastelloy™, et de forme sensiblement rectangulaire. Dans l’échangeur, ces plaques sont disposées parallèlement les unes aux autres et sont comprimées entre les deux bâtis qui sont rapprochés l’un de l'autre par serrage d’un ensemble de tirants perpendiculaires.

Chacune de ces plaques comporte quatre ouvertures traversantes qui forment, par juxtaposition des plaques, un conduit d'amenée et un conduit d'évacuation de fluide pour chacun des deux circuits fluidiques. Chacune des plaques de l'échangeur est munie d'un joint de forme spécifique alternée, délimitant un compartiment intercalaire étanche entre deux plaques successives de l'échangeur qui est alternativement mis en communication avec le conduit d’ amené et le conduit d'évacuation de l’un ou de l’autre des circuits fluidiques. Ainsi, l’échange thermique se produit à travers chacune des plaques de l'échangeur, entre les fluides se trouvant dans les deux compartiments situés de part et d’autre de la plaque, sans mélange entre les deux circuits fluidiques. Afin d'améliorer l'efficacité du transfert de chaleur, les plaques des échangeurs thermiques à plaques sont classiquement striées selon un motif spécifique qui rallonge la durée de circulation du fluide à la surface de la plaque et augmente les pertes de charge afin d’améliorer les échanges de chaleur.

Ce type d’échangeur nécessite une maintenance régulière. En effet, au fil du temps, les fluides qui circulent entre les plaques laissent des dépôts et des impuretés qui s'accumulent progressivement sur les aspérités et dans les creux des plaques, notamment au niveau des stries et à la base des joints. Sous l’effet de cet encrassement, l'efficacité des échanges thermiques diminue progressivement et des risques de fuite apparaissent au niveau des joints.

Afin de retrouver des performances énergétiques satisfaisantes et de prévenir tout risque de fuite, un nettoyage régulier de ces plaques d’échangeurs accompagné d’un remplacement des joints est préconisé à intervalle régulier, par exemple tous les cinq ans.

Pour réaliser un tel nettoyage des plaques des échangeurs thermiques à plaques, plusieurs méthodes ont été proposés dans l'art antérieur. Cependant, aucune de ces méthodes connues ne donne entièrement satisfaction.

La méthode la plus efficace consiste à démonter l'échangeur ou le jeu de plaques complet et à l'expédier en usine pour qu'il soit remis en état. Là, les plaques sont démontées, leurs joints sont retirés, et, selon la nature des dépôts qui les recouvrent, les plaques sont plongées pendant plusieurs heures dans un ou plusieurs bains de produits chimiques capables de détacher ou de dissoudre les dépôts incrustés. Les plaques sont ensuite rincées et séchées, avant d'être équipées de nouveaux joints. L’échangeur thermique est ensuite remonté, ou le jeu de plaques complet est ensuite préparé, avant d'être renvoyé sur son lieu d'utilisation.

Bien qu'elle soit efficace, une telle méthode de nettoyage est particulièrement longue et coûteuse. En effet, en raison des transports et de la durée importante des étapes successives de trempage, de rinçage et de séchage, plusieurs jours et le plus souvent plusieurs semaines sont nécessaires pour mener à bien un tel nettoyage. L’échangeur thermique à plaques reste donc indisponible pour le processus industriel dans lequel il est habituellement implanté pendant une longue durée. Dans le domaine du froid industriel par exemple, ceci est particulièrement problématique, car en l'absence d’échangeur, la production de froid ne peut plus être assurée. La durée des interventions de maintenance doit donc être réduite le plus possible. Un tel procédé de nettoyage par bains chimiques est de ce fait très difficile à utiliser dans ce domaine technique.

Un autre inconvénient de cette méthode de nettoyage par bains chimiques est qu’elle est susceptible de laisser des traces de substances chimiques utilisées dans les bains à la surface des échangeurs, ces substances pouvant par la suite contaminer les fluides qui circulent dans l'échangeur lors de son utilisation. Cette contamination est très gênante lorsque ces échangeurs sont utilisés dans des procédés sensibles notamment dans le domaine pharmaceutique ou agroalimentaire.

Une autre méthode nettoyage connue de l'art antérieur, appelée Nettoyage En Place (NEP) ou Clean In Place (CIP) en anglais, consiste à nettoyer les échangeurs directement sur leur lieu d'utilisation, sans les démonter. Pour cela, on fait circuler des produits chimiques, qui sont directement envoyés à l'intérieur de l'échangeur dans les deux circuits fluidiques de celui-ci, afin de dissoudre les dépôts se trouvant sur les plaques et de les évacuer. Si cette méthode, sans démontage ni transport, est beaucoup plus rapide que la précédente, elle est en contrepartie bien moins efficace. En effet, seule une partie des dépôts est enlevée et un encrassement subsiste dans les endroits difficiles d’accès, notamment dans le creux des stries. En outre, les produits chimiques qui circulent à l'intérieur de l'échangeur peuvent également attaquer les joints qui ne sont pas démontés et changés avec cette méthode. Les risques de fuite au niveau des joints peuvent donc augmenter après le nettoyage, ce qui va à l'encontre du but recherché.

Enfin, avec cette méthode on retrouve les risques de pollution par contaminants chimiques évoqués avec la méthode de nettoyage précédente, qui peut être particulièrement gênante dans des domaines techniques sensibles comme l'industrie pharmaceutique ou agroalimentaire.

Pour éviter ces inconvénients, le nettoyage des plaques d’échangeur est souvent réalisé de façon manuelle sur le site d'utilisation de l'échangeur. Après avoir démonté les plaques de l'échangeur et ôté les joints, un opérateur les frotte manuellement à l'aide d'un chiffon imbibé d’un produit dégraissant, tel que de l'acétone par exemple. Un tel nettoyage, qui est fastidieux pour l’opérateur, reste d'une efficacité limitée. En effet, avec une telle méthode il est très difficile, voire quasiment impossible, de nettoyer des plaques très encrassées. Il est en effet très difficile d'accéder au fond des stries de la plaque ou d'extraire réellement les dépôts hors de ces stries, ces dépôts étant le plus souvent poussés vers la périphérie de la plaque où ils s'accumulent notamment dans les gorges de montage des joints. Les dépôts repoussés peuvent alors constituer une gêne pour le montage des nouveaux joints et conduisent à un risque de fuite ultérieure.

Une autre méthode de nettoyage connue consiste à nettoyer les plaques avec un jet d’eau sous pression, après les avoir préalablement démontées.

Cette méthode n’est pas non plus satisfaisante, car elle est d’une efficacité limitée. Il est en effet très difficile de retirer la totalité des dépôts présents sur les plaques, notamment dans les zones difficiles d’accès, avec un jet d’eau sous pression.

En outre, après le nettoyage, les plaques doivent être parfaitement séchées avant d’être remontées, ce qui rallonge le procédé. L’éventuelle présence d’eau restante peut, en effet, être problématique dans de nombreux secteurs industriels, notamment dans les domaines sensibles comme l’industrie pharmaceutique, chimique ou agroalimentaire, où l’eau peut être une source de contamination. De plus, il est impossible d’utiliser une telle méthode dans le domaine du froid industriel, où les plaques ne doivent absolument pas être mises en contact avec de l’eau.

Comme aucune des méthodes de nettoyage antérieures n'est réellement satisfaisante, la maintenance des échangeurs thermiques à plaques est souvent repoussée, voire négligée, au détriment des performances énergétiques de l’ échangeurs, les interventions se limitant à des opérations curatives en cas de problème de fuite avéré.

Il existe donc dans l'art antérieur un besoin important, non satisfait jusqu'à présent, pour une méthode de nettoyage des plaques d’un échangeur thermique à plaques, directement réalisable sur le site d'utilisation de l'échangeur, qui soit à la fois rapide, non contaminante, sans besoin de séchage et réellement efficace.

Présentation de l’invention

La présente invention répond à ce besoin et fournit une telle méthode de nettoyage.

Pour cela, l’invention enseigne un procédé de nettoyage de plaques d’un échangeur thermique à plaques dont certaines au moins sont à nettoyer, qui comprend les étapes suivantes :

- mise à disposition des plaques à nettoyer ;

- fourniture de granulés de glace carbonique ;

- fourniture d’un dispositif de nettoyage cryogénique capable de délivrer un flux d’air cryogénique contenant de l’air comprimé et des particules de glace carbonique, à partir des granulés de glace carbonique fournis lorsqu’il est alimenté en air comprimé ; - obtention d’un flux d’air cryogénique au moyen du dispositif de nettoyage cryogénique, à partir d’une alimentation en air comprimé dont la pression est comprise entre 7 et 10 bars et dont le débit est compris entre 250 et 350 m ³ /h et d’une consommation de granulés de glace carbonique fournis comprise entre 60 et 80 kg de glace carbonique par heure ;

- nettoyage des plaques à nettoyer à l’aide du flux d’air cryogénique obtenu.

Le procédé de nettoyage selon l’invention est avantageusement un procédé de nettoyage cryogénique des plaques de l’échangeur. Il ne génère aucune contamination à la surface des plaques, puisque l’agent de nettoyage est un flux d’air cryogénique qui se vaporise immédiatement au contact de la plaque beaucoup plus chaude, en ne libérant que de l’air et du dioxyde de carbone à l’état gazeux. Il n’y a aucun besoin de rinçage, ni de séchage. Ce procédé peut donc être utilisé dans tout type d’industrie, même les plus sensibles aux contaminations ou à la présence d’eau.

En outre, il est universel, contrairement aux méthodes antérieures de nettoyage des plaques où l’on utilise un agent chimique de nettoyage (bains chimiques, nettoyage en place ou nettoyage manuel avec un produit dégraissant) dont la nature doit être adaptée à la composition du dépôt à retirer pour être efficace. Avec le procédé cryogénique de l’invention, le nettoyage ne se fait pas par attaque chimique des dépôts, mais par un processus physique, thermique et thermodynamique. Son efficacité ne dépend donc pas de la composition chimique des dépôts à nettoyer, mais uniquement des propriétés physiques du flux d’air cryogénique et donc des conditions particulières utilisées pour le créer. Le procédé de nettoyage de l’invention peut donc être utilisé quelle que soit la nature de l’encrassement.

En effet, avec le procédé selon l’invention, le nettoyage est dû à plusieurs phénomènes successifs. Le dépôt est d’abord morcelé sous l’effet du choc physique avec les particules de glace carbonique projetées à grande vitesse contre celui-ci et de la forte pression du flux d’air cryogénique. Puis, la très basse température du flux d’air cryogénique favorise le décrochage et le décollement de ce dépôt qui se rétracte sous l’effet du froid. Enfin, le dépôt, préalablement morcelé et décollé, est éjecté à distance de la plaque sous l’effet de souffle lié à la sublimation des particules de glace carbonique qui se vaporisent au contact de la surface de la plaque et de l’air ambiant.

En raison des conditions spécifiques de pression, de débit d’air comprimé et de consommation de glace carbonique utilisées, le procédé selon l’invention est très efficace, tout en ne présentant aucun risque d’endommager les plaques de l’échangeur. Il permet de nettoyer complètement et sans difficulté, tout type de dépôt présent sur les plaques de l’échangeur, même lorsqu’elles sont très encrassées. Il est possible de nettoyer parfaitement les endroits difficiles comme le fond des rainures des stries ou des gorges de montage des joints, d’où les dépôts sont complètement retirés et non simplement repoussés.

Les gorges de montage des joints sont ainsi à nouveau parfaitement dégagées ce qui limite les risques de fuite par la suite.

Ce procédé est très rapide, puisqu’il suffit d’environ une minute pour nettoyer complètement une plaque de taille moyenne. En outre, ce procédé peut être réalisé directement sur le site d’utilisation de l’échangeur thermique à plaque, après un simple démontage de celui-ci et sans qu’il soit nécessaire de l’expédier dans une usine de traitement.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé de nettoyage peut être appliqué à des plaques munies de joints, et peut être précédé des étapes suivantes :

- démontage des plaques à nettoyer de l’échangeur thermique ;

- retrait des joints des plaques à nettoyer ; et suivi des étapes suivantes :

- mise en place de joints neufs sur les plaques nettoyées ; et

- remontage des plaques nettoyées sur l’échangeur thermique.

Selon un mode de réalisation du procédé selon l’invention, lors de l’étape de nettoyage des plaques à nettoyer, au moins une face, et préférentiellement les deux faces, de chacune des plaques à nettoyer est ou sont balayée(s) par le flux d’air cryogénique obtenu.

Selon ce mode de réalisation du procédé selon l’invention, le balayage par le flux d’air cryogénique obtenu est préférentiellement réalisé sur toute la surface de la face de la plaque au moyen de mouvements réguliers dans le sens de la longueur et dans le sens de la largeur de la face de la plaque.

Selon un mode de réalisation du procédé selon l’invention, l’alimentation en air comprimé peut être obtenue au moyen d’au moins un compresseur et d’au moins un assécheur d’air.

Selon un autre mode de réalisation du procédé selon l’invention, l’alimentation en air comprimé peut être obtenue au moyen de deux piquages sur un ou deux réseaux d’air comprimé. Alternativement, l’alimentation en air comprimé peut être obtenue au moyen d’un piquage sur un réseau d’air comprimé et d’un compresseur avec un assécheur d’air.

L’invention enseigne également un dispositif de nettoyage de plaques d’un échangeur thermique à plaques, spécialement adapté pour la mise en œuvre du procédé de nettoyage décrit ci-dessus.

Ce dispositif comporte :

- une entrée d’air comprimé ;

- une cuve de stockage de granulés de glace carbonique ;

- une zone de mélange dans laquelle des granulés de glace carbonique sont fragmentés en particules de glace carbonique et mis en contact avec l’air comprimé, afin de former un flux d’air cryogénique contenant de l’air comprimé et des particules de glace carbonique ; et

- une sortie d’air cryogénique ;

- un régulateur d’air comprimé qui régule l’entrée d’air comprimé à une pression comprise entre 7 et 10 bars et un débit compris entre 250 et 350 m ³ /h ; et

- un régulateur de glace carbonique qui régule la quantité de granulés de glace carbonique mis en contact avec l’air comprimé pour consommer entre 60 et 80 kg de granulés de glace carbonique par heure.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de nettoyage comporte en outre au moins un compresseur et au moins un assécheur d’air connectés à ladite entrée d’air comprimée.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de nettoyage comporte en outre un élément de raccordement comprenant un raccord de sortie connecté à ladite entrée d’air comprimé et deux raccords d’entrée étant chacun connecté à un compresseur ou destiné à être connecté à un réseau d’air comprimé.

Selon une variante de cet autre mode de réalisation du dispositif de nettoyage, les raccords d’entrée et le raccord de sortie sont équipés de raccords express appelés raccords « tête de chat ».

Les raccordements sont ainsi réalisés facilement et rapidement, tout en garantissant une étanchéité parfaite. Le dispositif peut ainsi être installé, raccordé et mis en fonctionnement très facilement et rapidement directement sur le site d’utilisation de l’échangeur à nettoyer.

Selon une variante de cet autre mode de réalisation du dispositif de nettoyage, les raccords d’entrée sont équipés de clapets anti -retours qui empêchent l’air comprimé de ressortir du dispositif. L’installation située en amont du dispositif est ainsi protégée de tout retour involontaire d’air comprimé.

Selon une variante de cet autre mode de réalisation du dispositif de nettoyage, l’élément de raccordement comporte en outre une prise d’air comprimée à laquelle est raccordée une unité de soufflage.

Une telle unité de soufflage permet d’avoir une sortie d’air comprimée facilement utilisable pour l’opérateur qui se sert de la machine de nettoyage. Il peut par exemple l’utiliser pour nettoyer la machine ou la zone de travail une fois l’opération de nettoyage des plaques terminée ou pour toute autre usage dans lequel le soufflage d’un jet d’air comprimé pourrait lui être utile.

Cette unité de soufflage comprend par exemple un moyen de raccord rapide, suivi d’un tuyau flexible, puis d’un pistolet et/ou d’une buse de soufflage.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de nettoyage comporte en outre un tuyau flexible, raccordé à ladite sortie d’air cryogénique, et terminé par un pistolet muni d’une buse allongée à ouverture de sortie en fente.

L’opérateur peut ainsi facilement contrôler la sortie ou l’arrêt du flux d’air cryogénique et le diriger précisément vers la plaque à nettoyer. La buse allongée permet à l’opérateur de travailler confortablement sans avoir besoin de se baisser.

L’ouverture de sortie en fente permet une projection optimisée du flux d’air cryogénique et des particules de glace carbonique qu’il contient, dont la forme est parfaitement adaptée à celle des rainures, gorges et stries des plaques à nettoyer.

Selon une variante préférentielle de ce mode de réalisation, cette buse allongée est longue d’au moins 30 cm, préférentiellement d’au moins 40 cm, et l’ouverture de sortie en fente est de forme rectangulaire et mesure entre 2.5 et 4 cm de long et entre 3 et 5 mm de large.

Brève description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

[Fig 1] la figure 1 est une vue générale schématique d’un premier exemple de dispositif de nettoyage selon l’invention ; [Fig 2] la figure 2 est vue générale schématique d’un deuxième exemple de dispositif de nettoyage selon l’invention ;

[Fig 3] la figure 3 est un schéma fonctionnel de l’élément de raccordement du dispositif de nettoyage de la figure 2 et de sa connexion à un réseau d’air comprimé ;

[Fig 4] la figure 4 est un schéma fonctionnel d’un exemple d’appareil cryogénique du dispositif de nettoyage selon l’invention ;

[Fig 5] la figure 5 est une photographie comparative de deux plaques d’un échangeur thermique à plaques, l’une étant photographiée avant et l’autre après nettoyage au moyen du dispositif de nettoyage selon l’invention.

Description détaillée de l’invention

Le procédé de nettoyage et le dispositif de nettoyage 1 selon la présente invention vont maintenant être décrits de façon détaillée en référence aux figures 1 à 5. Les éléments équivalents représentés sur les différentes figures porteront les mêmes références numériques.

Sur la figure 1, on a représenté de manière schématique un premier mode de réalisation d’un dispositif de nettoyage 1 selon l’invention des plaques 2 d’un échangeur à plaques.

Ce dispositif de nettoyage 1 comprend un appareil cryogénique 3 qui permet de produire un flux d’air cryogénique 4 à partir d’air comprimé d’une part et de glace carbonique d’autre part.

Il s’agit d’un appareil pneumatique ou électropneumatique, préférentiellement muni de roues 5, galets ou roulettes afin de pouvoir être mobile et aisément déplaçable par un opérateur 6 qui réalise l’opération de nettoyage. Le dispositif de nettoyage 1 selon l’invention peut ainsi être emmené sur le site industriel où se trouve l’échangeur à nettoyer et facilement déplacé jusqu’au lieu de nettoyage des plaques 2.

Dans ce mode de réalisation, l’air comprimé nécessaire à cette production du flux d’air cryogénique 4 est obtenu au moyen d’un compresseur 7 de puissance suffisante pour être capable de fournir de l’air comprimé à une pression au moins égale à 7 bars, avec un débit au moins égal à 250 m ³ /h.

Le dispositif de nettoyage 1 représenté comporte également un assécheur d’air 8, interposé entre le compresseur 7 et l’appareil cryogénique 3, qui permet de purifier l’air comprimé obtenu du compresseur 7 en le débarrassant notamment de la vapeur d’eau qu’il contient qui sinon gèlerait au contact de la glace carbonique. Le compresseur 7 et l’assécheur d’air 8 sont reliés entre eux, puis connectés à une entrée d’air comprimé 9 de l’appareil cryogénique 3 au moyen de conduits 10 se présentant préférentiellement sous la forme de tuyaux flexibles 11.

L’appareil cryogénique 3 comporte également une sortie d’air cryogénique 12 à laquelle est raccordé un autre conduit 10, qui est préférentiellement également un tuyau flexible 11, sur lequel est monté un pistolet 13 prolongé par une buse 14.

Ce pistolet 13 permet à l’opérateur 6 de facilement contrôler la sortie ou l’arrêt du flux d’air cryogénique 4, tout en le dirigeant vers la plaque 2 à nettoyer au moyen de la buse 14 qui présente à son extrémité distale une ouverture de sortie 15.

La buse 14 est préférentiellement allongée, de préférence longue d’au moins 30 cm et par exemple longue d’environ 40 cm, afin que l’opérateur 6 puisse travailler confortablement debout, sans avoir à se baisser et ceci même dans le cas où la plaque 2 à nettoyer se trouve au sol ou sur un support de faible hauteur.

L’ouverture de sortie 15 de la buse 14 peut présenter une forme adaptée quelconque. Elle est préférentiellement en forme de fente, pour que le flux d’air cryogénique 4 soit projeté sous la forme d’un jet plat, parfaitement adapté au nettoyage de rainures de faible largeur.

En effet, comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 5, les plaques 2 des échangeurs à plaques comportent classiquement des gorges 16 servant au montage des joints et de nombreuses stries 17 servant à améliorer les échanges thermiques, qui sont autant de rainures de faible largeur dans lesquelles les dépôts 18 s’accumulent au fil du temps et qu’il est très important de bien nettoyer malgré la difficulté d’accès.

Pour cela, l’ouverture de sortie 15 de la buse 14 est ainsi par exemple une fente de forme rectangulaire, qui mesure de préférence entre 2.5 et 4 cm de long et entre 3 et 5 mm de large.

Un deuxième mode de réalisation du dispositif de nettoyage 1 de l’invention a été représenté schématiquement sur la figure 2.

Cet exemple de dispositif de nettoyage 1 comprend un appareil cryogénique 3 similaire à celui du mode de réalisation décrit précédemment.

Comme précédemment, un conduit 10, préférentiellement sous la forme d’un tuyau flexible 11, est raccordé à sa sortie d’air cryogénique 12 et un pistolet 13, prolongé par une buse 14 à ouverture de sortie préférentiellement en fente, est monté à l’autre extrémité de ce conduit 10. Cependant, dans ce mode de réalisation, l’air comprimé nécessaire à la production du flux d’air cryogénique 4 n’est pas obtenu au moyen d’un compresseur, mais est soutiré à partir du réseau d’air comprimé 19 du site de nettoyage qui correspond généralement au site dans lequel l’échangeur est implanté.

Comme l’air comprimé qui circule dans les conduites 20 du réseau d’air comprimé 19 de la majorité des sites industriels présente une pression maximale d’environ 6 à 7 bars et un débit autour de 200m ³ /h, il n’est pas possible de réaliser le procédé selon l’invention en reliant directement une conduite 20 du réseau d’air comprimé 19 à l’entrée d’air comprimé 9 de l’appareil cryogénique 3, la pression et le débit de l’air comprimé entrant étant insuffisants.

Pour résoudre ce problème technique, le dispositif de nettoyage 1 comporte un élément de raccordement 21 intercalé entre l’appareil cryogénique 3 et le réseau d’air comprimé 19. Cet élément de raccordement 21 est une pièce, par exemple en Y ou en T, qui comprend deux raccords d’entrée 22 et un raccord de sortie 23.

Le raccord de sortie 23 est connecté à l’entrée d’air comprimé 9 de l’appareil cryogénique 3, par l’intermédiaire d’un conduit 10 préférentiellement sous la forme d’un tuyau flexible 11.

Sur l’exemple représenté, chacun des raccords d’entrée 22 est connecté à une vanne 24 d’une conduite 20 différente du réseau d’air comprimé 19, par l’intermédiaire d’un conduit 10 préférentiellement sous la forme d’un tuyau flexible 11, réalisant ainsi deux piquages sur le réseau d’air comprimé 19.

En prélevant ainsi une partie de l’air comprimé sur chacune des conduites 20, on parvient ainsi à obtenir à l’entrée d’air comprimé 9 de l’appareil cryogénique 3 une pression et un débit d’air comprimé suffisants pour pouvoir mettre en œuvre le procédé de nettoyage de l’invention de manière satisfaisante, c’est-à-dire une pression au moins égale à 7 bars et un débit au moins égal à 250 m ³ /h.

Selon les modes de réalisations, les deux raccords d’entrée 22 de l’élément de raccordement 21 peuvent alternativement être connectés à deux vannes 24 d’une même conduite 20 du réseau d’air comprimé 19, si le débit et la pression de l’air comprimé circulant dans cette conduite 20 sont suffisamment importants pour que, malgré la perte de charge liée au soutirage, on parvienne à obtenir à l’entrée d’air comprimé 9 de l’appareil cryogénique 3 une pression et un débit d’air comprimé suffisants pour mettre en œuvre le procédé de nettoyage de l’invention de manière satisfaisante, c’est-à-dire une pression au moins égale à 7 bars et un débit au moins égal à 250 m ³ /h.

De même, selon les variantes, les deux conduites 20 peuvent appartenir au même réseau d’air comprimé 19, ou à deux réseaux d’air comprimé 19 différents.

Enfin, des modes de réalisation mixtes du dispositif de nettoyage 1 comprenant à la fois un élément de raccordement 21 et un ou plusieurs compresseurs 7 sont également envisageables. Dans ce cas, les deux raccords d’entrée 22 de l’élément de raccordement 21 ne sont pas raccordées à deux vannes 24 de conduite 20 du réseau d’air comprimé 19, mais par exemple à deux compresseurs 7, ou encore pour l’un à une vanne 24 d’une conduite 20 du réseau d’air comprimé 19 et pour l’autre à un compresseur 7.

De tels modes de réalisations mixtes permettent avantageusement d’utiliser un ou des compresseurs 7 moins puissants, et donc moins chers, moins gros et plus facilement transportables que celui du premier mode de réalisation décrit ci-dessus, tout en obtenant à l’entrée d’air comprimé 9 de l’appareil cryogénique 3 une pression et un débit d’air comprimé suffisants pour mettre en œuvre le procédé de nettoyage de l’invention.

Bien entendu, si le dispositif de nettoyage 1 comprend un ou deux compresseurs 7, il comporte également au moins un assécheur d’air 8 interposé entre le ou les compresseurs 7 et l’appareil cryogénique 3. Cet assécheur d’air 8 peut être commun pour deux compresseurs 7, par exemple s’il est situé entre le raccord de sortie 23 et l’entrée d’air comprimé 9 de l’appareil cryogénique 3, ou être dédié à un seul compresseur 7 s’il est situé entre le compresseur 7 et l’un des raccords d’entrée 22 de l’élément de raccordement 21.

Un exemple d’élément de raccordement 21 a été représenté plus en détail sur la figure 3.

Afin de faciliter la connexion entre les tuyaux flexibles 11 et les différents raccords, vannes ou entrée du dispositif de nettoyage 1, tout en garantissant l’étanchéité de ces connexions, le dispositif de nettoyage 1 comporte un ensemble de raccords express dits raccords « tête de chat » 25, notamment comme représenté sur la figure 3 à l’interface entre les tuyaux flexibles 11 et les vannes 24, les raccords d’entrée 22 de l’élément de raccordement 21 et le raccord de sortie 23 de l’élément de raccordement 21.

Des clapets anti-retours 26 sont prévus au niveau des raccords d’entrée 22 de l’élément de raccordement 21 afin d’empêcher l’air comprimé de revenir vers les vannes 24 et ainsi protéger le réseau d’air comprimé 19 de tout retour involontaire d’air comprimé. L’élément de raccordement 21 comporte également une prise d’air comprimée 27, par exemple située au niveau du manchon du raccord de sortie 23. Comme représenté sur la figure 2, une unité de soufflage 28, comprenant un tuyau flexible 11 et une buse de soufflage 29, peut avantageusement être raccordée à cette prise d’air comprimée 27.

Pour que la description soit complète, un exemple d’appareil cryogénique 3 a été représenté schématiquement sur la figure 4.

Il comprend une cuve de stockage 30 qui doit être préalablement remplie de granulés de glace carbonique. Cette cuve de stockage 30 est préférentiellement réfrigérée et/ou comporte des parois 31 isothermes pour conserver la glace carbonique à une température inférieure ou égale à -78°C afin qu’elle reste à l’état solide.

La cuve de stockage 30 présente en partie inférieure une ouverture 32 qui peut être entièrement ou partiellement ouverte, ou fermée à l’aide d’un moyen d’obturation mobile 33. Lorsque l’ouverture 32 est ouverte, la cuve de stockage 30 communique par l’intermédiaire d’un canal 34 avec une zone de mélange 35 située en dessous, dans laquelle tombent les granulés de glace carbonique contenus dans la cuve de stockage 30 par gravité.

Afin de faciliter le transfert des granulés de glace carbonique de la cuve de stockage 30 vers la zone de mélange 35, le fond 36 de la cuve de stockage peut avantageusement être réalisé en pente convergente vers l’ouverture 32 à la manière d’une trémie.

Dans la zone de mélange 35, les granulés de glace carbonique tombent sur un disque tournant 37 sur lequel ils viennent se fragmenter en particules de glace carbonique.

La zone de mélange 35 est également en communication avec l’entrée d’air comprimée 9 par l’intermédiaire d’un canal 38 et avec la sortie d’air cryogénique 12 par l’intermédiaire d’un canal 39.

L’air comprimé entrant dans l’appareil cryogénique 3 pénètre donc dans la zone de mélange 35 où il rencontre les particules de glace carbonique se trouvant sur le disque tournant et les entraine vers la sortie d’air cryogénique 12, formant ainsi le flux d’air cryogénique 4.

L’appareil cryogénique 3 comporte également un régulateur d’air comprimé 40, qui agit par exemple au niveau de la conduite 38, afin de réguler l’entrée d’air comprimé dans l’appareil à une pression comprise entre 7 et 10 bars et à un débit compris entre 250 et 350 m ³ /h.

Il comporte également un régulateur de glace carbonique 41 qui régule la quantité de granulés de glace carbonique qui tombe de la cuve de stockage 30 pour être mise en contact avec l’air comprimé dans la zone de mélange 35, de manière à consommer entre 60 et 80 kg de granulés de glace carbonique par heure. Le régulateur de glace carbonique 41 peut par exemple commander le mouvement du moyen d’obturation 33 pour régler la taille de l’ouverture 32.

Grâce à cette régulation des paramètres du flux d’air comprimé qui entre dans l’appareil cryogénique 3, et de la quantité de glace carbonique qui est consommée, le flux d’air cryogénique 4 généré par le dispositif de nettoyage 1 présente des caractéristiques optimisées pour obtenir un nettoyage efficace de la plaque 2 sans l’endommager.

De préférence, l’appareil cryogénique 3 comporte également un moyen de réglage 42 du régulateur d’air comprimé 40 et un moyen de réglage 43 du régulateur de glace carbonique 41 que l’opérateur 6 peut actionner pour choisir les valeurs de fonctionnement qu’il souhaite pour la pression et le débit de l’air comprimé d’une part et la consommation de glace d’autre part, tout en restant à l’intérieur des gammes de paramètres indiquées ci- dessus.

Grâce à ce dispositif de nettoyage 1, l’opérateur 6 peut facilement mettre en œuvre le procédé de nettoyage de l’invention dont un exemple va être décrit ci-après.

Les plaques 2 à nettoyer de l’échangeur à plaques doivent être préalablement démontées de l’échangeur.

Les joints intercalés entre chacune des plaques 2 sont préférentiellement retirés avant de réaliser le nettoyage cryogénique. Il est ainsi possible de mieux nettoyer la gorge 16 dans laquelle le joint est monté sur la plaque 2. C’est également l’occasion de remplacer le joint usagé par un joint neuf après avoir terminé le nettoyage, afin que la maintenance soit complète.

Cependant, en cas de besoin, il est également possible de réaliser le procédé de nettoyage cryogénique de l’invention en laissant le joint en place sur la plaque, ce dernier n’étant pas abimé par le nettoyage cryogénique selon l’invention.

Après avoir été approvisionné en granulés de glace carbonique et éventuellement raccordé au réseau d’air comprimé 19 du site, le dispositif de nettoyage 1 est mis en fonctionnement. Il est alors capable de délivrer un flux d’air cryogénique 4 dont les paramètres sont optimums pour réaliser le nettoyage cryogénique des plaques 2.

L’opérateur 6 déclenche alors au moyen du pistolet 13 l’émission d’un flux d’air cryogénique 4 qu’il dirige à l’aide de la buse 14 vers la plaque 2 à nettoyer. Il balaye toute la surface d’une première face de la plaque 2, de préférence avec des mouvements réguliers dans le sens de la longueur et dans le sens de la largeur de la plaque 2. Il retourne ensuite la plaque 2 pour procéder de la même façon sur l’autre face de la plaque 2. Il passe ensuite à la plaque suivante pour la nettoyer de la même façon, jusqu’à ce que toutes les plaques aient été nettoyées.

Ce nettoyage est extrêmement rapide, puisque l’opérateur 6 met entre 30 et 50 secondes environ pour nettoyer une face d’une plaque 2 selon sa taille et donc entre une et deux minutes environ pour nettoyer complètement une plaque 2.

Aucun rinçage ou séchage des plaques 2 n’est nécessaire par la suite, vu qu’il n’y a aucune trace d’agent de nettoyage sur la plaque et que les fragments de dépôt 18 retirés ont été entraînés loin de la plaque par la vaporisation du CO2 et le flux d’air comprimé.

L’opérateur 6 n’a donc plus qu’à remettre en place des joints neufs sur les plaques 2 nettoyées si nécessaire, puis à remonter les plaques 2 nettoyées dans l’échangeur thermique.

Pour garantir la sécurité respiratoire de l’opérateur 6, ce procédé est préférentiellement réalisé en extérieur et, par mesure de précaution, l’opérateur est équipé d’un capteur de CO2 lui indiquant si la teneur en CO2 de l’air l’environnant s’approche d’un seuil susceptible d’être dangereux pour sa respiration. En cas de besoin, l’opération de nettoyage est stoppée et une ventilation appropriée est organisée jusqu’à ce que le taux de CO2 retrouve une valeur acceptable. L’opérateur 6 porte préférentiellement d’autres équipements de protection adaptés, notamment des gants contre le froid, un masque, un casque anti-bruit et des lunettes de protection.

Comme on peut le voir sur la photographie comparative de la figure 5, le procédé de nettoyage selon l’invention est particulièrement efficace.

Sur la partie gauche de la photographie, on peut voir une plaque 2 d’échangeur à plaques avant nettoyage et sur la partie droite une plaque 2 identique, mais photographiée après que le nettoyage selon l’invention ait été réalisé.

Ces plaques 2 sont des pièces en acier inoxydable de forme sensiblement rectangulaire, qui comportent au niveau de leurs coins quatre ouvertures traversantes 44 pour former par juxtaposition les conduits d'amenée et d'évacuation des fluides des deux circuits fluidiques de l’échangeur. Elles comportent des gorges 16 pour le montage des joints qui sont sensiblement périmétriques en périphérie de la plaque concernée, ainsi qu’une multitude de stries 17 à motifs en zig-zag, ces stries 17 et gorges 16 formant une multitude de rainures étroites sur toute la surface des plaques 2. Sur la plaque 2 photographiée à gauche, un dépôt 18 blanchâtre recouvre l’ensemble de la surface de la plaque 2 et comble entièrement les rainures formées par les stries 17 et partiellement celles formées par les gorges 16 où étaient logés les joints.

Sur la plaque 2 photographiée à droite, on constate qu’après nettoyage par le procédé selon l’invention, ce dépôt 18 a entièrement disparu. La plaque 2 est redevenue brillante et les rainures formées par les stries 17 et les gorges 16 sont de nouveau complètement vides. Aucun résidu, ni trace de dépôt 18 ne subsiste, même dans les zones difficiles d’accès comme le fond des rainures.