Titre : REACTEUR ECHANGEUR THERMIQUE DOMAINE TECHNIQUE

L'invention se rapporte au domaine des dispositifs de gazéification en eau supercritique (GESC) de matière carbonée organique ou synthétique, plus spécifiquement la gazéification en eau supercritique d'un co-digestat, par exemple issu de la méthanisation d'un mélange de FOr (Fraction Organique résiduelle), de Boues d'épuration et éventuellement de fumier équin.

Notamment, la présente invention concerne un dispositif de gazéification en eau supercritique pourvu d'un système nettoyage de tubes susceptibles d'être le siège de la réaction de gazéification en eau supercritique.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

La gazéification en eau supercritique de biomasse humide, comprenant par exemple plus de 70 % d'eau et aujourd'hui bien connue de l'homme du métier et est abondamment décrite dans la littérature.

Cette technique permet notamment de traiter, dans un ou plusieurs tubes d'un réacteur en eau supercritique, des effluents aqueux qui comprennent de la matière organique et de la matière minérale. La gazéification en eau supercritique transforme à cet égard la matière organique en un mélange gazeux, appelé « syngaz », qui comprend en particulier les espèces gazeuses suivantes : CH4, H2, CO2, CO.

La matière minérale, quant-à-elle inerte au regard du procédé de gazéification, s'accumule dans le réacteur de gazéification et notamment sur les parois internes des tubes dudit réacteur.

Ces dépôts de manière minérale sur les parois internes des tubes limitent les transferts de chaleur vers les tubes pourtant nécessaires à la bonne marche de la gazéification en eau supercritique de la matière organique. Il en résulte une perte de rendement du traitement de l'effluent aqueux. L'accumulation de matière minérale peut ultimement obstruer les tubes, et par voie de conséquence rendre le réacteur en eau supercritique inopérant. Afin de pallier ces problèmes, un réacteur avec écoulement inversé a pu être proposé tel que décrit dans le document [1] cité à la fin de la description. Ce réacteur comprend notamment deux zones distinctes en termes de température (600°C et 300°C), dites respectivement zone chaude et zone froide. En particulier, la zone chaude fonctionne comme un réacteur parfaitement agité et comprend, dans sa partie haute, une buse d'injection de l'effluent aqueux ainsi qu'un moyen d'évacuation des espèces gazeuses.

Cet agencement impose une recirculation de l'effluent et/ou des espèces gazeuses dans le volume du réacteur. Lors de cette recirculation, la matière minérale précipite sous forme de sels et tombe par gravité dans la zone froide du réacteur où elle est dissoute. Cette solution n'est cependant pas complètement satisfaisante.

En effet, une partie de la matière minérale précipitée se dépose sur la paroi interne du réacteur. Par effet d'accumulation, ce phénomène conduit à un colmatage du réacteur. Ainsi de manière alternative, et tel que décrit dans le document [1] cité à la fin de la description, le réacteur peut comprendre des parois dites transpirantes. En particulier, ce document décrit un réacteur dont la paroi interne est recouverte d'une couche transpirante pourvue d'un réseau de canaux 3D dans lequel circule l'effluent à une température inférieure à la température supercritique de l'eau. Lors de cet écoulement, le dépôt de la matière minérale sur la paroi du réacteur reste limité. Cet agencement n'est toutefois pas satisfaisant. En effet, la mise en œuvre de la couche transpirante rend compliqué l'apport de chaleur nécessaire à la réaction de gazéification en eau supercritique.

Un réacteur tubulaire à écoulement réversible a également été proposé. Ce réacteur comprend un tube pourvu de deux zones distinctes en termes de température. En particulier, le tube comprend deux zones de réactions respectivement en condition supercritique de l'eau et en conditions sous-critique de l'eau séparées l'une de l'autre par des zones d'échange thermique. Dans ce type de réacteur, les fluides thermiques et réactionnels circulent toujours à contre-courant mais leur sens d'écoulement est régulièrement inversé. Ainsi, la matière minérale qui a précipité dans la zone chaude, se redissout lorsque l'écoulement est inversé. Toutefois, dans ce type de réacteur, l'inertie thermique du système lors de l'inversion des écoulements impacte le bilan énergétique du procédé.

Il a également été envisagé de mettre en œuvre dans un réacteur un écoulement de l'effluent aqueux à forte vitesse. En effet, l'augmentation des forces de cisaillement par rapport aux forces attractives permet de limiter le dépôt de matière minérale sur la paroi du réacteur. Les vitesses d'écoulement impliquées dépendent du dimensionnement du réacteur et des propriétés rhéologiques de l'effluent aqueux. Des vitesses de l'ordre de 1 m/s à 5 m/s dans un réacteur horizontal de 6,7 mm de diamètre ont pu être rapportées. Dans ces conditions, seulement 10 % à 15 % de l'ensemble des particules se sont déposés sur les parois. Cependant, afin de conserver le temps de séjour requis à ces vitesses d'écoulement, le réacteur tubulaire doit présenter une longueur de 144 m.

Des solutions de rinçage lors de périodes de maintenance permettent avantageusement d'éliminer la matière minérale susceptible de précipiter sur les parois du réacteur. Ces solutions impliquent toutefois un fonctionnement discontinu du réacteur.

Il est également possible de procéder à la gazéification en eau supercritique d'un effluent aqueux en présence de particules solides non-adhérentes, telles que du sable, de la silice, ou de la céramique, dont la surface de contact est plus importante que celle des parois. Dans ces conditions, la matière minérale se dépose préférentiellement sur les particules. De manière complémentaire ou alternative, des sels supplémentaires peuvent être ajoutés. Ces derniers sont notamment destinés à former, avec la matière minérale, des eutectiques dont la température de fusion est inférieure à la température opératoire. Le choix des sels reste néanmoins délicat et doit être adapté à la composition de l'effluent à traiter.

La limitation du dépôt de matière minérale peut également être obtenue en mettant un œuvre une filtration tangentielle. Ainsi, la réaction de gazéification de l'effluent aqueux est mise en œuvre dans un espace annulaire formé entre deux tubes concentriques dit respectivement tube interne et tube externe. Plus particulièrement, le bas du tube interne est remplacé par un filtre, et notamment du métal fritté. Les solutions connues de l'état de la technique, bien que pour certaines mises en œuvre industriellement, ne permettent pas d'éviter un rinçage périodique à froid du réacteur concerné.

Un but de la présente invention est donc de proposer un réacteur de gazéification en eau supercritique associé à un dispositif de raclage permettant de racler de manière efficace les tubes.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

Les buts de l'invention sont, au moins en partie, atteints par un réacteur échangeur thermique qui comprend :

- une chambre réactive, maintenue à une pression Pi, qui loge dans son volume un conduit de circulation principal, ledit conduit comprend, une section chaude du volume de la chambre réactive, un faisceau de tubes dits chauds, et parallèles entre eux, les tubes chauds comprenant au niveau d'une de leur extrémité, dite extrémité haute et opposée à une extrémité basse, une ouverture haute chacune en regard d'un passage traversant ménagé dans une section supérieure d'une paroi délimitant la chambre réactive, ladite paroi comprenant en outre une section inférieure, et une section latérale reliant lesdites sections supérieure et inférieure ;

- une chambre haute maintenue par un moyen hydraulique à une pression Ps supérieure à la pression Pi, disposée dans le prolongement de la chambre réactive contre la section supérieure, et à partir de laquelle des écouvillons maintenus solidairement les uns aux autres traversent chacun des passages traversant, chaque écouvillon étant associé à un des tubes chauds et est agencé pour effectuer un mouvement entre une position haute et une position basse dans le tube chaud auquel il est associé afin d'en racler la paroi interne.

Les écouvillons peuvent être agencés pour limiter les fuites de liquide (d'eau) de l'une des chambres haute et réactive vers l'autre desdites chambres. Toutefois, si des fuites doivent se produire, la seule considération d'une pression Ps supérieure à la pression Pi permet de limiter ces dernières à un écoulement de fluide de la chambre haute vers la chambre réactive. Selon un mode de mise en œuvre, les écouvillons sont dimensionnés de sorte que lors du mouvement de la position haute vers la position basse desdits écouvillons, un écoulement d'un fluide de la chambre haute vers les tubes chauds est permis.

Selon un mode de mise en œuvre, chaque écouvillon comprend une tige au bout de laquelle est disposée un moyen de raclage.

Un « moyen de raclage » est un moyen destiné à racler la paroi interne des tubes chauds. En particulier, le moyen de raclage peut comprendre au moins un des éléments choisi parmi : une brosse, un cylindre lisse, un cylindre corrugué.

Selon un mode de mise en œuvre, chaque tube chaud comprend, au niveau de son extrémité haute, un épaulement convergent limitant l'ouverture haute au diamètre de la tige de l'écouvillon auquel ledit tube est associé, le moyen de raclage présente une forme cylindrique de diamètre supérieur au diamètre de la tige, de sorte que ledit moyen de raclage soit en appui contre l'épaulement convergent lorsque l'écouvillon est en position haute.

Selon un mode de mise en œuvre, les écouvillons traversent par ajustement chacun des passages traversant.

L'ajustement est notamment glissant, et laisse passer du fluide de la chambre haute vers la chambre réactive.

Selon un mode de mise en œuvre, des interfaces tubulaires sont disposées dans le prolongement des tubes chauds au niveau de leur extrémité haute et traversent en partie les passages traversant.

Selon un mode de mise en œuvre, le maintien solidaire des écouvillons est assuré par un piston logé dans le volume interne de la chambre haute et au niveau duquel le mouvement des écouvillons de la position haute vers la position basse, et inversement, est induit par le moyen hydraulique.

Selon un mode de mise en œuvre, le moyen hydraulique comprend deux piquages dits, respectivement piquage haut et piquage bas, ménagés dans une paroi de la chambre haute, et à partir desquels est injectée ou pompée de l'eau de manière à induire un mouvement du piston. Selon un mode de mise en œuvre, le système hydraulique comprend une pompe à eau et un système de conduite associé à un jeu de quatre vannes.

Selon un mode de mise en œuvre, une chambre de collecte est disposée en appui contre la section inférieure, les tubes chauds traversant ladite section inférieure au niveau d'ouvertures inférieures ménagées dans la section inférieure de sorte qu'une section desdits tubes chauds débouche dans la chambre de collecte.

Selon un mode de mise en œuvre, la chambre de collecte comprend une vanne de sortie. Selon un mode de mise en œuvre, la chambre de collecte comprend un deuxième piquage agencé pour injecter de l'eau dans ladite chambre.

Selon un mode de mise en œuvre, le conduit de circulation principal comprend également une portion dite froide formée par des tubes froids parallèles aux tubes chauds et disposée dans une section froide de la chambre réactive et adjacente à la section chaude. Selon un mode de mise en œuvre, la section latérale comprend un troisième piquage bas et un troisième piquage haut, respectivement, d'alimentation en effluent aqueux du conduit de circulation principal et d'évacuation d'effluent du conduit de circulation principal.

Selon un mode de mise en œuvre, ledit dispositif comprend un conduit de chauffage destiné à chauffer le conduit de circulation principal.

Selon un mode de mise en œuvre, le conduit de chauffage comprend des sections tubulaires chaudes agencées de manière coaxiale avec les tubes chauds.

Selon un mode de mise en œuvre, la section latérale comprend un quatrième piquage haut et un quatrième piquage bas, respectivement, d'alimentation en fluide chaud du conduit de chauffage et d'évacuation dudit fluide du conduit chauffage.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un réacteur échangeur thermique selon l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

[Fig. 1] est une représentation schématique selon un plan de coupe longitudinal du réacteur échangeur thermique selon une première variante de la présente invention ; [Fig. 2] est une représentation schématique selon un plan de coupe longitudinal du réacteur échangeur thermique selon un autre aspect de la présente invention ;

[Fig. 3] est une représentation schématique des extrémités hautes de tubes chauds mettant en œuvre des interfaces tubulaires selon une deuxième variante de la présente invention ;

[Fig. 4] est une représentation schématique du moyen hydraulique mis en œuvre dans le cadre de la présente invention ;

[Fig. 5] est une représentation schématique d'une chambre de collecte fixée sur la chambre réactive selon la présente invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la mise en œuvre de la gazéification en eau supercritique n'est pas détaillée.

Dans la description qui suit, sauf indication contraire, lorsque Ton fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "haut", "bas" etc., ou relative, tels que les termes "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", "latéral", etc., il est fait référence à l'orientation des figures correspondantes, étant entendu que, dans la pratique, les dispositifs décrits peuvent être orientés différemment. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.

Les figures 1 et 2 illustrent un exemple de réacteur échangeur thermique 1 utilisé pour la gazéification de biomasse, et en particulier d'un co-digestat, en eau supercritique.

Par « co-digestat », on entend un mélange de digestat et de boue de station d'épuration. Par « digestat », on entend un résidu du processus de méthanisation de matières organiques naturelles ou de produits résiduaires organiques. Le réacteur échangeur thermique 1 comprend notamment une chambre réactive 10 maintenue à une pression Pi, par exemple comprise entre 250 bars et 300 bars, et à une température T supérieure à 374 °C.

Il est entendu, sans qu'il soit nécessaire de le préciser, que le maintien de la chambre à la pression Pi est assuré par la présence d'un fluide, notamment de l'eau, à la pression Pi dans le volume délimité par la paroi de ladite chambre.

La chambre réactive 10 comprend une enveloppe formée par une paroi délimitant le volume V de ladite chambre 10. Plus particulièrement, la paroi du réacteur échangeur thermique 1 comprend une section supérieure 11 et une section inférieure 12 reliées par une section latérale 13. La chambre réactive 10 peut être de forme essentiellement cylindrique, et présenter un axe d'élongation ou de révolution XX'.

La chambre réactive 10 comprend une section chaude 10C qui loge un faisceau de tubes dits tubes chauds 14C, d'un conduit de circulation principal 14 baignant dans le fluide à la pression Pi. Les tubes chauds 14C sont parallèles entre eux, et s'étendent selon l'axe XX' entre une extrémité basse 14B et une extrémité haute 14H. Les tubes chauds, qui sont chauffés à une température supérieure à 370 °C, sont destinés à être le siège d'une réaction de gazéification en eau supercritique d'un effluent aqueux qui comprend de la matière organique et de la matière minérale et circulant dans le conduit de circulation principal. La réaction de gazéification en eau supercritique transforme en particulier la matière organique en espèces gazeuses, tandis que la matière minérale, inerte au regard de cette réaction n'est pas transformée.

Il est entendu que les tubes chauds 14C sont reliés deux à deux, par exemple latéralement par des tubes transversaux 14T, de sorte que le conduit de circulation principal 14 forme un conduit continu.

Les tubes chauds 14C comprennent par ailleurs, en leur extrémité haute 14H, une ouverture haute 15H. Plus particulièrement, chaque ouverture haute 15H est en regard d'un passage traversant IIP ménagé dans la section supérieure 11 de la paroi délimitant la chambre réactive 10.

Le réacteur échangeur thermique 1 comprend également une chambre haute 16, maintenue par un moyen hydraulique 17 (figure 4), à une pression Ps, et disposée dans le prolongement de la chambre réactive 10 contre la section supérieure 11. La pression Ps est supérieure à la pression Pi, et avantageusement de sorte que l'écart entre ces deux pressions soit inférieur à 10 bars, encore plus avantageusement inférieur à 5 bars, par exemple inférieur à 1 bar. La pression Ps est notamment assurée par la présence d'un fluide à ladite pression. Par ailleurs ledit fluide est également maintenu à une température inférieure à la température de transition supercritique de l'eau.

En particulier, la chambre haute 16 peut notamment comprendre une cuve 16E pourvue d'un fond 16F surmontée d'une paroi latérale 16L. La cuve 16 peut en particulier comprendre, au niveau de son bord, une bague circonférentielle 16D permettant de fixer ladite cuve à la chambre réactive 10, par exemple au moyen d'écrous (figure 3).

Le positionnement de la cuve 16 contre la section supérieure 11 est exécuté de manière à garantir l'étanchéité globale du réacteur échangeur thermique 1.

Le réacteur échangeur thermique 1 comprend également des écouvillons 18 maintenus solidairement les uns aux autres.

Par ailleurs, selon la présente invention, les écouvillons traversent, chacun, un des passages traversant IIP à partir du volume de la chambre haute 15H. En particulier, chaque écouvillon 18 est associé à un des tubes chauds 14C et est agencé pour effectuer un mouvement entre une position haute et une position basse dans le tube chaud 14C auquel il est associé afin d'en racler la paroi interne.

En particulier, les écouvillons 18 sont agencés pour, lorsqu'ils sont en position haute, permettre la circulation d'un effluent aqueux dans le conduit de circulation principal. En d'autres termes, les écouvillons 18 sont en retrait des tubes transversaux 14T.

Selon une première variante avantageuse illustrée aux figures 1 et 2, les écouvillons traversent par ajustement chacun des passages traversant IIP.

Par « traverse par ajustement », on entend un ajustement glissant entre les passages et les écouvillons.

L'homme du métier est en mesure de procéder à cet ajustement du passage traversant au regard de la forme et de la taille des écouvillons avec ses seules connaissances générales. Selon une deuxième variante illustrée à la figure 3, des interfaces tubulaires 20 sont disposées dans le prolongement des tubes chauds 14C au niveau de leur extrémité haute 14H et traversent en partie les passages traversant IIP.

En particulier, les interfaces tubulaires 20 sont fixées de manière étanche aux tubes chauds 14C, et s'étendent de l'extrémité haute 14H et traversent en partie les passages traversant IIP. Il est entendu que selon cet agencement chaque écouvillon 18 traverse une interface tubulaire 20. Par ailleurs, chaque interface tubulaire 20 est montée de manière étanche dans le passage traversant qu'elle traverse.

Dans la mesure où des fuites pourraient survenir en ces deux chambres haute et réactive, la considération d'une pression Ps supérieure à la pression Pi, permet de limiter lesdites fuites au seul passage de fluide de la chambre haute vers la chambre réactive.

Ce dernier aspect rend le système de raclage par écouvillons 18 compatible avec un fonctionnement en eau supercritique de la chambre réactive 10.

Les écouvillons 18 présentent en outre une longueur suffisante pour permettre le raclage de la paroi interne des tubes chauds 14C sur toute leur longueur.

À cet égard, chaque écouvillon 18 peut comprendre une tige au bout de laquelle est disposée un moyen de raclage.

Le moyen de raclage peut à cet égard comprendre au moins un des éléments choisis parmi : une brosse, un cylindre lisse, un cylindre corrugué.

Le moyen de raclage peut en particulier présenter une forme cylindrique de diamètre supérieur au diamètre de la tige. En particulier, chaque tube 14C chaud peut comprendre, au niveau de son extrémité haute, un épaulement convergent limitant l'ouverture haute au diamètre de la tige de l'écouvillon auquel ledit tube est associé, de sorte que le moyen de raclage soit en appui contre l'épaulement convergent lorsque l'écouvillon est en position haute.

Le maintien solidaire des écouvillons 18 est assuré par un piston 19 logé dans le volume interne de la chambre haute 10C et au niveau duquel le mouvement des écouvillons de la position haute vers la position basse, et inversement, est induit par le moyen hydraulique

17. Le moyen hydraulique 17 (illustré à la figure 4) peut comprendre deux piquages dits, respectivement premier piquage haut 16H et premier piquage bas 16B, ménagés dans une paroi de la chambre haute, et à partir desquels est injectée ou pompée de l'eau de manière à induire un mouvement du piston 19.

Plus particulièrement, le moyen hydraulique 17 comprend une pompe à eau PM et un système de conduite Cl, C2, C3, et C4 associé à un jeu de quatre vannes, respectivement, VI, V2, V3 et V4.

Plus particulièrement, les vannes VI à V4 sont montées sur les conduits Cl, C2, C3, et C4 agencés pour assurer un mouvement du piston 18 de la position haute vers la position basse et inversement.

Notamment, le mouvement de la position haute vers la position basse du piston 19 est induit par une injection d'eau, par la pompe PM, au niveau du premier piquage haut 16H via le conduit C2 et une évacuation d'eau par le premier piquage 16B via le conduit C4. Ce mouvement implique à cet égard l'ouverture des vannes V2 et V4 et la fermeture des vannes VI et V3.

Le mouvement contraire du piston est induit par une injection d'eau, par la pompe PM, au niveau du piquage bas 16B via le conduit C3 et une évacuation d'eau par le piquage haut 16H via le conduit Cl. Ce mouvement implique à cet égard l'ouverture des vannes VI et V3 et la fermeture des vannes V2 et V4.

Le moyen hydraulique 17 peut, par ailleurs, comprendre un réservoir RE permettant au moyen hydraulique de fonctionner en circuit fermé.

Le réacteur échangeur thermique 1 peut également comprendre une chambre de collecte 22 disposée en appui contre la section inférieure 12 (figures 1, 2 et 5).

Les tubes chauds 14 traversant la section inférieure 12 au niveau d'ouvertures inférieures 12P ménagées dans ladite section inférieure 12 de sorte qu'une section desdits tubes chauds 14H débouche dans la chambre de collecte.

La chambre de collecte est plus particulièrement agencée pour que la matière minérale tombe par gravité dans ladite chambre de collecte. La chambre de collecte peut comprendre de l'eau à une température inférieure 374 °C de manière à dissoudre ladite matière minérale et ainsi former de la saumure. La chambre de collecte 22 peut comprendre une vanne de sortie 22S destinée à évacuer la saumure susceptible de se déposer dans ladite chambre 22.

La chambre de collecte 22 peut également comprendre un deuxième piquage 22P, pourvu d'une vanne 22SP, agencé pour injecter de l'eau dans ladite chambre. Plus particulièrement, la chambre de collecte 22 peut être dotée d'un système de régulation permettant de garantir un niveau d'eau minimum dans ladite chambre.

Le conduit de circulation principal peut également comprendre une portion dite froide (figure 2) formée par des tubes froids 14F parallèles aux tubes chauds 14C et disposés dans une section froide 10F de la chambre réactive 10 et adjacente à la section chaude 10C. Par portion froide, on entend une section maintenue à une température inférieure à la température de transition supercritique de l'eau. Ainsi, l'effluent aqueux circulant dans cette section ne subit aucune réaction de gazéification.

Le réacteur échangeur thermique 1 selon la présente invention comprend, au niveau de la section latérale, comprend un troisième piquage bas 13B et un troisième piquage haut 13H, respectivement, d'alimentation en effluent aqueux du conduit de circulation principal et d'évacuation d'effluent du conduit de circulation principal. Plus particulièrement, le piquage 13B et le piquage 13H sont disposés, respectivement, au niveau de la section froide et de la section chaude.

Le réacteur échangeur thermique 1 comprend également un conduit de chauffage 23 destiné à chauffer le conduit de circulation principal. Notamment, le conduit de chauffage 23 comprend des sections tubulaires 23C chaudes agencées de manière coaxiale avec les tubes chauds 14C, et dans lesquels un fluide chaud, par exemple de l'eau supercritique, circule. La circulation du fluide chaud permet notamment de chauffer l'effluent aqueux au niveau de la section chaude. A cet égard, la section latérale comprend un quatrième piquage haut 23H et un quatrième piquage bas 23B, respectivement, d'alimentation en fluide chaud du conduit de chauffage et d'évacuation dudit fluide du conduit chauffage. Plus particulièrement, le piquage 3B et le piquage 23H sont disposés, respectivement, au niveau de la section froide et de la section chaude. Selon cet agencement, les flux d'effluent aqueux et de fluide chaud circulent en sens inverse. Le réacteur échangeur thermique 1 est ainsi mis en œuvre pour la gazéification en eau supercritique d'un effluent aqueux injecté au niveau du piquage 13H. La température de l'effluent atteint la température de transition supercritique de l'eau lorsqu'il transite dans la section chaude de la chambre réactive. A cet instant, la matière organique subit une réaction de gazéification en eau supercritique, tandis que la matière minérale se solidifie et tombe, pour partie, par gravité dans la chambre de collecte 22. Des résidus de matière minérale solidifiée s'agglomèrent toutefois sur les parois internes des tubes chauds. Les conditions supercritiques imposées auxdits tubes ne permettent néanmoins pas à cette matière de se redissoudre dans l'eau. L'arrêt du réacteur et la mise en œuvre des écouvillons, et notamment leur mouvement de la position haute vers la position basse, permet de racler les parois internes des tubes chauds et par voie de conséquence pousser la matière minérale dans la chambre de collecte.

L'eau comprise dans la chambre de collecte, maintenue à une température inférieure à la température de transition supercritique de l'eau, permet de dissoudre la matière minérale et ainsi former de la saumure. Cette dernière peut alors être évacuée pour ouverture de la vanne 22S

Le réacteur échangeur de chaleur peut également être pourvu d'un capteur de niveau d'eau dans la chambre de collecte. Ce capteur peut être associé à un système d'injection d'eau au niveau du piquage 22P de manière à garantir un niveau d'eau à un niveau prédéterminé. En particulier, le capteur peut déclencher une injection d'eau dès lors que le niveau d'eau dans la chambre de collecte est inférieur au niveau prédéterminé.

Lors de la phase de retrait des écouvillons (mouvement de la position basse vers la position haute), l'eau contenue dans la chambre de collecte subit une aspiration, et vient remplir les tubes chauds. Cette eau, qui se trouve dans des conditions sous critique peut alors dissoudre de la matière minérale résiduelle (non raclée par les écouvillons) sur les parois internes des tubes chauds. L'inertie importante du volume de collecte combiné à la régulation de température de sa paroi permettra un échauffement rapide de l'eau claire limitant l'impact de cette phase de nettoyage sur le redémarrage du réacteur. L'eau injectée peut également être préchauffée, à une température inférieure à la température de transition supercritique de l'eau afin de limiter l'impact thermique de cette eau sur les tubes chauds.

La saumure chaude évacuée par la vanne 22S peut également être valorisée.

Le réacteur échangeur thermique ainsi proposé permet, sans nécessiter une phase d'arrêt complet à froid, de nettoyer les tubes chauds. Il en résulte un meilleur bilan énergétique. Enfin le système de raclage des tubes, et plus particulièrement son intégration dans le réacteur, permet de garantir une meilleure étanchéité dudit réacteur.

RÉFÉRENCES

[1] P. A. Marrone, "Supercritical water oxidation—Current status offull-scale commercial activityfor waste destruction," J. Supercrit. Fluids, vol. 79, pp. 283-288, Jul. 2013.