Conception par analyse de conduits de manutention du gaz refroidi par eau

Dans les procédés métallurgiques, les conduits refroidis par eau font partie intégrante des systèmes de dégagement gazeux à haute température. Habituellement, les dégagements gazeux pénètrent dans ces conduits à des températures considérablement élevées; c’est pourquoi il peut être nécessaire de recourir au refroidissement par eau afin de veiller à ce que la température de la paroi des conduits demeure dans les limites de conception permises. Le contenu des dégagements gazeux affiche une teneur élevée en minéraux, ce qui pourrait entraîner une accumulation de poussières, et donc une accumulation de scories ou des éclaboussures de métal fondu. Ainsi, il peut être nécessaire de prendre des dispositions de nettoyage afin d’enlever ou de réduire les accumulations de poussières sur la paroi des conduits pour éviter qu’elles ne nuisent à l’efficacité du refroidissement par eau et du traitement par le système. Ces conduits peuvent être de géométrie complexe et subir une grande variété de charges, notamment des charges de gravité, des pressions d’eau et de gaz, des charges thermales cycliques et des forces impulsives dynamiques. Par conséquent, l’évaluation thermomécanique de ce type de conduits est essentielle et requiert la prise en compte d’éléments tels que les gradients de température élevée, l’ébullition nucléée potentielle, le rochet thermique et les ruptures par fatigue. En raison de sa complexité, cette évaluation n’est pas abordée de façon exhaustive dans les codes et directives de conception par règles. Cet article donne l’exemple d’une application réussie de la méthode de conception par analyse dans le but d’améliorer la conception et de prolonger la durée de vie de l’un des conduits de transition refroidis à l’eau d’une chaudière, et ce, à l’aide de la dynamique numérique des fluides et de l’analyse par éléments finis.