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Procédé et dispositif pour la production de chaleur à partir de combustibles tels que du combustible pulvérulent.
Suivant les méthodes courantes, les combustibles fossiles sont brûlés sur une grille ou braies en suspension lorsqu'ils sont broyés. On utilise également une combinaison des deux méthodes, ce qui est courant lorsque l'on a affaire à des combustibles donnant beaucoup de cendres par combustion.
Pour pouvoir employer une grille, cette dernière doit être construite d'une manière telle que le lit de combustible soit toujours maintenu en mouvement de telle sorte que les cendres et particules de scories ne s'agglomèrent pas pour former de grands gâteaux qui empêchent la combustion et sont difficiles à enlever. Malgré le mouvement continuel, il est apparu que particulièrement lorsqu'on brûle des combustibles s'aggluti- nant à basse température, comme du schiste, la formation de
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concrétions ne peut être évitée. Ces grilles sont généralement inclinées, par exemple les grilles Martin ou les chargeurs Pluto.
De plus il est apparu qu'une telle grille est beaucoup plus fortement usée car il est impossible d'éviter que de pe- tites particules de cendres s'introduisent dans toutes les surfaces de glissement des parties de la grille, qui s'usent sous cet effet. Pour la combustion en suspension, le combus- tible doit être finement broyé, l'usure du broyeur et la con- sommation de puissance compromettant le résultat économique.
La grille de combustion est olacée de telle manière que le combustible est amené à une extrémité de la grille et que les cendres sont déchargées à l'autre. La combustion de la matière pulvérulente a lieu de telle manière que la plupart des particules brûlent en suspension, la plus grande partie des cendres quittant le four en même temps que le gaz de com- bustion, tandis qu'une petite partie seulement de ces cendres tombe sur le fond de la chambre du foyer.
La présente invention consiste en un procédé et en un dispositif de foyer destiné à être alimenté par des combus- tibles riches en cendres, procédé occasionnant le moins d'usu- re possible, le risque que des cendres et des particules de scories s'agglutinent ensemble, étant évité en même temps. On emploie en substance des combustibles de déchet, par exemple du poussier de charbon obtenu par comcassage grossier et de classement. Mais un combustible spécialement broyé pour le but désiré, peut certainement également être employé seul ou en mélange avec du combustible de déchet.
L'invention est représentée sur le dessin annexé, qui montre schématiquement une forme de réalisation d'un foyer destiné au combustible en question.
La figure 1 montre une coupe verticales du foyer.
La figure 2 montre la partie inférieure de l'inté- rieure de la chambre du foyer, regardée par la gauche à la figure 1.
La figure 3 montre la même partie, vue en coupe @
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III-III de la figure 2.
La figure 4 montre la chambre de foyer de la figure 1 vue d'au-dessus.
La figure 5 montre un détail de modification .
La figure 6 montre un autre détail.
On a représenté en 1 la chambre de foyer, en 2 le cendrier, en 3 les rouleaux de décharge des cendres et en 4 leurs paliers. On a indiqué par 5 des canaux pour un fluide de refroidissement. Ces nanaux sont disposés de telle manière qu'ils sont noyés dans la charge de combustible. Le combusti- ble broyé jusqu'à un dégré de finesse raisonable ou réduit en fragments plus ou moins fins est introduit pneumatiquement dans le foyer, par exemple par quatre tuyères 6 qui sont ali- mentées par les tuyauteries 7, 8 à partir d'un dispositif de distribution de combustible actionné mécaniquement, par exem- ple par des vis 9,10 de préférence une vis pour chaque tuyau- terie de tuyère, les dites vis partant d'un réservoir 11.
L'air de transport et constituant une partie de l'air primaire nécessaire - l'autre fraction d'air est fournie par le bas - est introduit en 12 et entraine le combustible tombant par les branches respectives de la tuyauterie 8 et transporte celui- ci par la tuyauterie 7 jusqu'à la tuyère 6.
Suivant la présente invention, le combustible est in- sufflé et disséminé au-dessus du fond du foyer -tout entier. Les plus petites particules sont brûlées sensiblement en suspension tandis que les particules plus grossières tombent et sont brû- lées sur le fond du foyer, endroit où l'air de combustion (air primaire) est introduit et d'où les cendres sont évacuées vers le bas pratiquement verticalement. Pour prévenir l'agglomération des cendres et scories dans le lit de combustible la chaleur de combustion est évacuée du lit par des canaux pour un fluide ab- sorbant la chaleur, traversant le lit.
On dispose de préférence ces canaux comme des serpentins'5 en forme de doigts disposés sensiblement verticalement, qui sont espacés l'un par rapport à l'autre de manière à être appropriés au combustible employé
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et aux conditions de combustion régnantes. On peut voir la dis- position des serpentins sur les figures 1 à 3. Les canaux ser- vant à la distribution de l'air.primaire venant d'en bas peuvent être prévus en-dessous des canaux 13 réunissant les doigts et s'étendant de préférence dans le sens transversal du foyer. La chute naturelle de combustible n'est donc pas empêchée par des poutres inutiles, sur lesquelles le combustible peut s'accrocher.
Suivant une variante, les caneux 13 peuvent être tenüus au-des- sus des serpentins 5, comme le montre la figure 5. pour prévé- nir l'accrochage de combustible, lesystème de canaux sera sus- ceptible d'être mis en vibration ou secoué à intervalles régu- liers. Pour les combustibles dont les cendres s'agglomèrent à une température très basse, il est avantageux de maintenir en mouvement le lit de combustible, Pour cela les moyens de dé- charge, de préférence les rouleaux 3 sont disposés de façon à pouvoir tourner excentriquement de manière que la distance des surfaces des rouleaux soit toujours constante. Le sens longi- tudinal des rouleaux sera disposé de préférence parallèlement aux canaux 13 du système de canaux mentionné plus haut.
Bi les rouleaux sont disposés par paire, avec des sens de rotation op- posés pour chaque paire, un rouleau occupera sa position la plus basse tandis que l'autre sera dans sa position la plus élevée.
Après une rotation de 180 la situation est exactmenet opposée.
Il en résulte un mouvement de cisaillement du lit de combusti- ble , qui évite davantage la formation de gâteaux d'agglomération trop importants, en brisant le lit de combustible. Les rou.leaux sont de préférence disposés avec une vitesse de décharge régla- ble séparément pour chaque paire , de manière à compenser les irrégularités du lit du foyer. Il doit être possible d'adapter facilement la capacité totale de décharge à la quantité de com- bustible tombant sur le lit du foyer. Pour cela il est avanta - geux d'actionner le dispositif de décharge au moyen d'un moteur réglable, par exemple un moteur à collecteur ou au moyen d'un dispositif hydraulique. Dans le dispositif de déchcrge pour cendres et scories décrit plus haut, il est difficile de dé-
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charger des combustibles trop petits.
Si la distance entre les rouleaux est maintenue trop grande, les petites particules pas- sent. au travers, comme le sable dans un sabli er. D'autre part si la distance est trop petite, les efforts sur les dispositifs de décharge seront trop grands et donc la consommation de puis- sance inutilement grande. Pour cette raison on a préconisé, comme le montre la figure 6, que les rouleaux de décharge 18 e 19 soient disposés de manière à agir par paires en coopéra- tion avec un élément en forme de secteur 20, placé en-dessous de ceux-ci. Les rouleaux ne se meuvent pas d'une façon continue mais par tours et l'un vens l'autre dans le sens de rotation.
En même temps comme chaque rouleau est mobile, le secteur 20 est amené à se mouvoir de telle manière que les surfaces de roation situées l'une en regard de l'autre se meuvent dans le même sens. Un mouvement d'oscillation est communiqué au secteur, comme cela est indiqué par les flèches du dessin, tandis que les rouleaux se meuvent par saccades, chacun d'eux toujours dans la même direction. On obtient ainsi l'avantage que la dis- tance entre les rouleaux peut être très grande sans que le régla- ge de la décharge soit perdu.
Une plaque 21 est disposée de manière à empêcher la chute inutile de particules, aux endroits ou le sens de rotation des rouleaux est dirigé vers le haut. les rouleaux peuvent naturellement être disposés pour la rota- tion concentrique aussi bien qu'excentrique, et le mouvement du secteur sera de préférence disposé de telle manière que la distance entre les surfaces de rotation de décharge soit main- tenue constance.
Lorsque l'on désire disperser une matière sur une sur- face de forme quelconque, la tuyère a été auparavant amenée à effectuer un mouvement d'oscillation ou rotatif, de telle manière que les différentes parties de la surface soient touchées. Dans le but de brûler les particules de combustible tombant, suivant la présente invention, il est souhaitable que les particules tombent périodiquement sur le fond du foyer de telle manière que les plus grands morceaux de combustible soient allumés avant que du nouveau combustiblecouvre ceux-ci et empêche l'allumage
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par rayonnement. Cela peut être réalisé avec des tuyères im- mobiles par l'alimentation en combustible, en quantité égale par les deux tuyères 8 appliquées l'une en face de l'autre dans les parois du foyer.
Si la plus grande partie du combustible doit être brûlée en suspension, les tuyères sont dirigées vers lehaut. Au contraire si la plus grande partie du combustible doit être brûlée sur la grille, les tuyères sont dirigées vers le bas. Le combustible sortant est dirigé sur toute la largeur du lit du foyer, au moyen d'un dispositif de guidage par exem- ple. Lorsqu'on emploie une tuyère dirigée obliquement vers le haut on peut se passer du dispositif de guidage et la tuyère peut avoir la forme d'une partie de surface conique, le com- bustible étant dispersé latéralement suivant le degré désiré.
Le fait qu'une partie du fond du foyer - un coin par exemple - est située à une plus grande distance de la tuyère que la pa- roi opposée, est compensé par le fait qu'on prend pour la di- rection des particules un angle d'élévation pour lequel la longueur de jet désirée est la plus grande, pour le plus grande longueur de jet, tandis que l'angle d'élévation pour les autres directions ett tel que les longueurs de jet décroissent propor- tionnellement et jusqu'au degré désiré. Si on choisit comme an- gle d'élévation pour les distances les plus grandes 42 , on peut choisir pour les autres directions des angles plus grands ou plus petits , donnant tous comme résultat que la longueur du jet décroisse. Les particules jetées hors de la tuyère tombent sur la surface du fond du foyer suivant une zône étroite.
La distan- ce entre les particules et la tuyère est fonction de la vitesse initiale à partir de la tuyère, c'est-à-dire de la quantité ou de la rapidité du gaz ou de l'air de transport. Cependant si deux ou plusieurs tuyères sont utilisées, la vitesse dans les tuyères peut varier périodiquement de façon que les tuyères re- çoivent leur air d'un ventilateur commun fonctionnant avec une quantité constante. La distribution entre les tuyères est ré- glée au moyen de régistres guidés positivement qui peuvent être couplés ensemble et qui sont guidés de telle manière que la pluie de combustible sur le fond du foyer balaie en va-et-vient, @
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à l'intérieur de certaines limites données.
Si deux tuyères opposées sont utilisées, il est .préférable de les agencer de telle manière que chacune d'elles balaie la surface du fond depuis la paroi opposée jusqu'au milieu. Il est vrai que la conséquence d'un tel dispositif est que les trajectoires des particules se croisent l'une l'autre, mais cela ne peut pas causer d'inconvénient essentiel, la densité n'étant pas trop grande. Quatre tuyères, comme le montre la figure 4, peuvent cependant être disposées de telle manière que deux tuyères placées dans des parois opposées, c'est-à-dire celles placées suivant une diagonale, travaillent en même temps , tandis que les tuyères de l'autre diagonale sont coupées, après quoi une inversion a lieu.
L'inversion se fait de préférence au moyen d'un mécanisme de guidage pour les régistres de distribution dont l'un, indiqué par 15, est visible au bas de la figure 1.
Pour sécher le combustible en vue de l'amenée de celui-ci, il est préférable d'employer de l'air chauffé au préa- lable, comme fluide de transport. Par un chauffage préalable de l'air, l'allumage du combustible en suspension est également facilité. D'autre.part si le préchauffage de l'air varie ou si l'humidité du combustible varie durant l'opération, d'une maniè- re telle que la température de l'air de transport et donc égale- ment la rapidité de la sortie changent, il doit être possible de changer la quantité d'air fourni de telle manière que les surfa- ces du fond en question soient balayées. Pour obtenir cet effet d'une façon simple, au cours de l'opération, il doit être possi- ble de faire suivre à la quantité d'air de transport un autre trajet, pour l'utiliser pour la combustion.
Pour cette raison, un trajet de dérivation pour l'air de combustion sera relié de préférence au système d'air primaire ou secondaire, par exemple au moyen du canal 16 réglé par le régistre 17..
Dans le dispositif de combustion du type décrit plus haut, il est avantageux de prévoir une séparation grossière, auès que les gaz de cheminée ont traversé les surfaces de combustion, après quoi les particules séparées sont renvoyées au foyer car ces particules n'ont probablement pas été brûlées- complètement.