"Réchauffeur ou vaporiseur à lit fluide et à profil abaissé" La présente invention concerne une nouvelle structure pour une unité de réchauffeur ou de vaporiseur à lit fluide pour le procédé de récupération de pétrole par noyage à la vapeur d'eau, pour le procédé Frasch et pour d'autres applications industrielles.
Ces derniers temps, l'attention s'est portée de plus en plus sur le remplacement du mazout par la houille comme combustible. On s'est beaucoup attaché au passage de la combus-
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tions des services pub lics. Ces installations sont très importantes et leur transformation pour la combustion de houille apportera une aide considérable dans les efforts entrepris pour préserver les ressources de pétrole.
Toutefois, il existe des procédés industriels exigeant des chaudières ou des réchauffeurs de dimensions réduites dans lesquels on peut avantageusement utiliser de la houille ou d'autres combustibles en lieu et place du mazout. Tel est le cas pour le procédé de noyage des puits de pétrole
à la vapeur d'eau, procédé dans lequel on injecte de la vapeur d'eau dans la couche de roche pétrolifère, le mélange de pétrole et d'eau étant chassé vers le haut à travers un deuxième puits pour capter et récupérer le pétrole. Un autre cas semblable est le procédé Frasch dans lequel on chasse de l'eau chaude dans les dépôts souterrains de soufre, l'eau chaude faisant ainsi fondre le soufre qui est alors élevé vers la surface, pour être ensuite récupéré. On comprendra que, dans d'autres procédés nécessitant de la chaleur, par exemple, des traitements de séchage ou d'autres traitements physiques ou encore des réactions chimiques, on peut utiliser des réchauffeurs ou des vaporiseurs de ce type ayant des dimensions réduites.
Dans certains cas, il est souhaitable que l'unité de réchauffeur ou de vaporiseur soit assemblée en atelier et qu'au besoin, elle puisse être transportée d'un lieu à un autre soit par chemin de fer, soit par camion. Les unités transportables doivent nécessairement être d'une conception compacte avec un profil abaissé en raison de la capacité limitée des véhicules utilisés pour le transport et de l'espace libre requis en cas de rencontre d'obstacles tels que les tunnels et les ponts surplombant les grand'routes et les voies ferrées.
Suivant la présente invention, on a prévu une nouvelle unité de vaporiseur ou de réchauffeur à lit fluide ayant un profil abaissé et pouvant être aisément transportée.
Un objet de la présente invention est de fournir un vaporiseur ou un réchauffeur à lit fluide dans lequel un combustible est brûlé efficacement dans une unité de dimensions compactes.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un vaporiseur ou un réchauffeur à lit fluide dans lequel un combustible solide en particules est consumé en réduisant au minimum le dégagement de composés sulfurés dans l'atmosphère.
Un autre objet encore de la présente invention est de fournir un système perfectionné de tubes d'échange de chaleur dans un vaporiseur ou un réchauffeur à lit fluide.
D'autres objets et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur à lit fluide suivant l'invention, une partie de cette figure étant éclatée pour montrer l'intérieur de l'unité ; la figure 2 est une vue en coupe de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur à lit fluide suivant l'invention, cette coupe étant prise d'une manière générale le long de la ligne 2-2 de la figure 1 ; la figure 2a est une vue partielle montrant une partie de la structure illustrée en figure 2 avec un autre système d'alimentation de combustible ; la figure 2b est une vue partielle en coupe montrant une partie de la structure illustrée en figure 2 avec un autre système d'alimentation de combustible ;
la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur à lit fluide suivant l'invention, cette vue étant prise d'une manière générale le long de la ligne 3-3 de la figure 1 ; la figure 4 est un schéma de circulation de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur à lit fluide suivant l'invention avec l'équipement y associé ; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur à lit fluide suivant l'invention avec une structure modifiée pour l'admission de l'air de fluidisation et sans économiseur interne, et la figure 6 est une vue en coupe de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur à lit fluide suivant l'invention, cette vue étant prise d'une manière générale le long de la ligne 6-6 de la figure 5.
Le vaporiseur ou le réchauffeur à lit fluide de la présente invention comprend un récipient enfermé comportant un élément en vue d'introduire, dans sa partie inférieure, un gaz oxygéné en vue de fluidiser une masse de solides en particules formant un lit fluidisé à l'intérieur de ce récipient, des tubes d'échange de chaleur situés à l'intérieur de ce récipient, à la fois dans l'espace libre situé au-dessus du niveau du lit fluidisé (tubes de convection/rayonnement) et à l'intérieur du lit fluidisé (tubes situés dans le lit), un élément en vue de régler la distribution d'air dans ce récipient pour former, dans le lit fluidisé, une zone de combustion à haute turbulence et à faible densité, ainsi qu'au moins une zone de transfert de chaleur d'une turbulence relativement faible et d'une haute densité,
cette zone de combustion et cette zone de transfert de chaleur étant en communication mutuelle par écoulement libre, tandis que les tubes d'échange de chaleur situés dans le lit sont prévus dans la zone de transfert de chaleur.
L'élément destiné à introduire un gaz oxygéné dans le récipient comporte un conduit d'alimentation, de gaz afin de véhiculer le gaz vers un point adjacent à ce récipient, plusieurs éléments d'injection situés dans ce récipient pour introduire le gaz dans la zone du lit fluidisé de ce récipient,
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bution de gaz reliant le conduit d'alimentation de gaz aux éléments d'injection. La structure de distribution de gaz peut être, par exemple, une plaque d'étranglement divisant le volume intérieur du récipient en une chambre réactionnelle située au-dessus et en une 'boîte à vent située
en dessous, ou un réseau de conduites de distribution de gaz situées à l'intérieur et/ou à l'extérieur du récipient.
Dès lors, dans une forme de réalisation de l'invention, le vaporiseur ou le réchauffeur à lit fluide comprend un récipient cylindrique orienté horizontalement et renfermant une plaque d'étranglement alignée parallèlement à l'axe de l'enveloppe. Cette plaque d'étranglement définit une boite à vent située en dessous, et une chambre réactionnelle plus grande située au-dessus. Un lit de matières solides en particules est supporté par la plaque d'étranglement pour être fluidisé. La paroi arquée de la chambre réactionnelle est garnie de tubes d'échange de chaleur à convection/rayonnement, tandis que le lit fluidisé comporte une zone de combustion et au moins une zone de transfert de chaleur, cette ou ces dernières zones comportant des tubes d'échange de chaleur situés dans le lit.
Les tubes d'échange de chaleur situés dans le lit sont prévus à l'intérieur du niveau où le lit fluidisé est expansé, mais au-dessus du niveau où ce lit est affaissé. La vitesse des gaz de fluidisation dans la zone de transfert de chaleur du lit est inférieure à la vitesse de fluidisation régnant dans la zone de combustion du lit afin de réduire l'érosion des tubes d'échange de chaleur. La matière en particules que renferme le lit fluidisé, peut circuler librement entre la zone de combustion et les zones de transfert de chaleur du lit, puisqu'aussi bien il n'existe aucune cloison formant une
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une cloison ou un élément de retenue définissant une section de refroidissement des cendres et, dans l'espace libre situé audessus de cette section de refroidissement des cendres, est prévu un économiseur comprenant plusieurs tubes d'échange de chaleur disposés dans cet espace libre pour entrer en contact avec les gaz d'échappement venant de la chambre réactionnelle.
On introduit de l'air dans la botte à vent, par exemple, à travers une ou les deux parois en bout de l'unité
de vaporiseur ou de réchauffeur, tandis qu'une charge de houille et de calcaire est introduite dans le lit, de préférence, par
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afin d'amorcer la combustion dans ce dernier. Une section supplémentaire d'économiseur peut être ajoutée à l'extérieur du récipient formant réacteur afin d'extraire une quantité supplémentaire de chaleur des gaz d'échappement. L'élément de retenue séparant la section de refroidissement des cendres des zones de combustion du lit fluidisé règle la décharge des cendres dans le dispositif de refroidissement prévu pour ces dernières. On prévoit un conduit en vue de décharger les cendres de leur section de refroidissement faisant partie du récipient réactionnel afin de les évacuer à l'extérieur de l'unité.
Ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus� une caractéristique importante de l'invention, commune à ses différentes formes de réalisation, est de prévoir, dans le lit fluidisé, des zones communiquant l'une avec l'autre, mais dans lesquelles règnent des turbulences et des densités différentes. Ces zones sont établies en réglant la quantité d'air de fluidisation introduite dans chacune d'elles : un plus grand volume d'air
par unité de volume du lit dans la zone à haute turbulence et un plus petit volume d'air par unité de volume du lit dans la zone de faible turbul ence. Un autre procédé en vue de réaliser cette caractéristique, notamment dans la forme de réalisation comportant une boîte à vent, consiste à introduire de l'air dans une boite à vent dépourvue de cloisons et installer, en dessous de la zone à faible turbulence, un plus petit nombre
de tuyères par unité de surface qu'en dessous de la zone à haute turbulence. Cette méthode permet d'utiliser des tuyères d'une seule dimension. Un autre procédé consiste à employer le même nombre de tuyères par unité de surface en dessous des deux zones, cependant que l'on emploie des tuyères comportant des passages d'écoulement plus petits en
dessous de la zone à faible turbulence. Une autre méthode encore consiste à cloisonner la boîte à vent de telle sorte
que les débits d'air vers les différentes zones soient indépendants l'un de l'autre. On peut alors utiliser des compresseurs séparés pour créer la turbulence souhaitée dans chaque zone du lit fluidisé. Bien entendu, on peut adopter des combinaisons des procédés ci-dessus et, sans aucun doute, on peut utiliser des soupapes de réglage de débit en combinaison avec les procédés précités pour aboutir au résultat souhaité.
En se référant à présent aux dessins annexés, dans les figures <1> et <2>, on représente un vaporiseur ou un réchauffeur à lit fluide 10 de configuration cylindrique
dont l'axe principal est orienté horizontalement. Cette unité comprend un récipient <1><2> pouvant être réalisé en acier au carbone. L'intérieur de ce récipient comporte une plaque d'étranglement perforée 18 séparant le volume intérieur du récipient constituant le réacteur en deux compartiments de dimensions inégales, à savoir une boîte à vent 22 et une chambre réactionnelle 20 située respectivement en dessous et au-dessus de cette plaque d'étranglement. Une charge constituée de solides est introduite par des conduits d'alimentation 42.
Une masse de solides en particules 24 est supportée sur la plaque d'étranglement 18 et plusieurs tubes d'échange de chaleur à convection, rayonnement 30 garnissent la paroi arquée de la chambre réactionnelle 20 au-dessus du niveau 23 du lit fluidisé expansé, tout en s'étendant dans le sens longitudinal du récipient 12 généralement parallèlement à l'axe de ce dernier. A l'intérieur du niveau 23 du lit fluidisé expansé 24, sont prévus un certain nombre de tubes 32 disposés dans le lit, ces tubes étant; cependant situés au-dessus du niveau 25 où le lit est affaissé. Les tubes 32 situés dans le lit s'étendent dans le senfj longitudinal du récipient cylindrique 12, ils sont maintenus en alignement par des supports 31 et ils sont installés dans une ou plusieurs zones de transfert de chaleur 28 du lit
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combustion 26 du lit, laquelle est exempte de tubes d'échange de chaleur. Cette disposition des tubes 32 installés dans le lit a pour but d'en réduire l'érosion , par ailleurs, cette zone à turbulence réduite peut être établie, ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, en prévoyant moins de tuyères 34 en dessous des zones 28 dans lesquelles sont prévus les tubes
32 installés dans le lit. Etant donné que des températures relativement élevées sont créées dans la chambre réactionnelle
20, il est préférable d'isoler le récipient métallique 12 et la plaque d'étranglement 18 au moyen d'une couche d'une matière réfractaire telle qu'une matière céramique pouvant être coulée.
En figure 2, une couche de matière réfractaire 36 de ce type est située entre le récipient 12 et les tubes à convection/ rayonnement 30, tandis qu'une couche analogue de matière réfractaire 38 est déposée sur la plaque d'étranglement 18. Plusieurs tuyères 34 passent à travers la plaque d'étranglement 18 et
la couche de matière réfractaire 38, afin d'établir une communication entre la botte à vent 22 et la chambre réactionnelle
20.
Dans la paroi en bout 46 de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur 10, est prévu un brûleur de démarrage 48 alimenté au mazout et dirigé à travers cette paroi en bout 46 de telle sorte que sa flamme vienne heurter les particules fluidisées du lit 24 pour allumer le combustible et porter le lit fluidisé à une température à laquelle la combustion des matières du lit s'entretient d'elle-même. Un conduit d'alimentation d'air 40 est également prévu dans la paroi en bout 46
(comme représenté en figure 1) pour alimenter la botte à vent
22 en air de fluidisation et de combustion. Toutefois, en variante, l'air de combustion et de fluidisation peut être introduit dans la botte à vent 22 via le récipient 12 de l'unité 10 au moyen d'une ou plusieurs conduites 41 (représentées
en traits discontinus) à ou près du fond de l'unité 10.
A l'extrémité opposée de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur 10, est prévu un économiseur 60. Cet économiseur 60 est situé dans !:espace libre de la chambre réaction-nelle 20 et il est constitué de tubes d'échange de chaleur 56 disposés dans le courant des gaz d'échappement de l'unité 10.
En dessous de cet économiseur 60, est prévue la section de refroidissement 50 des cendres du lit fluidisé 24. Cette section 50 de refroidissement des cendres est séparée du lit fluidisé 24 proprement dit par un élément de retenue 52. Le conduit 68 d'évacuation des cendres communique avec la section 50 de refroidissement de ces cendres par un système de trop-plein.
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Dans cette section 50 de refroidissement relativement faible est animé d'une vitesse de fluidisation relativement faible afin de minimiser l'élutriation des solides des cendres. On peut à nouveau obtenir cette faible vitesse de fluidisation en prévoyant un nombre approprié de tuyères.
Bien qu'un économiseur 60 ait été prévu à l'intérieur du récipient 12 ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus, il peut être nécessaire ou avantageux d'ajouter un autre économiseur dans le courant des gaz d'échappement ; comme représenté dans les dessins, une unité d'économiseur auxiliaire 14 de ce type est fixée à l'extrémité de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur 10. A l'intérieur de cette unité d'économiseur auxiliaire
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le courant des gaz d'échappement afin d'effectuer un échange
de chaleur avec ce dernier. Un conduit d'admission à cyclone
64 est prévu pour évacuer les gaz d'échappement de l'économiseur
14.
On pense qu'à la lecture de la description cidessus et à l'examen des dessins annexés, on comprendra aisément le fonctionnement de l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur
à lit fluide 10 ; toutefois, on décrira brièvement le fonctionnement de cette unité. Au démarrage� on introduit une certaine quantité de solides combustibles en particules tels que de la houille et du calcaire dans la chambre réactionnelle 20 via les conduits d'alimentation 42. On introduit ensuite de l'air dans la botte à vent par la conduite 40, cet air traversant ensuite les tuyères 34 installées dans la plaque d'étranglement
18 afin de fluidiser les solides du lit 24. Le brûleur de démarrage 48 qui est alimenté à la fois en mazout et en air, est allumé et sa flamme vient heurter le lit fluidisé en chauffant rapidement ce dernier à la température d'allumage. En raison de l'excellente circulation qui caractérise des lits fluidisés de ce type, la température d'allumage est atteinte uniformément dans tout le lit.
Lorsque la combustion est établie dans le lit fluidisé, on éteint le brûleur de démarrage
48 et, dès cet instant, la combustion s'entretient d'elle-même dans le lit aussi longtemps qu'on introduit une quantité suffisante de solides combustibles par les conduits d'alimentation
42 et également aussi longtemps qu'on introduit une quantité d'air suffisante par le conduit 40 pour maintenir le lit à l'état fluidisé et entretenir la combustion.
La combustion se produit principalement dans le lit 24 dans lequel on a chargé un mélange de houille et de calcaire et la température régnant dans le lit est parfaitement uniforme dans chaque partie de ce dernier. Toutefois, dans une certaine mesure, il se produit une combustion de gaz dans l'espace libre situé au-dessus du lit 24. On observera que, dans la forme de réalisation illustrée en figure 2, la section centrale de la plaque d'étranglement 18 comporte un nombre relativement important de tuyères 34, si bien qu'un important volume d'air de fluidisation est introduit dans la zone centrale ou zone de combustion 26 du lit fluidisé 24.
En revanche, on prévoit moins de tuyères 34 dans les zones latérales ou zones de transfert de chaleur 28 du lit fluidisé 24, si bien que les gaz circulent généralement à plus faible vitesse et qu'il règne une moins forte turbulence dans les zones de transfert de cha-leur 28. Etant donné que la zone de combustion 26 du lit fluidisé 24 renferme un important volume d'air, la densité régnant dans cette zone est inférieure à celle des zones de transfert de chaleur 28, établissant ainsi une circulation comme indiqué par les flèches de la figure 2 �
la matière plus dense venant des zones de transfert de chaleur 28 s'écoulant vers l'intérieur en direction de la zone centrale du lit fluidisé 24 le long de la plaque d'étranglement 18, tandis que les matières plus légères contenues dans la zone de combustion 26 ont tendance à s'écouler vers le haut et vers l'extérieur dans les zones de transfert de chaleur 28 le long ou près de la surface du lit fluidisé. Etant donné que les zones de transfert de chaleur 28 sont des zones de plus faible turbulence, l'érosion des tubes 32 installés dans le lit se situera dans des limites tolérables et l'on peut escompter que les tubes d'échange de chaleur auront une plus longue durée de vie.
Il convient à présent de noter une autre caractéristique des tubes 32 situés dans le lit. Ces tubes sont placés à un niveau se situant dans la zone du lit fluidisé expansé, c'est-à-dire la zone occupée par le lit lorsque ce dernier est
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tionnelle par les tuyères 34 montées dans la plaque d'étranglement, la surface supérieure 23 constituant l'extrémité supérieure du lit complètement expansé. Toutefois, ces tubes 32 sont situés au-dessus du niveau du lit affaissé, c'est-à-dire le niveau que le lit prend,lorsque l'écoulement de l'air de fluidisation est arrêté (le niveau supérieur du lit affaissé étant indiqué par les lignes en traits discontinus 25 en figure 2). C'est ainsi que, lorsque l'écoulement de l'air de fluidisation est interrompu pour l'une ou l'autre raison, les tubes 32 situés dans le lit ne subissent pas des températures excessivement élevées, comme ce serait le cas s'ils étaient plongés dans un lit affaissé, dense et calme au cours d'un temps d'arrêt pendant lequel une surchauffe locale pourrait
se produire. De la sorte� on minimise la corrosion à des températures élevées.
La figure 2b représente des cloisons 21 installées dans la botte à vent 22. Ces cloisons peuvent être facultativement prévues pour permettre un réglage plus précis des conditions de fluidisation régnant dans le lit 24, Par exemple, au démarrage, il n'est réellement pas nécessaire de fluidiser tout le lit 24 et seule la partie centrale peut être fluidisée jusqu'à ce que la combustion soit établie dans le lit. De plus, ces cloisons 24 de la botte à vent peuvent être utilisées pour régler le débit de l'unité à des conditions dans lesquelles un débit inférieur au débit maximum est requis. La quantité d'air de fluidisation acheminé aux zones de transfert de chaleur 28 peut être réglée de zéro vers des valeurs supérieures afin d'assurer des débits fractionnaires.
Comme on l'a indiqué précédemment, les tubes d'échange de chaleur situés dans le lit sont disposés dans des zones du lit fluidisé 24 où règnent des conditions de turbulence
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réalisation avantageuse de ce concept, la zone centrale à haute turbulence 26 a une configuration en forme de chenal (voir ligne en traits discontinus dans le lit 24) s'élargissant progressivement à mesure que l'air se dilate en montant vers la surface du lit 24. Cet élargissement vers le haut de la
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ration pour localiser les tubes d'échange de chaleur 32 situés dans le lit afin que ces tubes 32 soient installés dans les zones à faible turbulence, à savoir les zones de transfert de chaleur 28.
Les gaz de combustion s'élevant du lit fluidisé, s'écoulent alors généralement dans le sens horizontal à travers l'espace libre de la chambre réactionnelle 20 en exposant les tubes à convection/rayonnement 30 à un échauffement sur toute leur longueur.
Il se produit un écoulement général de solides dans le lit fluidisé depuis le voisinage de la paroi en bout 46 vers l'élément de retenue 52 près de l'extrémité opposée de l'unité 10. Bien entendu� à mesure que les solides se rappro-
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ratures de combustion pendant une longue période, tandis que la proportion de cendres contenues dans les solides situés près de cet élément de retenue 52 est élevée. Les solides se trouvant dans la chambre 50 de refroidissement des cendres sont à une température élevée et l'air de fluidisation est amené à une vitesse relativement faible à la chambre de refroidissement des cendres pour assurer le refroidissement requis. En traversant cette chambre 50 de refroidissement des cendres, cet air de fluidisation est échauffé à une température relativement élevée et il passe avec les gaz de combustion à travers l'économiseur 60 de l'unité 10 pour effectuer un échange de chaleur
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nomiseur. Les cendres contenues dans la chambre de refroidissement 50 passent ensuite dans le conduit d'évacuation 68 allant
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nomiseur primaire. Les gaz d'échappement acheminés par ce passage 58 traversent les tubes d'échange de chaleur 48 de l'économiseur auxiliaire avant de quitter l'économiseur 14 par l'admission à cyclone 64* L'écoulement du fluide d'échange de chaleur dans les différents tubes d'échange de chaleur est le suivant :
le fluide est introduit tout d'abord dans les tubes d'échange de chaleur 62 de l'économiseur auxiliaire 14. De l'économiseur
14, le fluide est conduit à travers les tubes d'échange de chaleur 56 de l'économiseur 60 et, des tubes d'échange de chaleur 56, il passe ensuite dans les tubes à convection/rayonnement 30 et ensuite, dans les tubes 32 situés dans le lit de l'unité 10. De la sorte, le fluide circulant dans les tubes d'échange de chaleur est chauffé en plusieurs stades jusqu'à sa température maximale, La figure 4 illustre, par un schéma de circulation, l'unité de vaporiseur ou de réchauffeur à lit fluide 10 de la présente invention avec un équipement auxiliaire pour l'application du procédé de noyage à la vapeur d'eau. Parmi les matières alimentant la chaudière à vapeur 10', il y a le mazout léger, l'air, la houille, le calcaire et l'eau.
Le mazout est pompé du réservoir 80 par la pompe 82 et il est acheminé, par la conduite 84, au brûleur 48 qui, ainsi qu'on l'a décrit précédemment, dirige une flamme sur le lit fluidisé contenu dans la chaudière 10 afin d'y amorcer la combustion.
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conduite 40. L'air fluidisé le lit à l'intérieur de l'unité
10' et il entretient la combustion. Les gaz de combustion sont évacués par l'économiseur 14, l'admission à cyclone 64 et le cyclone 66 qui sépare une importante proportion des solides entraînés. Du cyclone 66, les gaz avancent, via la conduite
70, vers l'installation de mise en sacs 104 dans laquelle
les solides plus fins sont séparés et évacués par la conduite
108 , tandis que les gaz sont évacués vers la cheminée 106.
Des trémies 86 et 90 sont prévues pour alimenter des cuves 88 et 92 respectivement en houille et en calcaire. Les cuves 88 et 92 alimentent le lit fluidisé renfermé dans l'unité 10'
via les conduites d'alimentation 42. La combustion se produisant dans l'unité 10' donne lieu à la formation de cendres dans le lit fluidisé, ces cendres étant déchargées, via une conduite 68, dans une cuve 72 d'où elles sont évacuées. Une pompe 94 assure une alimentation d'eau dans la conduite 96, laquelle alimente les différents tubes d'échange de chaleur du système. Dans ce cas, comme représenté dans le dessin, la conduite 96 alimente les tubes d'échange de chaleur installés dans l'économiseur 14 et, ainsi qu'on l'a exposé précédemment, l'eau passe de l'économiseur 14 dans les tubes d'échange de chaleur de l'unité 10' proprement dite où elle est évaporée, puis évacuée sous forme de vapeur d'eau par la conduite 98 pour être utilisée dans le procédé de noyage à la vapeur d'eau.
En se référant à la forme de réalisation illustrée dans les figures 5 et 6, il est à noter que l'on utilise une alimentation d'air de fluidisation quelque peu différente. C'est ainsi que la conduite d'air 40 achemine l'air au collecteur principal 71 duquel il est envoyé vers le collecteur d'alimentation d'air de fluidisation 75 via des conduites de détente 73. Le débit d'air à travers ces conduites de détente
73 est réglé par un registre 74 installé dans chaque conduite
73. Le collecteur d'alimentation d'air de fluidisation 75 est divisé,par des cloisons 76 et 77, en compartiments 75a, 75b et
75c qui sont alimentés chacun par une des conduites de détente 73.
Le compartiment 75a du collecteur dessert plusieurs conduites d'air 78, tandis que le compartiment 75b dessert les conduites d'air 111, le compartiment 75c étant relié aux conduites d'air 79. Les collecteurs d'air 112, 113 et 114, qui s'étendent dans le sens longitudinal du récipient formant le réacteur, sont encastrés dans une couche d'une matière réfractaire isolante 36 pouvant être coulée et ayant une faible densité entre l'intérieur de la paroi 12 du récipient et la couche dense de matière réfractaire pouvant être coulée 37, cette dernière constituant le dernier élément intérieur de
la paroi. Plusieurs tuyères 34 sont disposées le long des collecteurs d'air 112, 113 et 114, ces tuyères s'étendant à travers les couches réfractaires 36 et 37 pour être reliées aux collecteurs d'air précités afin de distribuer un gaz oxygéné dans la chambre du réacteur pour fluidiser les solides
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lit fluidisé 24. Ce système de collecteurs comporte trois groupes de tuyères, l'alimentation d'air de chaque groupe étant réglée par les registres 74. Grâce à ce système, il est relativement aisé d'établir une zone à haute turbulence dans le lit fluidisé 24 en permettant, à des quantités relativement importantes d'un gaz de fluidisation de s'écouler à
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même temps des zones de turbulence relativement faible en ne permettant que l'écoulement de plus faibles quantités d'air à travers les compartiments 75a et 75c du collecteur. Les collecteurs d'air 114 s'étendent à travers les parois en bout 46 de l'unité 10, pour aboutir dans la couche de matière réfractaire pouvant être coulée 36. Le système représenté en figure 5 est une illustration d'une forme de réalisation pouvant être adoptée lorsque l'unité est assez longue (par exemple, 12 m ou plus), si bien que l'alimentation d'air pour les tuyères 34 disposées le long des collecteurs aurait tendance à être non uniforme. Dans ce cas, comme le montre la figure 5, on peut prévoir des collecteurs d'air indépendants 114 pénétrant chacun aux extrémités opposées de l'unité 10 avec leur conduite d'air propre 40 et avec un système d'alimentation d'air intermédiaire.
Il est à noter que l'unité illustrée dans les figures 5 et 6 ne comporte pas d'unité d'économiseur interne ; en lieu et place de cette unité, la cheminée 63 prévue pour les gaz de fumée peut être reliée à une unité d'économiseur externe.
L'unité illustrée dans les figures 5 et 6 comporte également plusieurs jets d'air 119 disposés au-dessus du lit et pouvant jouer un double rôle. Au démarrage ou lorsque l'unité doit fonctionner en deçà de sa pleine capacité, certaines tuyères 34 peuvent ne pas introduire de l'air dans le réacteur. Au-dessus de ces tuyères inutilisées, les solides en particules ne sont pas fluidisés et la matière venant des zones fluidisées a tendance à être soufflée par-dessus, à s'accumuler et à s'amonceler. Si cet amoncellement n'est pas contr8lé, la fluidisation de ces fortes accumulations de matière est susceptible d'être difficile à réaliser si elle devient souhaitable.
Les jets d'air 119 peuvent être utilisés pour empêcher toute accumulation inopportune de solides en particules non fluidisés ; ils fonctionnent simplement en refoulant,par soufflage,les solides en particules non fluidisés dans la partie fluidisée du lit. Ces jets d'air peuvent également être utilisés sous forme de tuyères à air installées au-dessus du lit afin d'introduire de l'air permettant une meilleure combustion, de même qu'une combustion échelonnée en vue de réduire les dégagements d'oxydes d'azote.
La forme de réalisation illustrée dans les figures 5 et 6 ne comporte pas de structure interne pour le refroidissement des cendres, ce refroidissement étant assuré par des moyens (non représentés) prévus à l'extérieur de l'unité 10.
Le système d'élimination des cendres pour la forme de réalisation illustrée dans les figures 5 et 6 comprend une conduite inclinée 123 évacuant les cendres et traversant la paroi de l'unité 10, cette conduite étant ouverte, à son extrémité supérieure située à la surface supérieure du lit fluidisé 24. La conduite 123 d'évacuation des cendres rejoint, à son extrémité inférieure, une sectionde conduite verticale 125. La conduite verticale 125 est rejointe par une deuxième conduite inclinée
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conduites 123 et 125. Le système d'évacuation des cendres agit principalement sur les solides fluidisés, tandis que les par-
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conduite 123 inclinée vers le bas, sont fluidisées, en atteignant la conduite 125, par l'air introduit par la tuyère d'inj ection 127. Les particules de cendres sont soulevées par l'air de fluidisation jusqu'au niveau où la conduite 129 rejoint la conduite 125. Les particules de cendres fluidisées s'écoulent dans la conduite 129 et, par gravité, elles descendent dans cette conduite 129 pour aboutir dans une cuve ou un autre récipient approprié d'où elles sont évacuées. Lors de
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lisée pour évacuer la matière en excès du lit fluidisé 24, réglant ainsi le niveau du lit.
Dans la forme de réalisation illustrée dans les figures 5 et 6, on prévoit un système permettant le déversement rapide du lit fluidisé lorsque cela devient nécessaire. C'est ainsi que l'on prévoit des conduites de déversement 132 et 133 pour ce lit.
L'invention a été décrite principalement en se référant à l'utilisation de houille comme combustible. Il est entendu qu'une unité de combustion à lit fluide est très souple en ce qui concerne le type de combustible qu'elle peut consommer. C'est ainsi que l'on peut utiliser, comme combustibles, du coke, du coke de pétrole, des copeaux de bois et des matières résiduaires combustibles, individuellement ou en combinaison. Il est également entendu que, dans une unité de combustion fonctionnant avec des combustibles solides, on pourrait utiliser du mazout comme combustible supplémentaire ou que, si l'alimentation en combustible solide vient à faire défaut pour l'une ou l'autre raison, l'unité peut fonctionner pendant un certain temps uniquement avec une alimentation en mazout.
Lorsqu'on doit utiliser du mazout comme combustible, il convient évidemment de prévoir des pistolets d'alimentation appropriés.
Dans la description ci-dessus, il a été stipulé qu'une charge de combustible solide était introduite par des conduites d'alimentation 42 passant à travers le sommet de l'unité 10 ; toutefois, cette charge peut éventuellement être
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traversant la paroi cylindrique 12 juste au-dessus de la plaque d'étranglement 18, pour pénétrer ensuite dans le lit fluidisé
24, ou encore par des conduites d'alimentation 44 (voir figures 2b et 5) traversant le fond de la paroi cylindrique 12, pour monter ensuite verticalement dans le lit fluidisé 24 (en traversant la plaque d'étranglement 18 dans le cas de la forme de
<EMI ID=21.1>
Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à certaines de ses formes de réalisation préférées, l'homme de métier comprendra aisément que des modifications et variantes peuvent y être apportées sans se départir de son esprit et de son cadre tels qu'ils sont définis dans les revendications ci-après.
REVENDICATIONS
1. Vaporiseur ou réchauffeur à lit fluide comprenant un récipient enfermé comportant un élément en vue d'introduire un gaz oxygéné dans la partie inférieure de ce récipient
afin de fluidiser une masse de solides en particules formant un
lit fluidisé à l'intérieur de ce récipient, des tubes d'échange
de chaleur disposés à l'intérieur de ce récipient, notamment
des tubes d'échange de chaleur à convection/rayonnement disposés
dans l'espace libre situé au-dessus de ce lit fluidisé et des
tubes d'échange de chaleur situés à l'intérieur de ce lit fluidisé, un élément en vue de régler l'alimentation d'air dans ce
récipient pour créer, dans le lit fluidisé. une zone de combustion à haute turbulence et à faible densité, ainsi qu'au moins
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lence relativement faible., cette zone de combustion et cette
zone de transfert de chaleur communiquant l'une avec l'autre
par écoulement libre, les tubes d'échange de chaleur situés
dans le lit étant disposés dans cette zone de transfert de
chaleur.
2. Vaporiseur ou réchauffeur à lit fluide suivant