CA1200448A - Installation de chaudiere a combustible solide - Google Patents

Installation de chaudiere a combustible solide

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CA1200448A CA000414614A CA414614A CA1200448A CA 1200448 A CA1200448 A CA 1200448A CA 000414614 A CA000414614 A CA 000414614A CA 414614 A CA414614 A CA 414614A CA 1200448 A CA1200448 A CA 1200448A
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Paul Cosar
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Fives Cail Babcock SA
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Abstract

Installation de chaudière à combustible solide Installation de chaudière à combustible solide comprenant un foyer à lit fluidisé constitué par un support de fluidisation au-dessus duquel est déversé le combustible, de l'air primaire étant insufflé à travers ledit support, et un corps de chaudière à parois tubulaires surmontant ledit foyer. Pour assurer aisément et efficacement l'élimination du soufre contenu dans le combustible, le foyer à lit fluidisé constitue un gazéificateur, le corps de chaudière est divisé en deux parties superposées, respectivement inférieure et supérieure, par une paroi transversale commune, et il est prévu un circuit pour alimenter au moins un brûleur aménagé à la base de la partie supérieure en gaz sortant de la partie inférieure, ledit brûleur étant simultanément alimenté en air secondaire, et ledit circuit comportant des moyens de dépoussiérage et de désulfuration.

Description

La présen~e invention concerne une installation de chaudière à combustible solide.
En particulier, la présente invention concerne une chaudière à combustible solide, et plus particulière-ment une chaudière à charbon ou tou-t autre combustible solide, schiste par exemple, ayant une teneur notablement élevée en soufre.
On connaît déjà une chaudière à combustible solide, notamment à charbon, comprenant un foyer à lit fluidisé constitué par un support de fluidisation au-dessus duquel est déversé le combustible, de l'air primaire de combustion étant insufflé à travers ledit support, et un corps de chaudière à parvis tubulaires surmontant ledit foyer, une arrivée d'air secondaire étant prévue dans ledit corps de chaudière.
L'élimination du soufre pose un problème délicat.
Cette élimination ne saurait être effectuée à proximité
du foyer en raison de la température elevée qui est de l'ordre de 1200 C. On est alors amené à effectuer la désulfuration des fumées froides à la sortie de la chaudière. Il en résulte un certain nombre d'inconvé-nients. D'une part, le volume gazeux à traiter est considérable, d'autre part les conditions de température à cet endroit ne sont plus favorables à une désulfuration convenable, d'où la nécessité d'un réchauffage des fumées.
L'invention a surtout pour but d'éviter les inconvénients susmentionnes.
Elle consiste essentiellement à appliquer la technique des lits fluidisés à la gazéification du combus-tible.
L'invention a plus précisément pour objet uneinstallation de chaudière à combustible solide comprenant un foyer à lit fluidisé constitué par un support de fluidisation au-dessus duquel est déverse le combustible, de l'air primaire étant insufflé à travers ledit support,
-2- ~ ~0~8 et un corps de chaudière à parois tubulaires surmontant ledit foyer dont il est solidaire, caractérisée en ce que le oyer à lit fluidisé constitue un gazéificateur, en ce que le corps de la chaudière est divisé en deux parties superposées, respectivement inférieure et supé-rieure, par une paroi transversale commune, et en ce qu'il est prévu un circuit pour alimenter au moins un brûleur aménagé à la base de la partie supérieure, en gaz sortant de la partie inférieure, ledit brûleur étant simultanément alimenté en air secondaire de combustion, et ledit circuit comportant des moyens de dépoussiérage et de désulfuration.
L'invention prévoit donc de combiner un gazéificateur à une chaudière classique, à l'intérieur d'un même corps de chauffe à parois tubulailres à deux étages, les gaz produits par le gazéificateur étant, après désulfuration, brûlés dans l'étage supérieur formant chambre de combustion.
L'installation peut présenter en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes prises séparément ou en combinaison l'une avec l'autre.
Le support de fluidisation peut être constitué
par une grille mécanique mobile assurant la distribution de l'air de fluidisation et l'évacuation des mâchefers.
La paroi transversale peut être une paroi tubu-laire formée par des plis des tubes verticaux du corps de chaudière.
Le moyen de dépoussiérage peut être avantageu-sement constitué par un cyclone apte à séparer du gaz les envols du foyer, lesdits envols étant recyclés dans ledit foyer.
Les moyens de desulfuration peuvent avantageu-sement comprendre un poste d'injection d'un agent désul-furant dans le circuit, en aval du cyclone de dépous-siérage, une section de circuit d'une longueur suffisante pour permettre d'assurer la reaction de désulfuration du gaz, et un cyclone apte à séparer du gaz les résidus de la réaction de désulfuration.
La section du circuit correspondant à la réaction de désulfuration du gaz peut présenter la forme d'un U
renversé.
Un ventilateur peut être prévu pour alimenter en air, d'une part le foyer à lit fluidisé, d'autre part le brûleur.
Un réchauffeur d'air peut également être prévu à la sortie du ventilateur, ledit réchauffeur d'air étant paxcouru par les fumées évacuées par la chaudière.
En aval du réchauffeur d'air on peut prévoir une tuyauterie de dérivation permettant d'injecter directe-ment une partie de llair fourni par le ventilateur dans la partie inférieure du corps de chaudière.
Les cyclones de dépoussiérage et de séparation des résidus de désulfura-tion solidaire des colonnes d'ali-mentation de la chaudière peuvent former avec celles-ci un ensemble suspendu à la charpente de l'installation, au même niveau que le corps de chaudière également suspendu à ladite charpente.
Dans le cas où la partie inférieure du corps de chaudière présente quatre sorties de gaz, les huit cyclones peuvent être disposés autour dudit corps et montés sur un support en forme de cadre entourant ledit corps et fixé aux colonnes d'alimentation de la chaudière avec lesquelles il forme un ensemble suspendu dans les mêmes conditions que précédemment.
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit, faite en regard des dessins annexés, concernant une forme particulière de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif.

-3a- ~ 4~ 8 La figure 1 repré~ente schématiquement, en coupe-élévation l'installation de la chaudierei La figure 2 représen-te, de façon également schématiqae, une vue de l'ensemble suspenùu;

.... .

La ~igure 3 est une coupe suivan-t la li.gne A-A de la ~i~u-re 2 ;

La figure 4 représen~e, dans le cas particu]ier d'une instaJ.-lation coln~)ortant qllatre sorties de gaz, une coupe du corpsde chaudière effectuée au niveau des dites sorties, et wle vue de dessus des circuits ex'cérieurs au corp~ de chaudiere.

La figure 5 représentel vu en plan, le support des cyclone.s d'une telle installation.

Sur la figure 1, on voit un foyer à lit flui.di~é surmontc d'un corps de chaudière 1 à parois tubulaires~ Le corps 1 comporte deu~ parties superposées, respectivetnent inféricure 1 a et supérieure 1 b. Ces deux parties sont séparces par une I)a*oi transversale co~mune 2. Ladite paroi est avanta--geusel~ent constituée par dcs plis des tubes vertic&u~ du corps de chaudière 1.

'Le foyer a lit fluidisé comporte essentiellement un support de fluidisation 3 solidaire du corps de chaudière 1 au-dcs-sus duquel vient se déverser le combustible, charbon par e~-emple, par urle ~oulotte 4, et sous lequel vient souffler l~air primaire de luidisation fourni par un verltilateur 5 puis réchauffé par Ull réchauffeur 6.

D'une façon particulièremcnt avantageuse, le support de flui-disation 3 est constitué par une grille mécanigue mobile, sensiblement inclinée, apte a assurer la distribution de l~air et l~évacuatioll des mâchefers par la sortie 7.

Le gaz produit ~uitte le foyer à lit fluidisé à une tempera-ture de l'orare de 1200. ll tra~erse la partie 1 a du corps de chaudière pour en être évacué par la tuyauterie 87 sen-sibleinent au-dessous ~e la paroi 2, à une tenpérature d'en-~iron 900 particulieremerlt favorable à sa désulfuration.
La partie 1 a joue, à cet égard, le rôle d'une cha~bre de refroidisserllcnt. La -tuycl~lteJie ~d amCJle le gaz cl un cylone de dci)o~lssi~ra~e 9 apte a sép~rer clu gaz les envols du lit f`luidise essentiellclncllt constitues par des imbr~les et des cendres, ces dernière~ etc~nt no~malerllent évacuees avec les mc~chefers. Ces envols se rassemblent a la p~rtie inféricu-re du cyclone 9 d'où ils sont recycles dans le lit fluidi sé par la tuyauterie 10. Le gaz depoussiérc est alors désul furé. A cet effet, il est pré~u, au-dessus du cyclone 97 un poste d'injcction 11 d'un agent désulfurant de preférence à base de C03Ca SOllS forme de dolomie, de calcaire ou de craie par exemple. La réaction de désulfuration se produit le lon~ de la tuyauterie 12 du ci~rcuit de gaz. Cette tuyau-tcrie doit présenter une longueur suffisante pour assurer une désulfuration aussi complète que possible. Elle présen-te aVantAgeU~emellt la forme d'un U renversé dont la branchedescendante amène le ga~ à l'entréc du cyclone 13 qui assu-re la séparation des résidus de la réaction de désulfuration :
CAS, CaO et c03ca en excès par exemple. Le gaz propre et dé-sulfuré sort du cyclone 13 par la tuyauterie 14 qui l'amène à un brûleur 15 aménagé à la ~ase de la partie supérieure 1 b du corps de chaudière. Le br&leur 15 est simultan~ment alimenté en air secondaire de combustion par la tuyauterie 16 qui est branchée en i7 sur la tuyauterie 1~ dlalimenta-tion en air pri~aire de fluidisation. La partie supérieure 1 b constit~e une chambre de combustion de chaudière clas-sique. Les fumées sortant de cette chambre chauffent des faisceaux surchauffeurs 19 et économiseurs 20 puis l'air traversant le réchauffeur 6.

Une tuyauterie 21 branchée sur la tuyauterie 18 par exemple en amont du point 17 permet, le cas échéant, d'amener direc-tement une certaine guantité dlair dans la partie inferieure 1 a. Cela permet de modi~ier la qualltité d'air secondaire admise au brûleur 15. Cette possibilité est particulièrement avantageuse lorsque l'installation fonctionne à ~égime ré-duit, pour réaliser une combustion secondaire partielle dans la partie 1 b du corps de chaudière, ayant pour effet de li~l1it~r l~ ~ai~1sc de temperclturo du gaz sor~ant de 1 b et de 11e pas trop s'eloigner de la plase dè te~1pc-r~ture favornble c~ ]a desulf1iration du ~a~..

I,es figures 2 et 3 i:Llustrent le montage de l'installation.
Pour des raisons de clarté on a simplement tracé le contour de la chaudière 1 et on a supprimé les différents éléments du circuit d'air.

La charpcnte de l'installation co~prend quatre poteau~ tels que 22 a la partie supérieure desquels sont lnontées des poutres horizontales, telles que 23, supportant d~s entre-toises 2~1 auxquelles sont suspendus tous les éléments de la chaudière (ballon, collecteurs, parois) ainsi que le support 25 des cyclones 9 et 13, par l'intern1édiaire des colonnes d'alimentation, te]le.s ~ue 27, de la chaudière qui sont aw nloins au nombre de deux.

Ces colonnes 27 sont alimentées en eau à leur partie supe-rieurc par des tuyau-teries telles que 28 issuas du ballon 30 de la chaudière. Elles alimentent à leur tour la base de la chaudière par l'intertnéc1iaire des tuyauteries 29. L1in-térêt de ce mode de supportaSe provient du fait que, d'une part les colonnes d'alimentation 27, parcourues par l'eau de la chaudière, sont prati~ue~ent à la mêl~e température que les tubes qui constituent les parois du corps 1 de la chaudière, et que d'autre part, ces colonnes, suspendues à
un même support (entretoises 24) que la chaudière, se dila-tent vers le bas de la même fac,on que celle-ci, les origines des dilatations étant pratiquement SitUéeS dans le ~ême plan horizontal.

Il en résulte que les cyclones conservent en toutes circons-tances leur position relative vis-à-vis du corps de chau-dière l, c'est-à-dire respectivement en facc de l'orifice de sortie de la partie l a du corps et en face du brûleur l~.

7 ~049~8 Les fi$ures l~ et ~ concernen~, Ull mocle de réalisation p~rti-cu~ier 5uivant ].eq-lcl la partie inrorieure 1 a du corp.~ de chauclière présente quatre sort.ies de sa~. Cha~ue sortie de ga~. est a]ors associee à un ci.rcui.t complet allant de ladi-te sor-tie au ~)rûlcur correspondant. ~,es élément~ constitu-tifs de chaque circuit COmprenllerlt une tuyauter.ie tel].e que 8, un cyclone de dépoussiérage tel que g, une tuyauterie de désulfuration tolle que l2, un cyclone de séparation des résidus de désu]furation tel que 13, une tuyauterie telle que 1~l et UII brûleur tel q-le 15. Ces différents éléments sont représentés sur les ~igures 4 et 5 affectés des indices a, b, c et d. On voit que c~aque tuyauterie de sortie 8 c par e~emple est reliée a Ull bruleur associé 15 c gui est a~nénase sur la face adjacente de lcl paroi tubulaire cle la chauclière et non sur la meme face. La fi gUI'C 5 illustre les supportages des huit cyclones montés sur un cadre 26 ehtou-rant le corps de chaudicre et suspendu comme ce dernier, à
l'ensemble des supports 24 par l'intermédiaire des colonnes dtal~mentation 27 SU3 lesquelles il e~t accroché-ZOBien que l'invention ait été decrite en reférence a une for-me particullère de réalisation, il va de soi qu'elle ne lui est en rien limitée et que des modifications pourront l~i etre apportées sans sortir dc son domaine. On pourra notamment remplacer l'un quelconque des moyens décrits par un moyen techniquement équivalent. L'invention couvre donc, outre l'e~e~ple décrit, ses différentes variantes de réa-lisation.

Claims (10)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiquié, sont définies comme il suit:
1.- Installation de chaudière à combustible solide comprenant un foyer à lit fluidisé constitué par un support de fluidisation au-dessus duquel est déversé
le combustible, de l'air primaire étant insufflé à travers ledit support, et un corps de chaudière à parois tubulaires surmontant ledit foyer dont il est solidaire, caractérisée en ce que le foyer à lit fluidisé constitue un gazéifi-cateur, en ce que le corps de chaudière est divisé en deux parties superposées, respectivement inférieure et supérieure, par une paroi transversale commune, et en ce qu'il est prévu un circuit pour alimenter au moins un brûleur aménagé à la base de la partie supérieure, en gaz sortant de la partie inférieure, ledit brûleur étant simultanément alimenté en air secondaire de combustion, et ledit circuit comportant des moyens de dépoussiérage et de désulfuration.
2.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le support de fluidisation est constitué par une grille mécanique mobile assurant la distribution de l'air de fluidisation et l'évacuation des mâchefers.
3.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi transversale est une paroi tubulaire formée par des plis des tubes verticaux du corps de chaudière.
4.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de dépoussiérage est consti-tué par un cyclone apte à séparer du gaz les envols du foyer, lesdits envols étant recyclés clans ledit foyer.
5.-Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de désulfuration compren-nent un poste d'injection d'un agent désulfurant dans le circuit, en aval du cyclone de dépoussiérage, une section de circuit d'une longueur suffisante pour permettre d'assurer la réaction de désulfuration du gaz, et un cyclone apte à séparer du gaz les résidus de la réaction de désulfu-ration.
6.- Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la section du circuit correspon-dant à la réaction de désulfuration présente la forme d'un U renversé.
7.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu un ventilateur pour alimenter en air, d'une part le foyer à lit fluidisé, d'autre part le brûleur.
8.- Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce qu'il est prévu un réchauffeur d'air à la sortie du ventilateur, ledit réchauffeur d'air étant parcouru par les fumées évacuées par la chaudière.
9.- Installation suivant la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'il est prévu, en aval du réchauffeur d'air, une tuyauterie de dérivation permettant d'injecter directement une partie de l'air fourni par le ventilateur dans la partie inférieure du corps de chaudière.

10.- Installation suivant la revendication 5, suivant laquelle le corps de chaudière est suspendu à
la charpente de ladite installation, caractérisée en ce que les cyclones de dépoussiérage et de séparation des résidus de désulfuration, solidaires des colonnes d'alimen-tation de la chaudière, forment avec celles-ci un ensemble suspendu à la charpente, au même niveau que le corps de chaudière.

11.- Installation suivant la revendication
10, caractérisée en ce qu'il est prévu quatre sorties de gaz de la partie inférieure du corps de chaudière, et en ce que les huit cyclones sont disposés autout dudit corps et montés sur un cadre entourant ledit corps, et fixé aux colonnes d'alimentation de la chaudière, avec lesquelles il forme un ensemble suspendu à la charpente, au même niveau que le corps de chaudière.
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