Brevet FR2319845A1 — publié le 19770225

la présente invention a pour objet un noureaw Procédé ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre, ledit Procédé permettant la combustion de produits solides légers, c'est-à-dire transportables pneumatiquement, tels que par exemple des copeaux de bois, du fumier, des végétaux, des pailles, des amas de lin et; toutes poussières même très fines. Dans les procédés habituellement utilisés, pour l'incinération des copeaux de bois, on se sert généralement d'une chambre de combustion briquetée à grille horizontale sur laquelle sont envoyés par exemples pneiirnatiquement avec séparateur, ou par gravité, des copeaux venant d'un silo et cela au moyen généralement d'un extracteur. Dans ce type d'incinérateur la combustion provoque une certaine pression à l'intérieur du foyer sous l'action de laquelle les fumées sont chassées vers un récupérateur à eau et sont ensuite envoyées à l'extérieur. Dans ce genre d1installations, d'une part la combustion 'est pas excellente et d'autre part, le fait de mettre le foyer sous pression entrain des risques importants de combustion en dehors même de la chambre à l'entrée du combustible solide ; de même en cas de détérioration ou de ruptures accidentelles, par le fait de la pression plus élevée à l'intérieur de la chazabre de combustion par rapport au reste de l'installation, cette pression repousse vers l'extérieur de la chambre des fumées et des matières incandescentes. I1 a également été proposé d'autres dispositifs pour la combustion de tels produits notamment dans le brevet français de la Société demanderesse n 71 35737. Toutefois, ce dispositif, s'il présente par rapport à ce qui était précédemment connu d'importants avantages, n'en comporte pas moins encore certains inconvénients. ainsi dans le dispositif décrit dans ce brevet la combustion est souvent incomplète et il est nécessaire d'éliminer périodiquement les cendres de combustion. De plus ce dispositif étant à grille on a constaté que celle-ci avait tendance à se boucher surtout dans le cas de grandes quantités de combustibles introduites, ce qui avait pour effet d'augmenter la pression dans la chambre de combustion et d'entratner par conséquent d'importants inconvénients dans la marche du processus. Enfin dans ce dispositif antérieurement connu la combustion est lente et il est donc diff@@@ @e sinon d'obtenir un arrêt rapide de la combustion ce qui dans certains cas présente également un inconvénient. Après d'importantes recherches la Société demanderesse vient de mettre au point un nouveau procéde et dispositif de combustion de produits solides légers qui permettent de remédier aux différents inconvénients rencontrés dans les procédés et dispositifs antérieurement connus. Selon la présente invention la combustion s1 effectue dans d'excellentes conditions et est totale. Ceci a pour conséquence l'absence, pratiquement totale, de cendres, de plus le dispositif ne comportant pas de grille il n' a donc aucun risque d'aWgme-ntation de la pression par obturation. infin, et cette caractéristique est Cort importante, l'arrêt de l'injection des produits combustibles solides a pour effet l'extinction quasi instantanée du foyer. Compte-tenu de cette caractéristique le procédé de combustion selon l'invention présente donc les mêmes avantages que celui des produits combustibles liquides. la présente invention a pour objet un procédé de combustion de produits solides légers susceptible de récupérer la chaleur produite par la combustion de ces produits,ledit procédé étant caractérisé par le fait que l'on projette à grande vitesse et sensiblement horizontalement, à la partie inférieure d'un foyer, lesdits produits en mélange avec de l'air, que l'on enflamme lesdits produits, qu'on fait suivre auldits produits un trajet ascendant courbe, de préférence circulaire sensiblement dans un plan vertical par l'intermédiaire d'une paroi déflectrice courbe du foyer située en face de arrivée des produits de façon que la partie non brillée desdits produits, au sommet dudit trajet courbe possède une vitesse faible ou nulle permettant ainsi à cette partie desdits produits de retomber en direction de l'arrivée des produisis et que l'on extrait les fumées par la partie supérieure du foyer de combustion par un moyen mettant le foyer en dépression par rapport à l'arrivée du mélange des produits et de l'air. De préférence on fait passer lesdites fumées apyres 'sur sortie du foyer, à travers un récupérateur de chaleur et l'on envoie sous pression, au contact de la surface externe dudit récupérateur et de la surface externe dudit foyer de l'air destiné à entre chauffé, ladite pression de l'air étant de r;rIYsence supérieure à la pression régnant dans le foyer, ledit air chauffé étant ensuite évacué vers des moyens d'utilisation. La mise en oeuvre de ce procédé peut s'effectuer notamment de la façon suivante Le combustible est injecté horizolatalement, mélangé dans l'air à la base du foyer. Un brûleur, placé à la partie supérieure avoisinante et tangentiellement suivant un angle faible de 11 ordre de 100 par rapport à l'arrivée du mélange combustible + air, enflamme les produits qui sont alors centrifugés sous il effet de la vitesse d'injection sur la surface de la paroi à section courbe du foyer. La vitesse du combustible chute au fur et à mesure de sa progression le long de son trajet ascendant courbe pour devenir quasiment nulle au point culminant Les particules de combustibles imbrûlées retombent alors par gravité dans le courant à grande vitesse qui les recycle jusqu'à combustion complète.Selon un mode préférentiel de réalisation la surface de 11 enveloppe du foyer est semi-circulaire. Toutefois celle-ci peut prendre d'autres formes du moment que par effet de la vitesse d'injection on obtienne un retour des particules non brûlées au voisinage du brûleur. Les fumées provenait de la combustion se trouvent aspirées, à travers un conduit aboutissant à des échangeurs tubulaires, par un ventilateur de tirage mécanique. pe préférence, ce foyer comporte une entrée d'air complémentaire située à la base du foyer et cet air complémentaire se trouve aspiré par l'action dudit ventilateur. Ce ventilateur permet de plus de maintenir le foyer en position constante de dépression et de faciliter la circulation des gaz brûlés sur les surfaces d'échange du récupérateur de façon à en retirer le- rendement maximum. Les fumées ainsi aspirées sont ensuite de préférence envoyées dans un ou plusieurs groupes cycloniques de récupération des suies ce qui permet de laisser échapper des fumées propres. Ma récupération thermique adjointe à ce procédé peut se concevoir avec différents types de fluides mais la forme et le principe de la chambre de combustion, se prêtent plus particulièrevent à l'échauffement de l'air, en vue par exemple d'une diffusion d'air chaud-vers un groupe de locaux. Selon ce mode de réalisation 11 air à réchauffer est envoyé par un dispositif d'aspiration d'air frais, d'un type connu, au contact du récupérateur de chaleur et de l'enveloppe extérieure du foyer pour s'échapper ensuite soit en été par une cheminée vers l'extérieur1 soit en hiver vers un dispositif de chauffage à air de groupes de locaux. De façon à obtenir un meilleur rendement il est possible de prévoir des chicanes tout autour du foyer de façon à ce que la totalité de celui-ci soit entourée d'air à réchauffer. Comme on prévoit une entrée d'air supplémentaire pour l'air primaire de combustion au niveau du brtleur, il peut 'avérer souhaitable de prévoir également un complément d'air frais au niveau de la sortie des fumées du foyer. Cependant, les compléments d'air sont prévus de façon à ne pas modifier la dépression créée à 11 intérieur du foyer de combustion, pression obtenue par un débit et une pression supérieures créés par un dispositif mécanique d'aspiration des fumées, par rapport à la pression et au débit créés par le dispositif d'introduction pneumatique du combustible solide, et en outre par la pression et le débit créés par le dispositif d'aspiration d'air frais qui lui, est toujours supérieur à ceux non seulement du dispositif d'aspiration des fumées, mais également d'introduction pneumatique du combustible. On évitera ainsi tout danger d'extension de la combustion et cela même en cas de rupture ou de détérioration accidentelles. Le brûleur qui est prévu pour enflammer les copeaux sera mis en veilleuse dès que le combustible sera parfaitement enflammé.Il slagit là dtune méthode de réglage qui peut être manuelle mais automatique ainsi qu'il est maintenant habituel dans les foyers à mazout ou à gaz. Ainsi par un système connu de cellules et de thermostats d'ambiance, dès que l'on aura atteint une température déterminée soit dans le local chauffé par l'installation soit meme du fluide à chauffer, l'arrivée pneumatique du combustible pourra être coupée, ce qui entraînera quasi immédiatement l'arrêt de la combustion dans le foyer. ;;r=n effet, aucune couche de matière incandeseente n y maintenue, et l'arret de l'arrivée de combustible pourra entre suivi, à un intervalle très court, paru'arrêt du dissitif d'aspiration des fumées comme après quelques secondes également par l'arrêt du dispositif d'aspiration d'air frais. Dans le cas contraire, une baisse de température pourra engendrer primo la mise en marche du brtleur à plein feu, puis après quelques secondes l'injection du combustible en même temps que la mise en fonction simultanée ou non des autres dispositifs. On prévoit en outre, après une minute par exemple le retour en veilleuse du bradeur. Cependant, même quand le brûleur sera mis en veilleuse, on maintiendra en marche le ventilateur prévu pour son refroidissement, ce qui permettra également d'empêcher toute remontée intempestive de chaleurs et particules enflammées. Ma présente invention a également pour objet le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de combustion décrit ci-dessus. Ce dispositif, comportant un foyer de combustion, un conduit supérieur de fumées, éventuellement un récupérateur de chaleur des fumées, un dispositif d'aspiration ou de tirage des fumées, éventuellement un groupe cyclonique de récupération des suies, est essentiellement caractérisé par le fait que ledit foyer de combustion est muu d'une paroi à section verticale courbe, d'une arrivée pneumatique de combustibles et d'air de combustion placée sensiblement horizontalement à la partie inférieure du foyer pour projeter le mélange d'air et de combustible vers la partie inférieure de la paroi courbe du foyer et d'un brûleur de préférence à gaz ou à mazout placé au voisinage et tangentiellement à l'arrivée du combustible mélangé à 12 air. Comme il a été indiqué ci-dessus l'enveloppe est de préférence semi-circulaire et le foyer peut comporter une entrée d'air complémentaire placée à la base du foyer. De façon avantageuse le dispositif selon l'invention peut comporter en outre un ventilateur d'air frais alimentant en air frais un trajet d'air frais passant à travers le récupérateur pour récupérer une partie de la chaleur des fumées, ledit trajet se poursuivant ensuite autour de l'ensemble des parois du foyers à la suite de quoi il est dirigé vers un orifice de sortie. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-dsssous en référence au dessin annexé donné à titre d1e-xeple non limitatif d'une installation permettant la rf- . avion du procédé - la figure 1 représente une coupe schématique verticale de l'installation, - la figure 2 représente une coupe horizontale selon l'axe Il-Il'. En 1 on a représenté le conduit d'arrivée de combustible, en 2 l'entrée d'air d'injection, en 3 le dispositif d'introduction pneumatique, en 4 le conduit amenant le combustible et débouchant en 5 dans la chambre de combustion ou foyer 6. la partie supérieure avoisinante de 5, on a représenté en 7 le brûleur à gaz ou à mazout et en 7' la flamme d'initiation de la combustion. Comme on peut le constater d1après la figure 1, il importe que le brûleur soit placé tangentiellement de façon à initier la combustion des particules de combustibles arrivant horizontalement par le dispositif d'introduction 3. Le foyer de combustion 6 est délimité par une enveloppe présentant une paroi 8 de forme semi-circulaire. On voit en suivant le trajet des flèches 22 que le mélange d'air et de combustibles enflammés projeté tangentiellement à la base du foyer suit un trajet semi-circulaire sous l'effet de déflexion produit par la paroi courbe 8 du foyer. Les conditions de fonctionnement sont déterminées de façon que les particules de combustibles qui demeurent imbrûlées au voisinage de l'extrémité 9 supérieure de la paroi 8 arrivent dans cette zone avec une vitesse faible ou nulle de sorte qu'elles retombent par gravité en direction du jet d'arrivée d'air et de combustibles pour être recyclées à nouveau le long de ladite paroi courbe tandis que les gaz et les fumées sont évacués par le haut en suivant le trajet des flèches 23. En 10, on a représenté l'entrée d'air complémentaire. En 11, on a représenté le conduit de sortie des fumées à la partie supérieure du foyer 6. Tout autour du foyer 6 et du conduit Il circule l'air à réchauffer provenant du ventilateur d'aspiration 12 dont le rotor 13 envoie l'air frais tout d'abord suivant les flèches 24 au contact du récupérateur de chaleur 14t traversé parles fumées provenant du foyer par le conduit 11. L'air qui est ainsi réchauffé est ensuite dirigé selon les flèches 25 tout autour du foyer dont il récupère une partie de la chaleur. L'air chauffé ainsi obtenu est alors dirigé soit en 15 par ouverture du clapet 16 pour le chauffage d'installation diverse, soit en 17 c'est-à-dire à l'air libre. En 18, on a représenté le ventilateur d'asDiration ou de tirage des fumées qui envoie lesdites fumées vers des groupes cycloniques de récupération des suies 19 et 20, ce dernier cyclone se terminant par une cheminée d'évacuatiou 21 des fumées. Les conditions d'utilisation sont déterminées de façon telle que la pression d'air régnant le long du trajet d'air réchauffé suivant les flèches 24, 25 soit supérieure à la pression régnant à l'intérieur du foyer de façon à éviter une sortie d'air enflammé ou de fumées en cas de rupture de la paroi. L'invention n'est pas limitée bien entendu à la forme de réalisation décrite ci-dessus et l'on ne sortira pas de son cadre en y apportant toutes variantes ou modifications. En particulier il est clair qu'on peut donner à la section verticale de la paroi 8 du foyer une allure courbe autre que semi-circulaire, étant entendu que cette allure doit entre telle que la vitesse des particules imbrtlées du combustible au sommet du foyer soit suffisamment faible ou nulle pour que ces particules ne soient pas entraSnées par le courant de fumées mais retombent par gravité en direction de la zone de combustion inférieure correspondant à l'arrivée du mélange air-combustible. En outre il est clair que la disposition respective des différentes parties telles que foyer, récupérateur, évacuation de fumées et éventuellement circuits d'air frais à réchauffer ou d'autres fluides à réchauffer, peut entre modifiée sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de combustion de produits solides légers, caractérisé par le fait que l'on projette à grande vitesse et sensiblement horizontalement, à la partie inférieure d'un foyer, lesdits produits en mélange avec de l'air, que l'on enflamme lesdits produits, qu'on fait suivre auxdits produits un trajet ascendant courbe dans un plan vertical par l'intermédiaire d'une paroi déflectrice courbe du foyer située en face de l'arrivée des produits de façon que la partie non brûlée desdits produits, au sommet dudit trajet courbe, possède une vitesse faible ou nulle permettant ainsi à cette partie desdits produits de retomber en direction de l'arrivée des produits, et par le fait que l'on extrait les fumées par la partie supérieure du foyer de combustion par un moyen mettant le foyer en dépression par rapport à l'arri- vée du mélange des produits et de l'air. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait suivre auxdits produits un trajet de forme circulaire. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications l et 2, caractérisé par le fait que l'extraction des fumées comporte leur passage, après leur sortie du foyer, à travers un récupérateur de chaleur, et qu'en outre on envoie de l'air sous pression, destiné à être chauffé, au contact de la surface externe dudit récupérateur et dudit foyer. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la pression de l'air à chauffer est supérieure à la pression régnant dans le foyer. 5. Procédé selon llune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on insuffle à proximité de l'arrivée des produits, un courant d'air complémentaire à l'intérieur du foyer 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on enflamme le jet de produits en mélange avec de l'air, à l'aide d'un brûleur placé suivant un angle faible de l'ordre de 100 par rapport à l'arrivée du mélange de produits et d'air. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant un foyer de combustion, un conduit supérieur de fumées, un dispositif d'aspiration et de tirage des fumées, caractérisé par le fait que ledit -foyer de combustion est muni d'une paroi à section verticale courbe, d'une arrivée pneumatique de combustible et d'air de combustion placée sensiblement horizontalement à la partie inférieure dudit foyer pour projeter le mélange dlair et de combustible vers la partie inférieure de la paroi courbe du foyer et d'un bru leur placé avec un angle faible par rapport à arrivée du mélange de combustible et d'air 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite paroi courbe présente sensiblement une forme semi-circulaire. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait qu'il comporte une arrivée d'air complémentaire débouchant dans ledit foyer à sa partie inférieure 1O,Disposi2if selon 1'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que le conduit supérieur de fumées comporte un récupérateur de chaleur traversé par les fumées de combustion du foyer, et qu'un dispositif d'aspiration permet d'envoyer de l'air frais, destiné à etre chauffé1 au contact de la surface externe dudit récupérateur et dudit foyer.