Brevet FR2344801A1 — publié le 19771014

L'invention concerne un four de réaction avec une couche fluidisée d'un matériau en vrac fluide, par exemple de sable, et avec introduction au fond du four d'un agent de fluidisation, par exemple d'air, pour la combustion de substances liquides à solides. Dans des fours de réaction de ce type, il est nécessaire de répartir sur le fond du four l'agent de fluidisation admis et de mettre en même temps une surface d'appui à ladisposition du matériau en vrac fluide. On connaît des fours de réaction à lit fluidisé, dont le fond est constitué par un fond à lumieres ou une grille. Une pluralité de barreaux de grille sont maintenus assemblés au moyen de boulons d'ancrage. Les lumières longitudinales sont de très faible largeur car, au repos, le matériau en vrac fluide ne doit pas tomber à travers la grille. Celle-ci doit etre exécutée en acier hautement réfractaire pour éviter sa détérioration sous l'effet des températures élevées dans le four. En service, le lit fluidisé au-dessus de la grille ou du fond à lumières a fortement tendance à battre et à basculer latéralement, ce qui entraîne une turbulence irrégulière, préjudiciable au bon déroulement de la réaction dans le four. D'autres fours de réaction à lit fluidise connus comportent un fond dammé ou volté en un matériau réfractaire, et l'agent de fluidisation est introduit dans le fond au moyen de cloches de répartition d'air. Le fond dammé ou volté forme d'un matériau réfractaire est très lourd et risque de se rompre en cas de changements fréquents de la charge, ou de mises en route et d'arrêts répétés du four. Un démarrage rapide du four de réaction est impossible, en raison du danger accru de rupture du fond par suite de tensions thermiques élevées. L'invention a pour but de réduire ou d'éliminer les inconvénients des fours de réaction connus et de proposer un fond dont la construction est exempte d'insuffisances en service. Conformément à l'invention, ce but est atteint par une chambre de répartition de l'agent de fluidisation, qui se distingue par une multiplicité de tubes répartiteurs avec queue et tête, la queue étant soudée verticalement dans le plafond de la chambre de répartition, cependant que la partie de la queue ressortant du plafond de la chambre de répartition est entourée de matériau en vrac présent et que la tête est pourvue de canaux sensiblement horizontaux pour la sortie de l'agent de fluidisation. Suivant d'autres arrangements de l'invention, dépendant de la conception générale du four de réaction, le plafond de la chambre de répartition peut être en même temps le fond du four et la chambre de répartition être munie intérieurement d'une-multi- plicité d'appuis, ou le plafond de la chambre de répartition peut être voûté. Selon un autre agencement, la chambre de répartition présente la forme d'un système ramifié de tubes qui repose sur le fond du four. Afin que les canaux horizontaux de sortie de l'agent de fluidisation ne soient pas obstrués à l'arrêt par le matériau en vrac fluide, ces canaux présentent un profil s'élargissant vers l'intérieur. Les avantages qu'offre l'invention résident notamment en ce que les canaux de sortie horizontaux, prévus dans les tubes disposés conformément à l'invention, assurent une bonne turbulence par suite de l'influence réciproque entre les courants, et en ce qu'on obtient un écoulement vers le haut. Un mouvement vertical giratoire est imprimé individuellement aux grains du lit fluidisé. Cette turbulence intensive se propage à travers tout le lit fluidisé en un courant ascendant et empêche la formation de chambres d'air ou de bulles, qui se traduisent en général par une pulsation de la totalité du lit fluidisé. Etant donné que les tubes répartiteurs ressortant de la chambre de répartition ou du système ramifié de tubes se trouvent jusqu'à leur tête dans une couche au repos du matériau en vrac, il est exclu, grâce à l'invention, que les températures élevées de la combustion, la chaleur de convection, ainsi que la chaleur de rayonnement, puissent atteindre et endommager le plafond de la chambre, ou le système de tubes de répartition. De ce fait, la chambre de répartition ou le système de tubes peuvent être exécutés en un acier faiblement allié ou non allié. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. - la figure 1 représente en coupe un four de réaction avec chambre de répartition plane - la figure 2 représente en coupe un four de réaction avec chambre de répartition à plafond voûté - la figure 3 représente un four de réaction avec une chambre de répartition formée d'un système de tubes - la figure 4 représente la tête d'un tube avec canaux de sortie d'air. Le four de réaction selon la figure 1 comprend une cuve 1, généralement maçonnée ou munie d'éléments refroidisseurs, une chambre de répartition 2 pour l'air servant d'agent de fluidisation, une conduite d'admission d'air 3 et des conduites 4 et 5, amenant la substance devant être brûlée et le moyen de chauffage. De la chambre de répartition 2, I'air-pénètre dans des tubes répartiteurs 6 logés dans le plafond 7. A travers des canaux de sortie horizontaux 8 prévus dans-la tête 9 des tubes répartiteurs, l'air s'échappe dans la cuve 1 du four. Le courant d'air sortant met en turbulence le matériau en vrac fluide 10 entourant les tubes dans la zone des canaux de sortie et crée ainsi le lit fluidisé. Le matériau en vrac reposant directement sur le plafond de la chambre de répartition n'est pas mis en turbulence et le progège de ce fait du rayonnement et de la chaleur. Pour des chambres de répartition de grandes dimensions, il est judicieux de consolider le plafond 7 à l'aide d'appuis Il. Si l'on doit renoncer à des appuis pour des motifs de construction, on donne à la chambre de répartition un plafond voûté 12, suivant la figure 2. Les tubes munis des canaux de sortie, placés à des niveaux différents, mais ressortant vers le haut d'une quantité égale, ainsi que la couche reposant sur le plafond, garantissent l'homogénéité du lit fluidisé et protègent en même temps le plafond de la chambre d'une charge thermique élevée. La chambre de répartition d'air représentée dans la figure 3 est constituée par un système de tubes 13, reposant directement sur le fond 14 du four de réaction. On obtient ainsi un four de construction très simple et de hauteur réduite. Au cas où le système de tubes 13 ou les tubes répartiteurs 6 sont vissables, on a l'avantage de pouvoir remplacer rapidement les tubes éventuellement endommagés par des tubes de réserve. La tête de tube 9 suivant la figure 4 est munie de canaux horizontaux de sortie d'air 8. L'agencement des têtes de tube ne fait pas l'objet de l'invention et est choisi dans chaque cas en fonction de la nature du matériau en vrac fluide et de la température de l'air admis. I1 va de sOi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Four de réaction avec une couche fluidisée d'un matériau en vrac fluide, par exemple de sable, et avec introduction au fond du four d1un agent de fluidisation, par exemple d'air, pour la combustion de substances liquides à solides, caractérisé par au moins une chambre de répartition (2) de l'agent de fluidisation et par une pluralité de tubes répartiteurs (6) avec queue et tête (9), la queue étant soudée verticalement dans le plafond (7) de la chambre de répartition, cependant que la partie de la queue ressortant du plafond de la chambre de répartition est entourée de matériau en vrac au repos et que la tête (9) est pourvue de canaux sensiblement horiontaux (8) pour la sortie de l'agent de fluidisation. 2 - Four de réaction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plafond (7) de la chambre de répartition est en même temps le fond du four, et en ce que la chambre de répartition (2) est munie d'une pluralité d'appuis (11). 3 - Four de réaction selon la revendication 1, carac térisé en ce que le plafond (12) de la chambre de répartition est voûté. 4 - Four de réaction selon la revendication 1, carac tersé en ce que la chambre de répartition est constituée par un système ramifié de tubes (13), qui repose sur le fond du four (14). 5 - Four de réaction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les canaux de sortie (8) présentent un profil s'élargissant vers l'intérieur.