Brevet FR2366515A1 — publié le 19780428

La présente invention est relative à une chambre de combustion à lit fluidisé comprenant une zone dans laquelle se trouve de la matière constitutive d'un lit et sur le fond ou au voisinage de celui-ci des dispositifs pour insuffler de l'air et pour alimenter en combustible Pendant ces quelques dernières années, on a proposé de pourvoir la chambre de combustion,par exemple des chaudières et des turbines à gaz ainsi que d'autres installations semblables, d'un lit fluidisé garni de sable, de cendres ou de carbonate de chaux ou d'autres matières convenables.Les principaux avantages de cette manière de iire sont, entre autres, une régulation plus douce et plus sûre de la température et donc l'obtention d'une combustion complète sans températures extrêmement élevées ni excès d'airet la possibilité, en choisissant une matière convenable pour le lit, de fixer les substances indésirées dans les chambres ou dans les gaz de carneaux. Pour obtenir un bon fonctionnement du lit fluidisé, il est nécessaire entre autres d'avoir une alimentation correcte en air et en combustible . L'invention est relative à des dispositifs à cet usage. L'invention se rappor-te principalement à des moyens pour alimenter en air le lit fluidisé. Les dispositifs pour insuffler de l'air consistent en des-tubes qui traversent le fond de la chambre de combustion et sont munis à leur extrémité supérieure d1 ouvertures par lesquelles stéchappe l'air et d'une hotte en forme de cloche qui recouvre ces ouvertures, une bride située en dessous du bord inférieur de la hotte formant, avec le bord inférieur de la hotte, un intervalle par lequel l'air est insufflé dans le lit fluidisé. Suivant un perfectionnement de l'invention, à ces moyens sont adjoints des moyens d'alimentation en combustible AUK dessins annexés,donnés uniquement à titre d'exemple La Figure 1 est un schéma d'une chambre de combustion à lit fluidisé, tandis que Les figures 2 à 5 représentent des variantes de dispositifs suivant l'invention pour l'alimentation en air et en com bus tille La figure 1 est un schéma vu en coupe d'une chambre 1 de combustion à lit fluidisé, dont la partie inférieure est emplie d'une matière 2 formant un lit jusqu'à un certain niveau. En fonctionnement, la matière formant le lit ondule jusqu'à un niveau plus élevé en raison de l'insufflation d'air. La chambre de combustion peut Aetre agencée pour chauffer une chaudière ou pour chauffer l'air destiné à aller à une turbine à gaz. Dans certains cas, des tubes de refroidissement (non représentés) sont immergés dans le lit fluidisé. Ces tubes peuvent être utilisés dans une chaudière pour fournir la vapeur surchauffée, tandis que,dans une centrale à turbine à gaz, ils peuvent être utilisés pour de l'air de chauffage. La figure 1 représente des conduits 3, 4 d'alimentation en air et en combustible respectivement, ces conduits étant munis de branches 5 et 6 traversant le fond de la chambre de combustion . Ces conduits sont avantageusement disposés suivant un certain motif qui permet d'obtenir une répartition égale de l'air et du combustible dans le lit fluidisé. Le conduit 3 peut par exemple consister en une gaine qui entoure la chambre 1 de combustion. Les branches 5 seront alors simplement de courts tronçons qui traversent le fond de la chambre de combustion. Les figures 2 à 5 illustrent les variantes des extrémités supérieures des branches 5 et 6 de divers dispositifs d'injection d'air. La figure 2 représente un tube 5 traversant le fond de la chambre 1 de combustion. Le tube 5 est fermé en son sommet et est muni latéralement d'ouvertures 7 pour le passage de l'air. L'extrémité supérieure du tube est entourée par une hotte 8 descendant au-dessus des ouvertures 7. En dessous de la hotte 8, le tube 5 est muni d'une bride 9 de manière qu'il se forme un intervalle 10 entre la hotte et la bride. On règle la largeur de cet intervalle en fonction de la quantité d'air et de la dimension granulométrique de la matière utilisée pour constituer le lit. Cet agencement empêche que la matière constitutive du lit ne s'écoule en retour dans le tube 5 et permet de maintenir la vitesse de l'air dans l'intervalle 10 à une valeur suffisam ment élevée pour que les flammes issues du lit ne viennent pas sous la hotte. Cette hotte peut être isolée à l'extérieur de manière à être protégée de la chaleur provenant du lit. Avantageusement, la hotte suivant la figure 2 est cylindrique et a la forme d'une cloche, mais elle peut affecter également la forme d'une botte oblongue commune à plusieurs tubes 5 d'amenée disposés suivant une rangée. La figure 2 représente alors une section droite d'une telle botte oblongue. La figure 2 est destinée surtout à illustrer un dispositif d'injection d'air de combustion dans le lit fluidisé, mais Si celui-ci est chargé de combustible solide broyé, on peut utiliser des dispositifs similaires pour l'injection du combustible broyé. Dans ce cas, les trajets d'écoulement en dessous de la hotte doivent avoir une bonne configuration dénuée de noeuds -ou de poches où le combustible pourrait s'accumuler. C'est ainsi par exemple que tant la hotte 8 que la bride 9 peuvent être coniques. Les figures 3 et 4 illustrent un dispositif pour injecter un mélange d'air et de combustible liquide. Des tubes 6 s'étendent au centre des tubes 5 et sont munis à leur extrémité su périeure de buses 11 par lesquelles le combustible est projeté vers l'intérieur de la hotte. Connne Ie montre clairement la figure 4, qui est une vue, à échelle quelque peu agrandie, suivant la ligne IV-IV de la figure 3, les buses Il traversent des ouvertures 7 ménagées dans le tube 5. De cette manière le combustible est envoyé sur la paroi intérieure de la hotte 8 où il est chauffé et réparti par l'air provenant du tube 5.En faisant en sorte que le bord inférieur de la hotte ait une forme arrondie, se terminant par un biseau relativement aigu, on peut obtenir que le combustible soit insufflé sous la forme d'un rideau mince qui se mélange rapidement à l'air de combustion dans le lit fluidisé. On évite également que du combustible se dépose sur la bride 9, ce qui pourrait provoquer la formation de coke. Comme dans le cas précédent, la hotte 8 peut également affecter la forme d'une botte oblongue, mais les buses 11 doivent être dirigées en permanence vers les parois intérieures de cette botte. Au lieu de prévoir des dispositifs distincts pour l'injection d'air et de mélange de combustible et d'air, comme c'est le cas aux figures 1 à 3, ou peut être même une alimentation complètement séparée de combustible et d'air comme décrit à la figure 2, il est possible d'utiliser des dispositifs combinés tels qu'illustres à la figure 5. Comme on le voit, le dispositif suivant la figure 5 consiste simplement en deux dispositifs suivant les figures 2 et 3 qui ont été mis l'un sur l'autre. Le dispositif 7'-9' inférieur est destiné à l'injection d'air pur comme à la figure 2, tandis que le dispositif supérieur-, comme à la figure 3, est utilisé pour insuffler des mélanges d'air et de combustible. La bride 9 de la partie supérieure forme de manière convenable un toit dans la hotte 8' de la partie inférieure. On initie la combustion dans la chambre à lit fluidisé en chauffant le lit fluidisé par de l'air chaud à quelques centaines de degrés. Ensuite, quand le combustible arrive, il se produit rapidement des gaz inflammables dans le lit fluidisé chaud, et l'on peut allumer ces gaz au sommet du lit, par exemple à l'aide d'une flamme ou d'une étincelle électrique. La combustion se propage alors rapidement vers le bas dans le lit fluidisé chaud. REVENDICATIONS 1 - Chambre de combustion à lit fluidisé comprenant une zone (1) dans lequel se trouve une matière (2) formant un lit et sur le fond ou adjacent à celui-ci des dispositifs (5, 6) pour insuffler de l'air et pour alimenter en combustible, caractérisée en ce que ces dispositifs pour insuffler de l'air consistent en tubes (5) qui traversent le fond de la chambre de combustion et sont munis à leur extrémité supérieure d'orifices (7) pour le passage de l'air, une hotte (8) semblable à une cloche recouvrant ces ouvertures ,tandis qu'une bride (9), en dessous du bord inférieur de la hotte, forme, avec le bord inférieur de cette hotte, un intervalle (10) par lequel l'air est insufflé dans le lit fluidisé. 2 - Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au milieu d'au moins certains des tubes (5) d'insufflation d'air, se trouvent des tubes (6) plus minces d'injection de combustible, ces derniers tubes étant munis à leur extrémité supérieure de buses (11) débouchant dans la hotte (8). 3 - Chambre de combustion suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'au moins certains des tubes (5) pour insuffler de l'air sont munis de deux hottes (8, 8') disposées ltune sur l'autre, la hotte (8) supérieure étant également munie de buses (11) d'injection de combustible, tandis que seul de l'air est admis dans la hotte (8') inférieure. 4 - Chambre de combustion suivant la revendication 1, de préférence pour combustible broyé solide , caractérisée en ce que lesdispositifs pour insuffler du combustible broyé ont pratiquement le même agencement que ceux pour insuffler de l'air, les deux dispositifs des deux types étant associés mutuellement l'un à l'autre.