Brevet FR2381965A1 — publié le 19780922

La présente invention concerne un procédé et une installation de chauffage pour la combustion de combustibles solides, en particulier de bois et de déchets de bois, lesdits combustibles étant introduits dans une chambre de combustion où un espace de combustion est ménagé au-dessus des combustibles et dans lequel de l'air à combustion est insuflé. Dans une installation de chauffage connue du même genre, avec les résidus de combustion en haut, le matériau de combustion doit être utilisé sous une forme bien déterminée, concassée et comprimée, ce qui rend l'exploitation particulièrement difficile (DE-PS 905 780). Dans une autre installation connue, avec les résidus de combustion en haut, il n'est pas nécessaire que le combustible soit préparé sous une forme particulière mais, par contre, seules de petites quantités de matériau brûler peuvent être introduites a chaque fois (DE-PS 330 281). Le but de la présente invention est de prévoir un procédé et une installation qui permette de brûler complètement, sans suie et sans fumée, les combustibles les plus divers, en particulier les déchets de bois tels que les copeaux et la sciure mais aussi de grandes pièces de bois et des mélanges de ces matières, et où les conditions qui régnent pendant la combustion de grandes quantités de combustibles sont maintenues pratiquement constantes pendant quelque temps. Dans ce but, le procédé selon 11 invention est caractérisé par le fait que, grâce a l'abaissement d'une partie couvrante dans la chambre de combustion ou à un déplacement par poussée vers le haut du combustible, un espace de combustion homogène est continuellement maintenu, permettant une combustion optimale dudit combustible. De cette manière, l'espace de combustion peut rester toujours relativement petit, et, grâce a des vitesses d'air relativement élevées, les cendres peuvent être éliminées comme cendres volantes, en particulier dans le cas de la combustion de matériaux fins. L'installation de chauffage selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre de combustion dans laquelle du combustible peut être introduit et une calotte fermant la chambre de combustion vers le haut et délimitant un espace de combustion au-dessus du combustible, et par le fait que de l'air a combustion est introduit par le haut a travers ladite calotte au travers de laquelle des gaz de combustion et des cendres volantes peuvent s'échapper vers le haut. L'invention va être décrite ci-après a l'aide du dessin dont la figure unique représente une coupe schématique à travers une installation de chauffage selon 11 invention. L'installation présente une chambre de combustion 1, cylindrique et disposée verticalement, qui est équippée 9 sa partie inférieure d'une grille 2 et d'une porte de cendrier 3. La paroi du compartiment de combustion est double, comme c'est habituelle- ment le cas pour les chaudières de chauffage. Sur le côté de la chambre de combustion 1 est montée une cuve de retenue des cendres 4, également a double paroi, et servant d'échangeur de chaleur. Une paroi de séparation 5 de la cuve 4 sert a guider les gaz de fumée de 1' extrémité supérieure de la chambre de combustion 1 vers le bas, puis a nouveau vers le haut jusqu'au tube a fumée 6. A 1 'extrémité inférieure de la cuve de retenue des cendres 4 se trouve un chapeau 7 permettant l'évacuation des cendres accumulées. L'installation de chauffage comprend un conduit d'amenee 9 et un conduit d'évacuation 8. L'installation est équippée d'une conduite 10 pour l'air -a combustion a travers laquelle celui-ci, qui est délivré par un ventilateur 11, peut être amené dans la chambre de combustion. L'introduction de l'air a combustion se fait par un tube télescopi- que 12 de longueur variable. Dans la partie montante de la conduite 10 se trouve une articulaton lOa au moyen de laquelle la partie supérieure avec le tube télescopique 12 peut pivoter par rapport a la partie inferieure reliée au ventilateur il. La partie inférieure du tube télescopique 12 passe a travers une calotte 13 et est fixée a celle-ci. A l'intérieur de la calotte 13, le tube télescopique 12 comprend une tête soufflante ou une buse 14 présentant des ouvertures à sa partie frontale inférieure et dans la surface de son manteau.Grâce a un treuil 15 et a une poulie de déviation 16, le tube télescopique 12 ainsi que la calotte 13 et la buse 14 peuvent être retirés par le haut de la chambre de combustion 1. Ces parties, ainsi qu'un couvercle la, représenté sché matiquement, peuvent alors pivoter autour de l'articulation lOa de la conduite 10 et être écartées de côté, de manière à rendre l'ouverture de la chambre de combustion accessible pour un nouveau remplissage de combustible. La figure montre une position de fonctionnement normale, dans laquelle la calotte 13 repose avec son bord inférieur sur le combustible ou le mélange combustible. L'air à combustion délivré par le ventilateur 11 sort de la buse 14 vers le bas comme air primaire et vers les côtés comme air secondaire. I1 se produit ainsi une combustion dans une dépression du combustible en forme de cratère, cette combustion étant pratiquement complète et les gaz de combustion et les cendres volantes dégagés lors du processus sortent par dessus la buse a travers l'ouverture supérieure de la calotte. Les gaz de combustion avec les cendres volantes sortent alors par le haut de la chambre de combustion et entrent dans un séparateur, pour finalement quitter l'installation par le tube à fumée 6.La cendre volante se rassemble au fond du séparateur 4 et devra être périodiquement évacuée. Avec l'avance de la combustion, la calotte 13 avec la buse 14 s'abaisse sous l'effet de son propre poids de manière a reposer continuellement sur le combustible, de sorte qu'il se forme sous la calotte un espace de combustion bien délimité, dans lequel la combustion complète mentionnée plus haut se produit. Le rapport entre l'air primaire et l'air secondaire sera choisi de préférence d'environ 1 à 2. Le réglage de la puissance de combustion est fait par la modification de la quantité d'air insuflé. Le ventilateur peut par exemple être réglé en deux marches au moyen d'un thermostat, la marche inférieure étant choisie de manière à ce que la puissance de chauffage ne soit pas tout à fait suffisante alors que la marche supérieure correspond à une puissance chauffante trop élevée. De cette manière, il est possible, sans qu'il soit nécessaire d'interrompre la combustion, de régler dans un domaine suffisant. En raison du régime continu, il ne peut se produire a aucun moment de formation de fumée ou de suie. Lorsque la réserve de combustible dans la chambre de combustion est brulée, un thermostat spécial déclenche le ventilateur 11. Pour remettre du combustible, la calotte 13 avec la buse 14 est tirée vers le haut au moyen du treuil 15 et soulevée en même temps que le couvercle de la chambre de combustion. Ces parties sont alors tirées sur le côté, comme expliqué plus haut, de sorte que du nouveau combustible peut être introduit par la partie supérieure de la chambre 1. Sur ce combustible sont alors disposés des tisons pour amorçer l'allumage et le couvercle la avéc la calotte 13 sont ensuite remis en place.Après la fermeture du couvercle, l'amenée d'air a combustion est de nouveau enclenchée et la combustion se produit comme décrit prêcedemment. La durée de combustion par charge de remplissage peut atteindre jusqu'a 18 heures, selon la hauteur de la chambre de combustion, le genre de combustible et la charge introduite. I1 serait aussi possible de monter de manière fixe la calotte 13 avec la buse 14 a l'extrémité supérieure de la chambre de combustion et d'introduire le combustible depuis le bas, par poussée. Cette poussée peut être intermittente et réalisée a l'aide d'un organe élévateur en forme de piston ou, selon le cas, continue a l'aide d'une vis d'Archimède. La chambre de combustion 1 aura de préférence une section circulaire mais, le cas échéant, une autre section est aussi admissible. I1 est possible de prévoir soit une simple chaudière de chauffage soit une chaudière combinée pour la préparation d'eau chaude et bouillante. Le cas échéant, il est possible de prévoir une deuxième chambre de combustion avec un brûleur à mazout afin de suppléer a une insuffisance de chauffage due a une réserve trop faible de combustible solide. La chambre de combustion peut aussi se trouver 9 l'intérieur du revêtement réfractaire d'un fourneau. Une utilisation particulièrement avantageuse de l'installation de chauffage décrite ci-dessus consiste a disposer dans la chambre de combustion I un récipient avec du combustible liquide, tel que des huiles usées ou produits similaires, a enflammer le liquide et a descendre la calotte 13 sur le récipient avec l'amenée d'air enclenchée. Ainsi, des combustibles liquides inflammables peuvent être brûlés de manière très propre. Si nécessaire, le bord inférieur de la calotte pourrait être muni d'un anneau flotteur nageant b la surface du liquide a brûler, de manière a ce que la calotte s'abaisse en même temps que le niveau du liquide. Pour obtenir un réglage fin de l'apport d'air, il est possible d'adjoindre dans chaque cas d'application un clapet de réglage et on pourrait aussi prévoir une sûreté a la surchauffe qui provoquerait la coupure de l'apport d'air en cas de surchauffe. I1 est également avantageux de monter un volet de retenue dans la conduite d'air a combustion afin d'empêcher que, lorsque le ventilateur est déclenché, des gaz de fumée puissent s'échapper par la conduite et le ventilateur. Un tel volet de retenue est aussi né- cessaire lorsqu'il est prévu de raccorder un brûleur 9 mazout à une installation de chauffage comme décrite ci-dessus. Dans ce cas, on peut chauffer au choix en brûlant des combustibles dans la chambre de combustion ou par le brûleur à mazout. La calotte 13, la buse 14 et la partie inférieure de la conduite d'air à combustion doivent être en matériaux réfractaires mais pas trop lourds afin qu'ils puissent s'abaisser de lueur propre poids pour suivre l'évolution de la combustion mais qu'il soit encore possible de les retirer relativement facilement. Si la chambre de combustion est exécutée comme un compartiment entouré d'un manteau d'eau, il existe une assez forte tendance la formation de suie par le fait que la température de la surface intérieure est relativement basse. Ce défaut pourrait être fortement corrigé si la paroi interne de la chambre de combusiton était double, ce qui contribuerait aussi a favoriser une combustion complète car, dans ce cas, la vraie paroi intérieure, n'étant pas refroidie par l'eau, est susceptible d'atteindre une température de service élevée. REVENDICATIONS 1. procédé de combustion de combustibles solides, en particulier de bois et de déchets de bois, lesdits combustibles étant introduits dans une chambre de combustion où un espace de combustion est ménagé au-dessus des combustibles, et dans lequel de l'air a combustion est insuflé, caractérisé par le fait que, grâce l'abaissement d'une partie couvrante dans la chambre de combustion ou à un déplacement par poussée vers le haut du combustible, un espace de combustion homogène est continuellement maintenu, permettant une combustion optimale dudit combustible. 2. procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans ledit espace de combustion, une calotte au travers de laquelle de l'air primaire est introduit, est abaissée sur le combustible et que le résidu de combustion est déplacé en conséquence vers le bas, ou libéré. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la cendre volante produite lors de la combustion est amassée dans un séparateur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé par le fait que la puissance de combustion est réglée par la variation de l'apport d'air à combustion 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'apport d'air à combustion est automatiquement interrompu après la combustion complète de la réserve de combustible. 6. Installation de chauffage pour la mise en oeuvre du pro céde selon les revendications 1 a 5, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre de combustion dans laquelle du combustible peut être introduit et une calotte fermant la chambre de combustion vers le haut et délimitant un espace de combustion au-dessus du combustible, et par le fait que de l'air a combustion est introduit par le haut à travers ladite calotte au travers de laquelle des gaz de combustion et des cendres volantes peuvent s'échapper vers le haut. 7. Installation de chauffage selon la revendication 6, caractérisée par le fait que ladite calotte est déplaceable et que l'air à combustion est introduit à travers une conduite télescopique. 8. Installation de chauffage selon la revendication 7, ca ractérisée par le fait que la calotte peut etre enlevée de la chambre de combustion et qu'un couvercle de ladite chambre de combustion peut être dégagé de celle-ci par pivotement pour permettre le remplissage de combustible. 9. Installation de chauffage selon l'une quelconque des revendications 6 a 8, caractérisée par le fait qu'une buse se trouve sous la calotte, dans l'espace de combustion, ladite buse envoyant del'air primaire vers le bas, contre le-combustible et de l'air secondaire latéralement, sous ladite calotte. 10. Installation de chauffage selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée par le fait que la chambre de combustion comporte une grille. 11. Installation de chauffage selon-la revendication 6, caractérisée par le fait que la calotte est montée de manière fixe dans la chambre de combustion et qu'il est prévu' un dispositif de -transport pour l'introduction et le déplacement du combustible depuis le bas. 12. Installation de chauffage selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisée par le fait qu'un séparateur est raccordé à la chambre de combustion pour séparer les cendres volantes des gaz de fumée. 13. Installation de chauffage selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le séparateur est agencé comme un échangeur de chaleur. 14. Installation de chauffage selon l'une quelconque des revendications 6 a 13, caractérisée en que qu'elle comprend des moyens commandés automatiquement pour le réglage de l'apport d'air a combustion, comme par exemple un volet dans le canal d'air à combustion et/ou une commande a étages pour le ventilateur. 15. Installation de chauffage selon l'une quelconque des revendications 6 a 14, caractérisée par un volet de retenue dans le canal d'air a combustion. 16. Installation de chauffage selon l'une quelconque des revendications 6 a 15 dans laquelle la chambre de combustion est entourée d'un manteau d'eau, caractérisée par le fait que la paroi interne de la chambre de combustion est double. 17. Utilisation de 11 installation de chauffage selon les revendications 6 à 16 pour la combustion de combustibles liquides, caractérisée par le fait que le combustible liquide est placé dans un récipient dans la chambre de combustion, que la calotte vient au-dessus dudit récipient et que le combustible est enflammé et brûlé sous la calotte grâce a un apport d'air a combustion introduit au travers de ladite calotte.