Brevet FR2411364A1 — publié le 19790706

a présente invention concerne une buse d'injection permettant d'amener un combustible liquide à un dispositif de combustion à lit fluidisé. On fait fonctionner un dispositif de combustion à lit fluidisé en insufflant de l'air à travers un lit ae matière inerte se présentant sous la forme de particules afin de maintenir ce lit dans un état fluidisé et en injectant du combustible dans le lit de façon à ce que la combustion se produise. Le combustible, qui peut être solide, liquide ou gazeux, ou constitué par un mélange de liquides, de solides et de gaz, brûle à l'intérieur du lit qui est maintenu à une température habituellement comprise entre 700 et 1800 C, ce lit fournissant une quantité donnée de chaleur. Les dispositifs de combustion a lit fluidisé permettent d'obtenir de très grandes quantités de chaleur par unité de volume et l'on peut transmettre cette chaleur à des taux très élevés de transfert, à des surfaces plus froides immergées dans le'lit. L'expression ttdispositif de combustion ou four à lit fluidisé" désigne un lit fluidisé Jouant à la fois le rôle de dispositif de combustion et de dispositif de gazéification, permettant, par une réaction partielle d'un combustible avec un gaz renfermant de l'oxygène, de produire un gaz combustible qui peut être emmagasiné ou brûlé en un point éloigné du lit fluidisé. L'alimentation en combustible liquide a posé cependant parfois quelques problèmes, par exemple l'alimentation en fuel oil de fours à lit fluidisé, du fait que les buses d'alimentation ont tendance à s'obstruer et que la qualité de la combustion est très sensible à la répartition du combustible. Le brevet britannique 1 368 352 décrit un plateau de distribution comprenant une chambre présentant une entrée de. combustible et un tube d'amenée d'air traversant cette chambre, l'intérieur du tube d'amenée d'air étant en communication avec la chambre, une extrémité de ce tube se terminant par une tête. présentant des ouvertures de sortie prévues pour amener un mélange combustible, qui comprend un combustible et de l'air, un four à lit fluidisé, un autre tube entourant le tube '7: EtRenée d'air, cet autre tube présentant une entrée d'air et une sortie d'air, la sortie d'air étant prévue pour amener de l'air dans une zone du lit fluidisé située au-dessous de la tête d'alimentation en mélange combustible au lit fluidisé. La présente invention utilise un procédé d'injection direct d'huile dans les tubes d'amenée d'air, par opposition à la technique de la pellicule grimpante d'huile utilisée dans le brevet précédemment mentionné. Dans certaines applications, cette technique de la pellicule grimpante d'huile ne se révèle pas tout fait-appropriée du fait qu'il est nécessaire , pour déplacer un liquide tel que de l'huile dans les tubes d'amenée d'air, de prévoir une arrivée d'air à pression sensiblement plus levée que celle nécessaire pour ne réaliser que la simple fliiidisation du seul lit. Ainsi, des arrivées d'air distinctes peuvent être nécessaires pour réaliser chacune de ces opérations. La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'alimentation du lit en fuel oii ou huile combustible qui utilise la même alimentation d'air que pour réaliser la fluidisation du lit, ce qui permet de simplifier l'installation. Conformément à l'invention, une buse d'injection destinée à être utilisée dans un dispositif de combustion à lit fluidisé comprenant deux tubes coaxiaux, le premier tube étant partiellement entouré par le second tube, chaque tube présentant une entrée formant arrivée d'air et une sortie oui comprend un passage latéral traversant la paroi du tube, le premier tube coaxial faisant saillie au-delà de le sortie du second tube coaxial, la sortie du premier tube étant prévue au-delà de celle du second, et caractérisée en ce ou'on prFvoit un troisième tube permettant d'amener de l'huile combustible ou fuel oil au troisième tube dont la sortie se trouve à l'intérieur du premier tube coaxial et au voisinage de la sortie de ze premier tube. L'air est amené sous pression de façon à réaliser la fluidisation du lit du four. Le second tube coaxial est de préférence relié à une alimentation en gaz combustible, par exemple du propane, de façon à ce que, avant d'utiliser le four n lit fluidisé pour, par exemple, réaliser la combustion d'huiles ou de pétroles, ce four est démarré en préchauffant le lit par la combustion du gaz combustible avec l'air. Le tube d'amenée d'huile ou troisième tube est constitué de préférence par un tube vertical relié à la chambre d'huile (qui fait partie intégran- te d'une plaque de distribution ou non), ce troisième tube étant monté coaxial aux autres tubes, l'extrémité supérieure ouverte du tube vertical étant située au voisinage de l'extrémité du tube coaxial interne.Le terme "au voisinage de" signifie que la sortie du troisième tube n'est pas située à une mesure supérieure au diamètre du premier tube coaxial au-dessus de la sortie de ce premier tube coaxial ainsi que d'une nesure n' excédant pas deux fois le diamètre du premier tube coaxial au-dessous de la sortie du premier tube coaxial, L'invention comprend également un plateau de distribution pour lit fluidisé qui comprend de préférence plusieurs des buses d'injection de l'invention. Le nombre de ces buses d'injection par unité de surface du plateau peut être modifié afin de correspondre à chaque nécessité particulière d'installation et ce nombre est compris entre environ 3 et 12 buses d'injection par m2 Une quantité supplémentaire d'air de fluidisation et permettant d'améliorer la combustion peut être amenée par des tubes ouverts à leurs extrémités et traversant le plateau de distribution. Les sorties latérales des tubes coaxiaux forment des passages traversant les parois des tubes la direction de ces passages étant de préférence sensiblement perpendiculaire auxdites parois. La section des sorties du premier tube coaxial est avantageusement inférieure à 1 % de la surface totale du plateau. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, une chambre à huile est prévue au-dessous des buses d'injection, cette chambre étant délimitée par deux-plaques sensiblement horizontales. Des tubes d'air, de préférence verticaux, traversent cette chambre d'huile. Ces tubes d'air présentent avantageusement une section correspondant à d'environ 1 à environ 5% de la surface totale du plateau. L'alimentation en air des deux premiers tubes coaxiaux peut autre commune ou distincte, mais est de préférence commune. La proportion- d' air entrant dans le premier tube coaxial dépend de la matière formant le lit à fluidiser mais est habituellement comprise entre 10 % et 50 % de l'ensemble. Le tube interne d'amenée d'air et le tube d'amenée d'huile peuvent être conçus amovibles, par exemple pour réaliser des opérations d'entretien et de vérification, lorsque le dispositif de combustion à lit fluidisé fonctionne, par un procédé analogue à celui décrit dans la demande de brevet britannique No 37182/76. Le lit comprend en lui-mAeme des particules minérales d'une taille et d'une densité appropriées vis-å-vis de la vitesse du gaz de fluidisation. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. unique du dessin est une coupe verticale partielle d'un plateau de distribution réalisé conformément à l'invention, cette coupe n'illustrant qu'une seule buse d'inJection d'huile afin de répartir l'huile, l'air (et le gaz combustible) dans le lit fluidisé. Le four à lit fluidisé peut comprendre une chambre sous pression, un plateau de distribution et un lit fluidise de sable. Le lit est contenu dans un récipient garni de matière réfractaire on refroidi à l'eau. Le plateau de distribution comprend une chambre 1 de gaz combustible, une chambre -2 d'huile et un ensemble vertical constitué par deux tubes concentriques 3 et 4. Le tube interne 3 de cet ensemble se termine par une tête 5 prévue pour amener un mélange combustible d'huile et d'air au lit fluidisé par des ouvertures 7. Le tube externe 4 qui est plus court que le tube 3 présente des ouvertures 6 prévues pour l'amenée de l'air de combustion au lit fluidisé. L'air arrive aux tubes 3 et 4 en traversant la chambre d'huile 2 et respectivement la chambre d'air 9. Le passage de l'air dans les ouvertures 6 permet de réaliser la fluidisation du lit sous le point d'inJection d'huile afin d'empêcher la stagnation du lit, c'est-à-dire d'obtenir une fluidisation du lit aussi efficace que possible. Lorsque le four est en fonctionnement, le lit fluidisé est préchauffé en faisant arriver du propane venant de la chambre de gaz combustible 1 en traversant des ouvertures 10 et en longeant intérieurement le tube 4. Après avoir atteint les conditions de fonctionnement appropriées du lit, le débit d'alimentation en propane est réduit petit à petit et l'on ouvre l'arrivée d'huile. Le tube central 8 permet de faire arriver de l'huile sous pression depuis la chambre 2 Jusqu'au lit fluidisé. te courant d'arrivée d'huile, dès lors qu'il sort de l'extrémité du tube 8, est divisé sous 11 effet de l'air que l'on fait circuler dans le tube 3 et le mélange combustible d'huile et d'air traverse-la tete 5 et les ouvertures 7 pour arriver dans le l-it fluidisé. L'huile combustible est amenée au tube central 8 par une pompe (non représentée). L'huile à amener est répartie entre chaque tube 8 de la façon la plus égale possible en prévoyant, le long de chaque tube, des chutes de pression qui peuvent être comprises entre 0,35 et 0,7 atmosphère. Un lit de fluidisation d'environ 15 cm de diamètre est rempli avec environ 13 kg de sable dont la taille des particules est eomprise entre environ 1 et 2 mm et dont la densité est comprise entre 1,3 et 1,6 g par cm3. Le plateau de distribution présente une seule buse d'injection, le tube central dthuilex8 présentant un- alésage d'environ 0,32 mm et le diamètre interne du tube 3 est d'environ 0,87 mm et ce tube présente quatre ouvertures de sortie de chacune 0,56 mm environ. te tube externe 4 présente huit ouvertures de sortie-de 0,48 mm de diamètre. L'huile est préchauffée jusqu'à environ 650C et, pour une teneur en oxygène libre inférieure à 5 %, le débit d'huile est environ 1,821/h. Les débits d'air traversant les tubes-sont de ltordre de 5,7 à 1,42 m3/h. L'invention n'est pas-limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y hêtre apportées sans- sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Buse d'injection comprenant deux tubes coaxiaux, le premier de ces tubes étant partiellement enveloppé par le second tube, chaque tube présentant une entrée d'arrivée d'air et une sortie qui est constituée par un passage latéral traversant la paroi du tube, le premier tube faisant saillie au-delà de la sortie du second tube, la sortie du premier tube étant située au-delà de celle du second, caractérisée en ce qu'un troisième tube est prévu pour réaliser l'alimentation en huile combustible ou fuel oil, troisième tube dont la sortie se trouve à l'intérieur du premier tube coaxial et au voisinage de la sortie de ce premier tube. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le second tube présente également une entrée d'arrivée de gaz combustible. 3 - Dispositif suivant l'une des revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le passage latéral forme un angle droit avec la paroi du premier tube coaxial. 4 - Plateau de distribution, caractérisé en ce qu'il présente au soins une buse d'inJection de l'une des revendications 1 à 3, ainsi qu'un dispositif d'alimentation de gaz sous pression. 5 - Plateau de distribution suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'une chambre d'huile est prévue au-dessous de la buse d'injection chambre délimitée par deux plaques sensiblement horizontales. 6 - Plateau de distribution suivant l'une des revendication 4 et 5, caractérisé en ce qu'il présente entre 3 et 12 buses d'injection par mètre carré. 7 - Plateau de distribution suivant l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la section des sorties du premier tube coaxial est inférieure à 1% de la surface totale du plateau. 8 - Plateau de distribution suivant l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il présente plusieurs tubes qui ne sont reliés qu'à une arrivée d'air et qui ont une section de sortie correspondant à d'environ 1 à environ 5% de la surface totale du plateau.