Brevet FR2406158A1 — publié le 19790511

La présente invention est du domaine des techniques de chauffage ou de production d'énergie et plus particulierement de celles de ces techniques qui visent à la récupération des déchets ligneux, tels que copeaux ou sciure, pour chauffer les chaudieres de production d'eau chaude ou de vapeur par exemple. On connait par des demandes du même demandeur, d'une part un dispositif permettant la combustion optimale des déchets ligneux dans le foyer d'une chaudière, dispositif constitué principalement d'une pièce conductrice massive formant filtre des déchets, e t organe de gazéification ; et d'autre part un dispositif de broyage et d'-extraction des coteaux ou autres déchets ligneux pour les amener a une granulométrie réguliè- re. De tels dispositifs combines l'un à l'autre ont donné d'excellents résultats quelles que soient les variations de granulométrie des déchets utilisables et quelle que soitleur nature ; toutefois une certaine irrégularité dans le fonctionnement de ces dispositifs provenait des variations d'humidité des déchets ligneux et nécessitait des réglages assez complexes. Le but de la présente invention est d'6- viter les inconvénients de grandes variations d'humidité des déchets ligneux destinés être brlés à l'aide d'un brûleur du type précité, tout en obtenant une amélioration du rendement thermique de leur combustion. L'ides directrice du demandeur a été de trouver dans la chaleur des fumées l'énergie nécessaire à un séchage préalable des déchets, et de trouver dans le "cyclone" le moyen de provoquer cet échange tout en séparant les gaz humides des déchets séchés. Ainsi et selon un premier objet de la présente invention, un procédé de combustion de déchets ligneux plus ou moins humides, tels que copeaux, sciure etc..., dans un foyer de chaudière d'où ils sont ensuite évacués sous forme d'un mélange chaud, dit "fumées", de gaz et de particules solides dont certaines sont constituées par des déchets ligneux incomplètement brûlés, dit "imbrûlés", est principalement caractérisé en ce que l'on introduit dans une enceinte dite échangeur-séparateur", d'une part les dits déchets ligneux et d'autre part les dites fu mées, en ce que, dans la dite enceinte, les dits déchets ligneux sont mélangés intimement avec les fumées, et les particules solides, déchets frais et imbrûlés, séparées de la phase gazeuse, et en ce que l'on retire de la dite enceinte d'une part des gaz chauds chargés d'humidité et d'autre part les dits déchets ligneux et les dits imbrûlés, d'où il résulte en premier lieu que les dits déchets ligneux ont subi une certaine dessication et un certain échauffement, et en second lieu qu'une grande partie des imbrûlés peut être recyclée vers le foyer. Les résultats premiers précités sont les causes de résultats seconds, à savoir : une plus grande régularité de fonctionnement du brûleur, car l'humidité dégagée au cours de la gazéification des déchets est une cause d'encrassement du brûleur, une augmentation du rendement thermique puisque d'une part les déchets sont préchauffés et d'autre part les imbrûlés sont recyclés pour être brûles à nouveau. Il yalieu de noter que les fonctions d'échange et de séparation assignées å l'enceinte dite échangeur séparateur" peuvent être réalisées soit simultanément, soit consécutivement ; que la fonction d'échange peut être réalisée soit par transfert à travers une paroi, soit par contact direct ou mélange ; que la fonction de séparation peut être réalisée soit par sélection stérique (tamisage, filtration) soit par sélection masse que (décantation, centrifugation). Plus précisément, les dits déchets étant introduits dans la dite enceinte véhiculés dans un courant d'air, on crée dans 1 'enceinte un mouvement tourbillonnaire qui a pour effet d'une part de mêler intimement les fumées et le courant d'air véhiculant les déchets ligneux, et d'autre part de produire de façon quasi-simultanée la séparation de la phase gazeuse et des particules solides ; on notera que les moyens pour créer le mouvement tourbillonnaire peuvent être des moyens statiques, tels que géométrie particulière de l'enceinte et disposition particu lière des arrivées des courants gazeux, aussi bien que des moyens dynamiques tels qu'agitateur à pâles. Ainsi encore, et selon un seoond objet de la présente invention, une installation, ou dispositif, pour la mise en oeuvre d'un procédé sus-décrit, est principalement ca ractériseen ce que la dite enceinte a une géométrie cylindroconique, du type "cyclone" comportant au moins une entrée tangentielle et deux sorties axiales inférieure et supérieure respectivement ; de préférence la dite enceinte comporte deux entrées tangentielles, supérieures et de meme sens d'incidence, c'est à dire telles que les courants gazeux dans le cyclone ne se contrarient pas ; l'une des entrées est sous la charge d'un ventilateur dit "d'extraction", entendant par ce terme qu'il est en relation directe avec un "broyeur-extracteur" tel que precité, envoyant dans le cyclone le courant d'air véhiculant les déchets, l'autre entre est sous la charge d'un ventilateur dit de "recyclage" envoyant dans le cyclone les fumées pour notamment en recycler les "imbrd- les" ; la sortie supérieure du cyclone constitue, ou est en relation avec, une cheminée d'évacuation à l'atmosphère des gaz chargés d'humidité ; la sortie inférieure du cyclone constitue un goulot de débit des particules solides, déchets ligneux et imbrûlés. Selon une forme préférée de réalisation de l'installation de l'invention, le ventilateur "d'extraction" est alimenté en déchets ligneux broyés par un extracteur-broyeur ayant une fonction de dosage du débit des déchets, tel que le broyeur-extraction précité du Demandeur, le ventilateur "de recyclage" est en communication avec une boite à fumee de la chaudière. Afin de permettre une légère surpression appropriée dans la chaudière, tout en réalisant un refroidissement souhaitable des gaz de combustion envoyés vers le cyclone, une prise d'air à ouverture réglable est située en amont du ventilateur de recyclage, et de préférence située sur la boite à fumées. La chaudière est alimentée tant en air qu'en combustible par un ventilateur dit "d'alimentation" monté en charge sur le foyer, et alimenté luimême en déchets ligneux et en imbrûlés par le goulot de débit précité. La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaitront à la description qui va en être faite en relation avec les figures de la planche unique annexée, dans laquelle La fig. I est un schéma illustratif du procédé de l'invention, et La fig. 2 est une vue en élévation d'une installation de combustion des déchets ligneux permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Sur la fig. 1, conformément au procédé de l'invention on introduit dans une enceinte 1 dite "échangeurséparateur" d'une part des déchets ligneux stockés dans un silo 2, d'autre part des "fumées" sortant d'une chaudière 3, et l'on retire de l'enceinte d'une part des gaz chauds chargés d'humidité, par une cheminée 4 et d'autre part des particules solides à un goulot de débit 5. Sur la fig. 2 l'enceinte 1 de la fig. 1 a la forme cylindro-conique d'un cyclone 14 et comporte deux en trées tangentielles 26 et 27 à sa partie supérieure et deux sorties axiales inférieure 21 et supérieure 19 constituant une cheminée ; dans le cas de figure les deux entrées 26 et 27 sont diamétralement opposées puisque l'installation est en ligne : l'entrée 26 est sous la charge, par l'intermédiaire d'un conduit 15, du ventilateur d'extraction 16 alimenté en déchets ligneux par le broyeur extracteur 11 qui puise les déchets dans un silo de stockage 10 ; la seconde entrée supérieure 27 est sous la charge, par l'intermédiaire d'un conduit 17 d'un ventilateur de "recyclage" 18. te ventilateur de recyclage 18 est en communication avec la boite à fumées 29 d'une chaudière 12 t une prise d'air 23 à ouverture réglable au moyen d'une vanne 24 permet la mise en communication de la boite à fumées avec l'atmosphère ; une vanne 25 permet le réglage du débit des fumées entre la boite à fumées et le ventilateur de recyclage. Un ventilateur dit d'alimentation 22 charge un foyer 13 de la chaudière 12 en déchets ligneux et en imbrûles recueillis au goulot de débit 21 mélangés à de l'air de combustion. I1 apparait sur la figure que grâce aux ventilateurs 16 et 18 chargeant le cyclone, celui-ci est en légère surpression et que de ce fait des gaz chargés d'humidité peuvent être évacués par la cheminée 19 après avoir subis éventuellement un dépoussiérage dans un filtre tel que statique 30, tandis que les particules solides sont recueillies a la base du cyclone ; à titre indicatif et pour une installation de puissance moyenne la surpression dans le cyclone est de 200 millimètres de colonne d'eau et les fumées arrivant par le conduit 17 ont une température comprise entre 80 et 2500 C. I1 apparait aussi que grâce au ventilateur d'alimentation 22 d'une part et aux vannes 23 et 25 la chau dière 12 peut être maintenue en légère surpression par exemple de 30 à 60 millimètres de colonne d'eau ; à titre indicatif et grâce au procédé de l'invention l'humidité des déchets ligneux peut chuter de 80 à 10%. Bien qu'un exemple de réalisation des moyens de mise en oeuvre du procédé de l'invention ait été décrit à titre illustratif, il doit être compris qu'il ne doit limiter en rien la portée de l'invention qui est définie par les revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Procédé de combustion de'déchets ligneux humides dans un foyer d'où ils sont ensuite évacués sous forme d'un mélange chaud dit "fumées" de gaz et de particules solides dont cer taines sont constituées par des déchets ligneux incomplete- ment brûlés dit "imbrûlés", caractérisé - en ce que l'on introduit dans une enceinte dite "echangeur- séparateur" c'est à dire ayant une fonction d'échange, d'une part les dits déchets ligneux et d'autre part les dites fu mées, - en ce que dans la dite enceinte les dits déchets ligneux sont mélangés intimement avec les fumées et les particules so lides sont séparées de la phase gazeuse, et - en ce que l'on retire de la dite enceinte d'une part des gaz chauds chargés d'humidité et d'autre part les dits dé chets ligneux et les dits imbrûlés, d'oû il résulte, - en premier lieu que les dits déchets ligneux ont subit une certaine déssication et un certain échauffement, et - en second lieu qu'une grande partie des imbrûlés peut être recyclée vers le foyer 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé : en ce que, les dits déchets ligneux étant introduits dans la dite enceinte véhiculés dans un cou rant d'air, on crée dans la dite enceinte un mouvement tour billonnaire qui a pour effet d'une part de mêler intimement les fumées et le courant d'air véhiculant les déchets et d'au tre part de produire la séparation de la phase gazeuse et des particules solides ; 3.- Installation de mise en oeuvre d'un procédé conforme à la re vendication 2, caractérisée en ce que la dite enceinte est une en ceinte cylindro-conique du type "cyclone" comportant au moins une entrée tangentielle et deux sorties axiales inférieure et supérieure ; 4.- Installation selon la revendication 3, caractérisée - en ce que, la dite enceinte comportant deux entrées tan gentielles de même sens d'incidence, l'une des entrées est sous la charge d'un ventilateur dit "d'extraction" envoyant dans le cyclone le courant d'air véhiculant les dits dé chets, tandis que l'autre entrée est sous la charge d'un ventilateur dit "de recyclage" envoyant dans le cyclone les dites fumées, et - en ce que la dite sortie supérieure constitue une cheminée d'évacuation à l'atmosphère des gaz chargés d'humidité, tan dis que a sortie inférieure constitue un goulot de débit des particules solides ; 5.- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dit ventilateur d'extrac tion est alimenté en déchets ligneux par un extracteur broyeur ayant une fonction de dosage ; 6.- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dit ventilateur de recycla ge est en communication avec une "boite à fumées" d'une chau dière comportant le dit foyer 7.- Installation selon la revendication 6, caractérisée par une prise d'air a ouverture réglable située en amont du dit ventilateur de recyclage t 8.- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la dite prise d'air est si tuée sur la "boite à fumées" ; 9.- Installation selon la revendication 4, caractérisée par un ventilateur dit "d'alimentation" monte en charge sur le dit foyer et alimenté, en déchets li gneux et en "imbrûlés" par le dit goulot de débit.