Brevet FR2456286A1 — publié le 19801205

L'invention a pour objet une chaudière permet tant la récupération de chaleur grâce à la combustion des déchets divers comme ceux, par exemple, qui sont produits pendant la fabrication des chaussures et qui sont constitués en grande partie par des chutes de cuir. Toutefois, bien que la chaudière de l'invention ait été réalisée en vue d'utiliser comme combustible des déchets de tissus, de cuir, de caoutchouc, de papier, ... qui sont typiquement des sous-produits de la fabrication des chaussures, il doit être entendu qu'elle n'est pas nécessairement limitée à ces déchets, ni à ce domaine d'activité. Des déchets d'autres natures peuvent être brtlés dans la chaudière de l'invention. La difficulté la moins aisée à surmonter quand on désire obtenir de la chaleur à partir de déchets divers pouvant avoir une humidité variable parfois assez forte et dont la composition est très changeante, est de parvenir à une combustion complète et à l'émission de fumées peu chargées en poussières, en suies et en gaz indésirables. La chaudière de l'invention comprend un foyer, limité par une voûte et par une grille, suivi d'un ou de plusieurs échangeurs de chaleur et d'un conduit d'évacuation des fumées, ainsi qu'il est connu, en général. Selon l'invention, la grille est composée de deux parties successives de l'avant vers le fond du foyer, la première partie ne permettant le passage que d'un débit faible d'air à partir d'une entrée d'air réglable, la seconde partie étant une grille courante pour la combustion admettant un passage normal habituel d'air, le débit faible permis par la première partie de la grille s'entendant par comparaison avec ce passage habituel admis par une grille courante. Dans un mode de réalisation de l'invention, les deux parties de la grille occupent chacune environ 50% de la profondeur du foyer, étant entendu cependant que l'importance de la première partie de la grille dépend de la nature des déchets et qu'elle peut varier de 25 à 65% de la profondeur du foyer. La seconde partie de la grille est disposée horizontalement ainsi qutil est courant mais, de préférence, la première partie est disposée sur un plan incliné à partir d'un niveau plus élevé, près de la porte de chargement, pour arriver au niveau de la seconde partie à sa rencontre avec celle-cå. Il est préférable, selon l'invention, que l'air de combustion ne soit pas fourni sous la totalité de la grille mais qu'il soit insufflé sous pression par une rampe disposée en travers du foyer à la limite séparant la première partie de la seconde partie de la grille, de préférence en direction de la zone supérieure la plus éloignée au fond du foyer. L'invention prévoit aussi l'adjonction à la rampe de soufflage d'air de combustion d'une ou de plusieurs buses d'envoi d'eau dans le courant d'air de combustion. Selon l'invention, la partie supérieure du foyer contient un échangeur de chaleur qui s'étend à partir du fond jusqu'au-dessus de la limite de séparation de la première et de la seconde partie de la grille ; il est parcouru par l'ensemble des fumées et il est associé à un deuxième échangeur de chaleur susceptible d'être parcouru, à volonté,par les fumées ayant déjà traversé le premier échangeur de chaleur. Pour mieux faire comprendre l'invention et mieux en faire apprécier les caractéristiques et les avantagea, on donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description d'un exemple de réalisation. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical d'une chaudière selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1. Une chaudière conforme à l'invention a une structure générale analogue à celle des chaudières connues elle est composée d'organes identiques ou équivalents à ceux des chaudières courantes. Pour cette raison, on ne la décrira pas en détail en totalité. On se contentera d'expliquer de façon complète comment sont constitués les éléments nouveaux apportés par l'invention. Dans l'ensemble la chaudière de l'invention comprend un foyer 1 limité par une vouge 2, par une grille 3, par une paroi avant 4 ayant une porte de chargement 5, par une paroi arrière 6 d'où part un conduit de fumées 7, par des parois latérales 8, 9. Selon l'invention la grille 3 est composée, dans le sens de la profondeur du foyer 1 c'est-à-dire de la paroi avant 4 vers la paroi arrière 6, d'une première partie A et d'une seconde partie B. La première partie A est réalisée à l'aide de barreaux fixes 10 assez larges et assez rapprochés les uns des autres de manière à ne laisser entre eux que des intervalles Il assez faibles. L'importance de ces intervalles dépend de la grandeur des déchets à brûler ; de toute façon, les intervalles Il sont plus faibles que ceux d'une grille normale de combustion. Bien que ce ne soit pas obligatoire, il est préférable que la partie A de la grille soit disposée le long d'ut plan incliné, à partir d'un niveau plus élevé, par exemple celui du bas de la porte de chargement 5, jusqu'à son raccordement avec le début de la partie B de la grille 3. De même, il est préférable alors que chacun des barreaux 10 surplombe légèrement le barreau qui suit, dans le sens allant de la porte 5 à la partie 3.Cette disposition facilite la descente graduelle, à chaque chargement, des déchets qui glissent sur les barreaux 10, et elle évite leur chute directe, en sens vertical, par les inter valles 11. La partie B de la grille 3 est composée, de manière classique, de barreaux pouvant être agités, par oscillations, pour la chute des cendres, et dont les écartements ont la valeur habituelle. Dans la zone de la chaudière située sous la grille 3, la paroi avant 4 présente une ouverture 12 d'entrée d'air obturable à volonté par un volet 13 dont la position d'ouverture est réglable au moyen d'une chainette 14 ou d'un autre moyen quelconque approprié. L'air qui entre par l'ouverture 12 peut passer par les intervalles Il de la partie A et à travers la partie B de la grille 3. Cependant, selon l'invention, ce n'est pas sur l'air qui entre ainsi dans la chaudière que l'on compte pour assurer la combustion des déchets. La partie A de la grille est une zone de séchage, de préchauffage, de début de décomposition des déchets et la partie B de la grille est la zone de combustion. C'est donc la zone 3 de la grille 3 qui est alimentée directement en air sous pression. De préférence, sans que ceci soit strictement imposé, l'air est insufflé dans le foyer 1, en direction de sa zone supérieure la plus éloignée en profondeur, comme indiqué par une flèche F sur la figure 1, par une rampe 15 de soufflage d'air. Cette dernière est disposée transversalement, en dessous de la grille 3, à la limite entre la partie A et la partie B. La rampe 15 est alimentée en air par un ventilateur extérieur 16. De préférence aussi, au moins une buse 17 est montée dans le conduit qui réunit le ventilateur 16 à la rampe 15. Cette buse 17 est raccordée par une tubulure à un réservoir d'eau 18 monté à un niveau plus élevé. Pendant le fonctionnement, l'eau qui sort par la ou les buses 17 sous l'effet de la gravité est entraRnée et pulvérisée par le courant d'air. Avec cette disposition de la fourniture d'air au foyer 1, la combustion se fait convenablement sur la partie B de la grille 3 mais n'a pas tendance à s'étendre sur la partie Â où elle n'est pas souhaitée. Le foyer 1 contient dans sa zone supérieure un premier échangeur de chaleur 19 qui s'étend à partir du début du conduit de fumées 7 jusqu'à la verticale de la limite entre la partie A et la partie B de la grille 3. Cette indication n'est pas absolue ; elle a forcément un caractère approximatif. Néanmoins, l'échangeur de chaleur 19 s'avance assez au-dessus de la partie B de la grille pour obliger les gaz de la combustion à revenir vers la paroi avant 4 et à échauffer les déchets qui se trouvent sur la partie avant de parcourir cet échangeur 19, de l'avant vers le conduit de fumées 7. Au-dessus de la paroi supérieure 2 de la chaudière est mont un deuxième échangeur de chaleur 20 dont l'extrémité arrière est ouverte sur le conduit de fumées 7. Les deux échangeurs 19, 20 sont de construction courante comprenant une enveloppe générale, 21, 22 respectivement qui canalise un fluide à échauffer transversalement à des tubes 23, 24 parcourus par les gaz et les fumées de combustion. Les tubes 23 du premier échangeur 19 sont constamment parcourus par les gaz et les fumées. Un volet mobile 25 est monté dans le conduit de fumées 7 sensiblement à la mi-hauteur du second échangeur 20. Selon sa position d'ouverture ou de fermeture du conduit 7 ce volet 25 laisse les fumées s'échapper directement ou les oblige à parcourir dans un sens puis dans l'autre les tubes 24.A cet effet, l'extrémité avant de l'échangeur 20 est fermée par une paroi 26 qui ménage une chambre de circulation 27. Dans cet exemple, le fluide chauffé est de l'air qui est envoyé dans les enveloppes 21, 22, transversalement aux tubes 23, 24 grâce à un ventilateur correspondant 28, 29. Après avoir été canalisé par des gaines appropriées, l'air chaud sort par des bouches de chauffage 30, 31 judicieusement disposées à l'intérieur des locaux à chauffer. n serait possible, aussi, de se servir de la chaudière de l'invention pour chauffer au moyen de calories fournies par la combustion de déchets, un autre fluide, par exemple de l'eau, dont la chaleur servirait non pas au chauffage de locaux mais à une opération quelconque de fabrication. Âvec la chaudière décrite ci-dessus, on allume d'abord un feu sur la partie B de la grille en employant des matières facilement combustibles, puis on charge des déchets sur la partie A. À chaque nouveau chargement par la porte 5, on pousse la couche des déchets et on fait passer ces derniers progressivement sur la partie B. Pendant leur séjour sur la partie A de la grille, les déchets sont exposés à la chaleur des gaz de la combustion, comme on l'a dit plus haut. En outre, la couche des déchets est traversée par une partie de l'air qui entre par l'ouverture 12. Ce double effet favorise la diminution de l'humidité des déchets et les met en état de brûler convenablement quand ils arrivent sur la partie B de la grille. Le degré d'ouverture du volet 13 dépend de la teneur initiale en humidité des déchets à briller ; il se détermine facilement en fonction de la nature et de l'origine de ces derniers. L'importance de la partie A de la grille par rapport à la partie B dépend aussi de la nature des déchets. Pour cette raison, on ne peut pas donner ici une valeur absolue de ce rapport ; dans l'ensemble la partie A doit représenter 25 à 65% de la longueur de la grille, c'est-à-dire de la profondeur du foyer pourvue de grille. En général, un rapport de 50/4 environ comme dans l'exemple décrit ici convient dans la plupart des cas. Une chaudière réelle conforme à l'invention a été construite et elle est utilisée ; elle a une profondeur de foyer de 4 m, une largeur de 1 m et une hauteur entre la voûte 2 et la grille au niveau de la partie B de 2,5 m, avec un rapport des longueurs partie A/parties A+B de 50%. Cette chaudière permet de brûler des déchets de la fabrication de chaussures comprenant des tissus, du cuir, du caoutchouc, du bois du papier. Certains jours les déchets sont composés de 50% de tissus et de 50% de cuir ; d'autres jours ils comprennent 30% de cuir et diverses autres matières pour le solde. Une telle chaudière permet d'obtenir environ 350.000 calories à l'heure pour le chauffage des ateliers. REVENDICAUIONS 1) Chaudière pour la combustion de déchets divers combustibles comprenant un foyer limité à sa partie inférieure par une grille, à sa partie supérieure par une voûte, à sa partie avant par une paroi ayant une porte de chargement, suivi d'un conduit de fumées, caractérisée en ce que la grille comprend dans le sens de la profondeur du foyer à partir de la paroi avant une première partie ne permettant le passage que d'un débit faible d'air à partir d'une entrée d'air réglable, la seconde partie étant une grille normale pour la combustion admettant un passage habituel d'air primaire, le débit faible permis par la première partie s'entandant par comparaison avec le passage habituel admis par une grille courante, la seconde partie de la grille étant utilisée pour la combustion des déchets. 2) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première partie de la grille représente 25 à 65% de la profondeur du foyer. 3) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première partie de la grille représente 50% environ de la profondeur du foyer. 4) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde partie de la grille est disposée ho rizontaler!ent cependant que la première partie est disposée sur un plan incliné à partir d'un niveau plus élevé près de la porte de chargement pour arriver au niveau de la seconde partie à sa rencontre avec celle-ci. 5) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une rampe de fourniture d'air de combustion sous pression est disposée en travers du foyer à la limite de séparation de la première et de la seconde partie de la grille, cette rampe fournissant la majeure partie de l'air de combustion. 6) Chaudière selon la revendication 5, caractéri sée en ce que l'air est envoyé dans le foyer par la rampe en direction de sa zone supérieure la plus éloignée en profondeur. 7) Chaudière selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'une buse au moins d'envoi d'eau est prévue sur la rampe de soufflage d'air pour l'envoi d'eau se pulvérisant dans le courant d'air sous pression. 8) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première partie de la grille est composée de barreaux fixes larges se surplombant successivenent d'un barreau au suivant à partir de la porte de chargement en direction de la seconde partie de la grille. 9) Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'un échangeur de chaleur disposé dans la partie supérieure du fond du foyer, s'étendant à partir du début du conduit de fumées et s'arrêtant sensiblement au-dessus de la limite entre la première partie et la seconde partie de la grille, cet échangeur comprenant des tubes de passage des gaz de combustion, de l'avant du foyer au conduit de fumées, et une enveloppe générale contenant ces tubes et dirigeant transversalement à ces tubes un courant de fluide à échauffer. 10) Chaudière selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un deuxième échangeur de chaleur disposé au-dessus du foyer avec une extrémité ouverte sur le conduit de fumées, des tubes s'étendant à partir de cette extrémité jusqu'à une chambre de circulation à l'extrémité opposée, les tubes étant contenus dans une enveloppe générale qui canalise transversalement à ces tubes un courant de fluide à échauffer, un volet mobile entre une position de fermeture ou d'ouverture du conduit de fumées étant monté dans ce conduit sensiblement à mi-hauteur de ce second échangeur de chaleur.