Brevet FR2463360A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne une installation de combustion à combustibles solides, ces combustibles étant enfournés dans la chambre de combustion à l'aide d'au moins un transporteur à vis sans fin et la chambre de combustion étant simultanément alimentée en air de combustion par une soufflante. Dans les installations de combustion dites à "foyer à propulsion inférieure",, les combustibles solides et en particulier les déchâts combustibles, tels que par exemple les ordures, les copeaux de bois ou d'écorce, etc. sont poussés dans l'auge de support à l'aide d'un trans- porteur à vis sans fin ou à l'aide d'un piston d'enfourne- ment. Le combustible reçu par l'auge de support est transmis à la grille de support superposée sous l'effet de l'enfournement ininterrompu de combustible, et il est acheminé ainsi vers la région de combustion accompagné d'oxygène provenant de l'air. L'air de combustion est insufflé dans les parties inférieures du four par une boîte à tuyère inférieure et dans les parties médianes du four par des tuyères d'admission latérales situées audessus de la grille de support, c.à.d. audessus de la braise. Ces installations de combustion utilisées en général à petite échelle présentent plusieurs carences. Ainsi, le transporteur à vis sans fin n'est pas en mesure de pousser le combustible de manière continue et à vitesse constante depuis le bas vers le haut à travers la grille de support et sur toute la section de l'auge de support. Il en résulte non seulement un faible rendement spéci- fique du four, mais également une combustion mauvaise ou incomplète, et donc un rendement peu élevé et un degré d'émission élevé. L'objet de la présente invention est de créer une installation de combustion de construction simplifiée palliant ces inconvénients en atteignant une performance de combustion spécifique plus élevée résultant d'une combustion accélérée, et présentant un rendement plus -2- élevé résultant d'une alimentation et d'une répartition de l'air plus appropriée permettant une intensification de la combustion. Selon l'invention, le transporteur à vis sans fin constitue un support de combustion mobile et sert à alimenter la chambre de combustion en une fraction ou en la totalité de l'air de combustion requis et àRassurer une répartition uniforme de celui-ci. L'invention remplace donc la grille de support immobile utilisée dans les installations de combustion connues dites "à foyer à propulsion inférieure" par un support de combustion plus avantageux, parce que mobile, et ayant la forme d'un transporteur à vis sans fin ou de plusieurs transporteurs à vis sans fin parallèles et adjacents. Ainsi, le transporteur à vis sans fin remplit simultanément deux fonctions importantes, notamment l'enfournement du combustible et la mise à disposition d'un support de combustion. A cela s'ajoute une troisième fonction importante, à savoir l'alimentation en air de combustion ou du moins en une fraction de la totalité de l'air de combustion requise, assurant en même temps la répartition uniforme sur toute la profondeur de la chambre de combustion, ce qui, comme on l'a mentionné, non seulement intensifie la combustion, mais accélère également celle-ci. Enfin, le transporteur à vis sans fin assure également l'évacuation des cendres. L'installation de combustion selon la présente invention est par conséquent réglable de manière automatique et simplifiée. En raison de la possibilité d'une meilleure combustion, le degré d'émission des gaz évacués est considérablement réduit, sans que pour autant des filtres supplémentaires ou d'autres dispositifs ne soient nécessaires. Le ou les transporteurs à vis sans fin s'étendent selon la présente invention sur toute la profondeirde la chambre de combustion, et ses ou leurs extrémités reposent sur des roulements situés à -3- l'extérieur de la chambre de combustion proprement dite et qui sont placés soit à l'intérieur soit à l'extérieur de la paroi de l'enceinte de combustion, donc à l'abri de la chaleur directe. Ces roulements peuvent par con- séquent être d'une construction simplifiée et moins onéreuse, mais le principal avantage réside dans leur durée de vie prolongée. Il est bien sûr possible dans le cadre de la présente invention d'effectuer une alimentation d'appoint de la chambre de combustion en air de combustion, ce des deux côtés de l'auge de supporten-dehors de l'air de combustion injecté et réparti par le ou les-trans- porteurs à vis sans fin. Dans ce but, l'auge de support est munie d'ouvertures d'injection selon un mode de construction connu permettant d'insuffler une partie de l'air de combustion. Cette injection d'appoint d'air de combustion par le biais de l'auge de support peut être mise en oeuvre lorsqu'une combustion complète du combustible est souhaitée en dépit d'une consistance éventuellement peu favorable de celui-ci. Cependant, lorsqu'on souhaite une combustion incomplète permettant la production de gaz combustible, ce qui est par exemple le cas lors de la pyrolyse obtenue par une combustion avec manque d'oxygène, on peut se contenter de l'alimentation dosée d'air de combustion engendrée par le ou les transporteurs à vis sans fin. Selon un mode de réalisation de l'invention, le transporteur à vis sans fin est à double paroi et renferme un tuyau central doté d'orifices de trop-plein répartis sur toute la profondeur de la chambre de combustion, ce tuyau se prolongeant à l'intérieur de la boite à tuyère, dans laquelle il est muni de lucarnes d'admission d'air. De plus, le dispositif à transporteur à vis sans fin renferme un tuyau de transport extérieur permettant d'acheminer le combustible à l'aide d'une -4- vis sans fin ou à l'aide d'aubes distinctes, ce tuyau d'acheminement étant fixé au tuyau central de manière coaxiale et rigide et avec un certain espacement, et présentant également des orifices pour l'écoulement gazeux orientés vers la chambre de combustion et en particulier par l'intermédiare d'aubes. Cette disposition assure un refroidissement dynamique du tuyau de transport extérieur exposé directement au feu, grâce à l'écoulement de l'air de combustion, et ceci assure une protection directe du tuyau central situé à l'intérieur. Les deux tuyaux peuvent être fabriqués d'un matériau adapté aux tâches particulières demandées du point de vue mécanique et thermique. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le tuyau central est doté de moyeux solidaires distincts et disposés succesivement et servant de support pour les aubes. Une coupe révèle une forme en U de ces moyeux, ceux-ci renfermant divers espaces annulaires communiquant avec les alésages de trop-plein aménagés dans le tuyau central. D'autre part, l'évacuation des gaz de combustion de ces espaces annulaires se fait par des ouvertures aménagées dans des moyeux et/ou par des orifices aménagés radialement dans les aubes. Plus en détail, chaque moyeu est doté de deux aubes opposées diamétralement, et les alésages de trop-plein aménagés dans le tuyau central sont décalés de 900 par rapport à la paire d'aubes avoisinante et sont opposés diamétralement. Une tringle d'entraînement est aménagée sur le tuyau central, les rainures de deux moyeux successifs étant décalées de 900 respectivement les unes par rapport aux autres. Les dessins annexés montrent deux modes de réalisation de l'invention. Sur les figures, la figure 1 est une coupe longitudinale d'une installation de combustion selon l'invention, la figure 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de - 5- la figure 1, la figure 3 est une portion de coupe longitu- dinale d'un transporteur à vis sans fin, agrandie par rapport à la figure 1, la figure 4 est une coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3, la figure 5 est un autre mode de réalisation d'un transporteur à vis sans fin d'une installation de com- bustion selon la figure 1. Comme le montrent les figures 1 et 2, l'installa- tion de combustion selon la présente invention présente une auge de support 1 dans laquelle est aménagée un transporteur à vis sans fin 2, dont l'une des extrémités 3 est située au voisinage d'un dispositif d'enfournement du combustible 4, la production de chaleur étant moins élevée dans ce voisinage. Cette extrémité 3 est portée par un roulement 6 aménagé dans une paroi intermédiaire refroidie à l'eau, et par conséquent la vis sans fin peut être animée d'un mouvement de rotation, tandis que l'autre extrémité 7 du transporteur à vis sans fin 2 est portée par un autre roulement 8. A l'extrémité 7, un mouvement de rotation estcommuniqué au transporteur à vis sans fin par un moteur d'entraînement réglable, non représenté sur les figures. Le transporteur à vis sans fin 2 renferme essen- tiellement un tuyau central 9 se prolongeant du côté du roulement 8 à l'intérieur d'une boite à tuyère 10, cette partie de prolongement du transporteur à vis sans fin étant dotée de lucarnes d'admission 11 acheminant l'air de combustion L insufflé par la soufflante. Comme le montrent plus clairement les figures 3 et 4, le tuyau central 9 est doté d'une tringle d'entraînement 12 sur laquelle sont fixés des moyeux 13 distincts de forme en U et servant de support à des aubes 14. Chaque -moyeux 13 est doté de deux aubes 14 opposées diamétrale- ment et décalées de 900 par rapport aux aubes des - 6- moyeux adjacents. Afin de pouvoir accueillir la tringle d'entraînement 12, les moyeux 13 sont dotés de rainures disposées sur leur circonférence intérieure, ces o rainures étant également décalées de 90 par rapport aux rainures des moyeux adjacents. L'air de combustion L produit par une soufflante réglable (non représentée sur les figures) est insufflé par les lucarnes 11 aménagées dans le tuyau central 9 et est réparti dans les espaces annulaires 18 formés par les différents moyeux 13 grâce aux alésages de trop-plein 16 et 17. Ces alésages de trop-plein 16 et 17 sont dis- posés de manière diamétralement opposée tout en étant o décalés de 90 par rapport aux aubes 14, de sorte que chaque flux d'air de combustion décrit une trajectoire d'un arc de cercle correspondant à 900 autour de la cir- conférence du transporteur à vis sans fin. L'air de com- bustion L pénètre dans la chambre de combustion grâce à des orifices 18 radiaux aménagés dans les aubes 14. Par conséquent, l'air de-combustion acheminé par le transporteur à vis sans fin sert donc également à refroidir le transporteur. D'autre part, de l'air de combustion d'appoint peut également être introduit dans la chambre de com- bustion à l'aide d'alésages de différents diamètres aménagés dans l'auge de support 1, ce qui permet de régler le débit de l'air de combustion selon différentes zones de combustion. Les dimension et la disposition de ces alésages sont choisies de manière à introduire une plus grande quantité d'air au voisinage du point d'enfour- nement du combustible o le phénomène appelé "dégazage du combustible" se fait à un rhythme accéléré par rapport au point d'évacuation, au voisinage duquel il ne reste plus qu'à brûler des fractions résiduaires de combustible. L'effet d'attisage du transporteur à vis sans fin décrit ci-avant est excellent, ce qui est très important lors de la combustion de combustibles de qualité - 7 - inférieure ou riches en gangue, comme par exemple la combustion de la lignite. Enfin, le transporteur à vis sans fin effectue également l'évacuation mécanique des cendres. -8- REVENDICATIONS 1. Installation de combustion pour brfûler des combustibles solides enfournés dans la chambré de com- bustion grâce à au moins un transporteur à vis sans fin, de l'air de combustion étant insufflé simultanément par au moins une soufflante, caractérisée en ce que le transporteur à vis sans fin (2*) constitue un support de combustion mobile et peut plixenter la chambre de combus- tion d'une partie ou de la totalité de l'air de combus- tion (L) requiseeten oequ'il peut servir à répartir uniformément l'air de combustion dans la chambre de combustion. 2. Installation de combustion selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que le transporteur à vis sans fin (2) s'étend sur toute la profondeur de la chambre de combustion, et en ce que les deux extrémités du transporteur à vis sans fin (2) sont portées par des paliers situés à l'extérieur de la chambre de combustion et soit à l'intérieur, soit à l'extérieur de la paroi de l'enceinte de combustion, donc à l'abri de la chaleur. 3. Installation de combustion selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que des deux côtés du trans- porteur à vis sans fin (2) l'auge de support est dotée d'orifices supplémentaires (20) d'insufflage d'air de combustion inférieur. 4. Installation de combustion selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que l'une des portions d'extrémité (22) du transporteur à vis sans fin sert de dispositif d'évacuation des cendres. 5. Installation de combustion selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que le transporteur à vis sans fin està double paroi et en ce qu'il renferme un tuyau central (9) doté d'orifices de trop-plein (16, 17) répartis sur toute la profondeur de la chambre de com- bustion et permettant d'introduire l'air de combustion (L), le tuyau central se prolongeant du côté de la soufflante - 9 - à l'intérieur de la boîte à tuyère (10), à l'intérieur de laquelle il est dôté de lucarnes d'admission d'air 11, et en ce qu'il renferme un tuyau de transport extérieur (22) pour le combustible doté d'une vis sans fin ou d'aubes distinctes (14a), le tuyau de transport (22) étant disposé coaxialement et avec un certain espacement par rapport au tuyau central (9) et étant fixé à celui-ci de manière à pouvoir être entrainé d'un mouvement de rotation, et étant doté d'orifices d'insufflage (19a), en particulier par l'intermédiaire des aubes (14a) orientés en direction de la chambre de combustion. 6. Installation de combustion selon la revendica- tion 1, caractériséeen ce que le tuyau central (9) est doté de moyeux (13) ayant une forme en U répartis sur le tuyau et servant de support pour les aubes et étant fixés sur le tuyau de manière a. pouvoir être animés d'un mouvement de rotation, ces moyeux présentant des espaces annulaires (18) communiquent avec les alésages de trop- plein (16, 17) aménagés dans le tuyau central (9) et permettant d'introduire l'air de combustion (L), l'évacua- tion de l'air de combustion (L) des ces espaces annulaires (18) se faisant par des ouvertures aménagées dans les moyeux (13) et/ou par des orifices (19> aménagés radialement dans les aubes (14). 7. Installation de combustion selon la revendi- cation 6, caractériséeeni ce que chaque moyeu (13) est doté de deux aubes (14) disposées diamétralement, et en ce que les orifices de trop-plein (16, 17) aménagés dans le tuyau central (9) sont décalés de 90 par rapport à la paire d'aubes (14) avoisinante et sont opposés diamétrale- ment. 8. Installation de combustion selon l'une des re- vendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le tuyau central (9) est doté d'une tringle d'entraînement (12) agissant sur des rainures (15) des moyeux (13) servant de support pour les aubes, et en ce que les rainures de - 10 - deux moyeux (13) adjacents sont décalées de 900 les unes par rapport aux autres. 9. Installation de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que de l'air de combustion d'appoint peut être introduit dans la chambre de combustion par le biais d'alésages de différentsdiamètres aménagés dans l'auge de support (1), le diamètre des alèsages situés au voisinage du point d'enfournement du combustible étant 0o plus grand que le diamètre des alèsages situés au voisinage du point d'évacuation des cendres.