Brevet FR2477675A1 — publié le 19810911

La présente invention a pour objet une installation de chauffage domestique ou industriel, utilisant en tant que combustible de la paille de céréale. Le coût de plus en plus élevé du pétrole et de ses dérivés, et donc également de toutes les sources d'énergie qui en découlent, a fait croître l'intérêt des particuliers aussi bien que des industriels pour les moyens de chauffage de type traditionnel, tels que les installations utilisant des chaudières fonctionnant au bois ou au charbon. Dans le même temps, on a cherché à étudier les possibilités d'utilisation de combustibles abondants et bon marché, facile à obtenir en grande quantité, tels que par exemple la paille de céréale. Ainsi, on a déjà proposé des chaudières mixtes fonctionnant au bois et à la paille ou des chaudières fonctionnant uniquement à la paille. Ces chaudières sont constituées par une boite, généralement de forme parallélépipédique, en un matériau bon conducteur de la chaleur quelconque, munie d'un couvercle et dans laquelle on introduit la paille que l'on désire brûler, soit sous forme de balles parallélépipédiques entières ou non, soit de la paille conditionnée en briquettes ou en granulés. De tels dispositifs ont donné des résultats satisfaisants, aussi bien du point de vue de leur prix de revient, que de la qualité du chauffage obtenu ; néanmoins, ils présentent l'inconvénient d'avoir une autonomie insuffisante, et de nécessiter leur ouverture pour un nouveau remplissage à des intervalles de temps trop fréquents. Un autre inconvénient des dispositifs de chauffage utilisant la paille qui ont déjà été proposés, provient du fait'ils obligent à effectuer un conditionnement spécial de la paille préalablement à son utilisation, augmentant ainsi considérablement le prix de revient du dispositif. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, en proposant un dispositif de chauffage domestique ou industriel, utilisant de la paille de céréale, en tant que combustible, susceptible de fonctionner en continu, et ne nécessitant paws de conditionnement préalable particulier. A cet effets la présente invention a pour objet une installation de chauffage domestique ou industriel, du type ci-dessus, et fonctionnant en continu, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen d'alimentation en combustible formé par de la paille de céréale en rouleaux dits en "balles rondes" portée par des moyens de support, ainsi qu'une chambre de combustion munie de moyens d'allumage et des moyens d'en tratnement principal de. la nappe de paille déroulée pour l'introduire dans la chambre de combustion. Ainsi, étant donné que ce mode de conditionnement se généralise de plus en plus, l'invention propose une installation de chauffage utilisant la paille en tant que combustible, permettant d'éliminer tous frais annexes de conditionnement de la paille préalablement à son utilisation. Le moyen d'entraînement principal peut être constitué par deux rouleaux à picots coopérant pour faire avancer la nappe de paille et commandés par un moteur principal. De façon préférentielle, les moyens de support du rouleau de paille sont constitués par un touret à axe horizontal portant la balle cylindrique à dérouler, par un système de galets porteurs ou par un simple berceau semicylindrique. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comporte un moyen annexe de déroulement de la nappe associé au moyen d'entraînement principal. Ce moyen annexe de déroulement est constitué par un moteur annexe agissant sur le touret ou les galets porteurs pour faciliter le déroulement de la nappe de paille, et éviter toute rupture de celle-ci, au cas où elle ne serait pas assez résistante pour être entraînée seulement par le moyen d'entratnement principal. Les rouleaux de paille actuellement disponibles, ont une largeur généralement comprise entre 0,80 et 1,20 m. Donc, la nappe déroulée a une largeur extremement importante par rapport à son épaisseur, et, il est nécessaire de modifier sa section, pour faciliter son introduction dans la chambre de combustion. Par suite, et selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comporte un moyen de calibrage permettant de modifier la section de la nappe de paille avant son introduction dans la chambre de combustion. Ce moyen de calibrage peut être constitué simplement par un couloir dont les parois en forme d'entonnoir, dolent à la nappe une section approximativement ronde ou carrée permettant de diminuer les dimensions de l'orifice d'alimentation. De la même manière, on peut prévoir de faire passer la nappe de paille entre des roues de calibrage dont les jantes sont susceptibles, en la comprimant, de lui donner la section souhaitée. Dans les installations plus sophistiquées, et où l'on recherche des performances plus élevées, on peut envisager de placer une vis d'Archimède directement en amont de la chambre de combustion, ou même dans certains cas, de munir l'installation d'un dispositif de déchiquetage. Par ailleurs, si l'on veut obtenir un dispositif donnant entière satisfaction, il est indispensable de pouvoir modifier les conditions d'alimentation, et, en particulier, la vitesse de la nappe déroulée, en fonction de la quantité de chaleur que l'on désire obtenir. En conséquence, et selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comporte un moyen de régulation susceptible de faire varier les conditions d'introduction de la nappe de paille dans la chambre de combustion en fonction de différents paramètres. Ces paramètres peuvent être constitués par exemple par la température dans la chambre de combustion, la température des fumées, ou la température dans ltenceinte à chauffer. Une autre possibilité, est de prévoir un asservissement fonction des caractéristiques optiques de la flamme à l'intérieur de la chambre de combustion. La présence d'un tel dispositif est indispensable pour détecter une extinction accidentelle de la flamme et couper immédiatement dans ce cas l'alimentation de la chambre de combustion évitant ainsil'engorgement de l'installation par accumulation de paille. Bien entendu, ces moyens de régulation doivent être associés aux moyens dientrainementde la nappe de paille. Cependant, malgré toutes ces qualités, un dispositif tel que décrit précédemment, ne pourrait absolument pas être viable is'il entraînait un risque quelconque d'incendie dû à une propagation de la flamme à l'extérieur de la chambre de combustion. Pour éviter un tel risque, l'invention prévoit de munir l'installation de moyens de sécurité, susceptibles notamment de couper automatiquement la nappe, et de fermer hermétiquement tous les orifices d'alimentation de cette nappe dès que la flamme s'étend au delà d'une zone prédéterminée de la chambre de combustion. Pour obtenir une sécurité encore plus grande, on peut prévoir de munir l'installation d'un ou de plusieurs "sas" de fermeture. Suivant les dimensions de l'installation, et les performances qui lui sont demandées, la chambre de Bom- bustion pourra être de différents types Dans les installations les plus simples, la paille combustible brûle simplement au contact de l'air introduit par des registres réglables, d'une façon similaire à ce qui se produit dans les appareils de chauffage à combustible solide classiques. Dans des installations plus élaborées, la paille est introduite dans une tuyère où elle brûle dans un courant d'air forcé dans des conditions similaires à ce qui se passe dans les chaudières à combustible liquide. Bien entendu, la chambre de combustion est fonction des performances et des conditions d'utilisation de l'installation. Les caractéristiques de l'installation qui fait l'objet de l'invention, seront décrites plus en détail en se référant au dessin annexé qui est une représentation très schématique de cette installation. Selon la figure, l'installation de chauffage à usage domestique ou industriel qui fait l'objet de l'i-n- vention, utilise en tant que combustible permettant un fonctionnement en continu, un rouleau de paille de céréale 1 pesant entre 600 et 1 000 kg, et ayant une largeur comprise entre environ 0,80 et 1,20 m, similaire à ceux conditionnés par les appareils de ramassage dits "à balles rondes" à l'usage des éleveurs. Par suite du'développement considérable de ces appareils de ramassage, au cours de ces dernières années, il s'agit là d'un mode de conditionnement de la paille actuellement très courant. Le rouleau 1 est placé sur un moyen de support à axe horizontal. Selon la figure, ce moyen de support est constitué par un système de galets porteurs 4, mais, bien entendu, il pourrait être d'un type différent sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Cette installation se compose schématiquement d'une chambre de combustion 2 munie de brûleurs d'allumage 3, ainsi que d'entrées d'air représentées par la flèche A, et de moyens 13 d'entraînement principal par exemple des rouleaux à picots commandés par un moteur principal 5 à commande électrique permettant de dérouler le rouleau 1 moyen pour amener la nappe 6 ainsi déroulée dans un moyen de calibrage 7 puis dans la chambre de combustion 2. Selon les caractéristiques de la paille formant le rouleau 1, la nappe de paille 6 est déroulée directement par le moyen d'entraînement principal 13 commandé par le moteur 5, ou bien le moyen de support 4 est associé à un moyen annexe de déroulement lui-même relié à un moteur annexe 8 qui facilite le déroulement de la nappe 6, et évite tout risque de rupture lorsqu'elle n'est pas assez résistante pour être entraînée seulement par le moteur principal 5. Les moyens de calibrage 7 permettent de modifier la section, extremement plate de la nappe 6, pour l'introduire dans la chambre de combustion 2 sous la forme désirée. Ces moyens qui ne sont pas détaillés sur la figure, peuvent être constitués par un couloir dont les parois sont en forme d'entonnoir, ou par des roues de calibrage dont les jantes sont susceptibles, en comprimant la nappe de paille, de lui donner la forme souhaitée. Dans certains cas particuliers d'utilisation de l'installation, les moyens de calibrage 7 sont combinés à des moyens d'alimentation annexes 9, tels que par exemple une vis d'Archimède, ou des organes déchiqueteurs susceptibles de déchiqueter la paille avant son introduction dans la chambre de combustion 2. Par ailleurs, l'installation comporte un moyen de régulation 10 comportant par exemple un? ou plus sieurs détecteurs de température 14, susceptible de déterminer selon la flèche en pointillés un paramètre fonction des conditions de combustion dans la chambre de combustion 2, comme par exemple, la température à l'intérieur de cette chambre, ou la température du local. Cet organe de régulation 10 envoie ensuite des ordres, fonction des informations reçues et des conditions do température recherchées, selon la flèche I, au moteur principal 5, ainsi qu'éventuellement selon la flèche II au moteur annexe 8. Ainsi, la vitesse de déroulement de la nappe 6 se trouve asservie aux conditions de la combustion. Parallèlement à ce moyen de régulation 10, l'installation comporte également un moyen de régulation 11, comportant un détecteur optique 15 susceptible de détecter, comme indiqué en pointillé, l'extinction de la flamme dans la chambre de- combustion 2 pour envoyer immédiatement au moteur 5 un ordre de coupure de l'alimentation selon la flèche III, empêchant ainsi toute accumulation de, paille dans la chambre de combustion 2. L'installation comporte également des moyens de sécurité 12 évitant la propagation du feu dans la nappe de paille en amont de la chambre de combustion 2. Ces moyens, qui ne seront pas décrits en détail ici consistent à isoler la chambre de combustion 2 de la nappe de paille 6, et donc à couper la nappe de paille 6 et à fermer tous les orifices d'alimentation au cas où la flamme dépasse une zone prédéterminée. L'utilisation d'une vis d'Archimède comme moyen d'introduction constitue un moyen de sécurité permettant d'isoler la chambre de combustion de la nappe de paille. Comme déjà indiqué, selon le type et la taille de l'installation, dans la chambre de combustion 2, la paille combustible brûle au contact de l'air introduit par des registres réglables non représentés, selon la flèche A, comme dans les appareils de chauffage à combustible solide, classiques ou, dans les appareils plus perfectionnés, la paille introduite dans une tuyère brûle dans un courant d'air forcé dans des conditions similaires à ce qui se passe dans les chaudières à combustible liquide. Par ailleurs, on pourra munir la chambre de combustion d'un dispositif d'évacuation de cendres qui pourra être soit continu, soit discontinu en fonction de la taille de l'installation. REVENDICATIONS 10) Installation de chauffage domestique ou industriel utilisant en tant que combustible de la paille dé céréale et fonctionnant en continu, installation caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen d'alimentation en combustible formé par de la paille de céréale en rouleau, portée par des moyens de support ainsi qu'une chambre de combustion munie de moyens d'allumage, et des moyens d'entraînement principal de la nappe de paille déroulée pour l'introduire dans la chambre de combustion. 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen annexe de déroulement de la nappe associé au moyen d'entraînement principal. 30) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de régulation modifiant les conditions d'introduction de la nappe de paille dans la chambre de combustion en fonction de différents paramètres tels que par exemple la température dans la chambre de combustion ou dans le local à chauffer, ou les caractéristiques optiques de la flamme dans la chambre de combustion. 40) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens susceptibles d'arrêter l'alimentation en cas d'extinction de la flamme. 50). Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce quelle comporte des moyens de sécurité susceptibles d'éviter la propagation du feu, dans la nappe de paille en amont de la chambre de combustion. 60) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un couloir dont les parois sont en forme d'entonnoir, pour modifier la section de la nappe de paille avant son- entrée dans la chambre de combustion. 70) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des roues de calibrage dont les jantes sont susceptibles, en comprimant la nappe de paille, de modifier sa section avant son introduction dans la chambre de combustion. 80) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte une vis d'Archimède disposée en amont de la chambre de combustion. 90) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce ql'elle comporte un organe déchiqueteur susceptible de déchiqueter la paille avant son introduction dans la chambre de combustion. 100) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des registres réglables assurant l'introduction de l'air dans la chambre de combustion. 11 ) Installation selon la'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la chambre de combustion comporte une tuyère dans laquelle la paille est introduite et brûle dans un courant d'air forcé dans des conditions similaires à celles des chaudières à combustible liquide.