Brevet FR2484280A1 — publié le 19811218

La présente invention concerne un procédé de mise en oeuvre d'un réacteur à lit fluidisé pour brûler des matériaux contenant des substances non combustibles et elle vise également un dispo- sitif pour mettre en oeuvre un tel procédé. Lors du fonctionnement d'un réacteur à lit fluidisé, des grosses particules s'accumulent généralement à la partie inférieure du réacteur et ces particules doivent être continuellement ou pé- riodiquement enlevées. En dépit du fait que des fines particules soient entraînées par le gaz s'écoulant au travers du réacteur, en particulier lorsque le réacteur à lit fluidisé fonctionne avec des vitesses superficielles élevées-de gaz, le matériau extrait de la partie inférieure contient des fines particules. Générale- ment, ce matériau contient également des matières combustibles. Ces matières combustibles ainsi que les fines particules doivent être recyclées vers le réacteur afin -d'y être utilisées. Une tentative pour résoudre ce problème à été faite (voir le brevet américain 3 397 657) qui consiste à séparer les fines particules des particules grossières du matériau déchargé à l'aide d'air pressurisé dans une conduite située à l'extérieur du réac- teur. Cependant, le système s'est révélé présenter des inconvé- nients technologiques, notamment une faible vitesse de sépara- tion des fines particules. Un premier objet de cette invention est donc d'apporter un réacteur à lit fluidisé qui soit capable de brûler des matériaux contenant des matières incombustibles qui, lors du fonctionnement s'accumulent sous la forme de grosses particules dans la partie inférieure du réacteur et qui décharge ou évacue ces matériaux de façon continue sans décharger les fines particules et les substances combustibles. Un autre but de cette invention est d'apporter des moyens assurant la circulation des matériaux dans un réacteur à lit fluidisé. Un autre objet de l'invention est d'apporter des moyens assurant l'alimentation en gaz de la partie interne d'un réacteur à lit fluidisé à une certaine distance de la plaque de distribu- tion. Un autre objectif de cette invention est de refroidir les matériaux extraits du réacteur. Un réacteur à lit fluidisé selon cette invention est pourvu d'un système d'évacuation qui comprend un compartiment d'évacua- tion relié à un orifice de sortie de la plaque de distribution. Un écoulement d'air dirigé vers le haut est prévu dans le compar- timent d'évacuation, cet air étant d6livré à la partie inférieure du compartiment d'évacuation. Des fines particules sont trans- portées vers le haut à partir du compartiment d'évacuation vers le réacteur à l'aide de l'écoulement d'air dirigé vers le haut. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention,'on dis- pose, au centre du compartiment d'évacuation, une conduite d'é- coulement vers le haut. De préférence, cette conduite d'écoulement est pourvue d'une double paroi et l'air est amené à s'écouler au travers de l'espace compris entre les parois de la conduite, à être introduit dans la conduite et à s'écouler vers le haut dans la partie interne du réacteur, D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé dont la figure unique est une coupe verticale de la partie inférieure d'un réacteur à lit fluidisé selon la pré- sente invention. En se référant au dessin, on voit en 1 une enveloppe consti- tuant la chambre de combustion d'un réacteur à lit fluidisé et une première plaque distributrice 2, munie d'une pluralité d'ori- fices pour amener le gaz de fluidisation dans le réacteur, dispo- sée dans la partie inférieure du réacteur, transversalement à l'enveloppe 1. En-dessous de la plaque distributrice 2, on pré- voit une première botte à vent 4, à laquelle le gaz, tel que de l'air,peut être délivré par une conduite 5-. La référence 6 dési- gne un orifice de sortie, prévu dans la plaque de distribution 2, et la référence 7 désigne un compartiment d'évacuationde surface de section droite sensiblement constante, relié à l'orifice 6. A la partie inférieure du compartiment d'évacuation 7 on prévoit une seconde plaque distributrice 8 pourvue d'une pluralité d'ori- fices 9. En-dessous de la plaque distributrice est prévue une seconde boîte à vent 10 à laquelle du gaz, par exemple de l'air, peut être amené par une.conduite 11. La référence 12 désigne un orifice d'évacuation prévu dans la plaque distributrice 8 et la référence 13,une conduite d'évacuation reliée à l'ouverture d'é- vacuation 12. La conduite d'évacuation 13 est entourée par une enveloppe 14 afin de ménager une enceinte 15 alimentée en gaz, par exemple en air, par l'intermédiaire d'une conduite 25. La conduite d'évacuation 13 est munie d'ouvertures 16 qui permettent l'introduction de gaz dans cette conduite. De préférence, une conduite d'écoulement vers le haut 17, est disposée au centre du compartiment d'évacuation à une certaine distance des surfaces supérieures de la seconde plaque distributrice, cette conduite s'étndant vers le haut au-travers de l'orifice de sortie 6 de la première plaque distributrice dans-l'enveloppe 1. La conduite 17 comporte une paroi interne 13 et une paroi externe 19 qui dé- limitent entre elles une enceinte pour l'air 20. La paroi interne 18 est pourvue d'une pluralité d'ouvertures 21. Du gaz, par exem- ple de l'air, peut être amené à la conduite par l'intermédiaire d'une conduite 22. L'extrémité inférieure de la conduite d'éva- cuation 13 est reliée à une conduite d'évacuation 23 qui est pour- vue d'organes vibrants ou de vis d'alimentation pour assurer l'é- vacuation des matériaux de la conduite 23. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon sui- vante: Les matériaux devant être brûlés sont délivrés à la partie inférieure du réacteur à lit fluidisé par l'intermédiaire de la conduite d'alimentation 24 et les gaz de combustion sont évacués du réacteur à son extrémité supérieure (non représentée sur le dessin). Les fines particules entraînées par les gaz de combustion sont séparées et ramenées au réacteur de manière connue. De l'air sous pression est introduit dans le réacteur au travers des ori- fices 3 dans la première plaque distributrice 2 afin de fluidiser. les matériaux contenus dans le réacteur et de fournir l'air de combustion. Lorsque se déroule la combustion, les fines particules sont entraînées par le gaz qui circule au travers du réacteur et elles sont transportées vers l'extérieur cependant que les particules plus importantes, par exemple celles formées par l'agglomération des cendres, qui sont trop massives pour être entraînées, sont maintenues à la partie inférieure du réacteur. Les particules grossières se déplacent le long de la surface inclinée de la plaque distributrice 2, vers l'orifice de sortie 6 et elles s'écoulent vers le bas dans le compartiment d'évacuation 7. Lés matériaux qui s'écoulent vers le bas entre les parois du compar- timent d'évacuation contiennent une certaine proportion de fines particules et elles peuvent également contenir des matières cor- bustibles. De l'air sous pression délivré au travers des orifices 9, dans la plaque distributrice 8, s'écoule vers le haut, au travers du matériau évacué, ce qui procure l'air de combustion permettant d'effectuer la postcombustion des matières combusti- bles. Dans la partie inférieure du compartiment d'évacuation, le matériau s'écoule le long de la surface, inclinée de préférence, de la plaque distributrice 8, vers l'orifice d'évacuation 12, de manière que l'air qui est amené à s'écouler au travers de cet orifice d'évacuation et à traverser vers le haut la conduite 17, assure la séparation des fines particules qui sont transportées par l'air, des matériaux évacués. De cette manière, les fines particules sont recyclées vers la partie intérieure du réacteur. De l'air est également délivré à l'enceinte comprise entre les parois 18 et 19 de la conduite d'évacuation 17 afin de ren- forcer le flux ascendant et de refroidir la conduite. De cette manière de l'air peut être. délivré à la partie interne du réac- teur. Les particules grossières s'écoulent au travers de la con- duite d'évacuation 13 vers la conduite d'évacuation 23 afin d'être finalement évacués. les matériaux évacués sont refroidis par la conduction thermique vers la paroi 19 de la conduite 17 et par l'air délivré au travers des ouvertures de la -conduite d'évacua- tion. Les orifices 9 prévus dans la seconde plaque distributrice 8 peuvent etre de dimensions plus importantes ou bien leur nombre peut être plus important de façon à obtenir une surface d'éva- cuation supérieure à celle de l'ouverture de sortie 12, permet- tant ainsi de délivrer une quantité supérieure d'air par l'inter- médiaire de la plaque distributrice 8 afin de réaliser une éva- cuation efficace par soufflage des fines particules. Il est éga- lement possible de diviser la botte à vent 10 en deux parties, une partie extérieure et une partie intérieure, toutes deux reliées de manière à séparer l'alimentation en air pressurisé pour permettre un- meilleur contr8le du recyclage des fines par- ticules. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limi- tée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 2484280 REVENDICATIONS 1.- Réacteur à lit fluidisé, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe (1) formant une chambre de combustion et recevant une première plaque distributrice (2) munie d'une pluralité d'ori- fices (3) et une première ouverture de sortie (6); un comparti- ment d'évacuation (7), relié par son extrémité supérieure à ladite première ouverture de sortie (6) et muni à sa partie inférieure d'une seconde plaque distributrice (8) comportant une pluralité d'orifices (9), cette seconde plaque distributrice comportant une seconde ouverture de sortie (12); une conduite d'évacuation (13) reliée à ladite seconde ouverture de sortie (12); des moyens pour délivrer de l'air à une première boite à vent (4) placée sous ladite première plaque distributrice (2) et des moyens pour alimenter en air une seconde boite à vent (10) placée sous ladite seconde plaque distributrice. 2.- Réacteur à lit fluidisé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comporte une conduite d'écoulement vers le haut (17) disposée au centre du compartiment d'évacuation (7), à une distance appropriée de la surface supérieure de ladite seconde plaque de distribution, en s'étendant vers le haut au travers de ladite première ouverture de sortie (6). 3.- Réacteur à lit fluidisé selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la conduite d'écoulement vers le haut (17) est constituée d'une conduite à double paroi (18, 19), la paroi in- terne (18) étant munie d'ouvertures et comprenant des moyens pour amener le gaz dans l'enceinte (20) comprise entre les parois. 4.- Réacteur à lit fluidisé selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ladite conduite d'évacuation (17) comporte des ouvertures (21) dans sa paroi et en ce qu'elle est entourée par une enveloppe délimitant une enceinte pour le gaz, qui est rac- cordée à une alimentation de gaz. 5.- Réacteur à lit fluidisé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comporte un orifice d'admission (24) pour les matériaux devant être brûlés, cet orifice étant disposé à la par- tie inférieure dudit réacteur et un orifice d'évacuation prévu à la partie supérieure dudit réacteur. 6.- Procédé de combustion de matériaux contenant des subs- q %" tances incombustibles et/lors de la combustion donnent des fines particules et des particules grossières, ce procédé étant carac- térisé en ce qu'il consiste à: - introduire lesdits matériaux dans la partie inférieure d'un réacteur à lit fluidisé comportant un orifice d'évacuation, ledit réacteur comportant une première plaque distributrice (2) munie d'une pluralité de premiers orifices (3) et une seconde plaque distributrice (8) pourvue d'une pluralité de secondsorifices (9) - brûler lesdits matériaux dans le réacteur à lit fluidisé - laisser les gaz de combustion qui contiennent et entraînent de fines particules s'échapper au sommet du réacteur à lit flui- disé - assurer la séparation desdites fines particules et les rame- ner dans le réacteur; - introduire de l'air sous pression au travers desdits premiers orifices (3) - recueillir les particules grossières dans ledit compartiment d'évacuation (7); - introduire de l'air sous pression au travers desdits seconds orifices (9); - transporter vers le haut les fines particules entraînées dans lesdites particules grossières dans ledit réacteur à lit fluidisé et; - enlever les particules grossières au travers d'un orifice de sortie (12) de la seconde plaque distributrice.