Brevet FR2491197A1 — publié le 19820402

Chaudière pour la combustion de bois en rondins. La présente invention concerne une chaudière pour réaliser la combustion de bois en rondins, constituée par un foyer comportant des ouvertures d'amenée du combustible et d'alimentation d'air primaire et dair secondaire et une cham- bre de collecte des cendres disposées au-dessous du foyer. Les chaudières du type indiqué sont connues et utilisées d'une manière générale. De telles chaudières ne conviennent pas pour un chargement continu et une combustion de bois en rondins (c'est à-dire de morceaux de bois possédant une longueur comprise entre environ 1 et 1,5 m). D'autre part, la combustion continue de bois en rondins s'est avérée poser des problèmes extraordinaires, et ce à différents points de vue : la vitesse d'amenée du combustible doit correspondre à la vitesse de combustion. Il faut empêcher une rétro-combustion du bois, qui n'a pas encore atteint le foyer, mais qui est situé direc- tement devant ce dernier. De même, en tenant compte de ce point de vue, il faut pourvoir faire marcher et régler en fonctionnement continu la chaudière'aussi bien avec du bois sec qu'avec dii bois plus 01! moins humide. tout en évitant également la formation de quantités importantes de fumée pour ménager ltenvironnement. A ces problèmes fondamentaux, dont la maîtrise permet seule de mettre en oeuvre la combustion en continu de bois de chutes de rondins avec une alimentation continue, (c'est-à-dire dans le sens où un nouveau remplissage s'effectue à des intervalles aussi longs que possible), se superposent en outre, dans une certaine mesure, des problèmes secondaires que l'on va indiquer ci-apres. C'est pourquoi la présente invention a pour but de créer une chaudière prévue dans le but indiqué et à l'aide de laquelle il est possible de maitriser les problèmes fondamentaux indiqués, c'est-à-dire la possiblité de réglage et la sécurité contre une rétro-combustion dans le cas d'une alimentation continue en combustible. Ce problème est résolu conformément à la présente invention à l'aide d'une chaudière du type indiqué, permettant la combustion de bois en rondins et constituée par un foyer comportant des ouvertures d'amenée de combustible, d'air primaire et d'air secondaire, par une chambre de collecte des cendres disposée au-dessous du foyer et par une surfa-ce -de chauffe montée en aval du foyer et comportant un conduit d'évacuation des gaz de fumée, caractérisée en ce qu'en vis-à-vis de l'ouverture d'amende du combustible, pouvant être chargee én continu à partir du tunnel d'amenée muni de dispositifs d'entrarnemnt, se trouve disposé sur la porte du foyer, un organe s'opposant à la circulation du combustible, tel qu'une plaque de pression réglable, qu'au dessous de la grille du foyer se trouve disposé un tiroir réglable protégeant, si on le désire, la grille, et que des organes empêchant une rétro-combustion sont disposés au voisinage de l'embouchure du tunneld'amenée. Des variantes avantageuses de réalisation ressortiront de la description donnée ci-après. Comme cela s'est avéré être le cas, selon la longueur du tunnel d'amenée et la hauteur de la couche du matériau combustible dans une telle chaudière, il est possible de maintienir un fonctionnement permanent pendant une durée de 10 & 12 heures, avec au maximum deux nlalhgements d tunnel d'amenée et ce, comme cela a été mentionné, en fonction naturellement de la longueur de ce tunnel, qui est égale en général approximativement à 4 m pour une section transversale d'environ 0,25 m2. Le danger d'une rétro-combustion dans le tunnel d'amenée existe naturellement en particulier dans le cas de bois sec ou assez sec, mais est également présent par le fait que le bois éventuellement humide est déjà préalablement séché dans la zone de l'embouchure du tunnel en amont de l'ouverture d'alimentation en combustible, par le rayonnement provenant du foyer et par l'échauffement concomitant de l'ensemble de cette zone, et enfin par le fait qu'il s'établit des vides importants inévitables entre les rondins arrivant en couches et formant dans une certaine mesure un bouchon de combustible. A ce sujet, il s'est avéré particulièrement avantageux de prévoir pour le tunnel d'amenée, au moins dans la partie de sa base, une section transversale approximativement semi-circulaire. Indépendamment de la fabrication simplifiée d'un tube par rapport à un tunnel d'amenée de section transversale rectangulaire, une telle réalisation conduit à ce que, dans une certaine mesure, on obtient automatiquement un tassement plus important, fournissant par conséquent obligatoirement des cavités plus petites, ce qui réduit également le risque de rétro-combustion. D'autres earactéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels - La Fig. 1 représente une coupe longitudinale de la chaudière. - La Fig. 2 représente une coupe transversale du tunnel d'amenée, prise suivant la ligne II-II de la Fig. 1. - La Fig. 3 représente une coupe transversale du tunnel d'amel.ée, d'une outre forme de réalisati!;, prise sui vant la ligne III-III de la Fig. 1. - La Fig. 4 représente une coupe longitudinale partielle de la zone de l'embouchure du tunnel d'amenée, prise suivant la ligne IV-IV sur la Fig. 3. - La Fig. 5 représente une coupe transversale du foyer prise suivant la ligne V-V sur la Fig. 1. - La Fig. 6 représente une vue en élévation latërale de l'agencement d'organes de réglage. Et, - La Fig. 7 représente une vue en coupe longitudinale de la forme de réalisation pratique et préférée de la partie du foyer. Comme cela est visible sur la Fig. 1, la chaudière est constituée essentiellement des parties suivantes, à savoir, le tunnel d'amenée 1, qui sur son extrémité située du côté du chargement, est équipé d'un organe de fermeture 24, tandis que son autre extrémité est raccordée à l'ouverture d'alimentation du combustible du foyer 9. L'espace 22 de collecte des cendres est situé au-dessous de la grille 5 du foyer 9. Dans sa partie haute, le foyer 9 est relié par l'intérmédiaire d'une tubulure de raccordement 21 à une sur face de chauffe montée en aval 25, à partir de laquelle la chaleur transmise peut être évacuée au moyen d'eau ou d'air. Un dispositif d'entraînement 20, tel qu'un élé- ment de chaîne sans fin ou analogue, est disposé sur le tunnel d'amenée 1, à l'intérieur d'un capot longitudinal de protection 20'. Au dispositif d'entraînement 20, qui est accouplé à un mécanisme d'entraînement à moteur correspondant (non représenté), mais qui peut être également déplacé en supplément à la main au moyen d'une manivelle 20" afin de réaliser des remplissages, est suspendu un volet de poussée 23 couvrant dans une large mesure la section transversale du tunnel et qui peut être relevé dans le sens de la flèche23a uniquement suivant la direction d'entraînement, de sorte que, d'une part, il peut être également ramené en arrière lorsque du bois se prouve derriere lui, et que, d'autre part, des rondins de bois peuvent être insérés ou empilés lorsque l'élément de fermeture 24 est ouvert, sans aucune gêne de la part du volet. Le système d'entraînement à moteur peut naturellement être également remplacé par un système mécanique à treuil chargé par un poids et qui est relié de façon appropriée par l'intermédiaire d'un câble Bowden (à la place d'un dispositif de commande électrique) à la plaque de pression 4. Intérieurement, se trouve montée sur la porte 3 de fermeture de l'espace du foyer une plaque de pression 4 comportant, en vis-à-vis de l'ouverture 2 d'alimentation en combustible, un appendice de réglage 11 traversant la porte de fermeture 3 et ayant un mouvement oscillatoire allant à l'encontre de l'action d'un ressort réglable î1'. Sur la course de réglage de l'appendice de réglage 11 se trouve disposé un générateur d'impulsions 12, qui est relié électriquement, d'une façon non représentée, au mécanisme d'entraînement du dispositif d'entraînement 20 qui, comme cela est représenté, peut être disposé au-dessus et/ou également au-dessous du tunnel d'amenée 1. Conformément à la Fig. 2, le tunnel d'amenée 1 peut être réalisé en forme de boîte, c'est-à-dire avec une section transversale rectangulaire. Cependant, conformément à la Fig. 3, le tunnel d'amenée possède de préférence une section transversale dont la moitié inférieure au moins est circulaire, moyennant une adaptation de forme correspondante de la grille 5 (conformé- ment à la Fig. 5), dont les barres sont disposées de manière à s'étendre suivant la direction d'arrivée. Dans le foyer, éventuellement déjà au niveau de la zone d'arrivée du tunnel d'amenée 1, des éléments déviateurs 10, qui resserrent jusqu'à un certain point les rondins, sont disposés de manière à converger en direction de la porte 3 du foyer. En ce qui concerne les éléments 7 destinés à em pêcher une rdtro-combllstion dans la zone 27 de " embouchure du tunnel d'amenée 1, on se référera à la Fig. 4. Sur cette figure, comme cela est visible, il est prévu un dispositif de pulvérisation 13 pour de liteau, dont la vanne 13" est commandée par un thermostat 13' également disposé dans cette zone. En outre, on peut disposer en amont et éventuellement en supplément, également en aval de ces éléments, un tablier 12 tombant librement vers le bas, tel que par exemple un paquet de lamelles en tôle, un volet pivotant ou analogue. Au-dessous du dispositif de pulvérisation 13 se trouve prévu, dans la partie de base du tunnel d'amenée 1, un petit renfoncement en forme d'auge 14"qui, comme représenté, est réalisé avec un bord progressif de sortie 19, afin qu'aucun rondin de bois ne puisse se coincer. Un revêtement de grille n'est pas recommandé étant donné que ce dernier peut être encombré d'écorces ou de petites chutes de bois. Dans le cas de l'aménagement d'un tel bord progressif de sortie 19, les petits morceaux accumulés sont simplement refoulés en direction du foyer 9 par le combustible arrivant. De façon appropriée, ce renfoncement 14 est aménagé, par repoussage, dans la paroi intérieure 26, refroidie par eau, de la partie d'alimentation 9(, la paroi intérieure étant réalisée de préférence en acier spécial. Au-dessous de la grille 5 se trouve disposé le tiroir 6 d'obturation réglable prévu pour la grille et qui est adapté de facon à correspondre à la disposition sur une surface centrée, conformément à la Fig. 5, des barres de la grille. Etant donné, comme cela est apparu, que le bois en rondins ne bru le pas de façon homogène avec un front incandescent uniformément vertical, il est inévitable que sous l'action de la force d'entraînement, un rondin ou l'autre traverse, suivant sa direction longitudinale, l'ensemble du foyer 9, du fait qu'un tel rondin est plus humide ou plus épais que les autres. Un ou plusieurs rondins de ce type viendraient par conséquent buter contre la porte 3 du foyer lors de la poursuite du fonctionnement du dispositif d'entraînement 20. Etant donné que la plaque de pression 4 est montée intérieurement sur cette porte, cette plaque déclenche, par l'intermédiaire de l'appendice 11 et du générateur d'impul- sions 10, une impulsion de commande qui arrête le dispositif d'entraînement 20.Dès que la pression exercée est supprimée par suite de la poursuite de la combustion, le transport d'alimentation recommence. Les organes déviateurs convergents 10 possèdent une double fonction. D'une part, ils resserrent les rondins vers le centre dans la zone du foyer, ce qui conduit naturellement à une formation plus homogène du lit incandescent, et d'autre part, ceci garantit simultanément qu'au moins les rondins sous-jacents ne viennent pas buter directement perpendi culairement contre la plaque de pression 4, se placent éventuellement obliquement et peuvent, dans cette position, continuer à brûler sans déclencher une impulsion de commande d'arrêt. La forme de réalisation préférée du tunnel selon la Fig. 3, c'est-à-dire la forme circulaire ou semi-circulaire, agit également dans le sens d'une concentration des rondins, c'est-à-dire d'une réduction des espaces intercalaires, entre ces derniers, et réduit naturellement le risque de rétrocombustion ou le risque de combustion dans le tunnel 1, étant donné que, de ce fait, les rondins sont également tendance à se resserrer, ce qui favorise une formation plus homogène du lit incandescent, mais également une réduction du risque de rétro-combustion. Etant donné qu'un tel risque de rétro-combustion peut être assurément déjà réduit à l'aide de ces dispositions, sans toutefois pouvoir être entièrement supprimé, il est prévu pour l'obturation de l'espace libre s'établissant notamment au-dessus des rondins, le tablier 12 pendant librement vers le bas qui prend appui sur les rondins supérieurs et protège l'espace libre, situé derrière lui dans le tunnel, contre toute chaleur transmise par rayonnement à partir du foyer. Ce tablier peut être constitué par un grand nombre de petites barres métalliques en forme de lamelles suspendues ou bien simplement par des plaques de tôle suspendues de manière à pouvoir pivoter. Etant donné qu'également à l'intérieur du bouchon entraîné de bois en rondins, il existe invévitablement des vides en forme de canaux, dans lesquels les gaz de combustion et la chaleur irradiée peuvent parvenir, il est en outre prévu un dispositif de pulvérisation 13, dont la vanne 13" est commandée par un thermostat 13' également disposé dans cette zone. Ce dernier délivre une impulsion de commande, lors de l'apparition d'une chaleur trop importante dans cette zone, et le dispositif de pulvérisation 13 est mis en action, avec pour conséquence que le feu apparaissant à cet endroit est éteint. L'arrosage du bois, qui y est lié, ne stest pas avéré être un inconvénient, et c'est même plutôt le contraire étant donné que, de ce fait, le processus de combustion mis en oeuvre dans le.foyer 9 se déroule de façon plus homogène. Etant donné que, selon l'intensité et la durée du processus de pulvérisation, il est inévitable que de l'eau s'acotunule dans la partie de base du tunnel d'amenée 1, il est prévu dans ce dernier un petit renfoncement 14 en forme d'auge. En outre, étant donné que le renfoncement en forme d'auge 14 est chauffé par le foyer, il s'est avéré que de l'eau parvenant dans le renfoncement 14 s'évapore plus ou moins rapidement et forme, dans une certaine mesure, une barrière supplémentaire de vapeur s'opposant à une rétro-combustion. Un pointtout aussi important que les points indiqués précédemment, pour l'obtention d'une combustion continue optimale du combustible solide, dans une certaine mesure difficile à brûler, que constitue le bois, est la régulation de la combustion au regard du degré de remplissage de la section transversale du tunnel d'amenée et par conséquent, en définitive, de la régulation de puissance de la chaudière, qui conformément à la Fig. 6, est équipée dune ouverture 17 pour l'air secondaire et d'une ouverture 17' pour l'air primaire au voisinage de la portai 3 du foyer Comme cela a déjà été mentionné, un-tiroir réglable 6 est en outre situé au-dessous de la grille 5. Dans le tunnel d'amenée 1 ou dans la zone d'ali mentation,9t du foyer 9 se trouve disposé, conformément à la Fig. 6, un volet de détection 15 qui, comme cela-est représenté, est relié positivement par l'intermédiaire d'une tringlerie appropriée tant au tiroir 6 qu'au volet de fermeture 16 pour l'ouverture 17 de l'air secondaire. La position représentée correspond à un tunnel d'amenée 1 rempli sur sa hauteur complète, c'est-à-dire que le volet de détection 15 est maintenu dans sa position relevée. Le tiroir 6 est ramené complètement en arrière par la tringlerie non représentée de façon détaillée, et ltensemble de la surface libre de la grille dispose de l'air primaire; mais, simultanément l'ouverture 17 pour l'air secondaire est également complètement ouverte, c'est-à-dire que la chaudière fonctionne à pleine puissance. L'ouverture 17' pour l'air primaire ou son volet est réglée au moyen du système de réglage de la chaudière, c'est-à-dire d'une manière plus ou moins indépendante des éléments décrits. Toutefois, il existe une combinaison dans la mesure où sur le volet de fermeture 16 se trouve disposé un limiteur 17" de réglage du volet d'air primaire, qui fournit le plus grand espace possible de réglage, lorsque le volet de l'air primaire est dans la position représentée. Si le tunnel d'amenée n'est rempli qu'à mi-hauteur, la grille 5 est obturée jusqu'à sa moitié par le tiroir, par llintermé- diaire de l'actionnement de la tringlerie, et l'ouverture de l'air secondaire n'est également qu'à demi-ouverte. En outre la course possible de réglage du volet de l'air primaire est réduite de façon correspondante par le limiteur de réglage 17". Si le volet de détection 15 n'indique aucun remplissage ou pas de bois, la grille 5 et ltouverture 17 de l'air secondaire sont fermées et le réglage de l'ouverture de l'air primaire est limité à un minimum. On s'est déjà en partie référé à la Fig. 7 qui montre la forme de réalisation pratique préférée de l'invention et selon laquelle la zone d'alimentation 9' du foyer et le foyer 9 proprement dit sont réunis en un composant auquel est raccordé par bride le tunnel d'amenée 1. Il est important que la partie d'alimentation 9', encore soumise à la chaleur transmise par rayonnement, soit constituée avec une double paroi et puisse véhiculer de liteau, la paroi intérieure 26 dans laquelle le renfoncement 14 est simplement réalisé par repoussage, étant constituée en acier spécial. Seul le foyer proprement dit 9, c'est-à-dire la partie dans laquelle est situé le lit incandescent, est habillé d'un matériau réfractaire 18. Letiroir d'obturation 6 et la plaque de pression 4 munie de la porte de fermeture ne sont pas représentés. La subdivision de l'ensemble de la partie du foyer en une partie véhiculant de 7'eau et une partie habillée d t un matériau réfractaire, présente plusieurs avantages. La partie d'alimentation 9' refroidie par eau, ne peut pas s'échauffer trop fortement et s'oppose par conséquent au risque ae rétro-combustion. Le foyer 9 proprement dit s'é- chauffe de faon correspondante et favorise le processus de combustion et finalement la réduction de l'habillage rdfrac- taire à la zone du lit incandescent est liée à un avantage de fabrication. Etant donné que la mise en place de l'habillage ne peut être effectuée dans la pratique qu'avec un travail manuel, cette dépense diminue de facon correspondante lorsque l'habillage est plus petit. En outre il n'est prévu aucune mesure de protection contre la corrosion, ni aucune mise en place d'éléments destinés à empêcher la rétro-combustion comme cela est décrits dans le tunnel d'amenée 1. Comme cela est en outre visible su la Fig. 7, la grille 5 est installée dans une position légèrement plus basse que le reste du fond du foyer ou de la base du tunnel d'amenée. Dans le renfoncement ainsi formé, il peut se former une couche incandescente qui ne peut pas être perturbée par du bois arrivant par derrière. En ce qui concerne I'organe s'opposant à la cir-- culation du combustible (plaque de pression 4) et le générateur d'impulsions 11, 12 qui lui est accouplé, il faut encore indiquer par ailleurs que ces éléments peuvent être remplacés par des éléments équivalents ou ayant une action équivalente dans la zone de l'alimentation du combustible (par exemple de la plaque d'entraînement 23) et qui agissent lorsque la contre-pression d'entraînement augmente de façon correspondante sous l'effet de l'accumulation du bois. Le tunnel d'amenée 1 pourrait être également équipé d'une paroi horizontale de séparation, comme cela est indiqué en pointillés sur la Fig. 1, auquel cas il faudrait naturellement prévoir des organes d'entraînement 20, 23 à fonctionnement indépendant, pour la partie inférieure du tunnel. Les éléments et les dispositions permettant d'empêcher la rétro-combustion devraient être alors judicieusement prévus pour chaque partie du tunnel. Les organes d'entraînement pour la partie supérieure du tunnel auraient un fonctionnement plus lent que les éléments d'entraînement prévus pour la partie inférieure dudit tunnel. REVENDICATIONS 10) - Chaudière pour réaliser la combustion de bois en rondins, constituée par un foyer (9) comportant des ouvertures (2, 17', 17) pour l'amenée du combustible, de l'air primaire et de l'air secondaire, par une chambre de collecte des cendres (22) disposée au-dessous du foyer (9) et par une surface de chauffe (25) montée. en aval du foyer (9) et comportant un conduit d'évacuation des gaz de fumée, caractérisée en ce qu'en vis-à-vis de l'ouverture (2) d'amenée du combustible, pouvant être chargée en continu à partir du tunnel d'amenée (1) muni de dispositifs d'entraînement (20, 23), se trouve disposé, sur la porte t3) du foyer, un organe s'opposant à la circulation du combustible tel qu'une plaque de pression réglable (4), en ce qu'au-dessous de la grille (5) du foyer (9) se trouve disposé un tiroir (6) réglable protégeant, si on le désire, la grille (5),et en ce que des organes (7) empêchant une rétro-combustion sont disposés au voisinage de l'embouchure du tunnel d'amenée (1). 2o) - Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que des organes déviateurs (10), dirigés de tanière c > verger ses la porte (3' du foyer, vcnt montés sur les parois (8) du foyer (9). 30) - Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque de pression (4) est munie d'un appendice de réglage (11) et un générateur d'impulsions (12) est disposé en face de l'extrémité dudit appendice de réglage. 4 ) - Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que, dans la zone de l'embouchure du tunnel d'amenée (1) ou dans la partie (9') du foyer (9) située du cté chargement, les organes (7) empêchant une rétro-combustion sont réalisés sous la forme d'au moins un tablier (12) suspendu librement par sa partie supérieure, tel qu'un paquet de lamelles en tôle ou un volet pivotant. 50) - Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisée en ce que, dans la zone de chargement (9') du foyer (9) et en arrière ou entre les organes (7) empêchant une rétro-combustion, se trouve installé un dispositif (13) de pulvérisation d'eau, commandé par thermostat. 60) - Chaudière selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un renfoncement (14) en forme d'auge est disposé dans la zone située au-dessous du dispositif (13) de pulvérisation d'eau. 70) - Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans le tunnel d'amenée (1) se trouve disposé, en étant suspendu librement par sa partie supérieure, un volet de détection (15) qui est constitué de manière à être en liaison active aussi bien avec le tiroir (6) d'obturation de la grille qu'avec le volet de fermeture (16) de l'ouverture d'air secondaire. 80) - Chaudière selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'un limiteur (17") de réglage du volet d'air primaire est monté sur le volet de fermeture (16). 90) - Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins la partie de raccordement du tunnel ramenée (1) au foyer (9) est réalitée avec une tion trar.:3 versale circulaire au moins dans sa moitié inférieure. 100) - Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le foyer (9) muni de son habillage réfractaire (18 ), avec la partie d'amenée (9') de ce dernier qui est refroidie par eau, est munie des organes (7) empêchant une rétro-combustion, et le renfoncement (14) sont réunis en un seul élément de construction auquel est raccordé le tunnel d'amenée (1). 110) - Chaudière selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'au moins la paroi intérieure (26) de la partie d'amenée (9'), qui est refroidie par eau et est munie du renfoncement (14) réalisé par repoussage est réalisée en acier spécial.