Brevet FR2505027A1 — publié le 19821105

1- La présente invention concerne les divers systèmes dans lesquels une combustion ou une calcination est réali- sée au sein de Droduits solides divisés nar un flux de fluide gazeux. Les différents disnositifs connus et plus narticu- lièrement ceux fonctionnant avec un combustible solide sont d'une mise en route malaisée Ils nécessitent souvent un système de préchauffage extérieur pour porter le lit à sa température de fonctionnement Certains dismositifs connus nécessitent un chauffa 7 e du gaz de fluidisation pour élé- ver la temnérature de l'ensemble du lit, ce qui rend obli- gatoire un énergique refroidissement de certains éléments, donc l'utilisation de technologies délicates et coûteuses. Le temns nécessaire à norter l'ensemble du lit à la temné- rature Dermettant l'introduction d'un combustible solide, est souvent très lonq. Le procédé selon l'invention permet d'éviter ces in- convénients Le nréchauffage du lit est en effet réalisé par l'injection directe d'un carburant dans le lit par l'intérieur des tubes de rénartition du gaz de fluidisa- tion. Selon l'invention le combustible de démarrage est injecté pernendiculairement à l'axe des tubes de réparti- tion du gaz de fluidisation en face d'un ou de olusieurs orifices par lesquels le gaz de fluidisation est libéré dans le lit Le caz de fluidisation oeut être un gaz com- burant tel de l'air frais ou de recyclage plus ou moins riche en oxygène La nronortion carburant/comburant étant telle que la combustion se fasse dans le lit à l'extérieur des tubes de répartition du gaz de fluidisation Le nré- chauffage très rapide du lit ainsi obtenu permet d'écono- miser le carburant de de'arra-e. Le dispositif selon l'invention utilise la circula- tion du -az froid de fluidisation dans les tubes de réoar- tition Amour maintenir la temnérature souhaitée. La fi-Yure 1 est une vue sch-lématique du disnositif. Il est bien entendu que l'orientation des orifices de dis- tribution du 7 az de fluidisation neut être totalement -2- différente; l'échanpement vertical n'ayant été retenu que pour la clarté du dessin. Tel que représenté fiqure 1, le dispositif selon l'invention comoorte une rampe 5 de distribution du carbu - rant disposée dans l'axe du tube 2 de répartition du gaz de fluidisation Le carburant est libéré par les injecteurs 9 dans l'axe des orifices 8 par lesquels le Yaz de fluidi- sation est lâché dans le lit 4 qu'il met en mouvement dans l'enceinte 1 Un profil de venturi 12 ou des tubes secondaires de répartition I 3 peuvent être utilisés facul- tativement pour améliorer la répartition Une réalisation simple de l'invention conçue pour un préchauffage au gaz et l'utilisation de combustible solide en service peut 8 tre réalisée selon les fiaures I et II Des tubes métal- liques 2 et 20 traversant la paroie du Four 1 sont posi- tionnés dans le lit 4 Ceux-ci sont bouchés à une extré- mité et percés d'un certain nombre de trous 8 par lesquels le gaz de fluidisation est libéré dans le lit Dans l'axe d'un ou de plusieurs de ces tubes sont montés des rampes 5 de distribution de carburant Des injecteurs 9 libèrent le gaz carburant dans l'axe des orifices 8 Des allumeurs 22 nlacés au dessus du lit permettent l'inflammation du car- burant Ceux-ci pouvant dans le présent exemple être effa- cés après utilisation Le comburant est fourni par apport en 15 d'air ambiant Une vanne 7 commande l'arrivée du carburant Une sonde thermométrique 10 contr 8 le la tempé- rature au niveau de la rampe de carburant 5 et empêche l'ouverture de la vanne 7 au dessus d'un seuil de tempéra- ture fixé Une sonde 6 interdit aussi l'ouverture de la vanne 7 tant qu'un courant d'air I 5 n'a pas été crée dans le tube 2 Les tubes 20 non munis de rampe de chauffage sont reliés à une canalisation 21 nar laquelle le comolé- ment de aaz de fluidisation 16 est envoyé dans le lit. Dans l'exemnle présenté le carburant solide 34 est charqé dans unetrémie 30 Son débit est réglé en 33 Un ou olu- sieurs broveurs à marteaux 31 le nrojette dans le foyer en anrès lui avoir fait traverser la grille 32 Le orofil des marteaux et la vitesse de rotation du broyeur sont tels 3 - que le courant d'air ainsi crée est suffisant pour empê- cher toute remontée de flamr e tout en ne perturbant pas la combustion à l'intérieur du foyer Une vanne écluse 25 permet d'extraire l'excès de lit et de cendre de façon à maintenir un niveau de fonctionnement optimum. L'exemple de réalisation présenté ci-dessus permet d'amener le carburant très divisé et d'enflammer celui- ci à la surface du lit 4 En contrôlant la progressivité du débit de gaz de fluidisation, de telle sorte aue la totalité du lit ne soit nas fluidisée, seule une faible épaisseur en surface est fluidisée et portée très rapide- ment à la température nécessaire Il est ainsi possible lors de l'utilisation d'un combustible solide d'admettre progressivement celui-ci Sa parfaite combustion permet I 5 d'arrêter l'utilisation du combustible de préchauffage. L'augmentation progressive des débits de gaz de fluidisa- tion et de combustible solide permet de porter très rapi- dement l'ensemble du lit à sa température optimale de service. Il est possible d'améliorer la sécurité du système en empêchant tout risque de combustion dans le tube ( 2) de répartition du aaz de fluidisation ou vers l'amont de celui- ci Il est possible par exern Dmle d'entraver Dar une vanne ( 7) tout passage de combustible dans la rampe ( 5) tant qu'une pression relevée en ( 6) n'est pas suffisante et/ou qu'une température mesurée en (IO) est supérieure à une valeur fixée. Lors de l'utilisation du procédé dans un four de calcination ou de oyrolyse le débit du gaz froid de fluidi- sation est suffisant pour maintenir la rampe ( 5) à une tem- pérature suffisamment basse pour l'utiliser comme seul dis- tributeur de carburant. Le dispositif, objet de l'invention, peut être uti- lisé dans tous les cas o une combustion, une nyrolyse ou une calcination est réalisée dans un lit fluidisé, tech- ninues courantes dans l'industrie Des annlications parti- culièrement intéressantes -euvent être la réalisation de fours ou d'installations de chauffage à lit fluidisé uiti- 4 - lisant des carburants solides divers ou devant fonction- ner au faz. - REVENDICATIONS 1 Procédé de démarrage, de préchauffage ou de chauffage d'un ensemble de combustion à lit fluidisé ca- ractérisé par le fait que le carburant utilisé pour le préchauffage ou le chauffage est injecté dans l'axe d'un ou de nlusieurs des orifices ( 8) par lesquels le gaz de fluididation, qui peut Stre de comburant, est libéré dans le lit La proportion des'deux étant telle que la combus- tion se fasse à l'extérieur du tube ( 2) de répartition du gaz de fluididation. 2 Procédé de démarrage, de préchauffage ou de chauffage d'un ensemble de combustion à lit fluidisé se- lon la revendication 1 caractérisé en ce que le contr 8 le du débit de gaz de fluidisation permet de ne fluidiser qu'une faible épaisseur du lit et de porter rapidement I 5 celle-ci à la température d'admission du combustible so- lide. 3 Appareillage selon l'une des revendications pré- cédentes caractérisé en ce que la distribution ( 5) du car- burant aux systèmes d'injection ( 9) est située dans l'axe d'un ou de plusieurs tubes ( 2) de répartition du gaz de fluidisation. 4 Appareillage selon la revendication 3 caracté- risé en ce que le système de distribution et d'injection du carburant est maintenu à une température normale par la circulation du gaz de fluidisation. Appareillage selon la revendication 4 carac- térisé en ce que le débit du gaz de fluidisation est suf- fisant pour assurer le refroidissement du système de dis- tribution et d'injection dans le cas d'utilisation per- manente de celui-ci pour alimenter l'appareillage en com- bustible. 6 Appareillage selon les revendications 1 et 3 ca- ractérisé en ce que l'arrivée du carburant dans le systè- me d'injection ne peut se faire que lorsque le circuit de répartition du gaz de fluidisation est à une pression su- périeure à la pression mesurée au niveau du lit. 6 - 8 Appareillage selon l'une des revendications pré- cédentes caractérisé en ce oue l'alimentation du lit en carburant solide est réalisée par un ou plusieurs broyeurs à marteaux dont le profil des marteaux et la vitesse de ro- tation de l'arbre sont tels que le flux d'air formé est suffisant pour empocher toute remontée de la combustion et ce sans perturber les mouvements gazeux dans le foyer.