Brevet FR2499222A1 — publié le 19820806

- 1 - 2499222 L'invention a pour objet un générateur d'eau chaude ou de vapeur fonctionnant avec des combustibles solides à contenu élevé de matières volatiles. Plus particulièrement, l'invention concerne un générateur d'eau chaude ou de vapeur fonctionnant avec des combustibles ayant un contenu élevé de matières volatiles, chargésen colonne sur une grille traversée par l'air comburant, et dans lequel les gaz déga- gés sont guidés à-travers un échangeur de chaleur avant de parvenir à la cheminée. Les générateurs traditionnels ne permettent pas d'obtenir des rendements de combustion élevés par suite de la quantité impor- tante d'imbralés emportés dans les fumées. Le but recherché selon la présente invention, est, par conséquent, de perfectionner ce type de générateur en vue d'en augmenter le rendement en combustion. Un autre but de la présente invention est de réaliser un générateur permettant de réduire substantiellement les dép8ts se formant le long des surfaces o s'effectue l'échange de chaleur entre les fumées et l'eau, ces dép8ts diminuant le coefficient de transmission thermique. Selon une première caractéristique de l'invention, le générateur est remarquable en ce que la grille est inclinée par rapport au plan horizontal, en direction d'une chambre d'évacuation des gaz, un passage débouchant dans cette chambre, permettant l'in- traduction de l'air préchauffé par son passage sous ladite grille. Selon un premier mode de réalisation, le générateur est à tirage naturel, tandis que selon d'autres modes de mise en oeuvre, l'invention prévoit une alimentation de l'air comburant par venti- lation forcée ou mécanique, par insufflation, éventuellement avec remise en circulation des produits de la combustion. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limi- ter, aux figures des dessins o: La figure 1 est une vue à caractère schématique, en coupe verticale et longitudinale de la chaudière; La figure 2 est une vue en coupe partielle semblable à celle de la figure 1, illustrant une variante de réalisation; La figure 3 est une vue en coupe semblable aux précédentes, illustrant une autre variante de réalisation. - 2 - Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative en se référant aux figures des dessins. Le générateur (1) d'eau chaude fonctionnant aux combus- tibles solides, comporte un puits ou trémie de chargement (2) remplie avec le combustible solide à-travers une porte (3), amo- vible ou non, placée en partie haute. La charge ou colonne de combustible appuie sur une grille sous-jacente (4), inclinée par rapport au plan horizontal, de fa- çon que sa partie arrière (4A) se trouve située plus bas que sa partie avant opposée. La grille réalisée d'une manière tradition- nelle en fonte, repose par ses extrémités, sur des supports en profilés (5) fixés de toute manière appropriée, aux parois laté- rales (6) du générateur. Pour éviter que le combustible ne puisse glisser le long de la grille (4) pour pénétrer dans une chambre placée à l'arrière (7) que l'on peut définir comme une chambre de "postcombustion", on a prévu une grille verticale (8) qui s'étend sur toute la lar- geur de la première grille (4). Le puits ou trémie de chargement (2) est délimité sur ses c8tés, par les parois latérales (6) munies d'une chemise d'eau, sur le côté avant,par une paroi (9) pourvue également d'une che- mise d'eau et en communication avec les chemises d'eau latérales (6), et sur le c8té arrière, par une paroi (10). La paroi (10) délimite avec son autre face, un espace intermédiaire (11) chargé d'eau, en liaison hydraulique avec les chemises latérales (6) et traversé par des tubes de fumée verti- caux (12) s'étendant à partir de la chambre de postcombustion (7) et aboutissant dans une chambre réceptrice (13) reliée par un rac- cord (14) à la cheminée, non représentée. La chambre (7) est en communication avec le puits (2), par la grille 8 et par un passage (15) situé au-dessus de celle-ci; ce passage (15) est délimité en haut par le bord inférieur replié se- lon un profil courbe (16) de la paroi (10).-Comme le montrent les figures, la chambre (7) s'étend sur une certaine distance, au- dessus de l'extrémité inférieure (16), de façon à présenter un volume suffisant lui permettant de compléter la combustion des matières volatiles dérivant du combustible distillé. Pour assurer l'arrivée de l'air comburant, on a prévu sur le c8té avant de l'appareil, une porte (17) articulée en (18) à 3 2499222 sa partie supérieure, dont l'ouverture est réglée par la manipu- lation d'un levier (39) verrouillable en plusieurs positions et qui est relié à la porte (17) par un tirant (40). Comme illustré aux figures, la porte (17) permet l'arrivée d'air au-dessous de la grille (4) et le passage à-travers une grille verticale anté- rieure (50). En vertu de la position inclinée particulière de la grille (4), la quantité d'air comburant admis, va en augmentant par rapport à la couche de combustible se situant vers l'extrémité inférieure (4A) de la grille (4), de façon à avoir un excès d'air concentré à cet endroit, excès qui est nécessaire pour la combus- tion des gaz engendrés. Un cloisonnement ou diaphragme transversal, vertical (19) ou autre moyen d'obstacle analogue, s'étend entre les parois (6), au niveau ou à proximité de la région la plus basse (4A) de la grille (4), tout en laissant au-dessous de cette grille, une ouver- ture ou fenêtre (20) pouvant éventuellement se régler de l'exté- rieur et à-travers laquelle de l'air secondaire préchauffé par son passage sous ladite grille, arrive dans la chambre (7) pour y com- pléter la combustion à partir des gaz parvenant dans cette chambre à-travers la grille (8) et le passage (15). L'évacuation des cendres peut s'effectuer à travers une porte latérale (21) donnant accès à la chambre (7) et prévue dans l'une des parois latérales (6). En outre, les cendres peuvent être évacuées à-travers la porte (17) ou une autre partie inférieure amovible du côté frontal du générateur. La porte (17) est montée dans une plaque isolée (25) fixée à la partie frontale de la chau- dière, par exemple à l'aide de boulons ou moyennant une charnière. On a désigné par (26) et (27), respectivement, les tubu- lures d'arrivée et d'évaucation de l'eau. La chaudière illustrée figure 2 se différencie de la chau- dière illustrée figure 1, par le fait qu'elle utilise un ventilateur (28) en remplacement de la porte (17). Un papillon ou clapet (29) est articulé sur le côté refoulement du ventilateur et permet par gravité, de fermer ce dernier lorsque le ventilateur n'est pas en fonction, le ventilateur étant monté sur la plaque (25B). Le venti- lateur refoule dans un canal d'amenée (30) qui débouche au-dessous de la grille (4B). Pour les autres dispositions, le générateur cor- respond au générateur précédemment décrit, de sorte que l'on a utilisé les mêmes chiffres de référence affectés de la lettre B, pour désigner les éléments similaires à ceux de la figure précé- 4- 242499222 dente. La figure 3 représente un mode de mise en oeuvre corres- pondant à ceux des figures précédentes et on y a désigné les par- ties similaires par les méries chiffres de référence affectés de la lettre C. 'Le ventilateur (28C) refoule un courant gazeux formé d'air frais pris de l'atmosphère extérieure et de gaz de combus- tion prélevés du raccord d'évacuation (140) à-travers un conduit de retour (31). Le conduit (31) débouche dans l'aspiration du ventilateur (280) dont seule une section est occupée par ledit conduit, tandis que l'autre section de l'aspiration est libre pour permettre la prise d'air ambiant. Il est évident que des organes appropriés agissant en soupapes, pourront être prévus, par exemple, des sou- papes papillons ou des clapets, pour régler l'arrivée et par suite, les proportions des éléments à mélanger. Dans cette troisième solution, on peut augmenter d'une part le rendement en combustion, par l'amélioration du mélange combustible/comburant et l'obtention d'excès d'air plus faible tandis qu'on peut obtenir d'autre part, une émission de fumées moins chargées en produits imbrGlés qui auraient tendance à se déposer sur les surfaces d'échange convecteur et à réduire en con- séquence, la chaleur échangée,dans le temps. A la limite, l'excès d'air étant nettement réduit, on pourra tolérer des températures plus élevées des gaz d'évacuation, ce qui permettra d'éliminer les risques de condensation dans la partie convectrice, tout erkonservant des rendements nettement importants. Dans chacun des trois exemples illustrés, l'air traverse en partie la grille, plus particulièrement à l'endroit o la cou- che de combustible est la moins épaisse, c'est-à-dire dans la ré- gion la plus basse de la grille inclinée (4), (4B), (4C). Une au- tre fraction d'air qui est préchauffé par son passage sous la grille, arrive par l'ouverture (20), (20B), (20C), dans la chambre de postcombustion (7), (7B), (7C), o l'air rencontrant les gaz provenant de la masse de combustible par le passage (15) et la grille verticale (8), achève la combustion desdits gaz dégagés du combustible. Finalement, une troisième fraction d'air arrive par la grille (50), (50B), (50C). Il est évident que le générateur selon l'invention peut se prêter également bien à la production de vapeur, par exemple, - 5 - moyennant l'utilisation d'un échangeur de chaleur d'un type appro- prié quelconque, qui peut être autre que celui représenté. L'invention ne se limite aucunement à celui de ces modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ces diverses parties ayant plus spécialement été indiqués; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. R E V E N D I C A T I O N S -1- Générateur d'eau chaude et/ou de vapeur, utilisant des combustibles à contenu élevé de matières volatiles chargés en colonne sur une grille traversée par l'air comburant, et dans lequel les gaz dégagés sont amenés à passer à travers un échangeur de chaleur, avant d'atteindre la cheminée, ledit générateur étant caractérisé en ce que ladite grille (4), (4B), (4C) est inclinée par rapport au plan horizontal, vers une chambre d'évacuation des gaz, un passage (20), (20B), (20C) débouchant dans cette chambre, permettant d'introduire un courant d'air préchauffé par son pas- sage sous la grille. -2- Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une grille (8), (8B), (8C), sensiblement verticale, est pré- vue dans la région la plus basse de la grille inclinée (4), (4B), (4C), ladite grille (8), (8B), (8C), sensiblement verticale, don- nant accès à la chambre d'évacuation (7), (7B), (70). -3- Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une ouverture libre (15) est prévue au-dessus de la grille verticale (8), (8B) , (80), en donnant elle-même accès A la chambre d'évacuation (7), (7B), (70). -4- Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant d'air arrive dans la chambre d'évacuation par un passage (20), (20B), (20C), existant au niveau ou à proximité de l'extrémité (4A) se situant en bas de pente de la grille incli- née (4), (4B), (4C). -5- Générateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit passage est délimité en partie par un élément déflec- teur ou diaphragme (19), (19B), (190). -6- Générateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit passage est réglable. -7- Générateur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que l'air est débit.é par un ventilateur (28), (28C). - 6 - - 7 - 2499222 -8- Générateur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce Qu'une remise en circu- lation partielle des gaz de combustion est prévue dans ledit générateur. -9- Générateur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8, caractérisé en ce qu'une fraction d'air arrive dans la masse du combustible par passage à-travers une grille verticale antérieure (50), (50B), (50C), ce qui donne une combustion transversale, renversée en partie.