Brevet FR2507744A1 — publié le 19821217

L'invention concerne un procédé pour l'évacuation dosée, en particulier de cendres chaudes, à partir de réacteurs à couche turbulente et de foyers à couche fluidisée, ainsi qu'un dispo- sitif pour l'exécuticn de ce procédé, avec un récipient de décharge pour les cendres, raccordé à la chambre à couche turbu- lente par un conduit d'alimentation. De tels procédés et dispositifs trouvent par exemple une application dans des centrales de-force motrice dans lesquelles du charbon est br lé suivant le procédé par couche fluidisée et est évacué sous forme de cendres à la température très élevée d'environ 800 à 90020 Pour l'évacuation dosée des cendres, on connaît le procédé consistant à utiliser un sas à roue cellulai- re ou une vis transporteuse, dont on peut faire varier la vitesse de rotation En conséquence des températures élevées des cendres, il se produit de fortes dilatations thermiques, ce qui fait que les dispositifs transporteurs doivent être construits avec de larges tolérances Si en outre la matière en vrac à traiter se présente avec une grande largeur de bande granulométrique, par exemple en raison de la variété des systèmes de chauffe, l'usure des dispositifs transporteurs est relativement grande Une forte usure se produit en:out re dans le cas o les dispositifs transporteurs doivent être en mesure d'évacuer des corps étran- gers inclus dans les cendres, tels que scories, éléments de maçonnerie ou pièces de fer Etant donné que les dispositifs d'évacuation usuels, tels que sas à roue cellulaire et vis sans fin, ne sont guère appropriés à cet effet, on a déjà cherché d'autres solutions dans le sens de l'évacuation pneumatique des matières à transporter Dans un dispositif d'évacuation connu de ce genre (Brevet allemand N 2 28 19 184), il est prévu de recueillir les cendres dans une auge et, par l'ouverture d'une soupape à clapet disposée au fond de celle-ci, de les faire tomber dans un conduit de décharge, dans lequel elles sont entraînées par de l'air qui est insufflé par une buse située au-dessous de la soupape dans le conduit de é charge Mais ce dispositif a pour inconvénient que des engorgements du conduit de décharge peuvent se produire, par exemple par des morceaux de scories agglomérés ou par d'autres corps étrangers A cela s'ajoutent des frais élevés d'exploitation, en raison du degré élevé,nécessaire de compression de l'air de transport exigé pour l'évacuation. Le but de l'invention est de fournir, pour l'évacuation dosée de cendres chaudes présentant une grande largeur de bande granulométrique, un procédé et un dispositif qui, en raison de leur conception, ne soient pas exposés à la forte usure que l'on observe d'habitude et qui, grâce à leur simplicité technique, puissent être exploités de manière particulièrement économique et avec une grande fiabilité, même s'il est prévu au départ que la cendre sera entremêlée de corps étrangers plus ou moins gros. D'après l'invention, ce but est atteint par un procédé qui est caractérisé par le fait que les cendres sont accumulées dag 1 i -écipient d'évacuation suivant leur angle naturel de déversement et la partie inférieure du cône de déversement est évacuée par suite d'un processus de fluidisation dû à un jet d'air sur le fond du récipient d'évacuation S'il apparalt, à l'application de ce procédé, qu'une hauteur de couche prédéterminée H est dépassée, par exemple du fait que les cendres sont entremêlées de corps étrangers, l'évacuation des cendres suivant l'invention peut être encore renforcée par l'injection, dans le c 8 ne de déversement, d'air de transport à travers une paroi latérale du récipient d'évacuation Il est donc avantageux en général, d'après l'invention, que l'apport de l'air de trans- port pour l'évacuation du c 8 ne de déversement soit commandé automatiquement en fonction de la hauteur de la couche de matié- re en vrac. Afin de pouvoir utiliser-dans les meilleures conditions le procédé et le dispositif correspondant avec des types de cendres de constitution variable, c'est-à-dire avec des cendres présentant des grosseurs de grains différentes et même des températures différentes et, à cet effet, pouvoir mettre à profit un angle d'inclinaison approprié du cône de déversement ou un angle naturel de déversement approprié, l'invention prévoit en outre que l'inclinaison du fond du récipient d'éva- cuation puisse àtre réglée en fonction de l'angle naturel de déversement. le dispositif décrit ci-dessus est avantageux lorsque la couche fluidisée dans la chambre à couche turbulente et, par suite, le récipient d'évacuation avec le c 8 ne de déversement sont sous une pression inférieure-à la pression atmosphérique normale Mais dans la pratique, on rencontre plus fréquemment le cas o la couche fluidisée est sous une pression plus élevée. Dans de tels cas, il existe le risque que les cendres soient dé- éhargées du récipient d'évacuation plus rapidement qu'il ne convient Avec le dispositif décrit ci-dessus, il peut déjà se produire une différence de pression entre la chambre à couche turbulente et la conduite de décharge du récipient d'évacuation, en raison de la pression des gaz introduits dans la chambre à couche turbulente pour la fluidisation des cendres, ainsi qulen conséquence de la pression statique assez élevée des cendres dans le conduit d'alimentation du récipient d'évacuation Il en résulte que du gaz provenant de la chambre à couche turbulen- te s'écoule de-façon continue par le conduit d'alimentation du récipient d'évacuation vers le cône de déversement Dans ces conditions, des matières en vrac sont entraînées de façon con- tinue, et cela en particulier au niveau du bord supérieur et externe du cône de déversement dans la région de la paroi de recouvrement du récipient d'évacuation Mais cela doit être évité dans toute le mesure du possible, car il en résulte une évacuation irrégulière des matières en vrac. C'est dire l'avantage d'une installation dans laquelle il se produit une évacuation réglée des centres à partir du réci- pient d'évacuation, sans différences de pression entre la cham- bre à couche turbulente et le récipient d'évacuation A cet effet, l'invention prévoit que le récipient d'évacuation soit disposé dans une chambre de pression entourée par un réservoir de pression, de telle manière qu'il ne se produise pas de dépres- sion importante dans le récipient d'évacuation, provoquant un écoulement indésirable de gaz entre la chambre à couche turbu- lente et le récipient d'évacuation. La pression élevée dans le réservoir de pression supplé- mentaire peut éventuellement s'établir d'elle-même en conséquen- ce de la chaleur des cendres à décharger ou même par suite de la pression plus élevée qui est exercée à partir de la chambre à couche turbulente Mais il est avantageux que le réservoir de pression soit raccordé à la chambre à couche turbulente par une conduite d'égalisation de pression, par laquelle est produite une égalisation des pressions entre la chambre à couche turbu- lente et le volume intérieur du réservoir d'égalisation. Une disposition qui constitue un développement de l'inven - tion contribue au dosage fin de la quantité de cendres à évacuer, en tenant compte de différentes grosseurs de grains; cette disposition consiste à placer, dans le conduit d'alimentation du récipient d'évacuation, une soupape doseuse dont les organes de fermeture sont de préférence dépendants, quant à leur posi- tion, de l'inclinaison du récipient d'évacuation, de telle manière par conséquent que dans l'une ou l'autre des positions d'inclinaison du récipient d'évacuation, il parvienne dans celui-ci une plus ou moins grande quantité de cendre A cet effet, les organes de fermeture de la soupape doseuse peuvent être raccordés par des leviers de manoeuvre au récipient d'éva- cuation, afin de produire par un accouplement mécanique un réglage des organes de fermeture lors d'un mouvement basculant du récipient d'évacuation Mais il existe également la possibi- lité de régler hydrauliquement ou électriquement les organes de fermeture, et cela de préférence en fonction de l'inclinaison du fond du récipient d'évacuation. Etant donné que pour pouvoir effectuer son mouvement bas- culant, le récipient d'évacuation comporte une articulation pivotante, il existe la possibilité, d'après un développement de l'invention, de réaliser la soupape doseuse elle-même sous forme d'articulation pivotante pour le récipient d'évacuation. La soupape doseuse présente un orifice d'entrée situé en haut et un orifice de sortie situé en bas pour les cendres En principe, il existe la possibilité d'utiliser les organes de fermeture pour fermer l'orifice de sortie inférieur ou pour laisser le passage libre aux cendres Mais dans ce cas, les cen- dres s'accumuleraient au-dessus de l'orifice de sortie et il faudrait:, lors de l'ouverture de la soupape doseuse, que les organes de fermeture, réalisés de préférence sous forme de clapet, pénètrent dans la masse de cendres accumulées Il est donc plus avantageux que les organes de fermeture obturent l'orifice d'entrée supérieur de la soupape doseuse, de telle manière qu'il reste au-dessous d'eux un espace libre qui faci- lite leur déplacement lors de l'ouverture de la soupape doseuse. Des exemples de réalisation de l'invention sont donnes ci-après, en référence aux dessins annexés. La fig 1 est une représentation schématique d'un disposi- tif pour l'évacuation dosée de cendres. La fig 2 représente un dispositif avec chambre de pression. La fig 3 représente en position de fermeture une soupape doseuse équipée d'organes de fermeture qui sont accouplés méca- niquement au récipient d'évacuation. La fig 4 représente en position d'ouverture le dispositif de la fig 3. La fig 5 représente en position de fermeture une soupape doseuse équipée d'organes de fermeture qui obturent l'orifice d'entrée. La fig 6 représente le dispositif de la fig 5 dont les organes de fermeture sont en position d'ouverture. Dans l'installation représentée sur la fig 1 pour la combustion de charbon suivant le procédé par couche fluidisée, il se trouve, dans la chambre à couche turbulente 1, une couche de matière en vrac de hauteur He reposant sur le fond 2 qui est traversé par des conduites d'arrivée d'air 3 par lesquelles l'air comburant est introduit suivant les flèches. Les cendres qui se forment sont dirigées, par un conduit d'alimentation 4 et une pièce intermédiaire de raccordement 5, vers un récipient d'évacuation 6 qui est raccordé par une arti- culation pivotante 7 à la pièce intermédiaire 5 Le récipient d'évacuation 6 comporte un fond 8 qui est muni de marches d'es- calier 9 au-dessous de chacune desquelles se trouve une chambre à air 9 ' les chambres à air 9 ' sont munies, sur le c 8 té avant des matches d'escalier de fentes qui sont réalisés de préférence avec une section varia- ble Les chambres à air 9 ' sont raccordées, par des conduites d'air 11 et des soupapes d'arr 3 t 12, à une conduite principale d'air dans laquelle est montée une soupape 13 qui est reliée à un organe de réglage par une ligne de commande 14. Pour l'injection d'air en vue du transport des matières en vrac à l'intérieur du récipient d'évacuation 6, il est disposé, dans la paroi latérale 16, d'autres buses à air 17,18 qui sont raccordées également, par l'intermédiaire de soupapes 12, à la signe de commande 14. Près du bord latéral 20 du fond 8 du récipient d'évacuation 6 s'ouvre un conduit de décharge 21 qui est réglable en longueur et, à cet effet, est réalisé par exemple sous la forme d'un rac- cord élastique 26 Par ce conduit de décharge 21, les cendres à évacuer parviennent sur un dispositif transporteur 22 qui est équipé d'une conduite d'échappement d'air 24, de même que le récipient d'évacuation 6 est muni d'une conduite d'échappement d'air 23. Lorsque l'installation est en service, les cendres tombent, à travers le conduit d'alimentation 4 et la pièce intermédiaire de raccordement 5, sur le fond 8 du récipient d'évacuation 6. Dans ces conditions, il se forme un angle naturel d'inclinaison du c 8 ne de déversement 19 sous forme de ce qu'on appelle angle naturel de déversement P dont la grandeur dépend de la nature particulière et de la température des cendres Si, dans ces conditions, de l'air est insufflé dans la chambre du récipient d'évacuation par les orifices de sortie d'air 10 des marches d'escalier 9, la couche inférieure du cône de déversement 19 est fluidisée et évacuée Bo Us l'effet de l'air, au-delà du bord latéral -20, dans le conduit de-décharge 21 et, en même temps, en raison du poids des cendres, de nouvelles quantités de cendres tombent depuis le haut sur le fond du récipient Au cas o il apparaîtrait, au cours du processus, que la hauteur E de la couche de matières en vrac dépasse une mesure prédétermi- née, une quantité supplémentaire d'air de transport pourrait être injectée dans le c 8 ne de déversement 19 au moyen des buses à air 17, par le déclenchement de signaux par des sondes de mesure non représentées et par l'organe de réglage 15, jusqu'à ce que la hauteur de la couche de matières en vrac soit redes- cendue à une grandeur voulue Cela se produit par exemple dans le cas o les cendres sont entremêlées de corps étrangers qui entravent l'écoulement naturel D'autre part, si la hauteur E de la couche s'abaisse au-dessous d'une mesure prédéterminée, l'arrivée de l'air, qui sort-par les buses 10 au niveau du fond 8 du récipient d'évacuation 6, peut être étranglée, là encore par commande automatique au moyen de l'organe de réglage 15. Etant donné que l'angle naturel de déversement (, qui doit être mis à profit pour le fonctionnement de l'installation, est dépendant de la nature particulière des cendres et de leur température, il est avantageux de pouvoir agir sur sa formation. Cela s'effectue par un réglage approprié de l'inclinaison du fond 8 qui peut être déplacé, en même temps que les autres éléments du récipient d'évacuation 6, de l'angle 20 ou de l'angle +ok par un dispositif de réglage 25 Par la possibili- té de réglage de l'angle d'inclinaison c du fond 8 du récipient d'évacuation 6, on peut ainsi tenir compte de variations des caractéristiques propres aux matières en vrac, telles qu'elles résultent par exemple de la nature du combustible utilisé Bn outre, par une modification de l'angle d, on peut encore agir sur le débit d'évacuation, un grand angle oe produisant une forme augmentation de ce débit Mais il s'est révélé avan- tageux de choisir l'angle d'inclinaison O l'angle naturel de déversement (t) propre aux matières consi- dérées se forme à l'intérieur du dispositif d'évacuation et qu'ainsi, l'écoulement en masse des matières en vrac soit endigué. Dans le dispositif représenté sur la fig 2, les mêmes éléments que ceux de l'installation de la fig 1 ont été dési- gnés par les mêmes numéros de référence. A la différence de la forme de réalisation suivant la fig. 1, le récipient d'évacuation 6 est disposé, dans la forme de réalisation de la fig 2, dans un réservoir de pression 31 Le réservoir de pression 31 est fixe Le récipient d'évacuation 6 est pivotant. Pour assurer une égalisation de pression entre la chambre de pression 29 à l'intérieur du réservoir de pression 31 d'une part et la chambre à couche turbulente 1 d'autre part, il est prévu une conduite d'égalisation de pression 33 qui est raccordée par un joint élastique 34 au réservoir de pression 31. Sur le fond du réservoir de pression 31 est monté une tré- mie 32 dans laquelle débouche le conduit de décharge 21 du récipient d'évacuation 6, de telle sorte qu'un écoulement des cendres à partir du réservoir de pression 31 soit assuré dans toute position d'inclinaison du récipient d'évacuation 6. La possibilité de rotation du récipient d'évacuation 6 par rapport au conduit d'alimentation 4 avec sa pièce intermé- -diaire de raccordement 5 est fournie par une articulation pivo- tante 7 qui, dans la forme de réalisation de la fig 2, est conçue de manière à constituer en même temps une soupape doseuse présentant une chambre cylindrique dans laquelle sont dispo- sés deux clapets de fermeture 37 et 38 ou, dans la forme de réalisation des fig 5 et 6, deux clapets d'arrêt 39 et 40 Ces clapets de f-ermeture 37, 3 9 et 40 sont montés pivotants autour de l'axe de rotation du récipient d'évacuation 6 Ils sont situés dans une chambre cylindrique de la soupape doseuse , autour de l'axe de laquelle le conduit d'alimentation du récipient d'évacuation 6 peut pivoter. la soupape doseuse 30 présente un orifice d'entrée supé- rieur 41 et un orifice de sortie inférieur 42 Dans la forme de réalisation des fig 3 et 4, l'ouverture de sortie 42 peut être fermée au moyen des clapets de fermeture 37 et 38 Cela s'effectue en fonction de la position inclinée du récipient d'évacuation 6; à cet effet, 1 il est prévu, entre le récipient d'évacuation 6 et les clapets de fermeture 37 et 38 un accouple- ment par leviers, se composant de barres de levier 35 et 36, parmi lesquelles la barre de levier 36 est réglable en lon- gueur, en vue d'un pré-réglage des clapets pivotants 37 et 38. Par contre, dans la forme de réalisation représentée sur les fig 5 et 6, c'est l'orifice d'entrée supérieur 41 de la soupape doseuse 30 qui peut être obturé, ce qui fait que la chambre sous-jacente reste libre de cendres à la suite de la fermeture et que les clapets de fermeture 39 et 40 rencontrent une moindre résistance dans leur mouvement pivotant vers la position d'ou- verture. RBVEDI CAT I ONS 1 Procédé pour l'évacuation dosée, en particulier de cendres chaudes, à partir de réacteurs à couche turbulente et de foyers à couche fluidisée, caractérisé en ce que les cendres sont rassemblées par accumulation suivant leur angle naturel de déversement dans un récipient d'évacuation ( 6) et la partie inférieure du cône de déversement ( 19) est emportée par un jet d'air sur le fond ( 8) du récipient d'évacuation. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de l'air de transport est insufflé dans le cône de déversement ( 19) à travers une paroi latérale ( 16) du récipient d'évacuation ( 6). 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'apport d'air de transport peut être réglé automatiquement en fonction de la hauteur (H) de la couche de matières en vrac. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'inclinaison du fond(e du récipient d'évacuation ( 6) est réglée en fonction de l'angle naturel de déversement (). Dispositif pour l'évacuation dosée, en particulier de den- dres chaudes, à partir de réacteurs à couche turbulente et de fours à couche fluidisée, qui est relié par un conduit d'ali- mentation à la chambre à couche turbulente, caractérisé en ce que le récipient d'évacuation ( 6) comporte un fond ( 8) pour recevoir un cône de déversement ( 19) formé suivant l'angle naturel de déversement (t), fond qui est muni d'orifices de sortie d'air ( 10), ainsi qu'un conduit de décharge ( 21) qui s'ouvre au pied du cône de déversement ( 19) et dans lequel la partie inférieure du cône de déversement ( 19) est évacuée sous l'action d'air de transport en franchissant le bord latéral ( 20) du fond ( 8). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fond ( 8) du récipient d'évacuation ( 6) est réalisé en s'éle- vant en marches d'escalier à partir de son bord latéral ( 20) et en ce que des orifices de sortie d'air ( 10) sont disposés au niveau des bords inférieurs des différentes marches d'escalier ( 9). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est adjoint, aux différentes marches d'escalier ( 9), des chambres à air ( 9 r) particulières qui sont alimentées séparément en air. 8 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que des buses d'air ( 17, 18) sont disposées dans une paroi latérale ( 16) du récipient d'évacuation ( 6), au-dessus du fond ( 8) de celui-ci. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'inclinaison du fond du récipient d'évacuation ( 6) est réglable. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le récipient d'évacuation ( 6) est raccordé à son conduit d'alimentation ( 4) par une articulation pivotante ( 7). 11 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à , caractérisé en ce que le conduit de décharge ( 21) est raccordé à un dispositif transporteur ( 22) au moyen d'un raccord élastique ( 26). 12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que les orifices de sortie d'air ( 10) au niveau des marches d'escalier ( 9) sont réalisés avec une section variable. 13 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le récipient d'évacuation ( 6) est disposé dans une chambre de pression ( 29) entourée d'un réservoir de pression ( 31). 14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le réservoir de pression ( 31) est raccordé à la chambre à couche turbulente ( 1) par une conduite d'égalisation de pres- sion ( 33). Al Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une trémie collectrice ( 32) est disposée au-dessous de l'orifice du conduit de décharge ( 21) du récipient d'évacuation ( 6). 16 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une soupape doseuse ( 30) est disposée dans le conduit d'ali- mentation ( 4, 5 Y du récipient d'évacuation ( 6). 17 Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que la soupape doseuse ( 30) comporte des organes de fermeture ( 37, 38, 39, 40) dont la position dépend de l'inclinaison du récipient d'évacuation ( 6). 18 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les organes de fermeture ( 37, 38, 39, 40) sont raccordés au récipient d'évacuation ( 6) par des leviers de positionnement ( 35, 36). 19 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes de fermeture ( 39, 40) sont destinés à obturer l'orifice d'entrée supérieur ( 41) de la soupape doseuse ( 30). Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la soupape doseuse ( 30) est réalisée sous forme dartiation pivo- tante ( 7) pour le récipient d'évacuation basculant.