Brevet FR2508140A1 — publié le 19821224

La présente invention concerne une installation de chauffage du genre où des produits à brûler, se présentant sous forme solide7 par exemple pulvérulente, sont disposés sur un dispositif de fond de foyer formant support ajouré placé au-dessus d'une chambre d'évacuation et d'aération. Un certain nombre de produits, et également de déchets, dont la combustion serait utile soit en vue d'exploiter certaines de leurs propriétés, soit en vue de leur destruction, sont malheureusement très difficilement combustibles. En ce qui concerne les déchets, c'est particulièrement le cas lorsque ceux-ci sont très imprégnés d'humidité, et, par exemple, la sciure de bois très humide est particulièrement difficile à brûler. L t invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une installation de chauffage du genre où des produits à brûler, se présentant sous forme solide, par exemple pulvérulente, sont disposés sur un dispositif de fond de foyer formant support ajouré placé au-dessus d'une chambre de détente et de décendrage, installation caractérisée en e que le support est constitué d'une grille et d'une contregrille munies chacune de parties pleines et d'ouvertures et disposées l'une au-dessus de l'autre sensiblement parallelemer.t en ce que les ouvertures de la grille disposée au-dessus de la contre-grille sont en cours de combustion en regard des parties pleines de la contre-grille, en ce que la grille et la contregrille sont montes mobiles en translation l'une par rapport à l'autre et à une butée frontale, et en ce que des moyens d'actionnement sont prévus pour effectuer cette translation et adaptés à fonctionner périodiquement en vue d'amener alors partiellement en regard les ouvertures de la grille et les ouvertures de la contre-grille afin de provoquer la chute d'une partie des produits dans la chambre de détente et de décendrage. Grâce à cette structure grille-contre-grille, au fait que les ouvertures peuvent venir partiellement en regard pour un décendrage périodique en cours de combustion, et à la position du dispositif au-dessus d'une chambre de détente et de décendrage, il est possible de maintenir une bonne perméabilité à l'air des produits à brûler, même s'il s'agit de produits calorigènes à granulation fine, un décendrage favorable étant obtenu par gravité et par translation ; de plus, selon l'invention, il est possible de choisir la contribution relative de chacun de ces deux modes de decendrage en jouant sur le nombre de niveaux du dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés en représentant des formes de réalisation préférentielles dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique en section longitudinale d'une première forme de réalisation d'un dispositif de fond de foyer formant support destiné à équiper une installation de chauffage selon l'invention, dans la position occupée lors de la combustion - la figure 2 est une représentation schématique en section longitudinale du dispositif de la figure 2 dans la position occupée lors d'un décendrage total - la figure 3 est une représentation schématIque en plan correspondant à la figure 2 - la figure 4 est une représentation schématique en section longitudinale d'une partie d'une seconde foriûe e réalisation d'un dispositif de fond de foyer formant support dans la position occupée lors de la combustion - la figure 5 est une vue schématique en plan d'une extrémité d'un niveau de contre grille du dispositif de la figure 4. Les dispositifs visibles sur les dessins sont destines aux foyers, briquetés ou non, sous chaudière à tubes dseau ou de fumée, ou encore aux enceintes, de différentes forme.s, munies intérieurement de matériaux réfractaires. Ils comportent au moins une grille 1 disposée au-dessus d'au n'oins une contre--grille 2, à une certaine distance de celle-ci, de l'ordre de quelques centimètres (figures l, 2 et 3). La grille l est du type à refroidissement par circulation d'eau ; elle est à cet effet constituée de barreaux creux ou tubes llA, llB, llC pouvant être en acier et pouvant avoir une section par exemple carrée ou circulaire, la grille elle-même ayant une forme générale carrée, rectangulaire, circulaire ou autre, appropriée à la ferme du foyer. Ici, la grille a une forme générale rectangulaire, deux tubes longitudinaux llA, llB servant respectivement à apporter l'eau à des tubes llC disposés transversalement et se succédant longitudinalement et à évacuer l'eau de ces tubes llC.Les tubes ou barreaux llA, llB, llC sont irrigués grâce à un dispositif de circulation d'eau en circuit fermé 3 comprenant un échangeur de chaleur destiné à en extraire les calories (dans l'exemple décrit, le sens de circulation de l'eau est représenté par des flèches). L'irrigation est déterminée de manière convenable grâce à un diaphragme de régulation de perte de charge inséré également dans le circuit de circulation d'eau et non représenté.La grille 1 comporte alternativement, entre les tubes ou barreaux transversaux llC, des parties relativement pleines 12 (pouvant être ajourees) et des ouvertures 13, chaque tube ou barreau llC étant bordé d'un cté par une plaque réfractaire llD pouvant être constituée par exemple par une juxtaposition de briques réfractaires pour constituer une partie relativement pleine 12 et l'autre par une ouverture 13. C'est sur cette grille 1 qu'est disposé le produit à brûler. La contre-grille 2, placée quelques centimètres en-dessous de la grille 1, est constituée également, à l'intérieur d'un châssis (non représenté sur les dessins), d'une succession de parties pleines 22 et d'ouvertures 23 s'étendant transversalement et se succédant longitudinalement ; elle peut être, par exemple partiellement ou totalement en acier, réfractaire ou non, et épouse la forme et la surface (au support près), de la grille 1. Le pas de la grille 1 et celui de la contre-grille 2 sont égaux, et la largeur des parties pleines 22 de la contre-grille est approximativement égale à celle des parties pleines de la grille, c'est--à-dire des plaques 11D augmentée de deux fois la largeur d'un tube ou barreau llC, et sensiblement supérieure à celle des ouvertures 13 de la grille 1, laquelle est approximativement égale à la largeur des ouvertures 23 de la contre-grille.Ainsi, Si la largeur des plaques des parties pleines 12 de la grille est de douze centimètres, et celle de chaque tube ou barreau llC de quatre centimètres, la largeur des parties pleines 22 de la contre-grille est de l'ordre de vingt centimètres ; en conséquence, si les ouvertures 13 de la grille sont choisies d'une largeur de huit centimètres, il en est de même des ouvertures 23 de la contre-grille. Le fait que la largeur des parties pleines 22 de la contre-grille est sensiblewent supérieure à celle des ouvertures 13 de la grille permet qu'en cours de combustion, alors que lesdites ouvertures 13 sont en regard desdites parties pleines 22 au-dessus de ces dernières, un "clone d'éboulement des cendres passant par les ouvertures 13 puisse être supporté par les parties pleines 22, la chute des cendres dans les ouvertures 23 de la contre-grille étant à éviter en vue de ne pas aboutir à une chute indésirable des produits non encore consumés et à un affaissement général de la masse en cours de combustion ; il faut noter que le "cane" d'éboulement est en fait un amas de cendres ou d'un mélange cendres-matières en cours de combustion, allongé, ayant approximativement une section en trapèze isocèle. La distance entre la grille et la contre-grille est choisie pour permettre le maintien,d'une part, des matières du foyer au-dessus de l'ensemble grille à eau - contre-grille et, d'autre part, de ce "cône d'éboulement. Avec les dimensions qui ont été données plus haut, on obtient des résultats satisfaisants avec une distance de quatre centimètres environ entre la grille 1 et la contregrille 2. Pour permettre le décendrage complet du dispositif, lequel peut être effectué périodiquement, on exécute une translatioh de la grille 1 par rapport à la contre-grille 2, à écartement constant, de manière à amener les ouvertures 13 de la grille en regard des ouvertures 23 de la contre-grille, au-dessus de celles-ci. En vue de permettre un décendrage partiel, il est possible d'effectuer une translation relative plus faible la largeur du "cône1, d'éboulement est ainsi diminuée à chaque décendrage partiel. Afin que le décendrage total ou partiel du dispositif puisse être effectué en cours de fonctionnement, la grille 1 et la contre-grille 2 sont montées mobiles en translation l'une par rapport à llautre à écartement constant. Selon l'invention, cette caractéristique est exploitée grâce à des moyens de réglage de la translation, en distance et en fréquence (non représentés). Ces moyens de réglage de la translation agissant en fonction du colmatage du feu et de la formation des cendres, on obtient non seulement le décendrage partiel et une translation vers le bas des cendres et des matières en cours de pyrolyse, mais également un déplacement partiel ou total du feu vers le bas. Ainsi, l'air primaire s' enrichit de gaz chauds avant la traversée de la "masse" du feu, ce qui est particulièrement favorable à la combustion. Dans cette forme de réalisation, le décendrage s'effectue principalement par gravité, mais la présence d'une butée 4 (non représentée sur la figure 3) à l'extrémité du dispositif vers laquelle progresse la grille 17 pour atteindre sa position de décendrate implique également une translation horizontale de la masse en cours de combustion lors de chaque opération de décendrage ; effet, à chaque translation de la grille 1, la masse de produit, à son élasticité près, progresse sur la grille d'une distance égale à la valeur de la translation, et lapartie de produit7 se trouvant à llextrémité vers laquelle progresse cette masse, tombe également dans la chambre de détente et de décendrage 5, se trouvant sous le dispositif à grille et contre-grille. Sur le plan pratique7 la grille refroidie à l'eau est, comme il a été vu, alimentée, de préférence, sur un échangeur, extérieur ou intérieur à la chaudiredans le cas de récupération des calories (par chaudière distincte), afin d'éviter, en cas de rupture de canalisation, par exemple, qu'une grande quantité d'eau se déverse dans le système réfractaire. I1 est également prévu dans le circuit, de préférence, des moyens permettant d'obvier aux inconvénients d'une interruption du courant électrique du secteur nécessaire à ltirrigation par le circuit fermé qui a été décrit ; à cet effet, il est possible de prévoir une électro-vanne inverseuse permettant, en cas de panne électrique, une irrigation par de l'eau froide (de préfé rence traitee) provenant du réseau ; il est également possible de prévoir un accélérateur alimenté sur batterie ou turbine également mue nar l'eau du réseau. Le mouvement relatif de la arille et de la contre-arille Peut être obtenu nar un dispositif hvarauiioue 6. La puissance de ce dispositif hydraulique doit bien entendu être inférieure à celle hécessaire.à la déformation de la grille 1. Ledit dispositif hydraulique 6 peut être piloté lectriquement ou électroniquement par une horloge déterminant la cadence à laquelle doit être effectuée la translation et une minuterie déterminant la durée du-mouvement ces moyens de pilotage, électriques ou électroniques sont, de préférence, réglables afin qu'il puisse y avoir pour chaque type de produit à brûler une possibilité d'optimalisation.Un contrôle du mouvement de la grille peut être effectué mécaniquement, par exemple à l'aide de butées respectivement avant et arrière destinées à parer à une défaillance de la minuterie. Le produit à brûler peut être amené de l'installation de stockage où il est emmagasiné à l'aide de vis d'Archimède actionnées par exemple périodiquement pour régler avec exactitude la quantité de produit apportée au foyer ; le produit peut être amené au foyer aussi bien au-dessus de lui par une trémie, que dans sa masse, par une vis de foyer par exemple le réglage de la quantité de produit est ici effectué en réglant la durée de rotation de la vis sans fin d'alimentation le contrôle de cette quantité peut être effectué par une mesure vo lu mique dans le cas d'un produit de caractéristiques bien déterminées (sciure par exemple), ou par pesage dans le cas d'un produit très hétérogène. Dans l'exemple numérique qui a été donné plus haut, le décendrage partiel correspond à un mouvement de sept centimètres de la grille 1 par rapport à- la grille 2, toutes les sept minutes ; la grille 1 part donc de sa position de combustion (figure 1) pour arriver à une position de décendrage partiel (correspondant à un mouvement sensiblement moins ample que celui amenant un décendrage total), et retourne à sa position de combustion normale, en quelques secondes ; la position de décendrage total correspond à un déplacement de l'ordre de quinze à yingt centimètres, Le chargement du foyer par une nouvelle dose de sciure est effectué ici toutes les trente secondes : le cas présent correspond à la combustion d'une sciure présentant un taux d'humidité de l'ordre de 50% , les dix premières secondes de cette combustion sont très instenses, et une combustion encore vive dure pendant dix secondes supplémentaires ; à l'issue d'une période totale de trente secondes, la combustion est: sensiblement "ralentie-", et c'est pourquoi ce moment est choisi pour introduire une nouvelle dose de sciure ; bien entendu, chaque produit nécessite un ajustement de-la cadence si l'on désire obtenir une combustion optimale. Une telle installation produit, associée à une chaudière (ici de forme générale cylindrique) de quelques mètres de long et d'une dizaine- de mètres-cube, une quantité de chaleur supérieure à un million de calories ; la grille et la contre-grille ont alors une surface de plusieurs mètrescarré. La forme de réalisation qui vient d'être décrite concerne un dispositif à un seul niveau. Les figures 4 et 5, montrent un dispositif à grille et contre-qrillé étaqées sur plusieurs niveaux. Dans ce cas, la contre-grille 2 est constituée de niveaux 2A, 2B, 2C ... étagés en escalier, et, de la meme manière, la grille 1 est constituée de niveaux lA, lB, 1C également étagés en escalier. Dans cette forme-de réalisation, la contre-grille reçoit, solidarisé au dernier élément plein de chaque niveau, un bouclier 7 obstruant l'interstice entre deux niveaux lA, lB, lC successifs de la grille 1, avec un jeu malgré tout suffisant pour permettre le mouvement relatif de la grille 1 par rapport à la contre-partie 2. Ce bouclier a pour but d'éviter le bourrage des cendres et matières en combustion entre deux niveaux successifs de la grille, suite à la translation de la grille. En conséquence, le bouclier 7 a pour épaisseur, au jeu près, la distance entre deux niveaux successifs ; le bouclier 7 peut être muni d'un évidement 71 permettant la translation du niveau immédiatement inférieur de la grille ; la longueur de cet évidement 71 doit etre supérieure à la translation de la grille, par exemple légèrement supérieure à la transition maximale possible ; ce bouclier 7 peut être solidarisé au niveau correspondant 2A, 2B, 2C de la contre grille nar des supports 72 déterminant, entre le dernier élément du niveau et le bouclier, une ouverture 23' de mêmes dimensions que les ouvertures 23 du même niveau ; le nombre des supports 72 est réparti, sur la largeur de la grille, de telle sorte que le bouclier soit soutenu convenablement, mais qtie l'ouverture 23' ne soit pas sensiblement obstruée par lesdits supports. Dans cette forme de réalisation, les niveaux 1A, lB, 1C de la grille peuvent être plus longs que les niveaux correspondants de la contre-grille, afin que les boucliers soient toujours recouverts par une partie de la contre-grille. La saillie constituée par le bouclier par rapport au niveau de la grille qui lui est immédiatement inférieur, comprime la masse du feu dans le premier temps du mouvement relatif de décendrage partiel (aller), ce qui crée, dans le second temps (retour), un vide constituant un circuit d'air préférentiel, et un dégazage favorable. Là encore, la succession des mouvements aller et retour provoque l'aération et la translation de la masse du feu, cette translation étant égale à- la difference entre l'amplitude du mouvement aller et retour et l'élasticité de la masse du feu. Cette translation en direction horizontale s'ajoute à la translation verticale par gravité qui a déjà été décrite en référence à la première forme de réalisation, facilitant la combustion de produits chargés de résidus grossiers incombustibles. Les aménagements qu'implique cette deuxième forme de réalisation ne changent rien aux grandes lignes de l'installation telles qu'elles ont été exposées plus haut, et ne seront pas décrites plus amplement ici. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites et représentées, et on pourra prévoir d'autres formes de réalisation sans pour autant sortir du cadre de l'invention ; dans les formes de réalisation qui ont été décrites, la grille et la contregrille sont sensiblement horizontales, mais on peut également prévoir une grille et une contre-grille inclinées constituant un ou plusieurs niveaux , de même. on peut prévoir, en apportant des aménagements de l'installation sans sortir du cadre de l'invention, que la contre-grille soit mobile et que la grille soit fixe, contrairement aux formes de réalisation ci-dessus où la grille est mobile et la contre-grille fixe, REVEND ICAT IONS 1. Installation de chauffage du genre où des produits à brûler, se présentant sous forme solide, par exemple pulvérulente, sont disposés sur un dispositif de fond de foyer formant support ajouré placé au-dessus d'une chambre de détente et de décendrage, installation caractérisée en ce que le support est constitué d'une grille (1) et dBune contregrille (2) munies chacune de parties pleines (12, 22) et d'ouvertures (13, 23) et disposées l'une au-dessus de l'autre sensiblement parallèlement, en ce que les ouvertures (13) de la grille disposée au-dessus de la contre-grille sont en cours de combustion en regard des parties pleines (22) de la contre-grille, en ce que la grille et la contre-grille sont montées mobiles en translation l'une par rapport à l'autre et à une butée frontale (4), et en ce que des moyens d'actionnement (6) sont prévus pour effectuer cette translation et adaptés à fonctionner périodiquement en vue d'amener alors partiellement en regard,les ouvertures (13) de la grille et les ouvertures (23) de la contre-grille, afin de provoquer la chute d'une partie des produits dans la chambre de détente et de décendrage (6). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties pleines (12, 22) et les ouvertures (13, 23) se succèdent alternativement sur la longueur de la grille (1) et de la contre-grille (2) et s'étendent chacune transversalement par rapport à ladite grille (1) et ladite contre-grille (2). 3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le pas de la grille (1) et celui de la contre-grille (2) sont égaux. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les parties pleines (12) de la grille et les parties pleines (2) de la contre-grille ont sensiblement même largeur, et les ouvertures (13) de la grille et les ouvertures (23) ae la contre-grille ont sensiblement même largeur. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les parties pleines (12, 22) sont sensiblement plus larges que les ouvertures (13, 23). 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les parties pleines (12) de la grille sont constituées au moins partiellement par des tubes de circulation d'eau (llC). 7. Installation selon l'une quelconque des revenditions 1 à 6, caractérisée en ce que la grille et la contre-grille sont montées mobiles et adaptées à amener les ouvertures (13) de l'une totalement en regard des ouvertures (23) de l'autre. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que-la grille (1) et la contre-grille (2) sont constituées de plusieurs niveaux (1A, 1B, 1C) (2A, 2B, 2C), des boucliers (7) étant prévus entre les niveaux successifs. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la grille (1) est mobile et la contre-grille (2) fixe. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée. en ce que la grille (1) est fixe et la contre-grille (2) est mobile.