Brevet FR2535019A1 — publié le 19840427

Dispositif d'extraction continue de cendres et résidus flottants à joint hydraulique. La présente invention a pour objet des dispositifs d'extraction continue de cendres et autres résidus flottants avec étanchéité par joint hydraulique. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des appareils de combustion ou de gazéification de charbon, de bois, de paille et, plus generalements de tous les combustibles solides, minéraux ou végétaux, qui donnent naissance à des cendres ou autres résidus solides ayant une masse volumétrique inférieure à un. On connaît déjà des installations de combustion comportant, à la base, un joint hydraulique et un extracteur continu des cendres qui sont plus lourdes que l'eau et qui coulent au fond de l'eau. Un joint hydraulique situé à la base d'un appareil de combustion présente l'avantage d'assurer une parfaite étanchéité entre la chambre de combustion ou de gazéification et le cendrier quelles que soient les différences de pression entre la chambre et l'atmosphere dues aux variations de charge du générateur, ce qui élimine les risques d'entrée d'air au moment de l'extraction des cendres, entrée d'air qui aurait pour conséquence, dans le cas d'un.générateur de gaz combustible, d'entraîner une diminution du pouvoir calorifique du gaz produit par le générateur. De plus, un joint hydraulique permet d'éteindre les cendres incandescentes, ce qui élimine les risques de brûlure ou d'incendie par les cendres et entraîne une plus grande facilité de manutention et de transport des cendres froides. La présence d'un joint hydraulique qui assure une étanchéité parfaite permet d'utiliser un extracteur mécanique fonctionnant en continu et automatiquement, sans aucun intervention manuelle, ce qui élimine les risques de bourrage des cendres que l'on rencontre dans le cas de cendriers roulants qui recueillent les cendres chaudes et qui sont extraits périodiquement par des opérateurs. Malgré les avantages du joint hydraulique associé à un extracteur en continu du type chaîne à godets,ou à raclettes, ou à palettes, ou tout autre extracteur en continu équivalent, ce-type de dispositif ne peut être utilisé tel quel pour évacuer des cendres flottantes, ce qui est le cas pour tous les générateurs de gaz combustible, les chambres de combustion verticales, les incinérateurs, les gazogènes, qui utilisent comme combustible du charbon minéral ou végétal, du bois, de la paille etc..., et qui produisent des cendres plus légères que l'eau. L'objectif de la présente invention est de procurer des moyens permettant d'utiliser un joint hydraulique associé à un extracteur de cendres pouvant être utilisé pour extraire en continu les cendres et autres résidus solides qui sont produits par un appareil de combustion ou de gazéification et qui ont une masse volumétrique inférieure à un, -de sorte qu'ils flottent. Un dispositif selon l'invention comporte, de façon connue, un bac à eau qui est placé au-dessous d'une chambre de combustion ou de gazéification pour recueillir les cendres et autres résidus tombant de celle-ci et pour former un joint hydraulique étanche entre ladite chambre et l'atmosphère et il comporte un appareil d'extraction continue, par exemple une chaîne à godets ou un convoyeur à raclettes qui plonge dans l'eau du bac et qui extrait de celui-ci les cendres et autres résidus pour les rejeter à l'extérieur du bac. L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un dispositif qui comporte, en outre, une cloison qui plonge dans l'eau du bac sana atteindre le fond de celui-ci avec lequel elle délimite un espace libre et qui divise le bac en deux compartiments qui com muniquent entre eux par ledit espace libre, le premier compartiment communiquant avec des orifices d'évacuation des cendres situés dans le fond de la chambre de combustion ou degazéification et le deuxième compartiment communiquant avec l'atmosphère et il comporte, en outre, un appareil d'immersion des résidus muni de pales orientables qui se déplace à travers ledit espace libre et qui entraîne les résidus flottant dans le premier compartiment vers le deuxième compartiment où se trouve ledit appareil d'extraction continue, qui comporte aes moyens pour recueillir'les residus flottants et pour les évacuer. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'appareil d'immersion des résidus est un râteau muni de pales orientables qui est entraîné à travers ledit espace libre dans un mouvement alternatif. Le résultat de l'invention est l'évacuation en continu des cendres et autres résidus flottants produits par des appareils de. combustion ou par des gazogènes, combinée à la parfaite étanchéité d'un joint hydraulique avec tous les avantages que celui-ci procure notamment l'extinction des cendres incandescentes et la suppression de tout risque de fuite de gaz ou d'entrée parasite d'air dans les chambres de combustion ou de gazéïfication. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 est une vue d'ensemble en élevation d'un ga zéificateur vertical équipé d'un dispositif d'extraction de cendres selon l'invention. La figure 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, du dispositif d'extraction. La figure 3 est une vue de la figure 2 selon la ligne brisée 111-111. La figure 4 est une vue en élévation du râteau de la figure 2 dans une variante où l'orientation des volets est commandée mécaniquement. La figure 5 est une vue en élévation d'un dispositif d'extraction commun à deux gazéïficateurs. Les figures 6 et 7 representent une vue de face et en coupe d'un'godet et de la lumière de dégagement des cendres. La figure 8 est une coupe verticale partielle de l'extrémité inférieure de l'extracteur. La-figure 1 représente, à titre d'illustration, un dispositif d'extraction selon l'invention utilisé pour extraire les cendres et autres résidus produits par un gazélficateur vertical 1, de tout type connu, comportant une chambre degazéïfication 2 située à la partie inférieure. il est précisé que cet exemple n'est pas limitatif et que le gazéificateur qui est représenté schématiquement sur la figure 1 pourrait être remplacé par n'importe quel autre appareil de combustion ou de gazélfication, tel qu'une chaudière, un- foyer de four, un générateur d'air chaud, un -incinérateur etc..., qui brûle ou distille des combustibles solides tels que du bois, du charbon, des déchets végétaux en donnant naissance à des cendres ou autres résidus qui ont une densité in férieure à un et qui flottent.Le terme résidu flottant est utilisé dans un sens général pour désigner tout résidu solide, tel que cendre ou autre, ayant une masse volumique inférieure à celle de l'eau; L'extrémité inférieure de la chambre de combustion 2 est obturée par un fond fixe 3 qui comporte une ouverture 3a pour le passage des cendres. Au-dessus du fond 3, la chambre comporte une sole tournante 4, qui est entraînée en rotation continue par un groupe motoréducteur -5. La sole tournante 4 porte sur sa face inférieure, des nervures ou pales 4a et les cendres qui tombent de la périphérie de la sole sur le fond fixe 3 sont entraînées par les pales- 4a vers l'ouver- ture 3a. Bien entendu, ce dispositif d'évacuation des cendres vers l'ouverture 3a peut être remplacé par tout autre dispositif équivalent. Un bac à eau 6 est situé sous l'ouverture 3a à laquelle il est relié par un caisson ou une goulotte étanche 7. Le bac 6 contient de l'eau et forme un joint hydraulique qui isole, de façon parfaitement étanche, l'intérieure de la chambre de combustion de l'atmosphere. Le bac 6-comporte une cloison transversale 8 qui plonge dans l'eau du bac sans atteindre le fond de celui-ci,avec lequel elle délimite un espace libre 9. La cloison 8 divise le bac 6 en deux compartiments 6a et 6b qui comr muniquent entre eux par l'espace libre 9 et qui forment un systeme de vases communiquants. Le compartiment 6b est ouvert à l'atmosphere.L'espace situé au-dessous de la surface de 11 eau dans le premier compartiment 6a est un espace clos qui est isolé de l'atmosphàre et qui communique par l'ouverture 3a avec la chambre de combustion. Les niveaux de la surface de l'eau dans les compartiments 6a et 6b ne sont pas les mêmes divins le cas où il y a une différence de pression entre la chambre et l'atmosphare. Le bac est évidement rempli d'eau jusqu a une hauteur telle que l'on évite une communication entre les atmospheres des deux compartiments quelle que soit le régime de fonctionnement du générateur et les différences de pression que cela entraîne. Le bac 6 comporte deux parois latérales verticales 10a, 10b qui sont paralleles aux plans des figures 1 et 2. il comporte une paroi transversale interne fOc et une paroi transversale externe 10d qui est inclinée vers 11 extérieur en montant. Le long de la paroi externe tord, se trouve un appareil d'extraction continue 11 qui est incliné parallelement à la paroi. L'appareil 11 est par exemple un convoyeur à chaînes et à godets ou à raclettes, ou à palettes, ou tout autre appareil équivalent capable d'évacuer en continu les résidus solides tombant au fond du bac qui sont relevés par l'appareil 11.Une partie de l'appareil 11 plonge dans l'eau du bac et l'autre émerge au-dessus de l'eau, de sorte que l'appareil 11 peut évacuer les résidus vers un autre appareil de transport tel qu'une benne ou un convoyeur situé à l'air libre. Tout ce qui vient d'entre décrit est bien connu pour l'évacua- tion des déchets solides plus lourds que l'eau. Dans le cas présent, les cendres et autres résidus solides tombant à travers l'ouverture 3a sont en totalité ou en partie plus légers que l'eau, de sorte qu'ils flottent à la surface de l'eau dans le compartiment 6a et que l'extracteur il ne peut les évacuer hors du bac. Pour permettre l'évacuation de ces résidus, on adjoint au dispositif un appareil mécanique d'immersion 12 qui est muni de pales orientables 13 et qui passe à travers l'espace libre 9. Cet appareil saisit les déchets flottants dans le premier compartiment 6a, les immerge dans l'eau du bac, leur fait franchir l'espace 9 et les laisse remonter en surface dans le deuxième compartiment 6b où ils sont repris par les godets de ltextracteur il pour être évacués. Les figures 2 et 3 représentent un mode de réalisation pratique d'un dispositif. selon l'invention. Les parties homologues à celles de la figure 1 sont représentées par les mêmes repères Dans cet exemple, l'appareil d'immersion 12 a la forme d'un râteau. il comporte une âme rigide comportant un arc de cercle 12a et un bras radial 12b qui est calé sur un arbre 14 passant par le centre de l'arc de cercle 12a. Sur la partie en arc de cercle sont soudés des bouts d'arbre 15 parallèles à l'arbre 14 et sur chacun de ces bouts d'arbre est articulé une pâle ou volet 13. Les volets 13 situés d'un meme côté de l'âne 12a sont reliés entre eux par des tringles ou biellettes 16. Les figures 2 et 3 représentent un exemple dans lequel les volets 13 sont situés de part et d'autre d'une âme centrale. Bien entendu, l'âme rigide peut être située le long d'une paroi latérale du bac et des volets sont alors situés d'un même côté de l'âme. Pour des efforts importants ou dans le cas d'un bac de grande largeur, le râteau peut comporter plusieurs âmes rigides paralpèles entre lesquelles les arbres 15 sont montés en entretoises. L'âme 12a porte deux butées 17a, 17b contre lesquelles l'un des volets vient en appui et qui limitent les déplacements angulaires des volets. La figure 2 représente la position des volets en appui sur la butée 17a. Cette position, où les volets sont sensiblement radiaux, est celle où le râteau travaille en se déplaçant dans le -sens trigonométrique et où les pales 13 entraînent les cendres flottantes et leur font franchir le seuil 9 qui sépare les deux compartiments. La figure 4 représente les volets en appui sur la butée 17b pendant le mouvement de retour du râteau qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. L'extracteur à godets 11 et le râteau 12 sont entraînés mécaniquement par un motoréducteur. La chaîne à godets 11 est entraînée d'un mouvement continu par une transmission à pignons 19, 20 et à chaîne 21. Le rapport de réduction est adapté à la quantité et à la nature des matériaux à extraire. Les godets lia sont en tole perforée. Ils recueillent à la fois les déchets immergés au fond du bac et ceux qui flottent dans le compartiment 6b. Les godets lia sont fixés sur la chaîne 11 ou sur les chaînes par des boulons. Les figures 6 et 7 montrent que chaque godet lia comporte une ou deux lumières llb qui se situent dans le plan des chaînes 11. Lors du passage d'un godet sur les roues dentées, des lumières permettent le dégagement des cendres qui pourraient être prisonnières des maillons des chaînes 11. La chaîne ou les chaînes de l'extracteur sont montées à leur extrémité inférieure sur une ou plusieurs roues 36 qui tourillonnent sur un axe fixe 22 transversal au bac et immergé dans l'eau. L'arbre moteur 28 du convoyeur à chaîne est porté par deux paliers 23a, 23b réglables au moyen de vis 25a, 25b afin de régler la tension des chaînes. Les godets portés par le brin supérieur du convoyeur glissent sur deux cornières 24a, 24b qui sont fixées contre les parois latérales 10a et 10b du bac. La figure 8 représente une vue en coupe partielle de l'ex- trémité inférieure de l'extracteur 11. On voit sur cette figure que le fond du bac à cendres 6 comporte une cloison 37 inclinée puis recourbée, de sorte qu'elle enveloppe le trajet des godets lia. Cette cloison permet d'éviter l'accumulation des cendres dans le fond du bac à cendres et elle facilite la reprise des cendres immergées par les godets lia. Le râteau 12 est entraîné dans un mouvement alternatif circulaire par une bielle 25 et deux leviers 26 et 27 montés respectivement sur l'arbre moteur 28 du convoyeur à chaînes et sur l'arbre 14 du râteau. On a représenté sur la figure 2, en traits pleins d'une part et en pointillés de l'autre, les deux positions extrêmes du rateau. On voit que l'arbre 14 est placé à proximité du sommet de la cloison 8, que la partie en arc de cercle 12a est centrée sur cet arbre et que le bras 12b, qui est sensiblement radial et dont la longueur est égale au rayon de l'arc de cercle, a une longueur légèrement supérieure à celle de la cloison 8, de sorte que dans son mouvement alternatif, la partie en arc de cercle portant les volets mobiles enveloppe la cloison, c'est-à-dire que dans le mouvement de retour du râteau, cette partie s'engage sous la cloison à travers l'espace 9 et elle remonte dans le compartiment 6a jusqu'à la surface pour saisir les résidus flottants et dans le mouvement de travail elle plonge dans l'eau du compartiment 6a, passe à travers l'expace 9 et revient entièrement dans le compartiment 6b en libérant les objets flottants qui remontent vers la surface. Dans le cas où les résidus comportent des parties plus lourdes que l'eau, qui se déposent sur le fond, la longueur des volets pivotants 13 est déterminée pour que ceux-ci raclent la paroi inclinée 10c et entraînent les dépôts vers le fond du compartiment 6b où ils sont repris par les godets 11a qui raclent le fond. La forme de râteau représentée sur les figures est une forme préférentielle mais, bien entendu, le râteau pourrait présenter d'autres formes équivalentes. Les volets 13 tourillonnent sur les arbres 15 en -syn- chronisme avec le mouvement alternatif du râteau. Selon un premier mode de réalisation, le mouvement des volets est obtenu de façon hydraulique par la poussée de l'eau due au déplacement du râteau et des volets. Dans ce cas, les volets situés à liextrémi- té avant lorsque le râteau se déplace dans le sens trigonométrique en allant du premier compartiment vers le deuxième, ctest-à-dire les volets portant le repère 13a sur la figure 2, sont des volets pleins, de sorte que lorsque le râteau commence à se déplacer dans le sens trigonométrique, la poussée de liteau qui s'exerce sur les volets 13a amène ceux-ci en appui contre les butées 17a et tous les volets prennent la même orientation radiale par l'intermédiaire des tringles 16 et conservent celle-ci pendant tout le trajet de travail. Les autres volets 13 sont en tôle perforée.Le diamètre des perforations est fonction de la granulométrie des résidus, de telle sorte que les volets perforés entraînent les résidus sans entraîneur l'eau. Lorsque le râteau revient en pivotant dans le sens des aiguilles d'une montre, la poussee de l'eau sur les volets 13a amène ceux-ci en appui contre les butées 17b et tous les volets s' orientent pour occuper la position repliée qui est représentée sur la figure 4, ce qui évite que les volets ne repoussent les produits vers le compartiment 6a. Dans ce mode de réalisation, les volets pleins 13a déterminent l'orientation de tous les volets et font fonction de volets moteurs. Les volets 13, 13a peuvent avoir une forme plane ou une forme en cueillère suivant la nature des résidus. La figure 4 représente un deuxième mode de réalisation dans lequel l'orientation des volets 13 est réalisée mécaniquement par l'intermédiaire d'une bielle 29 et de deux manivelles 30 et 31, montées respectivement sur l'arbre 14 d'entraînement du râteau et sur un arbre 15 portant l'un des volets 13. Dans ce cas, tous les volets 13 sont en tôle perforée. Dans le cas où les cendres sont corrosives, le bac 6 et le râteau peuvent être réalisés en acier inoxydable. Si les efforts pour extraire les cendres sont importants, dans le cas où la cendre donne naissance à des boues par exemple, on peut utiliser un convoyeur à godets comportant deux chaînes parallèles montées sur le même arbre. La figure 5 représente une vue partielle en élévation d'une installation d'extraction dans un cas où il existe deux générateurs ou deux foyers la, lb voisins. Dans ce cas, le dispositif d'extraction comporte un bac à eau commun 6 qui est divisé en trois compartiments 6a, 6b et 6c par deux cloisons 8a et 8b. Le compartiment central 6b contient une chaîne 11 à godets lia. Les deux compartiments latéraux 6a et 6c communiquent respectivement avec le bas de chacun des foyers la et lb et reçoivent les cendres tombant de ceux-ci. Le dispositif d'extraction comporte deux râteaux 121 et 122 qui sont situés dans un plan transversal à celui de la chaîne à godets et qui ramènent les cendres flottantes au centre du bac où se trouve la chaîne à godets. La construction des râteaux et de la chaîne à godets est la même que dans le cas des figures 1 à 4 et 7. Toutefois, étant donné que l'arbre moteur de la chaîne est perpendiculaire aux arbres 141 et 142 des deux râteaux, il est plus simple d'entraîner la chaîne par un premier groupe motoréducteur 18 et d'entraîner les deux râteaux par un autre motoréducteur 32, par une bielle 33 et par un levier 34 Les deux bras des deux râteaux travaillent en opposition de phase. La figure 5 représente les râteaux tournant dans le sens trigonométrique. Celui qui est à gauche est en phase de travail, tandis que celui qui est à droite de la figure est en phase retour. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour extraire en continu des cendres et résidus flottantsjdu type comportant un bac à eau (6), placé au-dessous d'une chambre de combustion ou de gazéification (1), qui recueille des cendres et autres résidus tombant de celle-ci et qui forme un joint d'étanchéité hydraulique entre ladite chambre et l'atmosphère et un appareil (11) d'extraction continue qui plonge dans l'eau dudit bac et qui extrait les cendres et autres résidus dudit bac pour les rejeter à l'extérieur de celui-ci > caractérisé en ce que ledit bac (6) comporte une cloison (8) qui plonge dans l'eau du bac sans atteindre le fond de celui-ci et qui divise ledit bac en deux compartiments (6a, 6b) qui communiquent entre eux par l'espace libre (9) entre le fond de ladite cloison et le fond dudit bac, le premier compartiment (6a) communiquant avec des orifices d'évacuation des cendres situées dans le fond de ladite chambre (1) de combustion ou de gazéification et le deuxième compartiment (6b) communiquant avec l'atmosphère et un appareil mécanique d'immersion (12) muni de pales orientables (13) qui se déplace à travers ledit espace libre (9) et qui entraîne les résidus flottant dans le premier compartiment (6a) vers le deuxième compartiment (6b) où se trouve ledit appareil d'extraction (11) qui comporte des moyens pour recueillir les résidus flottants et pour les évacuer. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit appareil d'immersion est un râteau qui est muni de pales orientables et qui est entraîné dans un mouvement alternatif. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit râteau (12) comporte une âme rigide composée d'un ou plusieurs secteurs circulaires (12a) qui sont reliés par un ou plusieurs bras radiaux (12b) à un arbre (14), sur lequel ils sont centrés et autour duquel ils sont entraînés en rotation et il comporte, en outre, des bouts d'arbre (15) parallèles audit arbre qui sont portés par lesdits secteurs circulaires et des pales orientables (13) qui sont articulées sur lesdits bouts d'arbre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que toutes les pales (13) situées d'un même côté de ladite âme rigide, sont reliées entre elles par des tiges (16) de sorte qu'elles s'orientent simultanément. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite âme rigide porte deux butées (17a, 17b) situées de part et d'autre de l'une desdites pales orientables pour délimiter le débattement angulaire de celle-ci. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pales (13a) situées à l'extrémité avant lorsque le râteau va du premier compartiment (6a) vers le deuxième compartiment (6b) sont des pales pleines tandis que les autres pales (13) sont perforées et l'orientation des pales est réalisée hydrauliquement par la poussée de l'eau sur les pales pleines. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'une des pales est prolongée par un levier (31) qui est relié par une bielle (29) à un levier (30) monté sur ledit axe (14) de rotation du râteau et les pales sont orientées mécaniquement. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 7, pour évacuer les cendres. et autres résidus flottants produits par plusieurs chambres de combustion ou de gazéification (la, lb..), caractériséen ce qu'il comporte un bac à eau (6) commun, situé sous toutes les chambres, des cloisons (8a, 8b...) qui divisent ledit bac en plusieurs compartiments (6a, 6b, 6c...), un compartiment central 6b) et des compartiments latéraux (6a, 6b...)- qui reçoivent chacun les cendres tombant d'une chambre, un appareil d'extraction continue (11) qui plonge dans l'eau dudit compartiment central et plusieurs appareils d'immersion des cendres flottantes (121, 122...), qui entraînent chacun vers ledit compartiment central (6b) les cendres flottant dans l'un des compartiments latéraux (6a, 6b).