Brevet FR2525734A1 — publié le 19831028

L'invention concerne un générateur de vapeur ayant une chaufferie à couche turbulente d'où part un courant de gaz limité par des parois refroidies et dont la section transversale d'écoulement, est réduite d 3060 % de la surface de base de la chaufferie à couche turbulente. Un tel générateur de vapeur correspond à l'état de la technique interne de la compagnie déposante. En fonction du type de carburant utilisé dans la chaufferie à couche turbulente et de leur granulométrie,des particules fines de carburant sont déchargées de la couche turbulente en fonction également de la quantité de l'air soufflé dans la couche turbulente. Ces particules de carburant sont en grande partie séparées dans un cyclone et/ou dans un filtre disposé dans la zone froide des gaz de fumée et il est habituel de retourner à nouveau la matière séparée en direction de la couche turbulente. Pour ce qui concerne ces particules retournées, il existe une vraisemblance relativement élevée qu'elles soient FjectEes à nouveau hors de la couche turbulente.Ceci-a pour conséquence que le filtre est chargé davantage, ce qui nécessite que la surface de filtre soit prévue très grande ou que la chute de pression dans le filtre augmente, ce qui coûte de l'énergie. En outre, les résidus du filtre sont inutilisables pour différents emplois, pareexemple à des fins de construction à cause de leur teneur relativement élevée en charbon. Au lieu de pouvoir entre utilisés avec profit, ils créent un problème d'évacuation. Le problème de base de la présente invention est d'éliminer ces inconvénients et de diminuer considérablement la portion de carburant éjectée et déversée finalement avec les cendres hors de l'installation. Ce problème est résolu selon la présente invention en ce quejpour allumer ces particules de carburant non brûlées provenant de la chaufferie à couche turbulente on dispose, au voisinage de la section transversale d'écoulement retrécie du courant de gaz au moins un post-brûleur pour carburant liquide et/ou gazeux (carburant d'allumage). Cette solution doit apparaître à première vue comme inappropriée à l'homme de l'art, parce que la combustion additionnelle du carburant d'allumage dans un post-brûleur est relativement chère et nécessite une capacité additionnelle de stockage pour le carburant d'allumage. Il s'est avéré cependant que par une dépense qui n'est qu'insignifiante, consacrée à un tel carburant dispendieux d'allumage, la perte en carburant solide provenant de la couche turbulente est réduite à une portion négligeable, ce qui augmente la rentabilité de l'installation. Par l'isolement thermique, qu'on obtient en isolant dans l'entourage immédiat du post-brûleur les parois refroidies du courant de gaz, de préférence par une masse pilonnée qu'on y applique, le post-brûleur, à cause d'une réduction des pertes de rayonnement, remplit sa fonction en dépensant moins de carburant d'allumage brûlé. Les pertes de rayonnement peuvent être réduites encore ainsi que la dépense en quantité de carburant d'allumage en prévoyant des écrans de rayonnement non refroidis dans le courant de gaz en aval et/ou en amont du post-brûleur. La forme de réalisation de l'écran de rayonnement en tant qu'accrocheur de flamme qu'on peut réaliser au moyen d'un écran de rayonnement placé en amont du post brûler représente une autre étape pour diminuer la dépense en quantité de carburant d'allumage, du fait que celui-ci ne doit pas être limité à cause du risque d'explosion de la flamme du post-brûleur vers le bas. La régulation en température qu'on peut réaliser en prévoyant au voisinage du ou des post-brûleurs, de préférence sur au moins un écran de rayonnement, au moins un organe de mesure de température qui, dans le but d'effectuer une régulation de la température mesurée, agit sur des moyens pour influencer l'arrivée du carburant d'allumage vers les post-brûleurs, fait en sorte quau voisinage du post-brûleur , la température d'allumage du carbone restant contenu dans les gaz de fumée est maintenue, indépendamment de la valeur thermique du gaz de fumée arrivant de la chaufferie à couche turbulente. L'association de moyens permettant une arrivée d'air de combustion au post-brûleur évite pendant le fonctionnement de l'installation toute perte inutile de gaz de déchet , du fait qu'on amène au post-brûleur seulement l'air de combustion qui lui est nécessaire. En prévoyant d'utiliser une partie des post-brtleurs pour brûler du carburant de déchet, on économise le carburant d'allumage qui est dispendieux. Un exemple de réalisation de la présente invention va maintenant entre expliqué plus en détail ci-après à la lumière de la figure unique du dessin qui représente schématiquement une coupe verticale d'un générateur de vapeur. Un générateur de vapeur 1 présente une chaufferie à couche turbulente 2 ayant une surface de base rectangulaire, un courant ascendant 4 vertical rétréci par rapport à cette surface de base et un courant descendant 6 vertical. La chaufferie 2 est limitée sur le fond 8, sur le côté avant 10, le côté arrière 12, les deux autres côtés 14 ainsi que le côté 16 s'étendant obliquement du côté postérieur 12 au courant ascendant 4, par ce qu'on appelle des parois à tubes en membrane constituées par des tubes parallèles soudés ensemble. Les parois et le couvercle du courant ascendant 4 et du courant descendant 6 sont constitués également par des parois à tubes en membrane. Dans le courant ascendant 4, est suspendu un Surchauffeur 22 en plusieurs panneaux de tubes verticaux, et dans le courant descendant 6 sont disposés un surchauffeur intermédiaire 26 et en dessous un économiseur 24. Le fond 8 de la chambre de combustion 2 est muni d'orifices pour l'air 28. A sa périphérie, est raccordée de façon étanche au gaz une botte à air 30 qui est subdivisée par deux parois de séparation verticales 32 ayant chacune un volet 34 en trois zones 36, 38 et 40. Au moyen des volets 34, les trois zones peuvent communiquer l'une avec l'autre. Sur la zone moyenne 36 est raccordé un compresseur 44 par l'intermédiaire d'une conduite de liaison 42. Dans la zone inférieure du courant ascendant 4 sont disposés six post-brûleurs 50, c'est-à-dire trois dans chaque paroi latérale 14, de telle manière que leurs flammes lèchent régulièrement la section transversale du courant ascendant 4. Au Voisinage de ces six postbrûleurs 50, les quatre parois du courant ascendant sont revêtues d'une couche d'une masse pilonnée 52 qui isole ces parois contre la chaleur des flammes des postbrûleurs. Du côté des gaz de fumée, en amont des postbrûleurs 50 sont prévus dans le courant ascendant 4, trois écrans de rayonnement 54 qui sont réalisés simultanément comme des accrocheurs de flammes et s'étendent sur toute la largeur du courant ascendant 4.Du côté des gaz de fumée, en aval des post-brûleurs 50 sont disposés cing autres écrans de rayonnement 56 également non refroidis, et qui sont placés de façon åecalée l'un par rapport à l'autre en deux rangées et s'étendent également sur toute la largeur du courant ascendant 4. Les écrans de rayonnement 54 et 56 sont fabriqués en tôle mince résistant à la chaleur et sont courbés.en section transversale pour obtenir une grande rigidité. Le générateur de vapeur fonctionne de la façon suivante En fonctionnement, l'air qui est préchauffé par des moyens non représentés est soufflé au moyen du compresseur 44 dans la zone centrale 36 de la boîte à air 30. Les volets 34 sont ouverts, Si bien que l'air se répand aussi dans les zones 38 et 40. Par les orifices d'air 38 l'air monte dans la chaufferie à couche turbulente 2 qui contient une couche turbulente 20 formée par un peu de charbon et par des grains d'une matière inerte. Dans la couche 20 le charbon brûle à environ 8000C, un équilibre existant alors entre la chaleur qui se libère et la décharge thermique intensive sur le fond 8 et sur les parois 10, 12 et 14 entourant la couche turbulente 20. Depuis la couche turbulente 20, le gaz de fumée produit par la combustion s'écoule, en entraînant avec lui les particules très fines de charbon et de cendres,au voisinage des post-brûleurs 50 alimentés en combustible d'allumage, et où au centre règne une température de plus de 9000C et les fines particules, en raison du rayonnement de la flamme des post-brûleurs 50,sont amenées à une température encore plus élevée, y sont allumes et brûlent.Par la combustion des particules de charbon de la chaleur est libérée de telle manière que pour obtenir la température moyenne indiquée ci-dessus, seulement une faible quantité de combustible d'allumage doit être amenée aux post-brûleurs 50, celle-ci étant d'environ 1 % à quelques pourcents de la quantité de carburant brûlée au total dans le générateur de vapeur. On réduit fortement la décharge thermique hors de la zone des post-brûleurs 50 par la présence des écrans de rayonnement 54 et 56 ainsi que par la garniture des parois au moyen d'une masse pilonnée 52, ce qui économise le carburant d'allumage coûteux destiné aux postbrûleurs. Le gaz de fumée d'une température d'environ 9009C contourne ensuite les tubes du surchauffeur 22, du surchauffeur intermédiaire 26 et de l'économiseur 24 et parvient alors à des moyens non indiqués pour séparer les cendres et à une cheminée non représentée. Si l'on dispose de carburants de déchet provenant par exemple d'une produCtion chimique, on peut prévoir qu'un ou plusieurs des post-brûleurs 50 soient équipés pour s'y attaquer alternativement ou que des postbrûleurs additionnels ne soient utilisés que pour brûler les carburants de déchet . On connaît des circuits par exemple de par le brevet CH-PS 400 427 pour piloter un tel système de brûleur. On peut utiliser une valeur de réglage pour influencer l'arrivée du carburant d'allumage aux postbrûleurs sous la forme d'un signal de température qui par exemple est formé par le signal de somme de deux organes de mesure de température disposés sur les deux écrans de rayonnement 56 les plus externes, par exemple des éléments thermiques 62. Il peut également être approprié d'utiliser au lieu d'un tel signal de somme seulement le plus petit des signaux mesurés par les deux éléments thermiques 62, le signal étant produit alors par un circuit de sélection. Lors de la description du générateur de vapeur, on a négligé différents détails en soi connus qui n'apportent rien à la compréhension de l'invention, par exemple les moyens pour chauffer l'air de combustion, les moyens pour charger le carburant et pour charger de la chaux dans la couche turbulente, les moyens pour amener le carburant d'allumage, les moyens pour amener l'eau d'alimentation et pour décharger la vapeur, etc. REVENDICATIONS 1. Générateur de vapeur ayant une chaufferie à couche turbulente (2) d'où part un courant de gaz (4) limité par des parois refroidies et dont la section transversale d'écoulement est rétrécie à 30 - 60 % de la surface de base de la chaufferie à couche turbulente (2), caractérisé en ce que,pour allumer les particules de combustible non brûlé sortant de la chaufferie à couche turbulente (2) on dispose,dans la zone de la section transversale d'écoulement rétrécie du courant de gaz (4) au moins un post-brûleur (50) pour du combustible liquide et/ou gazeux (combustible d'allumage). 2. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'entourage immédiat du postbrûleur (50), les parois refroidies- du courant de gaz (4) sont isolées thermiquement,de préférence par application d'une masse pilonnée (52). 3. Générateur de vapeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans le courant de gaz (4) est disposé au moins un écran de rayonnement non refroidi (54) en aval et/ou en amont du post-brûleur (50). 4. Générateur de vapeur selon la revendication 3, comportant au moins un écran de rayonnement (54) disposé en amont du post-brûleur (50), caractérisé en ce que l'écran de rayonnement est conformé comme un accrocheur de flamme. 5. Générateur de vapeur selon l'une des revendications 1 à 4, comportant plusieurs . post-brûleurs, caractérisé en ce que dans le voisinage des post-brûleurs (50), de préférence sur au moins l'un des ecrans de rayonnement (54), on dispose au moins un organe de mesure de la température (62) qui agit, dans le sens d'une régulation de la température mesurée par ces organes,sur des moyens influençant l'arrivée du carburant d'allumage aux post-brûleurs (50). 6. Générateur de vapeur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des moyens pour amener de l'air de combustion sont associés au post brûleur (50). 7. Générateur de vapeur selon l'une des revendications 1 à 6 comportant plusieurs post-brûleurs (50), caractérisé en ce qu'au moins une partie des post-brûleurs est prévue pour brûler du carburant de déchet.