Brevet FR2526920A1 — publié le 19831118

i L'invention concerne un bloc de grille d'un caille-' botis pour une grille d'incinération d'ordures, compor- tant des blocs de grilles disposés les uns par rapport aux autres à la manière des tuiles d'un toit, sur un bâti de grille penté par rapport à l'horizontale. A cause du changement de la composition des ordures et surtout à cause du fait que le pouvoir calorifique des ordures augmente continuellement ces dernières années, la grille d'incinération dans son ensemble ainsi que dif- férentes parties de celle-ci sont soumises à des con- traintes thermiques élevées Comme une grille d'inciné- ration est construite d'une façon relativement complexe et composite, avec, par exemple, des parties de grille alternativement fixes et mobiles, à cause de sa double fonction de support d'incinération avec une installation de ventilation ainsi que de dispositif de transport pour les matières à brûler et comme, de plus une telle grille d'incinération, qui est une partie d'un circuit de régu- lation, dont on attend une réponse rapide à une interven- tion de réglage, ne doit pas tomber au-dessous d'un cer- tain degré de précision en ce qui concerne sa dynamique, des conditions secondaires, dans lesquelles la grille peut travailler sans dérangement, doivent être imposées en partie par des interventions spéciales à l'encontre d'un équilibre qui s'établit naturellement. Parmi un certain nombre de conditions secondaires importantes, l'une est par exemple la température d'inci- nération L'intervention spéciale consiste à imposer une allure de température de sorte que, par exemple le long de la grille, pour une température d'environ 10000 C dans la chambre de combustion, la température moyenne du cail- lebotis de grille ne dépasse pas 300 G. Le problème de la surchauffe locale du caillebotis de grille en raison d'une accumulation de la chaleur, problème connu des milieux qualifiés, entra Ine un taux élevé de corrosion et de calaminage et finalement une destruction complète et rapide de parties du caillebotis. Celles-ci doivent être remplacées; l'interchangeabilité est donc souhaitée et réalisée aussi par des solutions mécaniques variées. Une mesure préventive contre des taux de corrosion et de calaminage importants et contre une usure mécanique élevée, qui peuvent entraîner une destruction prématurée d'unités assez grandes, est constituée par un refroidis- sement forcé du caillebotis de grille Dans l'état de la technique, on récupère, pratiquement sans exception, au moins une partie de l'air de refroidissement comme air primaire d'incinération La commande de l'air primaire d'incinération est donc aussi une mesure de régulation de la température. Le caillebotis de grille est en général attaqué par un soufflage sous grille qui assure le refroidissement forcé, des ouvertures de passage d'air disposées dans le caillebotis laissant pénétrer une partie du fluide de refroidissement dans le lit d'ordures à brûler, o ce fluide participe à l'incinération, comme air primaire. Le bouchage des ouvertures de passage d'air provoque un arrêt du courant d'air de refroidissement et donc une accumulation de chaleur à l'endroit concerné du caille- botis; cela entraine une surchage thermique de cette partie de la grille et une usure supérieure ainsi que, finalement, une destruction rapide de cette partie. Le but de l'invention est de créer un bloc de grille, qui soit un élément de support de grille et n'ait plus les défauts décrits. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés. Les fig la à id représentent schématiquement des formes d'exécution d'un bloc de grille qui entraînent aes dérangements de fonctionnement. La fig 2 représente la disposition de blocs de grille les uns par rapport aux autres, Les fig 3 a-et 3 b représentent la forme d'exécution d'un bloc de grille conforme à l'invention. Les fig 4 a à 4 c représentent le dimensionnement et la position des ouvertures de soufflage. Les fig la à ld représentent schématiquement une partie d'un bloc de grille 1 en coupe latérale ainsi que la vue frontale correspondante du bloc, référencée 1 ' Il est prévu des ouvertures de passage de l'air 5 a à 5 d et une flèche L symbolise le courant d'air sortant. Les ouvertures 5 a à 5 d sont par exemple des fentes dans les cas 5 a et 5 b et des ouvertures circulaires dans les cas 5 c et 5 d Chacune de ces dispositions et formes ainsi que chacun de ces dimensionnements ont été utilisés dans la pratique; aucun de ces exemples n'a abouti à un résul- tat satisfaisant. L'exécution suivant l'exemple la représente un décrochage 2 en forme de nez, qui s'étend sur toute la largeur de la face frontale du bloc de grille et dont le bas comporte l'ouverture de passage d'air 5 a en forme de fente Par des éléments de guidage de l'air, qui ne sont pas représentés ici avec plus de détails, une partie du courant d'air de refroidissement L parvient à l'ouver- ture 5 a en forme de fente et elle en sort essentiellement parallèlement à la face frontale 1 ' du bloc de grille 1 Comme le montre la fig 2 les blocs de grille sont placés de biais les uns sur les autres, comme les tuiles d'un toit; l'air secondaire sortant arrive donc, dans la forme de réalisation des blocs de grille qu'on vient de décrire, directement sur la partie supérieure du bloc placé en-desous Le lit d'ordures, qui se trouve au dessus du caillebotis de grille et brûle, répartit bien le courant d'air, mais, près de l'ouverture de passage d'air, des surchauffes locales provoquent de plus en plus d'encrasse- ment, de sorte que l'ouverture en forme de fente se bouche lentement A cet endroit, la conduction thermique se paralyse localement et, avec la surchauffe, un calaminage rapide se priduit. Pour remédier à cet état de chose, on a évité l'attaque directe du bloc de grille avec de l'air primaire de combustion, comme le montre la fig lb; le guidage du courant d'air a été dévié de 90 par rapport à la face frontale du bloc de grille Deux ouvertures de sortie d'air 5 b en forme de fente, qui sont maintenant perpendi- culaires à la première exécution, permettent de souffler l'air de refroidissement ou secondaire L directement dans le lit d'ordures, sans que l'air soit encore nettement tangent au bloc de grille qui est en dessous (fig 2). Or, malgré ce remède supposé, il a été tout à fait surpre- nant que les mêmes inconvénients qu'avant se sont produits près des fentes d'air, de l'encrassement s'est produit, de sorte qu'elles se sont bouchées lentement, la calamine est apparue et les blocs de grille ont dû être changés. La suppression de pareilles ouvertures de sortie d'air en forme de fentes et visiblement sujettes à des dérangements était indiquée au profit d'ouvertures en forme de tuyères rondes Ceci est donc représenté à la fig Ic Pour aérer suffisamment avec de l'air secondaire le lit d'ordures brûlant, on a placé aussi bas que possi- ble les ouvertures 5 c sur la face frontale du bloc de grille 1 ' et on a veillé à ce que la direction du courant d 'air L soit aussi parallèle que possible à la face supé- rieure du bloc de grille suivant Le résultat a été tout aussi insatisfaisant; les ouvertures de sortie d'air nouvellement conçues tendaient à se boucher avec de la cendre ou avec des métaux non ferreux fondus, ce qui entraînait naturellement le calaminage et la destruction du bloc de grille. La fig Id montre l'étape logique suivante c'est-à- dire la disposition des ouvertures de sortie d'air placées aussi haut que possible au dessus du creux en forme de coin, qui est créé par la superposition des blocs les uns au dessus des autres à la manière des tuiles d'un toit Dans ce creux, il faut s'attendre à un apport de métal fondu provenant de scories ou de métaux non ferreux. La disposition des ouvertures de sortie d'air au dessus du milieu de la face frontale du bloc de grille met les ouvertures de ce secteur à problèmes et se bouchant faci- lement dans une zone plus avantageuse à ce point de vue. Le courant d'air L qui sort maintenant un peu plus haut dans le lit d'ordures, devrait suffir pour une aération primaire. D'une manière tout à fait inattendue, on a constaté que de la cendre et, en partie aussi, des métaux non fer- reux fondus pouvaient pénétrer dans le bloc de grille, dans le sens contraire du courant L, ce qui est représenté, à la fig ld, par une flèche A, de sens opposé A l'inté- rieur des blocs de grille, il se forme une accumulation 3 de corps étrangers Même avec cette disposition, la traversée du bloc par l'air secondaire et donc le refroi- dissement sont peu à peu dérangés, ce qui conduit aux phénomènes déjà connus. La fig 3 a représente une vue de face d'un bloc de grille 10 suivant l'invention, comportant par exemple deux ouvertures rectangulaires de soufflage ainsi qu'une pente frontale 12, représentée en coupe latérale à la fig 3 b Dans la projection sur la face frontale, en ce qui concerne les ouvertures de soufflage 15 et la face frontale au dessous de la pente, il faut respecter les proportions suivantes, comme le montre la fig 4 a. 11 est la longueur de l'ouverture de soufflage; 1 est la largeur de l'ouverture de soufflage L est la longueur de la face frontale sans pente; L est la largeur de la face frontale sans pente f est la surface de l'ouverture de soufflage; F est la surface de la face frontale. La relation suivante, déterminant les proportions est alors en vigueur (I) L 1: L L 1: L 2 si L _ L 2; 1 2 (Il) 20 $ N F: nf 40, N nombre entier positif dans la position suivante par rapport à la face frontale F; (III) L 1 ( 1-j) x L 2 ( 1-j) k Yij compartiments partiels dont k-n compartiments partiels sont gauchis, les ouver- tures de soufflage étant réparties dans les compartiments partiels restants-i = j, nombre entier positif. On a de préférence les rapports suivants L 1: L 2 1,7 pour une largeur de bloc L 1 = 206 mm 1 1 Z 2 2 i 2 n - -2 F:nf _ 34 38 et n= 2 Pratiquement sans exception, la disposition de deux ouvertures de soufflage dans les zones Z et Z suivant la il 14 fig 4 b a fait ses preuves avec les dimensions données Des variations dans les zones Yil et Y 13 suivant la fig 4 c ont donné encore des résultats utilisables mais elles ont fait apparaître une dépendance de la face frontale par rapport à l'ouverture de soufflage Les fig 4 b et 4 c doivent être com- prises comme une répartition régulière de la face frontale formée par L 1 x L 2; Zl est le compartiment 1/16 en haut à gauche et Z 14 le compartiment 1/16 en haut à droite L 1 et L 2 sont répartis en quatre sections de même grandeur La ré- partition Y suivant la fig 4 c est moins limitée: une répar- tition en trois sections donne des compatiments plus grands pour la disposition des ouvertures de soufflage En dehors des compartiements Y il et Y 13 v une répartition des ouvertures de soufflage entraîne de plus en plus les dif- ficultés décrites, c'est-à-dire que la durée de stabilité des blocs de grille commence à diminuer. Une mesure supplémentaire pour empêcher la pénétra- tion de la cendre et du métal fondu par l'ouverture d'en- trée dans l'intérieur du bloc de grille est représentée à la fig 3 b Au moyen d'une patte 30 et d'une face 31 de toit, qui lui correspond et lui est parallèle, il est créé un canal de soufflage 33 en pente, dont la pente, dans cet exemple et en rapport avec les dimensions données, doit faire avec le dessus du bloc de grille un angle d. compris entre 15 et 25 Cet angle doit être dimensionné de façon que l'air primaire sortant passe juste à côté du bloc suivant, qui se trouve sous ou devant l'embouchure. Cette condition se voit bien sur les deux blocs de grille conformes à la fig 2. La fig 2 représente une vue partielle d'une grille munie de blocs conformes à l'invention Les blocs 10 sont montés pivotants sur des logements Il portés par des sup- ports fixes 8 et mobiles 9; ces blocs sont groupés par des tirants 7 parallèlement à la longueur de la grille. Il est prévu un étrier de maintien 6 qui est nécessaire pour cela Le canal de soufflage 33 débouche dans l'ouver- ture de soufflage 15 et produit un courant d'air L s'éloi- gnant de l'embouchure et s'élargissant, qui passe juste au dessus de l'arête de la pente 31, sans l'effet de déviation du courant causé par un lit d'ordures placé sur la grille A la fig 2, une horizontale H est parallèle à la pesanteur Cette horizontale situe la pente approxi- mative de la trajectoire de la grille Le choix de la coupe transversale des ouvertures de sortie d'air, qui a déjà été expliqué, permet, grâce à la perte de charge importante causée à la sortie de l'air primaire, une répartition de l'air de combustion sur le dessus de la grille recouvert d'ordures, qui est plus ou moins indépen- dante de l'épaisseur de la couche d'ordures, de sorte qu'on obtient une allure de combustion régulière Comme partie d'un circuit de régulation, la grille doit, d'une part, avoir de bonnes propriétés de transfert et de rin- gardage et, d'autre part, assurer un cycle de combustion régulier, le refroidissement et la perte de charge déjà indiquée jouant un rôle essentiel. REVENDICATIONS 1 Bloc de grille d'un caillebotis pour une grille d'incinération des ordures comportant un bâti de grille composé de blocs disposés les uns par rapport aux autres à la manière des tuiles d'un toit et pente par rapport à l'horizontale, ce bloc de grille comportant des instal- lations pour le refroidissement forcé et le transfert de l'air de refroidissement dans le lit d'ordures à inci- nérer, cet air constituant l'air primaire d'incinération, caractérisé par des ouvertures de soufflage ( 15) disposées à la tête du bloc de grille ( 10), débouchant d'un canal de soufflage ( 33) et ayant les dimensions suivantes L 1 L 2 L 11:12, si L 1 L 2;1 '1 2 Z F: nf c 40, N nombre entier positif ainsi que la position suivante par rapport à la face fron- tale 10 ' de la partie de tête: L 1 (l-i) x L 2 ( 1 ô) = k Yi compartiments partiels i = j nombre entier positif, dont k N compartiments partiels sont gauchis, les ouver- tures de soufflage étant réparties dans les compartiments partiels restants. 2 Bloc de grille suivant la revendication 1, caractérisé par le dimensionnement suivant de l'ouverture de soufflage N F: nf 34 38 pour N = 2 et la position L L ( 21-) 16 Y pour i = j = 4 avec gauchis- 1 ( 1-i) 2 ( 1-j) sage de k N = 14 compartiments partiels en dehors de Y et Y, dans lesquels les ouvertures de soufflage il 1 ( 15) sont placées. 3 Bloc de grille suivant les revendications 1 et 2, caractérisé chaque fois par un canal de soufflage ( 33) s'éloignant en pente, sous un certain angle, de la face supérieure du bloc de grille,-ce canal débouchant dans les ouvertures de soufflage ( 15). 4 Bloc de grille suivant la revendication 3, caractérisé par un angle J (fig 3 b) du canal de souf- flage ( 33) avec la face supérieure du bloc de grille, cet angle faisant de 15 à 25 '.