Brevet FR2542066A1 — publié le 19840907

La présente invention concerne la combustion des charbons dits "gonflants" c'est-à-dire des charbons à indice de gonflement élevé. Elle concerne plus particulièrement la combustion de tels charbons dans un foyer à lit fluidisé à grille mécanique mobile, du type fonctionnant avec agglomération des cendres, connu sous le nom de IGNIFLUID. Ces charbons, notamment ceux qui proviennent des mines de CARMAUX, sont réputés très difficiles, voire impossibles à bruler dans un foyer IGNIFLUID en raison de l'agglutination des grains à température moyenne (aux environs de 5000C). I1 se forme alors des amas de coke sur les talus de charbon non fluidisé bordant le lit à l'avant et sur ses côtés, et aussi dans le lit lui-m8me, Ces amas font obstacle au passage du gaz de fluidisation et l'interdisent rapidement. Le processus de fluidisation est alors interrompu. La présente invention a pour but de rendre possible une telle combustion. Elle a plus précisément pour objet un procédé pour bruler des charbons gonflants en lit fluidisé, dans une chambre dont le fond est constitué par une grille mécanigue mobile de l'avant vers l'arrière, au-dessous de laguelle sont aménagés des caissons de soufflage de gaz de fluidisation, ladite grille étant inclinée vers le haut, sur au moins une partie de sa longueur, et étant bordée à l'avant et sur ses côtés de surfaces planes sur lesquelles se forment des talus de charbon non fluidisé, caractérisé en ce gue l'on introduit le charbon dans le lit à l'écart des talus, et l'on recycle au moins une partie des fumées dans les caissons de soufflage de manière à provoquer une grande agitation du lit au-dessus des premiers caissons à partir de l'avant de la grille, tout en limitant le niveau de température du lit. Le débit des fumées recyclées est compris entre 20 et 60 % du débit de gaz soufflé sous la grille. Le débit de gaz de fluidisation traversant la moitié avant de la partie active de la grille, correspond à une valeur comprise entre 60 /oc et 94 X du débit total. Le rapport du débit massigue du gaz de fluidisation au débit massigue du charbon introduit dans le lit est compris entre 3,3 et 5. La hauteur des talus est comprise entre 1,25 et 2 fois la profondeur maximale du lit. L'invention a également pour objet un foyer adapté à la mise en oeuvre du procédé, comprenant une chambre dont le fond est constitué par une grille mécanique mobile de l'avant vers l'arrière au-dessous de laquelle sont aménagés des caissons de soufflage de gaz de fluidisation, ladite grille étant inclinée vers le haut, sur au moins une partie de sa longueur, et étant bordée à l'avant et sur ses côtés de surfaces planes sur lesguelles se forment des talus de charbon non fluidisé, caractérisé en ce gu'il comporte des moyens pour projeter le charbon introduit dans la chambre à la limite du premier caisson de soufflage, par dessus le talus avant et entre les talus latéraux, et des moyens pour recycler au moins une partie des fumées dans les caissons de soufflage. Lesdits moyens de projection du charbon comprennent une goulotte inclinée dont l'extrémité fait avec l'horizontale un angle compris entre 20 et 300. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit, faite en regard des dessins annexés, concernant une forme particulière d'un foyer prévu pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, ladite forme particulière étant donnée à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un foyer adapté à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La figure 2 en est une coupe transversale faite au niveau où le lit fluidisé atteint sa profondeur maximale. Sur les figures, le repère 1 désigne la paroi avant du foyer, et les repères 2 et 3 ses parois latérales. La paroi 1 est munie d'une goulotte 4 d'alimentation en charbon, dont il sera parlé plus explicitement par la suite. Le fond de la chambre C, délimitée par lesdites parois, est constitué par une grille mécanique mobile 5 inclinée vers le haut de l'avant vers l'arrière. Ladite grille, aménagée entre les parois 2 et 3, à une certaine distance de celles-ci, est avantageusement constituée par le brin supérieur d'une channe sans fin qui reçoit le charbon délivré par la goulotte 4. Le repère 6 désigne le talus de combustible formé contre la paroi 1, tandis que les repères 7 et 8 désignent les talus formés contre les parois latérales 2 et 3. Ces talus reposent, bien entendu, sur des surfaces planes1 respectivement 6a, 7a et 8a, bordant la grille 5. Au-dessous de cette dernière sont disposés des caissons de soufflage de gaz. Ces caissons, au nombre de cinq dans l'exem- ple représenté, sont respectiveoent repéras 9a, 9b, 9c, 9d et 9e, de l'avant vers l'carrière de la grille 5, entre les tambours 10 et Il de celle-ci. Le repère 12 désigne le lit fluidisé qui se forme au-dessus de la grille 5 sous l'effet du soufflage. Chaque caisson est muni d'une vanne de réglage du débit de gaz. Ces vannes sont respectivement repérées 13a, 13b, 13c, 13d, 13e. On notera que les quatre premiers caissons sont de véritables cassons de fluidisation, tandis que le caisson 9e a pour seule fonction de provoquer un décolmatage de la grille 5 dans la zone d'extraction des agglo méats. La partie de la grille S située au-dessus des quatre premiers caisson 9a, 9b, 9c et 9d constitue la partie active de ladite grille. On va maintenant préciser les dispositions qui, conformément à l'invention, permettent de bruler dans un tel foyer les charbons à indice de gonflement élevé (charbon d'indice de gonflement 8, à 7,5 % de cendres par exemple). On sait que le phéomène de coke faction en masse du charbon frais tombant dans un lit fluidisé est très important. Ce phénomène est ici évité par la transforma- tion des grains de charbon en grains de semi-coke qui n'adhèrent pas les uns aux autres. A cet effet, l'on introduit le charbon dans le lit 12, à l'écart des talus 6, 7 et 8. Cela est obtenu grâce au profil particulier de la goulotte 4 gui comprend un tronçon rectiligne incliné de 50 à 600 sur l'horizontale puis un tronçon d'extrémité qui fait avec l'horizontale, un angle CYC compris entre 200 et 30e. Le charbon délivré par la goulotte 4 est projeté par dessus le talus 6 et tombe sur la grille 5 à la limite du premier caisson 9a, préférablement entre les caissons 9a et 9b. Simultanément on provogue au-dessus de ces deux premiers caissons une grande agitation dans le lit fluidisé 12 afin de disperser au plus vite, et d'une manière continue, les grains de charbon frais tombant dans le lit. Cela est obtenu en utilisant comme gaz de soufflage un mélange d'air et de fumées recyclées en proportion varza- bles de 20 à 60 96 du débit,en fonction de l'excès d'air, et en admettant la plus grande partie du débit (60 à 94 %3 dans les deux premiers caissons, soit approximativement à travers la moitié avant de la partie active de la grille 5. Cela permet de limiter la température à environ 1 200, ce qui ne saurait être le cas avec de l'air seul. La température augmenterait au dela de cette valeur, et provoquerait un collage des cendres dans les grains de charbons en partie brulés, et un début d'agglomération sur les talus, d'aspect bien différent de l'agglomération du coke. Cet inconvénient est donc évité par le recyclage des fumées suivant la ligne 14. il est,bien entendu, indispensable d'adapter le débit de charbon u débit de gaz dZ soufflage, compte tenu de la teneur en fumée de celui-ci. Le rapport du débit massique du gaz de soufflage au débit massique du charbon introduit dans le lit 12 doit être compris entre 3,3 et 5. Il en résulte une valeur moyenne de la densité apparente du lit de l'ordre de 0,15 Des talus nettement plus importants gue dans les conditions classiques d'utilisation, permettent une meilleure dispersion du charbon"et un refroidissement plus grand, ce qui permet d'avoir un débit du combustible plus élevé pour une égale mobilité des talus. La hauteur des talus est avantageusement comprise entre 1,25 fois et 2 fois la profondeur maximale du lit fluidisé.Cette dernière correspond à la profondeur du lit 12 au droit de la base du talus avant 6. Dans le cas d'une grille seulement inclinée à son extrémité arrière pour assurer l'extraction des agglomérats, la profondeur maximale coïncide avec la profondeur constante du lit sur la guasi totalité de sa longueur. Bien que l'invention ait été décrite en référence à une forme particulière de réalisation il va de soi qu'elle n'y est en rien limitée et que des modifications pourront lui être apportées sans sortir de son domaine. Le nombre de caissons de soufflage pourra différer de celui de l'exemple donné (cinq caissons dont quatre pour la fluidisation proprement dite). La goulotte d'alimentation pourra autre remplacée par tout autre moyen approprié pour assurer la même fonction. On pourra, bien entendu, remplacer l'un quelconque des moyens décrits par un moyen techniquement équivalent. L'invention couvre donc, outre l'exemple représenté, ses différentes variantes d'exécution possibles, dans les limites définies par les revendications. REVENDICATIONS 1. Procédé pour bruler des charbons gonflants en lit flui disé, dans une chambre (C) dont le fond est constitué par une grille mécanique (5) mobile de l'avant vers l'arrière, au-dessous de laguelle sont aménagés des caissons de soufflage (9a, 9b, 9c, 9d1 9e) de gaz de fluidisation, ladite grille étant inclinée vers le haut, sur au moins une partie de sa longueur, et étant bordée à l'avant et sur ses cités de surfaces planes (6a, 7a, 8a) sur lesquelles se forment des talus (6, 7, 8) de charbon non fluidisé, caractérisé en ce que l'on introduit le charbon dans le lit (12) à l'écart des talus (6, 7, 8), et l'on recycle au moins une partie des fumées dans les caissons de soufflage (9a, 9b, 9c, 9d, 9e) de manière à provoquer une grande agitation du lit (12) au-dessus des premiers caissons (9a, 9b) à partir de l'avant de la grille (5), tout en limitant le niveau de température du lit (12). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce gue le débit des fumées recyclées est compris entre 20 et 60 ,' du débit de gaz soufflé sous la grille (5). 3. Procédé suivant ltune des revendications 1 ou 2, carac térisé en ce que le débit de gaz de fluidisation tra versant la moitié avant de la partie active de la gril le (5), correspond à une valeur comprise entre 60 z0 et 94 % du débit total. 4. Procédé suivant l'une des revendications l à 3, carac térisé en ce gue le rapport du débit massique du gaz de fluidisation au débit massigue du charbon introduit dans le lit (12) est compris entre 3,3 et 5. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce gue la hauteur des ta lus (6, 7, 8) est comprise entre 1,25 et 2 fois la profondeur maximale du lit (12). 6. Foyer adapté à la incise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une chambre (C) dont le fond est constitué par une grille mécanique (5) mobile de l'avant vers l'arrière au-des sous de laquelle sont aménagés des caissons de souffla ge de gaz de fluidisation (9a, 9b, 9c, 9d, 9e) ladite drille étant inclinée vers le haut, sur au moins une partie de sa longueur, et étant bordée à l'avant et sur ses catés de surfaces planes (6a, 7a, 8a) sur les quelles se forment des talus (6, 7, 8) de charbon non fluidisé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour projeter le charbon introduit dans la chambre (C) à la limite du premier caisson de soufflage (9a), par dessus le talus avant (6) et entre les talus latéraux (7, 8), et des moyens pour recycler au moins une par tie des fumées dans les caissons de soufflage (9a, 9b, 9c, 9d, 9e). 7. Foyer suivant la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de projection du charbon comprennent une goulotte (4) inclinée dont l'extrémité fait avec l'horizontale un angle ( ) compris entre 20 et 300.