Brevet FR2554909A1 — publié le 19850517

La présente invention concerne une chaudière de petite puissance (inférieure à 5.000 thermies/heure) pour combustibles solides. Il est connu de disposer dans le foyer intégré des chaudières pour combustibles solides une voûte, généralement amovible, au-dessus de la grille sur laquelle a lieu la combustion. Cette voûte permet de concentrer le flux rayonnant, augmentant ainsi le rendement de ladite combustion et diminuant le taux d'imbrûlés dans les fumées et les résidus de la combustion. Les voûtes connues sont telles que leur face située en regard de la grille est concave ou plane. Cette disposition a vraisemblablement été adoptée pour prolonger encore le contact entre l'air et le combustible, la forme concave de ladite face de la voûte favorisant la formation de courants de convexion ramenant une partie de l'air et des gaz vers l'avant de la grille, o le combustible est déposé. On a maintenant constaté de façon surprenante que si la face de la voûte en regard de la grille n'est plus totalement concave mais est au moins partiellement convexe, et avantageusement totalement convexe, la qualité de la combustion s'en trouve améliorée. La présente invention concerne une chaudière pour combustibles solides comprenant: (a) une trémie d'alimentation, (b) un foyer intégré comportant une grille fixe, un poussoir, une arrivée d'air primaire, un réceptacle à résidus et une voûte, et (c) un échangeur de chaleur, ladite chaudière étant caractérisée en ce que la face de la voûte en regard de la grille est au moins partiellement convexe. Les combustibles solides utilisables dans la chaudière selon l'invention sont bien connus. On citera particulièrement les charbons de tous types, même les charbons flambants gras qui sont connus pour être difficiles à brûler, ayant tendance à s'agglomérer et à donner des cendres contenant beaucoup d'imbrûlés. Avantageusement la partie convexe de la face de la voûte en regard de la grille, quand la voûte n'est que partiellement convexe, est située à l'avant du foyer. On désigne par avant du foyer la partie du foyer située du du côté de la trémie d'alimentation. Avantageusement la face de la voûte en regard de la grille est totalement convexe. Avantageusement encore, l'autre face de la voûte est totalement concave. On a ainsi constaté que la disposition de la voûte dans une chaudière selon l'invention peut être obtenue, partant d'une chaudière connue dans laquelle la voûte amovible est disposée de telle façon que sa face en regard de la grille soit concave et l'autre face soit convexe, en inversant la position de ladite voûte. Ce moyen particulier n'est évidemment réalisable que lorsque ladite voûte comporte un décrochement suffisant lui permettant d'être posée, après inversion, sur les supports prévus à cet effet. Un mode particulier de réalisation de l'invention consiste en une voûte réversible dont les deux faces ont des profils différents adaptés expérimentalement a la combustion de deux types de charbon; une telle voûte permet d'élargir notablement la gamme de charbons qu'il est possible de bruler dans une même chaudière. Les deux faces d'une telle voûte peuvent être partiellement ou totalement convexes. Il est possible d'admettre dans la chaudière pour combustibles solides selon l'invention, comme il est connu en soi, en plus de l'air primaire de combustion arrivant généralement sous la grille, de l'air secondaire au-dessus de la couche de combustible se trouvant sur la grille. La chaudière selon l'invention peut donc comprendre des moyens pour introduire de l'air secondaire dans le foyer au-dessus de la grille. L'invention sera maintenant décrite en détails en se référant aux figures en annexe ou: - la figure i représente une vue schématique en coupe transversale d'une chaudière selon l'invention, - la figure 2 est une coupe transversale partielle montrant la disposition de la voûte selon l'art antérieur, - la figure 3 est une coupe transversale partielle montrant une forme particulière de la voûte selon l'invention. Sur la figure 1 on a repéré la trémie d'alimentation (1), le foyer intégré (2), la grille de combustion (3) sur laquelle le combustible provenant de la trémie (1) est admis au moyen du poussoir (4) mû par un mécanisme lui communiquant un mouvement alternatif, l'arrivée d'air primaire (5) provenant d'un ventilateur et passant à travers la grille (3) , le réceptacle à résidus (6), la voûte (7), l'échangeur de chaleur (8), la rampe d'arrivée d'air secondaire (9). Sur cette figure 1 la face (7A) de la voûte (7) en regard de la grille (3) est totalement convexe et sa face (7B) est totalement concave. La figure 2 montre la disposition d'une voûte selon l'art antérieur: la face (7A) est entièrement concave et la face (7B) entièrement convexe. La figure 3 montre une forme particulière de la voûte selon l'invention dans laquelle la partie avant de la face (7A) est convexe et la partie arrière est concave. Bien évidemment la présente invention n'est pas limitée au type précis de chaudière représenté à la figure 1. Elle peut concerner tous types de chaudières, plus particulièrement a foyer intégré, dans lesquels une voOte peut être disposée au-dessus de la grille. L'alimentation de la grille n'est pas non plus limitée au poussoir à mouvement alternatif mais peut être réalisée au moyen d'une vis d'Archimède. On montrera maintenant par les exemples suivants l'amélioration de la qualité de la combustion apportée par l'invention. EXEMPLE 1 (comparatif) On a utilisé une chaudière de 750 thermies/heure dans laquelle la voOte (7) et la rampe d'arrivée d'air secondaire (9) sont disposées selon la figure 2. On a alimenté cette chaudière en charbon flambant gras d'indice de gonflement (déterminé selon la- norme NF M 11-001 (Novembre 1981) égal à 5. Le débit total d'air de combustion (en kg/h) est égal à environ 15 fois le débit de charbon (en kg/h). Cet air est réparti à raison de 85 % en air primaire et 15 % en air secondaire. On a déterminé: - la teneur des gaz en oxyde de carbone CO, selon la norme NF E 31-351, exprimée en ppm, - l'indice Bacharach IB, selon la norme NF X 43-002, - la teneur en imbrûlés des fumées IF, exprimée en %. On a mesuré: - la température de l'eau à l'entrée de la chaudière, Te, en C, - la température de l'eau à la sortie de la chaudière, Ts, en C, - la quantité de mâchefer (résidu solide de la combustion) formé Qm, exprimée en kg/h, - la température du mâchefer formé, Tm, en C, - la quantité d'imbrûlés dans le mâchefer, Im, exprimée en %. On a calculé: - la chaleur sensible des fumées Csf, exprimée en th/h - la chaleur sensible des résidus solides Csr, exprimée en th/h - la chaleur latente des résidus solides Clr, exprimée en th/h - les pertes globales P exprimées en th/h. Ces valeurs figurent sur le tableau ci-apres. EXEMPLE 2 On a utilisé, dans les mêmes conditions, une chaudière du même type qu'à l'exemple 1 mais dans laquelle la voûte (7) est disposée selon la figure 1. TABLEAU __-. -- -- __ Exemple CO 1; IF Te- Ts QmI Tm Im Csf Crs Clr P | I Il I1 1 I l (comparatif)300 4 85 521 64,41 27,91 24069,5 8961 10,3 1213 2148 i 2 r15 17 571 d 19,31 190 56 7361 5,6 663 1431 I I.____ _ -____ REVENDICATIONS 1. Chaudière pour combustibles solides comprenant: (a) une trémie d'alimentation (1), (b) un foyer intégré (2) comportant une grille fixe (3), un poussoir (4), une arrivée d'air primaire (5), un réceptacle à résidus (6) et une voûte (7), et (c) un échangeur de chaleur (8), ladite chaudière étant caractérisée en ce que la face (7A) de la voûte (7) en regard de la grille (3) est au moins partiellement convexe. 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie convexe de la face (7A) de la voûte (7) est située à l'avant du foyer (2). 3. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face (7A) de la voûte (7) en regard de la grille (3) est totalement convexe. 4. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'autre face (7B) de la voûte (7) est totalement concave. 5. Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la voûte est réversible et comporte deux faces de profils différents au moins partiellement convexes.