Brevet FR2554910A1 — publié le 19850517

La présente invention concerne la combustion ou la gazéification en lit fluidisé de combustibles divers, notamment la combustion de charbon brûlant avec agglomération des cendres. De bons résultats ont été obtenus en faisant appel à un foyer à grille mobile constituée par le brin supérieur d'une chaîne sans fin. Une telle disposition conduit à un encombrement important du fait que la longueur de la chaîne est nettement plus importante que sa partie utile. On est alors amené à prévoir des pièces nombreuses et d'un prix-élevé. Un autre inconvénient réside dans l'impossibilité pratique d'adapter la longueur et la largeur de la grille à différentes longueurs du lit. Un autre inconvénient réside aussi dans la difficulté d'assurer ltétanchéité entre les caissons de soufflage sous la grille. L'invention a surtout pour but d'éviter les incon vénients précités en faisant appel à une grille fixe permettant d'obtenir les mêmes avantages d'exploitation, avec un prix réduit, et offrant la possibilité d'une construction modulaire. Elle a plus précisément pour objet un appareil de combustion ou de gazéification à lit fluidisé, comprenant une chambre dont le fond, de forme rectangulaire, est constitué par plusieurs caissons de soufflage et par une grille disposée au-dessus de ces caissons, caractérisé en ce que le fond de ladite chambre est formé d'une série de modules disposés côte à côte, chaque module étant constitué par un caisson et des barreaux de grille portés par les parois latérales du caisson, les caissons étant assemblés pour former un ensemble auto-porteur. Les caissons sont disposés suivant une ou plusieurs rangées longitudinales. Les barreaux sont des barreaux basculants disposés transversalement, et pertes respectivement par des arbres parallèles montés rotatifs sur les parois latérales des caissons. Chaque barreau présente la forme générale d'un secteur cylindrique comprenant une surface supérieure montée sur l'arbre, et formant distributeur de gaz de fluidisation, et une surface cylindrique, solidaire de la précédente à laquelle elle se raccorde. Suivant une première forme d'exécution, le secteur cylindrique est constitué d'une série de secteurs circulaires montés sur l'arbre, ces secteurs étant axialement espacés les uns des autres sur l'arbre pour permettre le passage du gaz de soufflage. La face supérieure de chaque secteur peut alors être plane, convexe ou en dents de scie. En variante chaque secteur circulaire peut être cons titué par une pièce ayant sensiblement une forme en L. Suivant une deuxième forme d'exécution, le le secteur cylindrique est constitué d'une pièce unique, la surface supérieure et la surface cylindrique de ladite pièce étant perforées pour permettre le passage du gaz de soufflage. La grille est inclinée vers le haut dans le sens de circulation des produits de la combustion ou de la gazéification sur ladite grille, les barreaux étant prévus pour basculer vers le haut. Chaque module comprend avantageusement un nombre pair de barreaux. Il est prévu, pour chaque rangée de caissons, deux ensembles de moyens pour commander alternativement la totalité des barreaux de môme parifé. Chacun desdits ensembles comprend un vérin, une barre traversant les parois transversales des caissons suivant un mouvement rectiligne longitudinal sous l'action du vérin, une pièce dtaccouplement par caisson entre les barreaux d'une môme parité dudit caisson, et une bielle par caisson reliant la barre de commande à ladite pièce d'accouplement. Le fond de l'appareil est formé de tôles longitudinales et transversales assemblées pour réaliser une plu raite de caissons à section rectangulaire dont le haut est fermé par les barreaux de la grille, et dont le bas est fermé par des trémies munies de sas pour ltévacuation des matériaux qui auraient pu traverser la grille. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit, faite en regard des dessins annexés, concernant différentes formes de réalisation données à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 représente l'appareil en coupe longitudinale, suivant la ligne B-B de la figure 2. La figure 2 en est une coupe transversale, suivant la ligne A-A de la figure 1. La figure 3 en est une vue de dessus. Les figures 4, 5, 6 et 7 illustrent différentes formes de secteurs circulaires constitutifs d'un barreau de grille. La figure 8 est une vue d'un barreau suivant la ligne de coupe C-C de la figure 6. La figure 9 est une vue d'un barreau selon une variante, suivant la ligne de coupe E-E de la figure lO- La figure lO en est une vue en coupe suivant la ligne D-D de la figure 9. Sur les figures 1, 2 et 3, le repère 1 désigne la paroi avant de l'appareil de combustion, et les repères 2 et 3 ses parois latérales. La paroi 1 est munie d'une goulotte 4 d'alimentation en combustible Les parois précitées délimitent une chambre C dont le fond, de forme rectangulaire, est constitué par une pluralité de caissons de soufflage, tels que 5, et d'une grille, repérée 6 dans son ensemble, disposée au dessus desdits caissons. La structure de la grille 6 et des caissons 5 sera explicitée plus en détail ci-après. On notera que la grille 6 est fixe, inclinée vers le haut de l'avant vers l'arrière, et aménagée à une certaine distance des parois 1, 2 et 3. La grille 6 est bordée à l'avant et sur ses côtés de surfaces planes 7, 8, 9 sur lesquelles viennent se former des talus. Le repère 7' désigne le talus formé sur la surface 7 contre la paroi avant 1. Les repères 8' et 9' désignent les talus formés respectivement sur les surfaces 8 eut 9 contre les parois latérales 2 et 3. Le fond de la chambre C est formé d'une série de modules disposés côte à côte, chaque module étant constitué par un caisson 5 et des barreaux 10 de grille portés par les parois latérales du caisson. Les caissons 5 sont disposés suivant une ou plusieurs rangées longitudinales. Comme on le voit sur les figures, il est prévu deux rangées longitudinales de quatre caissons 5. Les trois premiers caissons de chaque rangée sont associés à quatre barreaux 10, tandis que le quatrième est associé à six barreaux 10. Chaque barreau 10 est du type basculant. Ces barreaux sont disposés transversalement, et portés par des arbres parallèles, tels que 11, montés rotatifs sur les parois latéraies des caissons 5. Le nombre total de barreaux 10 par caisson est avantageusement un nombre pair Cela permet, à échelle d'un caisson 5, comme à l'échelle de la grille 6 toute entière, de soulever alternativement tous les barreaux 10 de même parité, ces barreaux étant en nombres égaux. A chaque basculement les produits se trouvant sur un barreau 10 basculant, tombent sur le barreau 10 suivant demeuré immobile, puisque de parité différente. Ces produits (charbon imbrûlé, mâchefer, etc) sont élevés de proche en proche par les barreaux 10 successifs. Il va de soi que les barreaux 10 sont prévus pour basculer vers le haut. Le lit fluidisé L couvre les trois premiers caissons de chaque rangée, tandis que les quatre derniers caissons 5 créent, au dessus de la grille 6, une zone de refroidissement hors du lit. Les produits basculés par les derniers barreaux 10 des deux derniers caissons 5 (essentiellement des mâchefers) sont déversés dans une tubulure 12. Un tube de refroidissement 27 en forme de U longe les trois talus 7', 8' et 9' à leur base. On va maintenant décrire différentes formes possibles de réalisation des barreaux 10, puis leurs moyens de commande. Les barreaux 10 peuvent être constitués par une série de secteurs circulaires 13 rendus solidaires de l'arbre 11. Ces secteurs sont axialement espacés les uns des autres sur l'arbre Il pour permettre le passage du gaz de soufflage (air, oxygène, vapeur d'eau ou gaz recyclés). Suivant les figures 4, 5 et 6, le secteur circulaire est plein, tandis que sur la figure 7 il présente sensiblement la forme d'un L. La fàce supérieure 14 de chaque secteur 13 peut être plane (figure 4) ou convexe (figure 5). Elle peut aussi présenter une forme en dents de scie (figures 6 et 7). Ces différentes formes peuvent être combinées entre elles. C'est ainsi que l'on pourrait concevoir un secteur en L, suivant figure 7, avec face supérieure plane, suivant figure 4. Quelle que soit la forme de ces secteurs ils sont assemblés pour former un empilage tel que celui représenté sur la figure 8. Cet empilage affecte la forme d'un secteur cylindrique. Un secteur circulaire 13' présente une plus grande étendue angulaire que les autres, et est muni d'un orifice 15 permettant son attelage aux moyens de commande qui seront décrits plus loin. Dans le cas de la figure 7 l'orifice 15 est pratiqué dans le secteur 13' qui, contrairement aux autres secteurs 13 du même barreau 10, est un secteur plein. On peut aussi, comme illustré sur les figures 9 et 10 réaliser le secteur cylindrique d'une seule pièce. Le barreau 10 est alors constitué par une surface plane 16 et une surface cylindrique 17. Ces deux surfaces présentent une pluralité de perforations 16' et 17' pour le passage du gaz de soufflage. La section du secteur cylindrique est bien entendu évidée en forme de L. La commande de l'arbre il est effectuée par l'intermédiaire d'un bras 18 dont I'extrémité est munie d'un orifice 19 permettant l'attelage de l'arbre aux moyens de commande. Sur les figures 4 à 10 le repère 11' désigne le logement de l'arbre 11. Les moyens de commande des barreaux 10 sont illustrés sur les figures 1 et 2. Il est prévu pour chaque rangée de caissons 5, deux ensembles de moyens pour commander alternativement la totalité des barraux 10 de même parité. Tous les barreaux 10 sont séparés entre eux par un faible intervalle. Les bar reaux 10 de même parité ont donc une position de repos pour laquelle la surface de la grille 6 est sensiblement plane, et une position de basculement dans laquelle ils déversent les mâchefers sur les barreaux de parité différente au repos. Chaque ensemble de moyens de commande comprend un verin 20 et une barre 21 traversant les parois transversales des caissons 5 suivant un mouvement rectiligne longitudinal sous l'action du verin 20. Cette disposition est particulièrement avantageuse sur le plan de l'étanchéité entre les caissons 5. Chaque ensemble comprend en outre, pour chaque caisson 5, une pièce d'accouplement 22 entre les barreaux 10 de même parité. Cette pièce présente avantageusement la forme d'une fourche dont le nombre de branches est égal à celui des barreaux 10 à accoupler grâce aux orifices 15 ou 19 prévus à cet effet. Chaque ensemble comprend également pour chaque caisson 5, une bielle 23 reliant la barre de commande 21 à la pièce d'accouplement 22 afférente au caisson considéré. Le mécanisme que l'on vient de décrire fait partie des modules logés dans le fond de la chambre C. Ce fond est formé de tôles longitudinales et transversales assemblées pour réaliser la pluralité de caissons 5 à section rectangulaire dont le haut est formé par les barreaux 10 de la grille 6, et dont le bas est formé par des trémies telles que 24, munies de sas, tels que 25, pour l'évacua- tion des matériaux (fraisils) qui auraient pu traverser les interstices de la grille 6. Les tôles longitudinales sont munies de tubulures 26 d'admission d'air dans chaque caisson. Les caissons sont ainsi assemblés pour former un ensemble auto-porteur. Bien que l'invention ait été décrite en référence à différentes formes de réalisation, il va de soi qu'elle ne leur est en rien limitée et que des modifications peuvent lui être apportées sans sortir de son domaine. On pourra, bien entendu, remplacer l'un quelconque des moyens décrits par un moyen techniquement équivalent. L'invention couvre donc, outre les exemples représentés, leurs différentes variantes d'exécution possibles dans les limites définies par les revendications. R E V E N D I C A T I O N S 1. Appareil de combustion ou de gazéification à lit fluidisé, comprenant une chambre dont le fond, de forme rectangulaire, est constitué par plusieurs caissons de soufflage (5) et par une grille (6) disposée au dessus de ces caissons, caractérisé en ce que le fond de ladite chambre est formé d'une série de modules disposés côte à côte, chaque module étant constitué par un caisson (5) et des barreaux (10) de grille portés par les parois latérales du caisson (5), les caissons étant assemblés pour former un ensemble auto-porteur. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les caissons (5) sont disposés suivant une ou plusieurs rangées longitudinales. 3. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les barreaux (10) sont des barreaux basculants disposés transversalement et portés respectivement par des arbres parallèles (11) montés rotatifs sur les parois latérales des caissons (5). 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que chaque barreau (10) présente la forme générale d'un secteur cylindrique comprenant une surface supérieure, montée sur l'arbre (11), et formant distributeur de gaz de fluidisation, et une surface cylindrique solidaire de la précédente à laquelle elle se raccorde. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le secteur cylindrique est constitué d'une série de secteurs circulaires (13) montés sur l'arbre (11), ces secteurs étant axialement espacés les uns des autres sur l'arbre (11) pour permettre le passage du gaz de soufflage. 6. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le secteur cylindrique est constitué d'une pièce unique, la surface supérieure (16) et la surface cylindrique (17) de ladite pièce étant perforées pour permettre le passage du gaz de soufflage. 7. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface supérieure de chaque barreau (10) est de forme plane. 8. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface supérieure de chaque barreau (10) est de forme convexe. 9. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface supérieure de chaque barreau (10) est en forme de dents de scie. 10. Appareil suivant la revendication 5, caractérise en ce que chaque secteur circulaire (13) est constitué par une pièce ayant sensiblement une forme en L. 11. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la grille (6) est inclinée vers le haut dans le sens de circulation des produits de la combustion ou de la gazéification sur ladite grille, les barreaux (10) étant prévus pour basculer vers le haut. 12. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérise en ce que chaque module comprend un nombre pair de barreaux (10). 13. Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est prévu, pour chaque rangée de caissons (5), deux ensembles de moyens pour commander alternativement la totalité des barreaux (10) de même parité. 14. Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce que chaque ensemble comprend un vérin (20), une barre (21) traversant les parois transversales des caissons (5) suivant un mouvement rectiligne longitudinal sous l'action du vérin (20), une pièce d'accouplement (22) par caisson (5) entre les barreaux (10) d'une même parité dudit caisson, et une bielle (23) par caisson (5) reliant la barre de commande (21) à ladite pièce d'accouplement. 15. Appareil suivant l'une quelconque des revendicationss précédentes, caractérisé en ce que son fond est formé de tôles longitudinales et transversales assemblées pour réaliser une pluralité de caissons (5) à section rectangulaire dont le haut est fermé par les barreaux (10) de la grille (6), et dont le bas est fermé par des trémies (24) munies de sas (25) pour ltévacuation des materiaux qui auraient pu traverser la grille (6).