Brevet FR2566098A1 — publié le 19851220

Appareil de combustion à scories fondues La présente invention concerne un appareil de combustion à scories fondues, dans lequel on utilise une chaudière à charbon pour brûler une masse formant des cendres et on prélève de la chaudière les cendres à l'état fondu. Dans le cas d'un appareil classique de combustion à scories fondues, il estpossible de retirer au maximum de 90 à 95 % de la masse des cendres présentes dans un charbon à l'état fondu. Autrement dit,cela signi- fie que 5 à 10 % de la masse des cendres sont toujours présents dans le gaz de combustion et, par suite, la masse des cendres est évacuée de l'appareil de combustion en même temps que le gaz de combustion. En outre, la majeure partie des composés de Na, V, S, K et analogues sont gazeux dans l'appareil de combustion en raison de la mise en oeuvre d'une combus- tion à haute température, et ces composés passent à l'état liquide au niveau des surfaces du dispositif de chauffage et sont souvent responsables d'un encrassement de celui-ci. En outre, si l'on envisage l'utilisation d'une installation combinée comportant une turbine à gaz, on peut supposer d'avance que les composés évacués mentionnés précédemment poseront des problèmes graves. Compte tenu des inconvénients précités de la technique classi- que, la présente invention se propose d'éliminer efficacement les com- posés de Na, V, S, K et analogues d'un gaz brûlé de combustion produit dans un four de combustion à scories fondues, et a également pour objet d'améliorer le rendement d'une installation combinée dans laquelle le four de combustion à scories fondues est combiné à une turbine à gaz. Conformément à la présente invention, qui a été mise sur pied pour résoudre les inconvénients mentionnés précédemment, on granule des scories évacuées d'un four de combustion à cendres fondues, en effectuant la granulation sous l'action d'un courant d'air ou avec de l'eau, dans une chambre de granulation des scories; on remplit une tour de stockage avec les grains de scories résultants; d'autre part on mélange et on fait réagir le gaz brûlé de combustion provenant du four de combustion avec de la chaux finement divisée dans un réacteur secondaire pour réaliser une désulfuration; on introduit le gaz brûlé du réacteur secondaire dans la tour de stockage des grains de scories; on fait en sorte qu'une poussière fondue ainsi que du CaO, du CaSO4 et des composés de Na, V, K et analogues, adhèrent aux grains de scories et soient éliminés du gaz brûlé; et on évacue ensuite ce gaz brûlé hors de la tour de stockage des grains de spories. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui sera donnée ci-après à titre d'exemple en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est un schéma illustrant une forme de réalisation d'un appareil de combustion à scories fondues, conforme à la présente in- vention; et - la figure 2 représente un autre exemple d'une réalisation pour évacuer des scories d'un four de combustion à scories fondues. Sur la figure 1, du charbon finement divisé est injecté par soufflage dans un four de combustion à scories fondues 2 (réacteur primaire) par l'intermédiaire d'une conduite d'amenée 1. Le charbon pulvérulent in- jecté par soufflage est alors amené à réagir intensément avec l'air de combustion qui est injecté par soufflage par l'intermédiaire d'une première canalisation d'air 3, dans une atmosphère fortement pressurisée dans le four de combustion 2. Tout en réagissant, le charbon pulvérulent est en- traîné en rotation sous l'action de forces d'entraînement en rotation pro- duites par l'air délivré respectivement par une seconde canalisation d'air 4 et par une troisième canalisation d'air 5, de sorte que le charbon brûle à une température élevée (1600 à 1700 ou plus), en se déplaçant le long de la paroi intérieure du four de combustion à scories fondues 2. Par conséquent, une masse de cendres résultant de la combustion du charbon pulvérulent forme un écoulement de scories, qui est tenu de cir- culer suivant une direction descendante le long de la paroi intérieure du four de combustion 2. Après avoir atteint une chicane 6 destinée à les arrêter, les scories tombent à l'état fondu dans une chambre de granulation 8, en traversant un orifice de soutirage 7. Dans la chambre de granulation 8, les scories fondues sont éjec- tées par souffiage sous l'effet d'un jet d'air ou d'eau introduit par une canalisation 9 de sorte qu'on obtient simultanément, sous l'action de l'air ou de l'eau, une granulation des scories et un refroidissement de ces der- nières, les scories étant transformées en grains ayant chacun un diamètre de quelques millimètres. Ces grains de scories tombent tout d'abord dans une cuve 10 de réception, puis sont dirigés de fa9on continue dans la zone supérieure d'une tour de stockage 12, au moyen d'un dispositif d'en- traînement 11 permettant à la tour de stockage 12 d'être remplie de grains. Le niveau supérieur des grains de scories accumulés dans la tour 12 peut être réglé en effectuant des prélèvements successifs de grains de scories dans la tour 12 par l'intermédiaire d'une trémie de soutirage 13. A ce sujet, de l'air délivré par une canalisation 14 et servant à fixer et à refroidir les grains de scories est envoyé à l'intérieur de la tour de stockage 12 par l'intermédiaire de la trémie de soutirage 13, ce qui fait que les grains de scories sont refroidis et que les grains de scories à basse température peuvent être évacués de la tour destockage 12. En outre, l'air délivré par la canalisation 9 mentionnée plus haut, qui est utilisé pour la granulation des scories, est renvoyé à la première canalisation d'air 3 par l'intermédiaire d'une canalisation d'évacuation15. D'autre part, le gaz de combustion à haute température produit par la combustion intervenant dans le four de combustion 2 contient des composés gazeux de Na, V, K, S et analogues et, partiellement, des brouil- lards à base de SiO2, A102, Fe203 et analogues. Ce gaz de combustion est délivré par le four de combustion 2 à un réacteur secondaire 16, au niveau de l'entrée 17 de ce dernier. Dans ce cas, de l'air est en outre délivré à l'entrée 17 à partir d'une quatrième canalisation 18, en plus de l'arri- vée d'air par les seconde et troisième canalisationsd'air 4 et 5 mentionnées précédemment, et l'on peut réaliser un réglage correct de l'arrivée d'air à partir des canalisations respectives afin de minimiser la production de NOx. Le gaz brûlé introduit dans le réacteur secondaire 16 est refroidi par l'air envoyé par l'intermédiaire d'une cinquième canalisation d'air 19, de sorte que la température du gaz brûlé est abaissée à environ 1100 C. Ensuite, le gaz brûlé est mélangé avec de la chaux finement divisée (dont le composant principal est le CaO), introduite dans le four formant réacteur secondaire 16, par des moyens 20 d'amenée de chaux pulvérulente, et il en résulte que le SOx contenu dans le gaz brûlé réagit avec le CaO, comme indiqué ci-dessous, en réalisant une désulfuration: CaO + SO2 + 1/2 02= CaS04 Afin que cette réaction se déroule efficacement, il est néces- saire que le rapport Ca/S soit égal ou supérieur à 5. En même temps qu'intervient cette réaction, les composés de Na, V, K et analogues forment tous des brouillards, à l'état fondu, et adhèrent aux poudres solides fines de CaO, CaS04 et analogues. Ces fines poudres solides descendent en tournant dans le réacteur secondaire 16. Une partie du CaS04, du CaO et analogues s'accumule dans une trémie inférieure 21 du réacteur secondaire 16 et est prélevée par une sortie 22. Le gaz brûlé de combustion est injecté par soufflage à la partie inférieure de la tour de stockage 12, par l'intermédiaire d'un orifice 23 d'évacuation du gaz brûlé du réacteur secondaire 16 et par l'intermédiaire d'un conduit 24, puis remonte à travers les grains de scories stockés. Au cours de ce déplacement, la poussière fondue ainsi que le CaO4 et analogues, qui sont tous présents dans ce gaz brûlé, adhèrent aux surfaces des grains de scories et sont par conséquent éliminés de ce gaz, et ce dernier est évacué de la tour 12 par l'intermédiaire d'un second conduit 25. A ce moment là, les composés de Na, V, K et analogues, à bas point de fusion, agissent à la manière de liants. Dans ces conditions, le gaz brûlé de combustion évacué par le conduit 25 ne contient pratiquement pas de poussières, et les teneurs en NOx et en SOx dans ce gaz sont réglées à des niveaux inférieurs. Par con- séquent, le gaz brûlé de combustion ainsi traité peut être introduit directe- ment non seulement dans une chaudière, mais également dans une turbine à gaz. Le four de combustion à scories fondues 2 mentionné précédemment et le réacteur secondaire 16 peuvent être du type à refroidissement par eau ou du type à isolation thermique. En outre, en ce qui concerne la manière de prélever les scories du four de combustion 2, au lieu de pré- voir la chicane 6 de retenue des scories, comme sur la figure 1, le four de combustion 2 peut être complètement fermé sur le côté du réacteur secon- daire, comme cela est représenté sur la figure 2, et les scories peuvent être prélevées au niveau de sa partie inférieure par l'intermédiaire d'une sortie 7 et être envoyées à l'intérieur de la chambre de granulation 8. D'autre part, le gaz brûlé de combustion peut être prélevé au niveau de la partie supérieure du four par l'intermédiaire d'un orifice de soutirage 26 et être envoyé à l'intérieur du réacteur secondaire 16. Conformément à la présente invention, les composés de Na, V, K, S et analogues présents dans le gaz brûlé de combustion produit dans le four de combustion à scories fondues peuvent être éliminés avec un haut rendement, ce qui rend possible la suppression des dispositifs de dénitra- tion, de désulfuration et analogues qui sont nécessaires dans une chau- dière fonctionnant au charbon finement divisé. C'est pourquoi, il est possible de réduire de façon remarquable les dépenses et, dans le cas d'un ensemble à pressurisation dans lequel l'appareil de combustion à scories fondues conforme à la présente invention est combiné à une turbine à gaz, on peut s'attendre à obtenir un accroissement notable du rendement de l'ins- tallation. REVENDICATIONS 1. Appareil de combustion à scories fondues, caractérisé en ce quril comporte un four de combustion à scories fondues (2), une chambre (8) pour la granulation des scories évacuées du four de combustion, une tour (12) pour le stockage des grains de scories, qui est remplie par les grains de scories évacués de la chambre de granulation (8), un réacteur secondaire (16) comportant une entrée (17) et une sortie (22) pour le gaz brûlé formé dans le four de combusticn (2) et équipé de moyens (20) pour introduire de la chaux finement divisée, un conduit (24) pour raccorderune sortie de gaz brûlé (23) prévue dans le réacteur secondaire (16) à la tour de stockage (12), et un autre conduit (25) pour permettre au gaz brûlé de sortir de la tour (12). 2. Appareil de combustion à scories fondues selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'une chicane (6) d'arrêt des scories est inter- posée entre l'entrée (17) du réacteur secondaire (16) et une sortie du four de combustion (2). 3. Appareil de combustion à scories fondues selon la revendica- tion 1, caractérisé en qu'une sortie (26) pour le gaz brûlé de combustion est prévue dans la zone supérieure du four de combustion (2), cette sortie étant raccordée au réacteur secondaire (16).